口腔与肠道微生物组在胰腺癌中的改变：探索非侵入性诊断生物标志物的潜力

《BMC Microbiology》：Oral and fecal microbiome alterations in pancreatic cancer: insights into potential diagnostic biomarkers

为解决胰腺癌（PC）早期诊断困难的问题，研究人员开展了针对口腔和粪便微生物组改变的研究，发现Granulicatella adiacens和Fusobacterium nucleatum在PC患者中显著升高，而Neisseria elongata、Roseburia intestinalis和Bifidobacterium bifidum显著降低。主成分分析（PCA）显示两组微生物谱明显分离，关键微生物变量与临床指标（如血红蛋白和红细胞压积）展现出优异的分类性能（AUC达1.00），这些发现凸显了微生物组作为非侵入性诊断生物标志物的潜力，对PC早期检测和治疗靶向具有重要意义。

胰腺癌（Pancreatic Cancer, PC）是一种极具侵袭性且致死率极高的恶性肿瘤，其五年生存率仅为10%左右。这种严峻的局面主要归因于早期检测手段的缺乏以及诊断时肿瘤多已处于不可手术的状态。许多患者因缺乏特异性的早期指标而错失及时干预的机会，导致诊断通常发生在晚期或转移已经发生之后。胰腺导管腺癌（PDAC）作为PC中最致命的类型，是美国癌症相关死亡的第三大原因。风险因素包括家族易感性、2型糖尿病、肥胖、高龄、男性性别优势、饮酒、吸烟、饮食模式、慢性胰腺炎以及非侵入性囊肿等，其中微生物组在这一复杂的影响框架中扮演着重要角色。

近年来，越来越多的证据表明，人类微生物组（包括微生物群落及其遗传物质、代谢产物和细胞组分）在多种癌症的发病机制中起到关键作用，其中包括PC。胃肠道（GI）微生物通过促进慢性炎症和与宿主微生物组的复杂相互作用，为癌变过程铺平道路，这一点在PC背景下已得到广泛记录。此外，与传统认为胰腺是无菌器官的观点相反，胰腺胆道系统中微生物的存在已被证实，肠道微生物通过胰管影响这些微生物群落。研究还强调，微生物群落失衡（即菌群失调）与多种环境风险因素密切相关，如2型糖尿病、慢性胰腺炎和肥胖。

近期研究阐明，特定的肠道病原体如Klebsiella pneumoniae、Escherichia coli、Peptostreptococcus spp.和Prevotella spp.在PC患者中表现出更高的存在。值得注意的是，口腔病原体Porphyromonas gingivalis和Aggregatibacter actinomycetemcomitans水平的升高与PC风险显著相关。此外，来自Fusobacterium、Actinomyces、Corynebacterium和Campylobacter等属的口腔细菌在PC患者中更为普遍。相反，某些肠道属如Faecalibacterium、Parvimonas和Anaerostipes，以及口腔微生物 taxa 如Neisseria elongata和Streptococcus mitis，在PC患者中或增或减。同时，当代研究还建立了特定微生物代谢物（如与促炎和菌群失调反应相关的三甲胺-N-氧化物TMAO）数量增加与PC发展之间的联系。

在此背景下，本研究旨在探讨PC患者与健康个体之间特定肠道和口腔微生物的丰度差异，以增进对微生物组在PC中作用的理解。研究结果近期发表在《BMC Microbiology》上，为这一领域提供了新的见解。

研究人员招募了20名新诊断且未开始治疗的PC患者以及20名健康对照，收集了全面的生活方式数据，包括饮食、吸烟和饮酒等，并采集了唾液和粪便样本。使用专用试剂盒从样本中提取微生物DNA，并针对Neisseria elongata、Granulicatella adiacens、Fusobacterium nucleatum、Roseburia intestinalis和Bifidobacterium bifidum的16S rRNA基因保守区域设计特异性引物，通过实时定量PCR（qPCR）评估这些细菌物种的数量。统计分析包括描述性统计、组间比较、主成分分析（PCA）以及逻辑回归模型，以评估微生物变量在PC分类中的性能。

研究结果显示，PC组的口腔Granulicatella adiacens（中位数：7.35 log₁₀ CFU/mL）和粪便Fusobacterium nucleatum（中位数：4.37 log₁₀ CFU/g）水平显著高于对照组（中位数分别为2.43 log₁₀ CFU/mL和1.20 log₁₀ CFU/g；P<0.001）。相反，PC组的唾液Neisseria elongata（中位数：2.37 log₁₀ CFU/mL）、粪便Roseburia intestinalis（中位数：2.34 log₁₀ CFU/g）和Bifidobacterium bifidum（中位数：3.45 log₁₀ CFU/g）水平显著低于对照组（中位数分别为5.63 log₁₀ CFU/mL、5.07 log₁₀ CFU/g和4.34 log₁₀ CFU/g；P<0.001）。这些发现突显了PC组与对照组在实验室生物标志物和肠道微生物组谱方面的显著差异。

