结直肠癌（colorectal cancer,CRC）是世界上第三大最常见的恶性肿瘤和第二大癌症死亡原因，其发生发展目前认为是由饮食、环境、菌群失调及遗传因素等共同作用引起的。2021年世界卫生组织发布的全球肿瘤流行病统计数据结果显示，2020年CRC占全球癌症病例新增人数的10.0%和死亡人数的9.4%，预计到2040年全球癌症负担将比2020年增加47%。近几年来我国CRC患病人数及死亡率不断升高，已成为严重危害居民生命健康的疾病之一，加重了国家的医疗负担。近些年的研究发现，牙周炎与CRC发病风险增加有关。
具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum,Fn）与牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis,Pg）作为牙周炎致病优势菌，在CRC患者的病变组织中也有检出。近几年关于病原微生物与CRC发生发展关系的研究成为一个热点，有学者提出通过对口腔内特定菌群的控制达到早期预防和治疗肿瘤的目的，这可能为CRC的防治提供新的思路。本文就Fn及Pg与CRC关系的研究作一综述，旨在为CRC的诊断及防治提供新方向。
1.具核梭杆菌与结直肠癌的关系
1.1 具核梭杆菌在肠道定植并促进肠道炎症反应与调控信号通路
尽管已有研究表明Fn与CRC发生发展相关，但未明确其在肠道定植及持续存在机制。近期Zheng等研究发现Fn可以介导人结肠癌细胞血管生成素样蛋白4（angiopoietin-like 4,ANGPTL4）的表达，促进结直肠癌细胞对葡萄糖的摄取及糖酵解，这是Fn定植的必需条件，证实了Fn诱导的肿瘤细胞代谢重编程为其在CRC中的富集及持续存在创造了条件。
Fad A作为Fn关键毒力因子，可以通过刺激炎症因子释放导致炎症反应性损伤和调节肿瘤相关通路影响结直肠癌发生发展。Guo等发现Fn以Fad A依赖的方式激活E-钙黏蛋白/β-连环蛋白通路，上调细胞周期检测点激酶2（checkpointkinsase2,chk2），诱导CRC细胞（HCT29、HT116）DNA损伤和促进肿瘤细胞生长。同时，Yang等发现Fn感染的小鼠结肠癌细胞通过激活TLR4/MYD88信号通路激活核因子κB（nuclear factor-κB,NF-κB）上调mi RNA-21的表达，调节RAS p21蛋白激活因子-1（RAS p21 protein activator 1,RASA-1）的表达并激活MAPK通路，促进结肠癌细胞增殖和肿瘤发展。
Rubinstein等使用体外癌症进展模型第一次详细研究膜联蛋白A1（Annexin A1,ANXA1）在癌症中的分子机制及其与促癌微生物的相互作用，发现Fad A黏附素通过E-钙黏蛋白上调ANXA1的表达，并且相比于非癌细胞，癌细胞中存在Fad A和ANXA1之间的正反馈回路，提出ANXA1是Fn通过Wnt/β-catenin信号转导通路调节肿瘤发生发展的关键成分。Fad A黏附素是Fn的关键毒力因子，其相关研究在对探究Fn致病机制及防治（如疫苗）方面具有重要意义，这也提示往后研究能否将其作为防治结直肠癌的靶点，以期为结直肠癌的预防提供方法，为结直肠癌患者治疗效果及预后改善提供思路。
过往研究表明炎症反应是肿瘤发生发展的确切因素之一，Fn通过介导血管生成素样蛋白4的表达为其在肠道的富集和持续存在创造条件，并通过多种途径刺激炎症因子的释放和激活肿瘤相关信号通路，调控结直肠癌的发生发展。
1.2 具核梭杆菌介导免疫逃逸
免疫逃逸是肿瘤特征之一，肿瘤细胞通过逃避免疫系统识别及攻击肿瘤细胞以利于其在体内生存和增殖。近几年的研究表明Fn可以通过抑制免疫细胞功能或者诱导细胞因子释放调节免疫反应达到免疫逃逸目的，影响CRC的发生发展。Gur等发现Fn通过Fap2蛋白与人类抑制性受体TIGIT的相互作用以及结合并激活抑制性受体癌胚抗原相关细胞黏附分子-1（carcinoembryonic antigen related cell adhesion molecule-1,CEACAM-1）来抑制自然杀伤细胞（natural killer cell,NK）的细胞毒作用和肿瘤浸润淋巴细胞的活性，抑制人体免疫细胞的抗肿瘤作用，达到免疫逃逸的目的。
