牙齦卟啉單胞菌菌毛與消化道腫瘤關(guān)系研究

鄭月月，李智濤，韓海芳，梁夢歌，高社干

牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonasgingivalis,Pg)是口腔內(nèi)數(shù)百種細(xì)菌之一，是一種高度厭氧的革蘭氏陰性菌，與牙周病密切相關(guān)[1]。牙周病(periodontal disease,PD)是牙周組織的慢性疾病，包括牙齦炎和牙周炎。牙齦炎是牙齒周圍軟組織中最初的可逆性炎癥病變，牙周炎是導(dǎo)致牙周組織破壞的多種因素共同作用結(jié)果，會導(dǎo)致不可逆骨吸收和牙齒脫落[2]。該細(xì)菌除引起口腔感染外，在冠心病、中風(fēng)和糖尿病的發(fā)生中發(fā)揮作用[3]。

牙菌斑是牙齒表面的一種生物膜，在口腔中具有高度組織和整合微生物群落的功能。牙齦卟啉單胞菌是牙菌斑組成的一部分，使牙菌斑具有一整套重要毒性特征。牙齦卟啉單胞菌中含有大量致病因子，包括菌毛、半胱氨酸蛋白酶、血凝素和脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)，這些因子與宿主免疫系統(tǒng)的許多相互作用強(qiáng)烈支持了牙齦卟啉單胞菌作為病原體的毒力。其中，菌毛是牙齦下菌群定植的關(guān)鍵因素，因為菌毛能促進(jìn)細(xì)菌對靶點的黏附和侵襲[4]。

近年來，越來越多的研究集中到Pg對相關(guān)腫瘤發(fā)生發(fā)展的影響上，隨著研究深入，發(fā)現(xiàn)菌毛蛋白在與宿主相互作用和定植、逃避免疫防御、牙周組織破壞等方面發(fā)揮重要作用[5-6]，這能解釋Pg是如何影響消化道腫瘤的。本文對Pg菌毛致病機(jī)制、免疫系統(tǒng)以及Pg與相關(guān)消化道腫瘤的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 牙齦菌毛致病機(jī)制及作用

1.1 菌毛

菌毛是位于細(xì)菌表面的絲狀結(jié)構(gòu)，可增強(qiáng)細(xì)菌與多種表面的黏附，如細(xì)胞基質(zhì)、宿主細(xì)胞和其他細(xì)菌，并參與生物膜形成。菌毛是從細(xì)菌細(xì)胞外膜伸出3～25 μm、薄的、蛋白質(zhì)表面附屬物，這些結(jié)構(gòu)藏匿在牙齦弧菌菌株中[7]。牙齦卟啉單胞菌在細(xì)胞表面有兩種不同菌毛：一種是由菌毛基因(稱為長菌毛或主菌毛)編碼亞單位蛋白(稱為菌毛或菌毛蛋白)組成；另外一種是由mfa1基因編碼的亞單位Mfa蛋白組成，稱為短菌毛、小菌毛或Mfa菌毛[8]。它們都調(diào)節(jié)細(xì)菌對各種分子和口腔基質(zhì)的依賴性，對生物膜形成起重要作用。Hajieshengallis等[9]根據(jù)氨基酸和DNA序列，把fimA分為6種類型：fimAⅠ-fimAⅤ和Ⅰb型。Ikai等[10]報道成熟菌毛具有Mfa1蛋白，還含有Mfa2-5蛋白。Mfa2起錨定的作用，Mfa3與Mfa1、Mfa2、Mfa4、Mfa5在體外結(jié)合，作為結(jié)合蛋白與其他菌毛亞單位連接起來。Hall等[11]研究表明，Mfa1的C-末端結(jié)構(gòu)域，影響下游菌毛蛋白的聚集和成熟。

