分解胶原蛋白的粪肠球菌（Enterococcus faecalis）会引发DNA修复1（DDR1）信号通路激活、促进细胞增殖，并改变结直肠腹膜转移灶中的免疫细胞浸润模式

《Surgery Open Science》：Collagenolytic Enterococcus faecalis induces DDR1 signaling, proliferation and altered immune infiltrate in colorectal peritoneal metastases

本研究通过16S rRNA测序和体外/体内实验，发现肠球菌在结直肠癌腹腔转移灶中显著富集，其分泌的GelE和SprE蛋白酶促进胶原分解，激活DDR1信号通路，导致肿瘤细胞增殖和免疫微环境改变。提示肠球菌可能通过胶原降解机制促进腹腔转移，为靶向治疗提供新思路。

　　在近年来的癌症研究中，肿瘤微环境中存在的微生物正逐渐成为关注的焦点。特别是对于转移性结直肠癌（metastatic colorectal cancer, CRC），这些微生物被发现可能在疾病进展和转移过程中发挥重要作用。最新的研究表明，肿瘤内部的某些细菌，如肠球菌属（Enterococcus spp.），尤其是在转移至腹膜的病例中，其存在可能与肿瘤的生物学行为密切相关。特别是肠球菌属中的肠球菌 faecalis（E. faecalis），被证实能够通过其分泌的胶原酶相关毒力因子（如GelE和SprE）促进胶原蛋白的降解，从而影响肿瘤的生长和转移能力。这种细菌与结直肠癌细胞之间的相互作用不仅揭示了微生物在肿瘤微环境中的潜在作用，也为未来的癌症治疗提供了新的思路。

### 肠球菌在转移性结直肠癌中的分布特征

研究人员通过分析70例接受手术切除的转移性结直肠癌病例，发现肠球菌在腹膜转移（peritoneal metastases, CPM）中的存在比例显著高于肝转移和肺转移。具体而言，在13例腹膜转移样本中，有10例检测到了肠球菌属的DNA，占比达到76.9%；而在10例胸腔转移样本中，检测到了4例肠球菌属，占40%；在45例肝转移样本中，有26例检测到肠球菌属，占57.8%。这些数据表明，肠球菌在腹膜转移中的富集程度明显高于其他转移途径，提示其可能在特定的转移过程中扮演重要角色。

此外，研究还发现，在腹膜转移样本中，肠球菌属的相对丰度显著高于肝转移样本（5.44% vs 2.44%，p=0.04），并且接近于胸腔转移样本（5.44% vs 2.30%，p=0.11）。这一发现进一步支持了肠球菌可能在腹膜转移中具有独特作用的假设。值得注意的是，脑转移样本因样本量过小而被排除在分析之外。研究人员推测，腹膜转移过程中需要穿透多层胶原蛋白，因此胶原蛋白降解相关的微生物可能在该过程中具有选择性优势。

### 肠球菌与结直肠癌细胞的协同作用

为了深入探讨肠球菌如何影响结直肠癌细胞的行为，研究团队在体外环境中进行了实验。他们发现，E. faecalis 与结直肠癌细胞（如CT26细胞）在胶原蛋白降解方面表现出协同效应。具体来说，当E. faecalis 与CT26细胞共培养时，胶原蛋白的降解速度显著高于单独使用细菌或癌细胞的情况。这种协同作用依赖于细菌分泌的两种关键毒力因子：GelE（胶原酶）和SprE（丝氨酸蛋白酶）。研究人员通过比较E. faecalis 的野生型菌株（V583）与非胶原酶型突变体（ΔgelEΔsprE）在胶原蛋白降解中的表现，确认了这两种因子在胶原蛋白降解中的关键作用。

进一步的实验表明，E. faecalis 的分泌物能够促进CT26细胞对胶原蛋白的降解，且这种效应具有浓度依赖性。当使用不同稀释度的E. faecalis分泌物时，胶原蛋白降解的速率随之变化，而突变体分泌物则没有表现出类似的效应。这表明，E. faecalis 的毒力因子不仅能够直接降解胶原蛋白，还可能通过影响癌细胞的胶原酶活性，增强其对胶原蛋白的分解能力。这种协同作用可能在肿瘤的侵袭和转移过程中发挥关键作用。

### 胶原蛋白降解与DDR1信号通路的激活

研究还发现，E. faecalis 诱导的胶原蛋白降解不仅影响了肿瘤的结构，还触发了结直肠癌细胞中的DDR1信号通路。DDR1（discoidin domain receptor 1）是一种可能与胶原蛋白裂解产物结合的受体，在多种癌症中被发现与肿瘤侵袭性和不良预后相关。在CT26细胞中，当暴露于E. faecalis的分泌物时，DDR1的磷酸化水平显著增加，且这种效应在72小时后变得更加明显，表现为DDR1的C端截断蛋白（62kD）的表达增加。这表明，E. faecalis 通过促进胶原蛋白降解，激活了DDR1信号通路，进而影响了癌细胞的生物学行为。

