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综述:具核梭杆菌亚种的演变及其作用
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月06日 来源:Current Research in Microbial Sciences 4.8
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这篇综述全面探讨了具核梭杆菌(Fn)亚种的分类、检测方法及其在健康和疾病中的独特作用,重点阐述了其通过黏附因子(FadA/Fap2)和免疫调节机制参与口腔疾病(如牙周炎)和恶性肿瘤(如结直肠癌CRC)的致病机制,并强调了现代分子技术(MALDI-TOF MS/NGS)在亚种鉴别中的突破性进展。
具核梭杆菌亚种的分类演变
从早期基于蛋白电泳的分类到现代基因组学方法,具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum, Fn)的亚种划分经历了显著变革。最初通过全细胞蛋白电泳图谱分为Fnn、Fnp和Fnv三个亚种,后扩展为包含Fnf和Fna的五亚种系统。随着16S rRNA和全基因组测序技术的应用,研究者发现亚种间平均核苷酸相似性(ANI)仅85-92%,促使国际系统与进化微生物学杂志(IJSEM)在2022年将Fna和Fnv提升为独立物种——Fusobacterium animalis和Fusobacterium vincentii。值得注意的是,新发现的Fna C2亚群在结直肠癌(CRC)中高度富集,其基因组携带195个与胃肠道定植相关的独特基因簇。
高精度检测技术的突破
基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)凭借快速、低成本的优势成为临床鉴别Fn亚种的重要工具,ASTA MicroIDSys系统的鉴定准确率已达98.67%。分子检测方面,针对rpoB基因和锌蛋白酶基因(znpA)的PCR分析法展现出比传统16S rRNA测序更高的分辨率,其中znpA基因的467bp高变区可提供超过V3-V4区10倍的单核苷酸多态性(SNPs)。第三代测序(TGS)技术则通过长读长特性,有效解决了短读长NGS在重复序列和结构变异检测中的局限。
口腔生态中的亚群分布规律
健康口腔中,Fnp和Fnv占据主导地位,分别占龈沟菌群的50%和35%。而在牙周炎病变部位,Fnn检出率显著升高至34.7%,其分泌的锌蛋白酶能激活基质金属蛋白酶(MMP1/MMP9),促进组织破坏。引人注目的是,新发现的Fn Cluster 5亚种与种植体周围炎高度相关,而Fna C2在坏死性龈炎(NUG)患者中占比达85.7%。性别差异亦被观察到:30岁以上女性口腔中Fnv的携带率是男性的2倍。
恶性肿瘤中的"致癌菌"机制
在口腔鳞癌(OSCC)中,Fnp通过MORN2结构域蛋白介导的侵袭机制占据优势(占75%分离株),其小核心基因组(1,604个基因)与大量可变基因(7,363个)的组合提示高频水平基因转移(HGT)。结直肠癌(CRC)则呈现Fna C2的特异性定植,该亚群通过以下途径促进肿瘤发生:
小鼠模型证实,Fna C2定植使肠道腺瘤数量增加2.5倍,同时伴随多胺类抗氧化物质(如亚精胺)的显著减少。
临床转化前景
CRC患者中Fna阳性肿瘤与右侧肿瘤(P=0.003)、晚期分期(Ⅲ/Ⅳ期,P=0.01)和ERBB3基因突变显著相关。针对Fn的精准干预策略包括:
当前研究瓶颈在于人类特异性机制的模拟——尽管无菌小鼠能稳定定植Fn亚种,但未能重现肿瘤发生过程,提示需要更复杂的人类微生物组仿生模型。未来方向应聚焦于Fna C2特异性代谢物抑制剂的开发,以及基于CRISPR-Cas系统的快速检测技术优化。
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