主

主成分分析（PCA）进一步证实了对照组和PC组之间微生物谱的明显区分，前两个主成分（PC1和PC2）分别解释了35.82%和21%的方差。Fusobacterium nucleatum和Granulicatella adiacens的向量指向PC组，表明它们与疾病潜在相关；而Neisseria elongata、Roseburia intestinalis和Bifidobacterium bifidum则朝向对照组，提示它们可能与健康状态相关。图表显示出明显的聚类和分离，强调了微生物组组成的实质性差异。

逻辑

逻辑回归模型的性能指标显示，临床和微生物变量在PC分类中具有不同的判别能力。年龄、血红蛋白（HGB）、红细胞压积（HCT）和Roseburia intestinalis等变量表现出完美的判别力，AUC均为1.00。HGB和HCT的准确度（ACC）最高，分别为1.00和0.92；Roseburia intestinalis的ACC也为0.92。Bifidobacterium bifidum的AUC为0.88，ACC为0.75。微生物变量中，Neisseria elongata表现出高预测能力，AUC为0.97，ACC为0.83；直接胆红素的AUC为0.89，ACC为0.83。尽管Granulicatella adiacens和Fusobacterium nucleatum的AUC为1.00，但其低准确度（ACC=0.50）表明它们在分类应用中存在局限性。

讨论部分指出，本研究结果提供了强有力的证据，表明PC患者与对照受试者在选定微生物组谱方面存在明显差异。Granulicatella adiacens和Fusobacterium nucleatum的升高与先前多项研究一致，支持了特定微生物特征与PC发展相关的假设。相反，Neisseria elongata、Roseburia intestinalis和Bifidobacterium bifidum的减少表明健康肠道微生物组的破坏可能促进疾病进展。PCA分析可视化了两组微生物谱的区分，强化了这些细菌作为生物标志物的潜在作用。

随着当代研究越来越强调微生物组在多种疾病中的重要性以及个体化治疗的意义，微生物生物标志物的识别已成为一个关键焦点。鉴于PC早期阶段的无症状性以及诊断时常已无法治愈的现实，识别用于早期诊断的微生物生物标志物既充满希望又至关重要。早期检测可以为干预提供关键窗口。值得注意的是，先前在不同国家进行的研究报告了与本研究一致的结果，表明尽管微生物组可能因地理和饮食因素而异，但结果的总体相似性指出了利用这些已识别的微生物特征作为早期诊断生物标志物的潜力。此外，这些生物标志物可能通过调节PC患者中富集的微生物组和促进有益微生物来辅助治疗策略。

然而，本研究也存在若干重要局限性。首先，PC患者（年龄较大）与对照组（年龄较轻）之间的年龄差异可能引入混淆效应，特别是关于年龄相关的微生物组变化。其次，尽管确定了微生物组与PC的显著关联，但横断面设计无法推断因果关系，且未测量因素（如详细饮食习惯、药物使用）的残留混淆无法排除。第三，尽管实施了严格的控制（包括干重粪便归一化和16S rRNA拷贝数调整），但绝对定量仍受DNA提取变异性和细菌存活率差异的限制；未来研究使用数字PCR或合成 spike-in 可能会提高精确度。方法学上，虽然记录了基本口腔健康标志物（龋齿/牙龈炎），但全面的牙周评估不可用，这在组间年龄不平衡的情况下尤其相关。对于粪便样本，尽管均质化控制了水分含量，但未测量的组成差异可能仍然存在。地理上，单中心设计需要在多样化人群中进行验证以识别 universal 微生物特征。最后，尽管内部交叉验证支持模型稳健性，但适中的样本量阻止了独立队列验证，需要更大规模的研究来确认诊断性能。

尽管如此，本研究的优势显著。首先，方法学是非侵入性的，对患者和对照的负担很小。其次，测试过程的可及性和 affordability 支持其在各种全球背景下实施的可行性。第三，病例对照研究设计提供了与PC相关的微生物组改变的定性和定量见解。此外，结果与 comprehensive 国际研究的相似性增强了结果的可靠性。使用唾液和粪便样本允许在这两种生物基质之间进行有效比较。

总之，本研究证明了PC相关的口腔和肠道微生物组组成的显著改变，其特征是病原菌水平升高以及保护性微生物物种水平降低。这些发现增强了我们对微生物组与PC之间复杂关系的理解，强调了微生物组谱作为临床实践中宝贵诊断生物标志物的潜力。本研究中识别的独特微生物特征可能作为PC早期检测的关键指标，为患者筛查和监测提供非侵入性替代方案。未来研究应专注于探索旨在调节微生物组的治疗干预潜力，这可能是补充传统疗法的治疗策略的一个激动人心的方向。