Casasanta等发现Fn通过Fap2侵入大肠癌细胞（HCT116），诱导促炎症细胞因子IL-8和趋化因子CXCL1（C-X-C motif chemokine ligand 1）的分泌调节免疫信号，导致肿瘤相关巨噬细胞和成纤维细胞的募集增加，引起肿瘤细胞转移。肿瘤的免疫反应是肿瘤发生发展过程中的重要环节，Fn通过介导结直肠癌细胞的免疫逃逸，可能会进一步加快肿瘤的增殖、侵袭及转移，但是同时这也为通过免疫方式治疗结直肠癌提供了思路。
1.3 具核梭杆菌与结直肠癌预后的关系
具核梭杆菌数量与患者生存期的长短有关，对结直肠癌的转移、治疗、复发和预后都有影响。Colov等对肠道菌群与结直肠癌手术预后之间的关系进行系统评价发现高水平Fn可能引起患者总体生存率水平下降，与结直肠癌手术预后有关。除了手术治疗，Fn还会影响化疗效果。Kunzmann等发现Fn通过TLR4/NF-κB通路上调人类CRC细胞（HCT116、HT29）中BIRC3（baculoviral iap repeat containing 3）基因表达，降低CRC细胞对5-氟尿嘧啶的化疗敏感性，同时，对CRC患者Fn感染与术后化疗抗性的相关性分析发现在根治性手术后接受辅助化疗的晚期CRC患者中，高丰度Fn与化疗耐药相关。
Fn感染诱导BIRC3上调与5-氟尿嘧啶耐药的关系也提示能否将其作为晚期CRC患者治疗的靶点以改善化疗效果。Chen等对有转移和无转移CRC组织的Fn数量分析发现有转移的癌组织中Fn丰度更高，表明Fn感染增加了癌细胞活性，同时上调CARD3的表达，促进细菌感染免疫应答过程中的细胞自噬和炎症反应，促进CRC的转移。Bullman等通过小鼠结肠腺癌异种移植实验发现在原发性结直肠腺癌及其肝转移癌组织中均存在Fn，异种移植人类原发性结直肠腺癌的小鼠被发现在连续传代过程中保留了活的Fn及相关的微生物群。
用甲硝唑治疗携带结肠癌异种移植瘤的小鼠，可降低Fn载量、癌细胞增殖和整体肿瘤生长，表明Fn在结直肠癌的转移过程中发挥着协同作用。Mima等通过建立1 069例结直肠癌流行病学数据库并测量癌组织中的Fn DNA，发现CRC组织中Fn DNA数量与患者生存期短有关，并可能作为预后的生物标志物。Fn通过调节肿瘤细胞的代谢重编程为其在肠道定植及持续存在创造条件，而后可以通过介导炎症反应、激活肿瘤发生相关通路、抑制机体免疫反应引起免疫逃逸等途径促进结直肠癌发生发展，其还可以通过影响结直肠癌细胞的化疗敏感性导致患者的不良预后。
2.牙龈卟啉单胞菌与结直肠癌的关系
2.1 牙龈卟啉单胞菌影响结直肠癌发生发展
Pg可以通过调控细胞凋亡影响结肠癌的发生发展。热休克蛋白-27（heat shock protein-27,HSP-27）是一个涉及细胞生长、细胞凋亡、肿瘤发生和转移等功能的重要蛋白。研究表明Pg核苷二磷酸激酶同源物（Nucleoside-diphosphate-kinase homologue in Porphyromonas gingivalis,Pg-Ndk）可以通过磷酸化HSP-27消除上皮细胞死亡。Lee等使用Pg-Ndk菌株和缺陷菌株进行功能性实验发现PgNdk菌株感染牙龈上皮细胞（gingival epithelial cell,GEC）HSP-27明显增加，而缺陷株则相反，通过GFP标记的NDK转染后其HSP-27明显上升。
体外磷酸化实验显示Pg-Ndk可以直接磷酸化HSP-27的78和82位丝氨酸。在感染过程中，通过si RNA清除HSP-27可显著逆转对星形孢菌素介导的凋亡的抵抗。重组Pg-NDK蛋白导入GEC可显著降低星形孢菌素诱导的细胞凋亡。这表明细菌效应物Pg-Ndk的HSP-27磷酸化作用和对宿主细胞凋亡的抑制作用可能促进肿瘤细胞的增殖，影响CRC的发生发展。
除了通过影响细胞凋亡，Pg还可以通过调控细胞分裂周期促进癌细胞增殖。Mu等建立Pg侵袭人大肠癌细胞S1的急性感染模型，观察到Pg在感染后几小时内黏附并侵入宿主细胞，显著促进大肠癌细胞增殖，细胞周期分析显示S期细胞比例增加，而牙龈素缺陷株促进癌细胞增殖的能力降低，表明牙龈素与大肠癌细胞的增殖有关。
