综述：艰难梭菌（Clostridioides difficile）：一种可能促进胃肠道肿瘤发生的致癌细菌

《Chinese Medical Journal》：Clostridioides difficile: A suspected pro-carcinogenic bacterium for gastrointestinal tumors

肠道菌群与结直肠癌的关系及艰难梭菌的作用机制研究 摘要：艰难梭菌（C. difficile）通过毒素介导的细胞损伤、炎症反应、免疫逃逸、代谢重编程、氧化应激、细胞衰老及生物膜形成等多重机制促进结直肠癌（CRC）发生发展，其与CRC的流行病学关联及“乘客菌”与“驱动菌”假说被探讨。研究指出，C. difficile毒素可破坏肠道屏障并诱导慢性炎症，同时通过产肠毒素和调控代谢产物（如脱氧胆酸）影响致癌微环境。此外，C. difficile在CRC中的协同作用及具体致病机制仍需进一步验证。

　　肠道微生物群是一个由约100万亿微生物组成的复杂生态系统，包括细菌、病毒、真菌、古菌和真核生物等。这些微生物在宿主的生理过程中扮演着重要角色，例如代谢活动、信号传导、营养吸收、免疫系统发育以及宿主防御机制等。多种内在和外在因素会调节健康个体的肠道微生物群，包括年龄、饮食、药物、运动、吸烟、宿主基因型以及性激素水平等。这些因素可能导致微生物群的失衡，从而引发“菌群失调”（dysbiosis），而这种失衡已被证实与多种疾病有关，包括炎症性肠病（IBD）、肠易激综合征、2型糖尿病、肥胖、肝病、心血管代谢疾病、皮肤疾病以及特别是胃肠道肿瘤等。

胃肠道恶性肿瘤，如结直肠癌（CRC）、胃癌、胰腺癌、食管癌、肝细胞癌、胆囊和胆道癌等，构成了全球的重大健康负担。这些肿瘤占全球所有癌症诊断的超过四分之一，并且导致超过三分之一的癌症相关死亡，这凸显了改进预防、诊断和治疗方法的迫切需求。在这些恶性肿瘤中，结直肠癌因其高发病率和死亡率而尤为突出。2022年，结直肠癌成为全球第三大常见癌症，占所有新发癌症病例的9.6%，同时也是癌症相关死亡的第二大原因，占所有癌症相关死亡的9.3%。因此，结直肠癌被广泛用作研究与微生物相关肿瘤发生机制的代表性模型。

早在1975年，研究人员首次发现肠道微生物与结直肠癌之间的联系。当时，无菌大鼠发生结直肠癌的比例仅为20%，而常规大鼠则高达93%。这一发现引发了对肠道微生物在结直肠癌发生中的作用的广泛研究。由于肠道共生菌与结肠黏膜天然接近，因此“肿瘤相关微生物”（oncomicrobiotic）概念被广泛应用于结直肠癌的研究中。尽管有多种肠道细菌被认为在致癌过程中起作用，但目前尚无一种细菌被确认为结直肠癌的直接致病因素。实验研究表明，这些细菌可能通过多种途径促进肿瘤形成，包括由细菌毒素引起的DNA损伤、与饮食相关的促癌代谢产物、宿主与微生物的慢性炎症反应，以及对宿主抗肿瘤免疫功能的破坏。这表明，宿主生活方式、微生物群相互作用以及免疫反应（包括黏膜和全身性）可能在这一过程中发挥关键作用。