1.2 短菌毛

Pg的Mfa1菌毛參與黏附，與口腔生物膜中的協(xié)同物種結(jié)合。Mfa1菌毛由5種蛋白質(zhì)組成：構(gòu)成菌毛頂端復(fù)合體結(jié)構(gòu)成分的Mfa1、錨定Mfa2、Mfa3、Mfa4、Mfa5[12]。Mfa1的聚合與Mfa3-5無關(guān)，需要RgpA/B介導(dǎo)的蛋白水解過程。Mfa1的N-端和C-端都是聚合所需要的，而這些區(qū)域中潛在的破壞氨基酸取代的β鏈不損害Mfa1聚合[13]。恰恰相反，用N-端或C-端結(jié)構(gòu)域中的帶電殘基替換疏水性氨基酸產(chǎn)生未能聚合的Mfa1蛋白[14]。Mfa3是Mfa1和其他輔助菌毛蛋白之間的銜接蛋白，Mfa1菌毛聚合依賴于N-末端和C-末端區(qū)域疏水性[10]。Hospental等[15]研究發(fā)現(xiàn)，在大腸桿菌的Ⅰ型和P型菌毛系統(tǒng)中，菌毛蛋白是缺乏β鏈的C末端保守不完全I(xiàn)gG折疊，該折疊形成一個疏水槽，與另外一個亞基上N-末端β鏈相互作用，從而形成二聚結(jié)構(gòu)，兩個末端之間相互作用產(chǎn)生菌毛結(jié)構(gòu)的聚合主鏈。

Mfa1菌毛與人樹突狀細(xì)胞的DC-SIGN受體結(jié)合[14]。Zeituni等[16]報道Mfa1和DC-SIGN相互作用，有助于Pg進(jìn)入樹突狀細(xì)胞，使Pg在樹突狀細(xì)胞內(nèi)持續(xù)存在，導(dǎo)致樹突狀細(xì)胞成熟受阻，并刺激Th2效應(yīng)反應(yīng)，從而使炎癥細(xì)胞因子水平降低。Hasegawa等[17]發(fā)現(xiàn)，mfa1、mfa2、mfa3、mfa4排列在一個操縱子中，mfa5是獨立轉(zhuǎn)錄的。Mfa2位于菌毛的基部，起著錨定、修飾和伸長終止作用。Hasegawa等[18]報道，Mfa3定位于Mfa1菌毛末端部分，作為與宿主細(xì)胞和其他口腔細(xì)菌受體的配體而發(fā)揮作用。Shoji等[19]發(fā)現(xiàn)Mfa1、Mfa3和Mfa4通過信號肽酶Ⅱ的表達(dá)發(fā)生，被脂蛋白運輸?shù)郊?xì)胞表面，在細(xì)胞表面被Rgp切割而產(chǎn)生成熟形式。Hasegawa等[14]報道，Mfa5含有血管性血友病因子a型結(jié)構(gòu)域，通過Ⅸ型分泌系統(tǒng)(T9SS)轉(zhuǎn)送到細(xì)胞表面。

1.3 長菌毛的其他成分

通過對PgfimA基因側(cè)翼區(qū)域和典型模型檢測的綜合分析。下游ORF(open reading frame,ORF)，即ORF1、2、3、4，分別編碼15、50、80和19 KDa蛋白，在每一種蛋白對應(yīng)特異性抗體中，有兩種針對50和80 kDa產(chǎn)物的抗體與純化菌毛反應(yīng)，被認(rèn)為是與菌毛相關(guān)的次要成分。最近有報道3種ORF(FimC、FimD、FimE,分別命名為ORF2、3、4)編碼與FimA蛋白相關(guān)的小組分[20]。FimC和FimD被認(rèn)為是在FimA纖維上組裝所必需的，而FimA上游的兩個基因參與FimA表達(dá)的調(diào)控。此外，F(xiàn)imA的表達(dá)受FimA蛋白本身表達(dá)水平以及Rgp和Kgp的控制。有報道稱，F(xiàn)imC、FimD和FimE突變體失去自身聚集能力，從突變體中純化的長菌毛與口腔鏈球菌GAPDH以及纖維粘連蛋白和Ⅰ型膠原的結(jié)合率降低[17]。因此，F(xiàn)imC、FimD和FimE可能是與長菌毛相關(guān)的黏附性末端成分，而重組FimA蛋白表達(dá)各種結(jié)合活性，同時它被稱為黏附分子。純化的FimC和FimD與CXCR4相互作用，F(xiàn)imC和FimD與纖維連接蛋白和Ⅰ型膠原結(jié)合，F(xiàn)imE不能與這些基質(zhì)蛋白相互作用。這些研究結(jié)果表明，F(xiàn)imC、FimD、FimE在Pg的毒力和組裝菌毛功能中起重要作用[21]。

