白色念珠菌(Candida albicans)在口腔癌发生中的作用:从基因毒性、体细胞突变到炎症免疫微环境的协同促进机制
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时间:2025年10月01日
来源:Journal of Oral Microbiology 5.5
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本研究深入探讨白色念珠菌(C. albicans)在口腔癌发生中的作用机制。通过动物模型与临床样本(CHC)结合转录组测序(RNAseq)和全外显子测序(WES),发现C. albicans虽不直接诱发癌变,但可上调增殖相关基因(如Mki67、Ccna2),诱导DNA双链断裂(标记物γH2A.X),并协同吸烟(通过4NQO模拟)促进恶性转化。其机制涉及炎症通路、免疫应答(如IFN-γ/STAT1信号)及体细胞突变(SBS5特征)。本研究为真菌-环境互作致口腔癌提供了分子证据。
白色念珠菌长期刺激诱导有利于致癌的口腔上皮异常状态
研究通过长期(8-10个月)刺激小鼠口腔黏膜发现,白色念珠菌(C. albicans)虽未直接诱发口腔癌或慢性增生性念珠菌病(CHC),但显著提高了口腔上皮细胞增殖标志物Ki-67的表达。转录组测序(RNAseq)结果显示,C. albicans刺激上调了与细胞增殖和癌症发展相关的基因(如Mki67、Kif11、Ccna2、Ckap2、Fos、Ccnb1等)。基因本体(GO)富集分析进一步表明,核分裂和染色体分离通路被激活,而表皮细胞分化、细胞外基质组织及免疫应答通路则被抑制,提示上皮增殖与分化失调。
全外显子测序(WES)在小鼠口腔上皮中鉴定出与COSMIC数据库重叠的体细胞单核苷酸变异(SNV),表明C. albicans可能具有基因毒性。体外实验证实,C. albicans刺激人口腔上皮细胞(Leuk-1)后,DNA双链断裂标志物γH2A.X表达上调,小鼠口腔黏膜中也观察到相同现象。这些结果说明,C. albicans可启动与癌症相关的遗传改变,但在无其他风险因素时,其单独诱导癌变的能力有限。
研究纳入8例CHC患者(平均年龄66岁,50%为女性),对其病变组织进行WES分析。共发现65个驱动基因,其中PCM1、SYNE1、TICAM1、KMT2B、SRRM2和CASP8在两名患者中共同出现。显著突变基因(SMG)分析检出ZFHX4、MUC5B、DDX11等8个基因。KEGG富集分析显示,这些基因涉及p53信号通路和癌症相关通路。
突变谱分析显示,CHC组织中的体细胞SNV以C>T/T>A转换为主。进一步识别出三种突变特征,均与COSMIC签名SBS5高度相似(余弦相似度分别为0.81、0.85和0.84)。SBS5已知与吸烟和衰老相关,且多数CHC患者有吸烟史,提示Candida感染与吸烟可能协同贡献于这种癌前病变的发生。
为探究吸烟与C. albicans的协同效应,研究使用4NQO(一种模拟烟草诱变效应的化学物质)预处理小鼠12周,随后施加C. albicans野生型(WT)或ece1Δ/Δ型(缺乏Candidalysin编码区)刺激。两种菌株均显著增加了舌部肿瘤的发生率和数量。
对外观正常黏膜组织的转录组分析发现,野生型和ece1Δ/Δ型C. albicans刺激均上调了免疫细胞膜分子相关基因(如H2-Q4、H2-Q5、Cd6、Cd53)和IFN信号通路基因(如Stat1、Cxcl10、Igtp)。蛋白互作(PPI)网络分析显示STAT1处于核心位置。RT-qPCR证实Ifng mRNA表达升高。KEGG分析表明,C. albicans激活了EB病毒感染、移植物抗宿主病、抗原加工提呈等炎症与免疫应答通路。值得注意的是,ece1Δ/Δ菌株刺激还特异性上调了病毒致癌通路,涉及Irf7、Cdk6等基因。
为验证STAT1的作用,研究在4NQO预处理小鼠中施用STAT1抑制剂Fludarabine。结果显示,抑制剂降低了C. albicans刺激组的肿瘤发生,但促进了无真菌刺激组的肿瘤形成,表明STAT1在C. albicans促进肿瘤中的作用具有上下文依赖性。
本研究系统阐述了C. albicans在口腔癌发生中的“促进而非直接诱导”角色。其机制涉及多个层面:遗传层面,C. albicans展示基因毒性,诱导DNA损伤和体细胞突变(如SBS5特征);分子层面,它上调增殖相关基因,破坏上皮分化与免疫稳态;微环境层面,通过激活IFN-γ/STAT1通路和MHC class I相关免疫应答,协同吸烟(4NQO)等致癌因素加速恶性转化。尽管Candidalysin(ECE1基因编码)已知可诱导DNA双链断裂,本研究未发现其缺失株(ece1Δ/Δ)与野生型在促瘤效应上存在显著差异,可能与4NQO的强基因毒性掩盖有关。
综上所述,白色念珠菌本身虽不直接引发口腔癌,但通过诱导基因毒性、扰乱增殖-分化平衡、激活炎症-免疫网络,显著增加口腔黏膜对吸烟等致癌因素的敏感性。未来研究应深入探索IFN-γ/STAT1/炎症通路与IFN-γ/MHC I/免疫抑制通路在真菌相关癌变中的交互作用,为临床防治Candida相关癌前病变提供新靶点。
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