尽管结直肠癌的研究中已广泛探讨了肠道微生物的作用，但关于**艰难梭菌**（*Clostridioides difficile*，简称CDI）在胃肠道肿瘤中的作用仍相对有限。艰难梭菌主要感染结肠，尤其是远端结肠和直肠，因此其与结直肠癌的关联性受到更多关注。已有研究发现，结直肠癌患者中艰难梭菌感染的发生率较高，这引发了关于艰难梭菌是否是结直肠癌发展的偶然结果，还是其在促进癌变中发挥主动作用的讨论。艰难梭菌作为一种著名的病原体，因其毒素产生、肠道微生物群破坏以及对宿主免疫调节的能力而备受关注。它可能通过与已知的肿瘤相关微生物相似的机制促进结直肠癌的发生，例如通过毒素介导的直接细胞损伤、促炎反应、免疫逃逸、代谢重编程、氧化应激、细胞衰老、生物膜形成以及促癌微生物代谢产物的产生。因此，艰难梭菌与其它微生物或宿主相关风险因素之间的潜在相互作用，可能以协同方式促进结直肠癌的发展。

为了更全面地探讨艰难梭菌与结直肠癌的关系，本文系统总结了相关的流行病学证据，并分析了其可能的发病机制。我们借鉴了结直肠癌病因学中已有的几种理论模型，包括“alpha-bug”假说、“driver–passenger”假说、“keystone pathogen”假说、“hit-and-run”假说以及“common ground”假说，详细阐述了艰难梭菌可能在结直肠癌发生中的作用机制。这些机制包括毒素介导的效应、促炎反应、免疫逃逸、代谢重编程、氧化应激、细胞衰老、生物膜形成以及肿瘤促进性微生物代谢产物的产生。通过整合现有证据，我们的分析旨在揭示艰难梭菌在结直肠癌发病过程中的多方面作用，为这一尚未被充分研究但具有重要临床意义的关系提供新的视角。

艰难梭菌的发病机制主要涉及其毒素的产生。其三种主要毒素——毒素A（TcdA）、毒素B（TcdB）和艰难梭菌转移酶（CDT或二元毒素）——可以引起宿主细胞的多种病理变化。毒素A和毒素B通过糖基化依赖的方式，使宿主细胞中的Ras同源（Rho）GTP酶失活，从而导致细胞骨架的破坏、细胞死亡以及细胞凋亡。这些变化会破坏结肠屏障功能，影响宿主细胞的结构和功能，进而可能促进肿瘤的形成。CDT则由两个组成部分构成：CDTa是具有ADP-核糖基转移酶活性的酶，CDTb则负责促进宿主细胞的结合、孔形成以及CDTa的转运。CDT通过改变宿主细胞的形态，包括紧密连接的分离和细胞的圆化，进一步影响细胞的结构完整性。此外，毒素还能诱导强烈的局部炎症反应，包括炎症细胞浸润、黏膜下神经元激活、细胞因子、趋化因子、花生四烯酸代谢物的分泌，以及物质P和活性氧中间体的产生。

在临床实践中，艰难梭菌感染通常表现为腹泻、结肠炎或两者并存。轻度病例以腹泻和假膜性结肠炎为主，而严重的病例可能发展为中毒性巨结肠甚至死亡。每次急性感染通常是由炎症、细胞因子释放和上皮细胞损伤引起的，而感染后复发率则在15%-35%之间。对于已经发生过两次感染的患者，复发率可高达33%-65%。某些情况下，患者可能在数年内经历多次复发。从机制上看，艰难梭菌感染的复发不仅与残留的孢子有关，还与在再次感染时免疫反应的不足以及肠道微生物群的持续破坏密切相关。因此，艰难梭菌具有长期影响肠道的潜力。

肿瘤的发生通常是一个长期的过程，受到慢性或反复的刺激影响，而非单一事件。在临床实践中，艰难梭菌感染的高复发率以及中毒性巨结肠等顽固性病例可能延长其对肠道的不良影响，从而可能导致慢性炎症或持续的菌群失调，而这些已被证实是结直肠癌的重要风险因素。因此，这些影响可能促进结肠上皮细胞（IECs）的恶性转化，并最终导致结直肠癌的发展。然而，目前尚无直接证据表明反复或严重的艰难梭菌感染与结直肠癌之间存在明确的因果关系。虽然有一些临床队列研究探讨了这一关系，并提供了关于艰难梭菌与人类结直肠癌发病率的流行病学联系，但对艰难梭菌如何促进结直肠癌发生的具体机制仍研究有限，导致这一潜在因果关系被低估。