为了验证这一假设，研究人员设计了一种荧光检测实验，使用一种荧光淬灭型的胶原蛋白（DQ type I collagen），该胶原蛋白在被裂解后会释放荧光信号。实验结果显示，CT26细胞在暴露于E. faecalis分泌物后，细胞内的荧光信号显著增强，表明这些细胞正在内吞被裂解的胶原蛋白。此外，MTT实验进一步证实了DDR1信号通路的激活与癌细胞增殖之间的关系。在72小时的培养后，暴露于E. faecalis分泌物的CT26细胞增殖能力显著高于对照组，而在24小时时并未观察到明显的增殖差异。这表明，胶原蛋白降解引发的DDR1信号通路激活可能在肿瘤的生长过程中起到了重要作用。

### 肠球菌对肿瘤微环境免疫成分的影响

在体内实验中，研究人员利用一种同源、原位的小鼠模型来评估E. faecalis对肿瘤微环境免疫成分的影响。该模型模拟了结直肠癌向腹膜转移的过程，通过手术将CT26细胞植入小鼠的腹腔，并在其中共培养E. faecalis菌株或使用无菌培养基作为对照。结果显示，尽管E. faecalis的引入并未显著改变肿瘤的总体体积（基于腹膜癌指数评分），但它显著改变了肿瘤微环境中的免疫细胞分布。具体而言，肿瘤中CD4+ T细胞（49.85 vs 16.46 cells/mm2，p=0.02）和CD4+ FoxP3+调节性T细胞（4.85 vs 1.81 cells/mm2，p=0.04）的数量显著增加，而CD8+ T细胞和巨噬细胞（F/480+）的数量则表现出一定的趋势性变化。

这一发现与以往的研究结果相呼应，即E. faecalis能够通过多种机制诱导上皮炎症，进而影响肿瘤微环境的免疫反应。然而，值得注意的是，这些免疫细胞的变化并不完全符合“免疫排斥”（immune exclusion）的预期。相反，某些免疫细胞的增加可能表明它们具有促进肿瘤生长的特性。例如，CD4+ FoxP3+调节性T细胞的富集可能意味着E. faecalis在一定程度上抑制了抗肿瘤免疫反应，从而为肿瘤的生长提供了有利条件。这种免疫微环境的变化可能与E. faecalis诱导的胶原蛋白降解及其对DDR1信号通路的影响有关。

### 肠球菌在肿瘤微环境中的潜在作用

综上所述，E. faecalis在转移性结直肠癌的腹膜转移中具有较高的存在率，并且其分泌的胶原酶相关毒力因子能够显著增强癌细胞对胶原蛋白的降解能力。这种增强作用不仅促进了胶原蛋白的分解，还激活了DDR1信号通路，从而导致癌细胞的增殖和内吞行为。这些发现表明，E. faecalis可能通过其对胶原蛋白的降解作用，影响了肿瘤的生长和转移能力。此外，E. faecalis还改变了肿瘤微环境中的免疫细胞组成，可能通过调节免疫反应来促进肿瘤的进展。

然而，尽管这些体外和体内实验提供了重要的线索，但E. faecalis在腹膜转移中的具体作用机制仍需进一步研究。例如，需要明确E. faecalis如何通过胶原蛋白降解影响免疫细胞的浸润，以及这些免疫细胞是否具有促进或抑制肿瘤生长的双重作用。此外，研究还发现，ΔgelEΔsprE突变体在体内实验中未能存活至实验终点，这可能意味着胶原蛋白降解对细菌在肿瘤微环境中的生存具有重要意义。未来的研究可以进一步探讨这种关系，并评估针对肿瘤内部微生物的干预措施是否能够有效改变肿瘤的生物学行为。

### 临床意义与未来研究方向

这一研究不仅揭示了E. faecalis在转移性结直肠癌中的潜在作用，也为未来的癌症治疗提供了新的视角。当前，针对肿瘤微环境的治疗策略主要集中在调控癌细胞本身的生长和转移能力，而对微生物的影响则较少被关注。然而，随着对肿瘤微生物组研究的深入，越来越多的证据表明，肿瘤内部的微生物可能在疾病进展中起到关键作用。因此，未来的研究应更加关注如何通过调控这些微生物来影响肿瘤的生物学行为。

此外，这一研究还强调了肿瘤微环境中各组分之间的相互作用。例如，细菌和上皮细胞共同降解胶原蛋白，这种降解可能通过释放生长因子或改变细胞外基质的结构，为肿瘤的生长提供支持。同时，这种降解也可能影响免疫细胞的浸润，从而改变肿瘤的免疫微环境。因此，未来的研究可以进一步探讨这些相互作用的机制，并评估针对肿瘤内部微生物的干预是否能够有效改善患者的预后。

### 结论

总的来说，这项研究揭示了E. faecalis在转移性结直肠癌腹膜转移中的重要作用。通过促进胶原蛋白的降解，E. faecalis不仅影响了肿瘤的生长和转移能力，还改变了肿瘤微环境中的免疫成分，可能为肿瘤提供了生长的有利条件。这些发现为未来的癌症治疗提供了新的思路，即通过调控肿瘤内部的微生物群落，可能能够有效干预肿瘤的生物学行为。同时，这也表明肿瘤微环境是一个高度复杂的系统，其中各组分之间的相互作用可能在疾病进展中起到关键作用。未来的研究应更加关注如何利用这些发现，开发新的治疗策略，以提高转移性结直肠癌患者的生存率和生活质量。