此外，研究者还发现Pg可通过激活MAPK/ERK信号通路侵袭细胞，促进大肠癌细胞增殖。Kuboniwa等发现Pg感染牙龈上皮细胞后，细胞周期中发挥调控作用的蛋白质水平和磷酸化状态发生了广泛变化，其通过调控细胞周期蛋白及细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin dependent kinase,CDK）活化与表达，下调p53水平和PI3K等涉及细胞周期通路，加快细胞周期同时抑制细胞凋亡，促进异常细胞增殖及累积，最终可能导致癌变的发生。
肿瘤微环境在肿瘤细胞的增殖过程中也发挥着重要的作用，主要表现在免疫细胞能够通过多种细胞因子调控肿瘤微环境影响癌症进展。Wang等的研究证明了感染Pg的ApcMin/+小鼠可以招募肿瘤浸润的髓样细胞，激活NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白-3（NOD-like receptor thermal protein domain associated protein-3,NLRP-3）炎症体，产生有利于结直肠肿瘤的促炎微环境。组织局部微环境，通过调节炎症网络或免疫细胞释放的活性因子，决定了肿瘤微环境对于肿瘤细胞的促进或抑制作用。
2.2 牙龈卟啉单胞菌与结直肠癌预后的关系
目前的研究表明，Pg可以通过抑制免疫反应、促进肿瘤的转移和进展等影响CRC患者的预后。免疫调节性B7-H1（B7 homolog 1,B7-H1）受体在细胞免疫应答中发挥重要作用，它可以介导T细胞活化和耐受的调节，并能够负向调节激活的T细胞的功能和存活。B7-H1在宿主细胞中的高表达可能参与了炎症疾病的慢性化，并代表了免疫逃避的一种可能机制。
Groeger等分析了Pg细胞成分诱导B7-H1受体表达的可能性，发现Pg的膜部分与鳞状癌细胞和牙龈角质形成细胞中免疫调节受体PD-L1的上调有关。Adel-Khattab等也发现Pg肽聚糖可能通过激活受体结合丝氨酸苏氨酸激酶-2（receptor-interacting serine/threonine-protein kinase-2,RIP-2）和MAPK信号通路，以核苷酸结合寡聚域蛋白样受体依赖的方式上调CRC细胞系（CL-1）PD-L1，这可能支持癌细胞的免疫逃逸。
Lin等通过注射C26癌细胞构建BALB/c小鼠肿瘤发生模型并用Pg潜在毒力因子Gro EL的重组蛋白处理，发现Gro EL蛋白能够通过提高循环内皮祖细胞水平，促进血管生成，加快肿瘤生长，增加小鼠死亡。基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases,MMPs）可以通过促进血管生成、破坏组织学屏障促进肿瘤侵袭及转移，Rezaei等通过对口腔消化道肿瘤患者血清和唾液中MMP水平进行系统分析发现患者血清中MMP1、MMP7、MMP9水平显著高于正常人。肿瘤的免疫逃逸及转移与肿瘤患者的不良预后密切相关，Pg通过抑制免疫反应和促进肿瘤转移导致结直肠癌患者的不良预后，其相关机制及效应物的研究也为改善患者预后提供了思路。
3.总结与展望
Fn与Pg作为牙周炎致病优势菌，大量研究表明二者与CRC存在潜在的联系，深入研究其关系对于消化道肿瘤的防治具有重要的意义。通过检测粪便等的微生物含量对CRC进行早筛，对于CRC的早发现早治疗具有重要意义，同时也能够很好地改善患者预后；通过研究微生物最初如何进入CRC发生发展通路及其对CRC的发生发展机制的影响，可以通过靶向用药提高CRC患者治疗的疗效；基于对于一些微生物转移途径的研究，如现有研究普遍认为Fn通过血液或者淋巴系统进行转移，这为通过制定疫苗防治CRC提供了可能；越来越多的研究发现微生物对于CRC等消化系统肿瘤的影响不是建立在单一菌种的基础上的，而是通过微生物相互作用影响消化系统微生态，最终对肿瘤的发生发展产生影响，因此研究微生态与肿瘤的关系对于肿瘤的防治具有重要的意义。
笔者认为未来的研究应当将重点集中在以下几点：（1）微生物对于消化道肿瘤早期诊断的意义；（2）基于微生物对于消化系统肿瘤的治疗的改善；（3）基于微生态理论制定更加完善的消化道肿瘤治疗策略；（4）制定疫苗对于肿瘤的防治具有开创性的意义。