在20世纪，艰难梭菌感染的发病率显著上升，成为发达国家医院获得性感染的著名原因。同时，全球结直肠癌的流行病学也呈现出显著波动。自1990年代以来，50岁以下人群的结直肠癌发病率逐渐上升，这一趋势与艰难梭菌感染的流行病学变化存在某种平行关系，暗示了二者之间可能存在紧密联系。目前，艰难梭菌被认为是癌症治疗过程中的一种机会性病原体，因此免疫功能受损的结直肠癌患者更容易发生艰难梭菌感染。结直肠癌可能通过多种相互关联的途径增加个体发生艰难梭菌感染的风险，包括改变肠道微生物群的组成和多样性，破坏共生菌与病原菌之间的平衡，从而促进艰难梭菌的定植和增殖。然而，关于艰难梭菌在结直肠癌患者粪便携带情况和肠道定植的研究仍较为有限。有研究指出，结直肠癌术前患者中艰难梭菌的丰度较高，且并非医院获得性感染。而晚期结直肠癌患者，特别是伴有淋巴结转移的患者，艰难梭菌的定植率更高。此外，结直肠癌患者中粪便隐血试验阳性者的艰难梭菌定植率显著低于阴性者。另外，结直肠癌患者中抗TcdB IgG水平超过阈值的比例（66.7%）显著高于健康人（30.8%）。在癌组织中，艰难梭菌的检出率高达60%，而在相邻的非癌组织中仅为20%。这些研究结果表明，艰难梭菌在结直肠癌患者中的定植率较高，且其感染可能与结直肠癌的发生密切相关。

尽管已有研究支持艰难梭菌感染与结直肠癌之间的关联，但其在人类中的直接致病作用仍存在争议。因此，尚不清楚艰难梭菌菌群失调是发生在结直肠癌之前还是之后。进一步的深入研究将有助于厘清这一复杂关系。目前，关于艰难梭菌与结直肠癌之间因果关系的证据主要来源于实验模型。因此，研究肠道黏膜与艰难梭菌之间的各种相互作用，对于理解其如何影响恶性肿瘤的发展至关重要。接下来，我们将重点介绍实验数据，探讨艰难梭菌在结直肠癌发生中的致病作用及其潜在机制，从而回答一个核心问题：艰难梭菌是否是结直肠癌的致病因素，还是仅仅是其后果？

在结直肠癌的病因学中，存在多种微生物假说，用于解释微生物在癌症发生中的作用。其中，最为重要的包括“alpha-bug”假说、“driver–passenger”假说、“keystone pathogen”假说、“hit-and-run”假说以及“common ground”假说。这些假说提供了不同的视角，以理解微生物如何影响结直肠癌的发生和进展。例如，“alpha-bug”假说认为，某些肠道共生菌可以直接诱导上皮细胞基因突变，并通过改变肠道微生物群的结构和促进黏膜免疫反应间接导致癌症。在实验模型中，如肠毒素型脆弱拟杆菌（ETBF）已被认为是一种促癌性“alpha-bug”，其通过分泌毒素和促进肠道黏膜炎症，诱导上皮细胞癌变。此外，艰难梭菌因其能引发过度的宿主炎症反应，并改变肠道微生物群的结构，可能成为一种潜在的“alpha-bug”，在肠道肿瘤发生中发挥作用。