1.4 fimA基因分型的致病機(jī)制

FimA由fimA基因編碼，在Pg的染色體上以單拷貝形式出現(xiàn)[22]。中川等[23]證明與fimA基因Ⅱ型相對應(yīng)的重組FimA蛋白比其他基因型FimA蛋白在動物模型中具有更強(qiáng)的黏附和侵襲人類上皮細(xì)胞的能力。對fimA各種基因型致病性進(jìn)行實驗，fimA基因型Ⅱ、Ⅰb和Ⅳ比fimA基因型Ⅰ和Ⅲ的菌株表現(xiàn)出更強(qiáng)的感染癥狀和炎癥變化。另外，fimAⅠ型基因被Ⅱ型基因代替的突變體表現(xiàn)出較強(qiáng)的細(xì)菌黏附和侵襲能力。與此相反，用fimA基因Ⅰ型替換Ⅱ型導(dǎo)致侵襲黏附能力下降，Ⅱ型菌毛是毒力的關(guān)鍵決定因素。在慢性牙周炎中，fimAⅡ、fimAⅣ、fimAⅠb這3種基因型的Pg分離株比其他基因型的分離株更為普遍。有研究表明，fimAⅡ型基因在牙周炎和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者中檢出率較高，不同fimA基因型對牙周炎患者侵襲性致病潛力，Ⅱ型菌株更加普遍[24]。在健康成人中，fimA基因型Ⅰ的分離物在牙齦桿菌陽性中較為普遍，其次是Ⅴ型。從牙周炎患者口腔中采集的Pg株,經(jīng)過臨床培養(yǎng)的菌株fimA基因分型，基因型Ⅱ型、Ⅳ型和Ⅰb型與毒力有關(guān)[25]。

在運用PCR檢測技術(shù)對fimA基因分型研究中，發(fā)現(xiàn)幾種不同引物的PCR交叉反應(yīng)呈現(xiàn)陽性。Enersen等[20]為了解釋幾種fimA引物PCR檢測結(jié)果多重陽性反應(yīng)菌株，用新的引物對選定的一些菌株進(jìn)行測序，主要關(guān)注多重PCR反應(yīng)陽性的菌株，證實fimA基因保守，在被檢測的菌株中只有微小變異。除fimA基因變異外，其他特性可能與黏附和侵襲能力有關(guān)。這種結(jié)論得到了Inaba等[21]支持，他們報告了fimAⅡ型菌株的異源毒力，表明致病潛力和侵襲效率與細(xì)胞外分泌牙齦蛋白有關(guān)。大量實驗和臨床研究表明，fimA基因型可能是Pg致病力的決定性因素[26]。

1.5 菌毛在生物膜形成中的作用

生物膜的形成是一個復(fù)雜過程，涉及可逆性和不可逆性的細(xì)菌黏附、菌落形成、穩(wěn)定三維結(jié)構(gòu)形成和分散[27]。早期細(xì)菌的定植者，包括鏈球菌，附著在口腔表面，如唾液膜覆蓋在牙齒表面。后來定植者附著在先前有機(jī)體上并組裝成生物膜，是通過與其他細(xì)菌物種的共黏附介導(dǎo)的。長菌毛與細(xì)菌的細(xì)胞壁有很長的距離，表明它們是首先與其他細(xì)菌以及宿主細(xì)胞相互作用的細(xì)菌成分[8]。甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)是一種典型的糖酵解蛋白，參與供能，被認(rèn)為是一種真核細(xì)胞和真菌保守的多功能管家蛋白。長菌毛和GAPDH之間的相互作用是鏈球菌表面Pg與牙齦假絲酵母菌的最初接觸[28]，介導(dǎo)鏈球菌黏附的亞單位蛋白fimA的結(jié)合域定位于C末端區(qū)域。人類GAPDH也被證明與Pg長菌毛結(jié)合。

