综述:具核梭杆菌与非编码RNA:在结直肠癌中协调致癌通路

【字体: 时间:2025年10月05日 来源:Gut Pathogens 4

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  本综述深入探讨了具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)与宿主非编码RNA(ncRNAs)在结直肠癌(CRC)中的复杂互作机制。文章系统阐述了F. nucleatum通过调控多种miRNAs(如miR-1246、miR-135b)、lncRNAs(如NEAT1)和circRNAs,激活Wnt/β-catenin、PI3K/AKT等关键信号通路,从而驱动肿瘤增殖、免疫逃逸和化疗耐药。作者进一步探讨了基于微生物组的疗法(如益生菌、粪菌移植FMT)通过调节菌群逆转ncRNA失调的潜力,为CRC的 biomarker发现和靶向治疗提供了新视角。

  

引言

结直肠癌(Colorectal Cancer, CRC)是全球范围内癌症相关死亡的主要原因之一,其发病机制与肠道微生物组的失调密切相关。在众多微生物因子中,具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)作为一种重要的病原体,频繁在CRC组织中被检测到,并与疾病晚期和不良预后相关。近年来,研究表明F. nucleatum与宿主非编码RNA(non-coding RNAs, ncRNAs)之间存在复杂的相互作用,这些ncRNAs包括微RNA(microRNAs, miRNAs)、长链非编码RNA(long non-coding RNAs, lncRNAs)和环状RNA(circular RNAs, circRNAs),它们在调节CRC生物学过程中扮演关键角色。

具核梭杆菌的特性及其在CRC中的角色

具核梭杆菌是一种革兰氏阴性厌氧细菌,其形态呈梭形,属于梭杆菌门。它通常存在于人类口腔菌群中,尤其在牙菌斑中常见。然而,当它迁移到肠道时,可能通过多种机制促进CRC的发生和发展。研究发现,F. nucleatum在CRC组织中的丰度比正常组织高 up to 400倍,且与腺瘤进展为癌变相关。其在晚期肿瘤(III和IV期)中的水平更高,突显了其在疾病进展中的 aggressiveness。
F. nucleatum的致病机制涉及多种毒力因子,例如FadA和Fap2。FadA是一种表面粘附素,通过结合宿主细胞的E-cadherin,激活Wnt/β-catenin信号通路,从而促进肿瘤细胞增殖。Fap2则通过与Gal-GalNAc结合,并抑制TIGIT免疫受体,帮助细菌 evade 免疫监视。此外,F. nucleatum还产生短链脂肪酸(SCFAs)和硫化氢(H2S),这些代谢物可能加剧炎症和 alter 肠道菌群组成,为肿瘤生长创造有利环境。

非编码RNA在CRC中的调控作用

非编码RNA是基因表达的关键调控因子,不编码蛋白质,但在细胞过程中发挥重要作用。在CRC中,ncRNAs的失调常见,它们可作为致癌基因或肿瘤抑制因子,影响诸如上皮间质转化(Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT)、血管生成和免疫逃逸等过程。具体来说:
  • miRNAs(如miR-1246、miR-135b)通过靶向特定mRNA,调节Wnt/β-catenin、PI3K/AKT等信号通路。
  • lncRNAs(如NEAT1)通过 scaffold 机制,增强 oncogenic 信号。
  • circRNAs(如hsa_circ_0004085)通过稳定mRNA,促进化疗耐药。
F. nucleatum感染可 alter 这些ncRNAs的表达 profile,从而 disrupt 细胞通路,促进肿瘤发展。例如,F. nucleatum upregulates miR-1246,后者抑制GSK3β,导致β-catenin积累和EMT激活。

F. nucleatum与ncRNAs的互作机制

F. nucleatum通过调控ncRNAs,影响多个关键信号通路,具体包括:
  • Wnt/β-catenin通路:F. nucleatum增加miR-1246、miR-92b-3p和miR-27a-3p的表达,这些miRNAs靶向GSK3β,导致β-catenin核积累,激活迁移、侵袭和EMT。miR-135b通过TCF4/β-catenin复合体上调,抑制KLF13,增强对 cisplatin 的抗性。
  • PI3K/AKT通路:F. nucleatum upregulates miR-21,抑制PTEN,从而增强PI3K/AKT信号,促进肿瘤增殖。在携带KRAS突变的肿瘤中,这种效应更为显著。此外,miR-135b、miR-22和miR-28-5P也参与调控。
  • NF-κB信号通路:F. nucleatum诱导miR-31表达,通过磷酸化p65结合其启动子,抑制STX12和自噬,同时靶向eIF-4EBP1/2,增强细胞增殖。miR-1322的上调下调CCL20, modulate 炎症反应。lncRNA KRT7-AS通过NF-κB激活,促进KRT7表达,驱动肺转移。
  • TGF-β/Smads通路:F. nucleatum下调miR-122-5p,导致fucosyltransferase 8(FUT8)上调,增强TGF-β1/Smads信号,促进EMT和转移。
  • 其他通路:包括自噬(通过miR-18a和miR-4802下调)、Sonic Hedgehog(SHH)信号(通过miR-361-5p下调)、m6A RNA甲基化(通过miR-4717上调)和c-Met信号(通过miR-139-5p下调)。这些机制共同促进化疗耐药、干细胞特性和肿瘤生长。

临床意义与治疗策略

F. nucleatum在CRC组织中的存在与较差的患者预后相关,包括癌症复发风险增加和生存率降低。其与化疗抗性也有关联,可能通过 modulate 肿瘤微环境导致治疗失败。针对F. nucleatum的策略,如抗生素或抗菌剂,可能改善化疗效果。
新兴的微生物组疗法,如益生菌和粪菌移植(Fecal Microbiota Transplantation, FMT),显示出 promise 在调节肠道菌群和 potentially reverse ncRNA失调。例如:
  • 益生菌(如Lactobacillus gasseri)通过产生过氧化氢(H2O2)抑制F. nucleatum生长。
  • FMT从健康供体移植菌群,减少F. nucleatum丰度和毒力, restore 微生物多样性,增强抗肿瘤免疫力。
临床研究表明,FMT combined with 免疫检查点阻断可改善微生物多样性和CD8+ T细胞浸润,在微卫星稳定转移性CRC中减缓肿瘤进展。

结论

F. nucleatum与ncRNAs之间的动态互作在CRC中构成了一个复杂的分子网络,驱动疾病发生、进展和治疗抗性。尽管当前研究揭示了F. nucleatum通过毒力因子和代谢物 orchestrate oncogenic 通路,但许多知识 gap hinder 临床转化。未来研究应聚焦于 longitudinal 多组学分析,开发 targeted 抑制剂(如针对FadA的小分子或RNA疗法),以及评估益生菌和FMT作为ncRNA调节剂的潜力。通过 interdisciplinary 努力,针对F. nucleatum-ncRNA轴的研究有望为CRC诊断和治疗提供创新策略,改善患者 outcomes。
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