“driver–passenger”假说则提出，某些驱动性细菌可以触发上皮细胞的DNA损伤，从而促进癌症的初始发生。随着肿瘤的发展，周围微环境发生变化，有利于机会性细菌（如细菌乘客）的增殖，进一步促进癌症的进展。该模型认为，肿瘤的进展为肿瘤微环境中细菌的扩张提供了条件，使得它们能够“击败”其他可能促进癌症的细菌。因此，艰难梭菌作为一种对抗生素诱导的菌群失调高度敏感的机会性病原体，更可能作为“细菌乘客”参与结直肠癌的发生。

“keystone pathogen”假说认为，某些低丰度但具有显著影响的微生物病原体可以重塑原本无害的微生物群，导致菌群失调，从而促进疾病的发生。例如，在动物模型中，肠毒素型脆弱拟杆菌（ETBF）在肠道菌群中丰度较低（<1-2%），却能引起严重的肠道炎症，这表明其可能是一种“keystone病原体”。同样，艰难梭菌在肠道微生物群中丰度较低，但其毒素引发的炎症反应和对肠道菌群的破坏可能导致或加剧结肠炎，并进一步诱导肠道恶性肿瘤的发生。

“hit-and-run”假说则强调某些细菌在感染后仍能持续影响宿主细胞，即使它们已经被清除或消失。例如，幽门螺杆菌（*Helicobacter pylori*）通过改变染色体稳定性、核苷酸稳定性及微卫星稳定性等机制导致胃癌，即使其感染已被消除。该假说认为，某些细菌可能在宿主细胞中留下持久的遗传或表观遗传改变，从而促进癌症的发生。同样，艰难梭菌可能在感染后仍通过毒素的持续作用，引发长期的细胞损伤和炎症反应，从而促进结直肠癌的发展。

“common ground”假说则指出，外源性因素（如不健康的饮食和污染物）和内源性因素（如炎症和代谢应激）共同作用，可能将机会性细菌转化为病原体，从而导致菌群失调和肠道组织的形态与功能改变。这些变化可能引发慢性炎症，进而促进结直肠癌的发生。因此，该假说强调了外源性和内源性因素在肠道微生物与癌症关系中的协同作用。

综上所述，艰难梭菌可能通过多种机制影响结直肠癌的发生，包括毒素介导的效应、促炎反应、免疫逃逸、代谢重编程、氧化应激、细胞衰老、生物膜形成以及微生物代谢产物的产生。这些机制可能共同作用，从而促进结直肠癌的发展。此外，艰难梭菌感染的高复发率和顽固性可能延长其对肠道的不良影响，进而导致慢性炎症或菌群失调，这些因素已被证实是结直肠癌的重要诱因。因此，深入研究艰难梭菌与结直肠癌之间的相互作用，对于理解其在肿瘤发生中的作用具有重要意义。

未来的研究应进一步探讨艰难梭菌感染在不同人群中的流行病学特征，包括其在易感人群中的定位、与上皮免疫反应的相互作用、肿瘤微环境的构成以及其它微生物群对其的影响。此外，应关注不同类型的艰难梭菌感染（如反复或严重感染）对结直肠癌风险的影响，并考虑调整针对这些人群的筛查指南。考虑到艰难梭菌在结直肠癌发生中的潜在作用，未来的研究应更加关注其对肠道微生物群的影响，以及如何通过干预手段减轻其对宿主的不良影响，从而降低结直肠癌的发病率。

尽管目前关于艰难梭菌与结直肠癌关系的研究仍处于初步阶段，但已有大量证据表明，这种病原体可能在多种肠道疾病中发挥重要作用。从流行病学数据来看，艰难梭菌感染与结直肠癌的发生之间存在显著关联。同时，实验模型进一步揭示了艰难梭菌在促进结直肠癌中的潜在作用。这些研究不仅有助于理解微生物与癌症之间的复杂关系，也为开发新的治疗策略提供了理论依据。未来，研究应进一步聚焦于艰难梭菌与结直肠癌之间的具体机制，以及如何通过干预手段减少其对宿主的不良影响，从而降低结直肠癌的发生风险。