有報道稱，短菌毛通過與鏈球菌SspA和SspB表面蛋白(抗原Ⅰ/Ⅱ家族)的黏附素受體相互作用介導(dǎo)與Pg之間的共黏附。SspA和B與短菌毛結(jié)合，比GAPDH與長菌毛結(jié)合親和力高，從而提高短菌毛結(jié)合的親和力[29]。長菌毛和短菌毛在生物膜形成中的作用不相同。利用缺陷突變體研究一組菌毛和牙齦蛋白(Rgp和Kgp)對同型生物膜形成的影響，結(jié)果表明，長菌毛促進(jìn)生物膜的初始形成，進(jìn)一步對生物膜的成熟起到抑制作用[30]。然而，短菌毛和Kgp對生物膜的發(fā)育具有抑制和調(diào)節(jié)作用[31]。另外，Rgp可能控制微生物菌落形態(tài)和生物量。有報道稱，中間鏈球菌分泌的精氨酸脫氨酶可抑制fimA和mfa1的表達(dá)，同時也說明，這種精氨酸脫氨酶可以導(dǎo)致Pg生物膜的形成，因為Pg的自聚作用歸因于FimA蛋白[32]。

1.6 長菌毛介導(dǎo)的免疫破壞

TLR信號通路與補(bǔ)體系統(tǒng)串?dāng)_，現(xiàn)在補(bǔ)體系統(tǒng)被認(rèn)為在病原體標(biāo)記和消除之外發(fā)揮作用。最近研究表明，Pg通過降低細(xì)胞免疫激活因子干擾素(IFN-γ)的水平來抑制細(xì)胞免疫[33]。Pg長菌毛與CR3相互作用，激活細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2信號，抑制TLR2信號介導(dǎo)的IL-12生成[34]。另外，Pg的純化菌毛與CR3的相互作用抑制放線菌等其他細(xì)菌LPS誘導(dǎo)小鼠巨噬細(xì)胞或人單核細(xì)胞產(chǎn)生IL-2和IFN-γ的能力。IL-2可調(diào)節(jié)IFN-γ的產(chǎn)生，也是參與病原體清除的關(guān)鍵細(xì)胞因子，IFN-γ是巨噬細(xì)胞殺菌活性的有效激活劑。所以，CR3激活與TLR-2途徑和IL-12的抑制相互作用，促進(jìn)了Pg在體內(nèi)外的生存。長菌毛與TLR2相關(guān)受體CXCR4相互作用，抑制人單核細(xì)胞和小鼠巨噬細(xì)胞TLR2激活。另外，長菌毛誘導(dǎo)CXCR4介導(dǎo)的cAMP依賴性蛋白激酶A的激活，抑制TLR2誘導(dǎo)的NF-κB對Pg的激活。這些研究結(jié)果表明，長菌毛能使Pg在體內(nèi)外具有抗清除能力。此外，OMZ314菌株的Ⅱ型菌毛能顯著誘導(dǎo)細(xì)胞因子表達(dá)，盡管還沒有明確發(fā)現(xiàn)，然而，不同類型的菌毛可能引起免疫破壞潛能不同。

2 Pg在消化道腫瘤中的作用機(jī)制

2.1 Pg與腫瘤發(fā)生的機(jī)制

Ahn等[35]的一項研究首次闡明消化道腫瘤死亡率與Pg的相關(guān)性，Pg在消化道腫瘤中可以作為一種有價值的微生物標(biāo)志物。Pg除誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞侵襲和激活TLR(Toll樣受體)外，還發(fā)現(xiàn)其他可能機(jī)制[36]。首先，Pg分泌的核苷二磷酸激酶(nucleoside diphosphate kinase,NDK)具有促進(jìn)腫瘤發(fā)生作用。NDK抑制嘌呤能受體(purinergic receptor)的ATP激活，從而抑制上皮細(xì)胞IL-1β產(chǎn)生。IL-1β在誘導(dǎo)IFN-γ產(chǎn)生腫瘤抗原特異性CD8+T細(xì)胞中起重要作用，Pg分泌的NDK也能使腫瘤逃避免疫監(jiān)視。NDK介導(dǎo)的ATP降解也抑制了依賴于P2X7受體ATP激活的細(xì)胞凋亡。此外，NDK對Pg熱休克蛋白27(heat shock protein 27,HSP27)的磷酸化作用使牙齦上皮細(xì)胞具有抗凋亡表型，提示HSP27是抑制Pg致宿主細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵分子。其次，Yilmaz等[38]注意到抑制上皮細(xì)胞凋亡是Pg的一個重要致癌作用，也是癌細(xì)胞的一個內(nèi)在保護(hù)機(jī)制。激活JAk1/AKT/STAT3信號，增加Bcl2(抗凋亡)/Bax(促凋亡)比率，減少釋放促凋亡因子細(xì)胞色素c，阻斷caspase-9和caspase-3的激活都可以參與這一過程。另外，Pg調(diào)節(jié)microRNAs(miRNAs)的表達(dá)水平，由于Pg引起的miR-203的上調(diào)引起細(xì)胞因子信號抑制因子3(suppressor of cytokine signaling 3,SOCS3)水平降低，進(jìn)而抑制上皮細(xì)胞凋亡。由于SOCS3能與磷酸化JAK(janus kinase)受體結(jié)合，因此SOCS抑制JAK/STAT3信號。第三，Pg誘導(dǎo)B7-H1受體表達(dá)，該受體屬于B7家族，在免疫反應(yīng)中起著重要調(diào)節(jié)作用。另外，B7-H1受體介導(dǎo)的共刺激信號可引起活化的T細(xì)胞無能和凋亡，從而使腫瘤逃避免疫應(yīng)答。第四，Pg引起的癌變也有助于誘導(dǎo)致癌物的代謝。例如，Pg將乙醇脫氫成乙醛，乙醛是一種致癌物的衍生物，能引起DNA損傷、上皮細(xì)胞突變和過度增殖[35]。慢性炎癥與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有密切的關(guān)系，炎癥因子如IL-6的釋放可以通過引起DNA低甲基化和啟動子區(qū)高甲基化的異常變化來促進(jìn)腫瘤的發(fā)生[37]。

2.2 Pg與口腔癌的關(guān)系

口腔由牙齦、舌背、舌側(cè)、口腔黏膜等不同界面組成，這些組成有助于各種微生物定植和生長。2016年，全球口腔癌新發(fā)48，330例，死亡9，570例，被認(rèn)為是全球第六大常見腫瘤[43]。在口腔癌中最常見的是口腔鱗狀細(xì)胞癌(oral squamous cell carcinoma,OSCC)。Katz等[38]發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞中Pg的濃度高于口腔正常組織，認(rèn)為Pg可導(dǎo)致口腔癌并成為上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化為腫瘤的誘因。當(dāng)Pg感染患病率為40.7%，Pg感染者與未感染者相比會使腫瘤和牙周病的發(fā)生率增加1.36倍。Kang等[39]的研究表明，頭頸部腫瘤患者和健康成人的Pg感染率存在顯著差異。此外，與未感染Pg的對照組相比，長期Pg感染組中細(xì)胞的CD44和CD133表達(dá)上調(diào)，這兩種腫瘤干細(xì)胞標(biāo)志物具有明顯致瘤性。通過激活ERK1/2-ETS1、p38/HSP27和PAR2/NF-κB，Pg增加了基質(zhì)金屬蛋白酶-9(Matrix metalloprotein-9, MMP-9)水平，從而促進(jìn)OSCC細(xì)胞系的侵襲性。與Pg未感染細(xì)胞相比，感染Pg的細(xì)胞MMP-1、MMP-2、MMP-9和MMP-10的表達(dá)水平呈時間依賴性增加[40]。另外，活化的MMP-9已被證實能增加腫瘤細(xì)胞侵襲性。Ha等[41]研究表明，Pg通過上調(diào)IL-8和MMPs(特別是MMP-1和MMP-2)促進(jìn)OSCC細(xì)胞的侵襲。Geng等[42]通過建立Pg攻擊口腔上皮細(xì)胞23周的實驗?zāi)Ｐ?，發(fā)現(xiàn)長期接觸Pg可加速細(xì)胞周期，促進(jìn)細(xì)胞遷移和侵襲能力，在其他器官轉(zhuǎn)移和增殖。與未感染Pg相比，慢性感染可通過血液途徑促進(jìn)體內(nèi)轉(zhuǎn)移。

2.3 Pg與食管癌的關(guān)系

在全球范圍內(nèi)，食管癌發(fā)病率居第八位，也是致死率第六位的腫瘤，我國中部是高發(fā)區(qū)[43]。食管癌早期診斷比較困難、發(fā)展迅速，死亡率比較高。這種腫瘤主要有兩種組織學(xué)亞型：鱗狀細(xì)胞癌和腺癌，鱗狀細(xì)胞癌在發(fā)展中國家很常見，腺癌在發(fā)達(dá)國家比較常見[44]。通過檢測ESCC患者Pg抗原和牙齦蛋白酶的表達(dá)強(qiáng)度，以及檢測Pg特異性16SrDNA，均明顯高于周圍組織和正常對照組[37]。此外，腫瘤細(xì)胞的分化、ESCC(食管鱗狀細(xì)胞癌)的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、ESCC患者生存率等臨床病理因素均與Pg呈正相關(guān)。表明Pg感染可能是ESCC的一個危險因素，而且還可以作為ESCC的預(yù)后指標(biāo)。Pg抑制上皮細(xì)胞凋亡、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞免疫侵襲和誘導(dǎo)潛在致癌物質(zhì)的代謝，都是ESCC發(fā)生發(fā)展重要因素。Gao等[45]首次報道宿主對Pg的免疫反應(yīng)與ESCC細(xì)胞惡性增殖的關(guān)系，提示抗Pg抗體IgG和IgA可能作為ESCC的血清標(biāo)志物，兩者結(jié)合可以提高診斷率和改善預(yù)后。有報道稱，食管癌的Pg感染率遠(yuǎn)高于賁門癌，而胃癌感染率幾乎為零，這是由于缺乏酸適應(yīng)[9]。

2.4 Pg與胰腺癌的關(guān)系

胰腺癌發(fā)病率較低，2007年至2013年的研究發(fā)現(xiàn)各期5 a生存率僅為8.2%。導(dǎo)致胰腺癌預(yù)后不佳的因素有很多，例如患者自身長期化療抵抗力下降、缺乏診斷和預(yù)后的血清生物標(biāo)志、缺乏個體化治療的生物標(biāo)志等[46]。多項研究表明，口腔微生物群和消化道微生物群之間存在重疊，部分原因是咀嚼和口腔衛(wèi)生，如刷牙和使用牙線，這促進(jìn)了多種傳播途徑失調(diào)。另外，口腔健康不良與胰腺癌發(fā)病率增加有關(guān)[47]?？谇晃⑸镆鹧乐苎椎幕颊?，胰腺癌的發(fā)生率比較高。一個歐洲研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，Pg ATCC 53978株血清抗體升高可使胰腺癌風(fēng)險增加3倍[46]。最近研究表明，Pg啟動了Toll樣受體(toll-like receptors,TLR)信號通路，在動物模型中TLR的激活對胰腺癌的發(fā)生起著關(guān)鍵作用[34]。這被認(rèn)為是Pg增加胰腺癌發(fā)生率的直接證據(jù)。另外，在胰腺癌患者中檢測到高發(fā)的腫瘤抑制基因p53突變，說明p53基因異常是人類胰腺腫瘤發(fā)生的一個重要因素[48]?？傊?，Pg被認(rèn)為是胰腺癌發(fā)生發(fā)展的生物標(biāo)志，闡明Pg對胰腺癌的作用機(jī)制，加強(qiáng)實驗研究，有望遏制胰腺癌高死亡率，緩解胰腺癌的現(xiàn)狀。

2.5 Pg與結(jié)腸癌關(guān)系

口腔和結(jié)腸雖然解剖上距離遠(yuǎn)，但都是由不同微生物群高密度定植。研究表明，口腔細(xì)菌能傳播到結(jié)腸。這在牙周炎等疾病中最為明顯，在牙周炎中，Pg和具核梭桿菌表現(xiàn)出致病性[49]。在結(jié)腸中，這些細(xì)菌可以在復(fù)雜的生物膜環(huán)境中改變微生物群組成，導(dǎo)致腸道失調(diào)。這種破壞促進(jìn)了免疫的異常和炎癥反應(yīng)，最終導(dǎo)致結(jié)直腸癌(colorectal cancer,CRC)腫瘤的發(fā)生。了解Pg與結(jié)腸癌之間相互作用的確切機(jī)制，有助于結(jié)腸癌預(yù)防和治療。

雖然細(xì)菌從口腔轉(zhuǎn)移到結(jié)腸的詳細(xì)機(jī)制尚不清楚，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了兩種可能的途徑。第一個傳播途徑是通過連續(xù)吞咽。在慢性牙周炎中，口腔Pg和腸道微生物群通過幾種機(jī)制保持相對獨立，包括十二指腸中的膽汁酸和胃酸[50]。能夠抵抗惡劣的胃酸性環(huán)境的口腔細(xì)菌可以通過這一途徑維持其生存能力。這是Pg的一個特殊特征，因此有助于其遷移到結(jié)腸，從而改變結(jié)腸微生物群的組成和功能[51]。一個可能的因素是吞咽死亡的細(xì)菌成分，這些成分會上調(diào)細(xì)菌毒性因子的表達(dá)并誘發(fā)細(xì)胞毒性，這一概念被稱為“營養(yǎng)性壞死毒性”。在一項體外研究中，至少10∶1的死菌與活菌比與牙周病原菌的感染顯著相關(guān)，尤其是Pg[52]。與毒力因子相關(guān)的基因表達(dá)上調(diào)，包括牙齦蛋白酶基因rgpA、rgpB、kgp和菌毛fimA基因，也反映了上述效應(yīng)。第二種傳播途徑是通過血液和全身循環(huán)(菌血癥)傳播到口腔外部位，包括關(guān)節(jié)、心臟和結(jié)腸。Pg和具核梭桿菌能夠通過潰爛的牙齦袋侵入血流。Pg也可以在免疫細(xì)胞內(nèi)生存，包括樹突狀細(xì)胞或巨噬細(xì)胞，隨后傳播到身體各部位。

Pg從口腔進(jìn)入結(jié)腸后，能夠降解結(jié)腸中的黏蛋白和細(xì)胞外基質(zhì)，導(dǎo)致黏液層浸潤并通過破壞上皮連接侵入黏膜。受干擾的黏膜生態(tài)系統(tǒng)促進(jìn)蛋白水解病原體Pg的過度生長。例如，Pg產(chǎn)生半胱氨酸蛋白酶，稱為“牙齦蛋白酶”(Kgp和Rgp)，對賴氨酸或精氨酸都有特異性，這些蛋白酶參與細(xì)菌生物膜的形成，隨后刺激血管通透性和組織損傷[53]。此外，牙齦蛋白酶能夠降解免疫因子，從而觸發(fā)其生存的抗菌免疫反應(yīng)?？谇患?xì)菌不斷破壞結(jié)腸中的宿主蛋白質(zhì)，導(dǎo)致慢性炎癥狀態(tài)，持續(xù)為微生物菌群產(chǎn)生營養(yǎng)物質(zhì)，并促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)生[54]。

口腔細(xì)菌的結(jié)腸生物膜可以通過合成致癌代謝物多胺進(jìn)一步損害結(jié)腸。多胺是生物膜形成和微生物群存在的強(qiáng)制性因素，可誘導(dǎo)腫瘤異常增殖[55]。Pg在口腔中產(chǎn)生大量硫化氫(H2S)，H2S具有遺傳毒性，可導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定或聚集的DNA突變劑。大量H2S生成酶在大腸癌中的表達(dá)上調(diào)，如胱硫醚-β-合成酶，它促進(jìn)H2S的過度生成，進(jìn)而通過誘導(dǎo)遷移、侵襲和增殖的內(nèi)吞途徑和刺激腫瘤血管生成而影響結(jié)腸癌的發(fā)展和擴(kuò)散[56]。

本文主要對Pg毒力因子菌毛、Pg與消化系統(tǒng)腫瘤之間的致病機(jī)制進(jìn)行討論。Pg的fimA不同分型對人致病性存在一定差異，在健康人和牙周疾病患者中主要以fimAⅡ型檢出率較高。fimAⅣ型在慢性牙周炎中的檢測高于其他幾型，其被認(rèn)為是高致病性菌株，短菌毛的致病機(jī)制尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。Pg能使上皮細(xì)胞脫落和蛋白水解，Pg蛋白水解能力強(qiáng)，促進(jìn)免疫反應(yīng)，為生物膜形成創(chuàng)造了營養(yǎng)基礎(chǔ)，同時抑制補(bǔ)體免疫等防御機(jī)制。Pg釋放一些代謝物質(zhì)會刺激牙周炎疾病發(fā)生。Pg能夠合成各種致癌物質(zhì)，如H2S等。消化系統(tǒng)腫瘤與Pg毒力因子之間是否有特異性機(jī)制，有待研究?？傊?，尚需要更多的研究來確定Pg與消化道腫瘤之間的關(guān)系。清除口腔Pg，降低Pg的感染率能否降低相關(guān)腫瘤的發(fā)病率是另一個富有挑戰(zhàn)性的課題。