来自DNA酶缺陷的Prevotella intermedia菌株的上清液通过激活炎症反应和上皮-间充质转化途径，增强了口腔鳞状细胞癌细胞的迁移和侵袭能力

《Biochemical and Biophysical Research Communications》：Supernatants from DNase-Deficient Prevotella intermedia Strains Enhance Oral Squamous Cell Carcinoma Cell Migration and Invasion by Activating Inflammatory and Epithelial–Mesenchymal Transition Pathways

口腔鳞状细胞癌（OSCC）的发生与口腔微生物群失调相关，其中普雷沃氏菌 intermedius（P. intermedia）的DNase活性可能通过降解中性粒细胞胞外陷阱（NETs）影响免疫逃逸，同时促进OSCC细胞迁移和侵袭。本研究通过比较野生型P. intermedia OMA14与DNase缺陷突变株（nucA、nucD、nucA nucD）培养上清液对OSCC SAS细胞迁移和侵袭的影响，结合转录组测序分析发现，DNase缺失突变株上清液显著增强SAS细胞迁移和侵袭能力，通过上调MMP-7、MMP-13等基质金属蛋白酶及SOX4、FOXA1等EMT相关基因，激活IL-17信号通路和炎症反应。该研究揭示了细菌DNase活性在肿瘤微环境中可能具有双重作用：既帮助病原体免疫逃逸，又通过促进EMT和炎症信号通路增强肿瘤侵袭性。

　　

Fumi Seto-Tetsuo|Naoki Katase|Yuko Sasaki|Hideharu Yukitake|Mariko Naito

长崎大学医学院分子微生物学与免疫学系口腔感染微生物学部门，日本长崎市坂本1-7-1，852-8588

摘要

引言

口腔鳞状细胞癌（OSCC）与口腔微生物群的失调越来越密切相关。在口腔病原体中，Prevotella intermedia（P. intermedia）在OSCC患者中较为常见；然而，其毒力因子——尤其是脱氧核糖核酸酶（DNase）活性——的作用仍不完全清楚。

方法

我们使用伤口愈合和Matrigel侵袭实验，比较了野生型P. intermedia OMA14菌株及其DNase缺陷突变菌株（nucA、nucD和nucA nucD）培养上清液对OSCC细胞系SAS的迁移和侵袭能力的影响。通过RNA测序（RNA-seq）对暴露于细菌上清液的SAS细胞进行了转录组分析，并进行了差异基因表达和通路富集分析。

结果

nucA nucD突变菌株的上清液显著增强了SAS细胞的迁移和侵袭能力，优于OMA14菌株的上清液。RNA-seq结果显示，相关基因发生了显著的重编程，包括与细胞外基质降解、上皮-间充质转化（EMT）和炎症信号通路相关的基因上调。基因本体论和京都基因与基因组百科全书分析证实了EMT、细胞因子信号通路和促肿瘤通路的富集。

结论

我们的研究结果表明，细菌DNase活性在SAS细胞中具有双重作用。尽管DNase通过降解中性粒细胞的细胞外陷阱（NETs）有助于免疫逃逸，但其缺失通过促进促炎和EMT相关的转录程序来增强肿瘤侵袭。这些结果突显了微生物核酸酶、细胞外DNA和宿主信号之间的复杂相互作用，为口腔微生物群在OSCC发病机制中的作用提供了新的见解。

引言

口腔鳞状细胞癌（OSCC）约占所有口腔癌症的90%，由于其高发病率和死亡率，仍然是一个重大的公共卫生问题。在晚期病例中，OSCC会严重损害患者的言语、咀嚼和吞咽功能，导致生活质量显著下降。烟草使用、酒精消费和人乳头瘤病毒感染是已知的OSCC风险因素1, 2, 3。尽管外科和辅助治疗取得了进展，但OSCC患者的总体生存率仍然相对停滞，因此需要识别新的致病因素和治疗靶点。

近年来，口腔微生物群与癌症之间的关系受到了越来越多的关注1, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11。牙周炎是一种与口腔菌群失调密切相关的慢性炎症和免疫反应性疾病，流行病学研究表明其与OSCC的风险增加有关。牙周病原体及其代谢产物可以侵入牙周组织并全身扩散，从而影响局部和远处的病理过程。因此，牙周炎可能成为慢性炎症和致癌作用之间的生物学桥梁。

在多种牙周病原体中，Prevotella属细菌——尤其是Prevotella intermedia（P. intermedia）——在牙周炎相关病变中较为丰富，这表明它们可能参与口腔癌的发生9, 10, 11, 12。先前的研究表明，P. intermedia通过多种机制促进肿瘤发生，包括诱导促炎细胞因子、调节宿主免疫反应和激活致癌信号通路10, 11, 13, 14。这些观察结果支持了牙周炎相关的微生物菌群失调可能影响口腔腔内肿瘤发生和进展的观点。

P. intermedia被报道能分泌强效的脱氧核糖核酸酶（DNase），通过降解中性粒细胞的细胞外陷阱（NETs）来帮助细菌逃逸[15]。这种酶活性不仅有助于细菌在宿主体内的存活，还可能通过干扰宿主防御机制来影响肿瘤微环境[16]。然而，细菌DNase活性对癌细胞行为的影响尚未完全阐明。最近，我们成功生成了P. intermedia的DNase缺陷突变菌株[17]，为研究这种酶活性在口腔癌发生中的作用提供了独特的实验模型。

在本研究中，我们探讨了P. intermedia的DNase活性如何影响SAS细胞的迁移和侵袭。功能和转录组分析表明，DNase缺陷P. intermedia的培养上清液增强了SAS细胞的迁移和侵袭能力。这些发现揭示了细菌核酸酶与肿瘤进展之间的潜在机制联系，表明P. intermedia的DNases可能是促进OSCC发病的新微生物因素。

细菌菌株和培养条件

P. intermedia OMA14、nucA、nucD和nucA nucD菌株（表1）在厌氧条件下（10% CO₂、10% H₂和80% N₂）培养。所有菌株均在胰蛋白酶大豆（TS）肉汤（30 g/L TS肉汤，添加2.5 g/L酵母提取物、1 g/L半胱氨酸、5 μg/mL血红素和0.5 μg/mL甲萘醌）和TS琼脂平板（40 g/L TS琼脂基，添加10 g/L酵母提取物、1 g/L半胱氨酸、5 μg/mL血红素和0.5 μg/mL甲萘醌）中培养。对于等位基因替换研究，使用P. intermedia

P. intermedia nucA nucD菌株上清液促进SAS细胞迁移

细胞迁移是一个由细胞骨架重排、细胞-基质相互作用和趋化信号通路调节的基本生物学过程。在癌症背景下，增强的迁移能力有助于局部侵袭和转移23, 24。一些报告表明P. intermedia可以促进细胞迁移10, 19。为了研究P. intermedia在OSCC细胞迁移中的作用，我们比较了P. intermedia OMA14菌株和nucA

讨论

在本研究中，我们探讨了P. intermedia中的核酸酶活性及其对SAS细胞行为的影响，特别是迁移和侵袭能力。尽管先前的研究认为P. intermedia可能通过免疫调节和慢性炎症促进肿瘤进展[10]，但我们的发现表明，DNase缺陷菌株的上清液比亲本菌株具有更强的促侵袭作用。

结论

总之，我们的研究表明，DNase缺陷P. intermedia菌株的上清液通过激活EMT和IL-17相关的炎症通路，增强了OSCC细胞的迁移和侵袭能力。RNA-seq分析显示关键基因（包括MMP-7、MMP-13、SOX4、FOXA1、CXCR2和CCL2）的上调，以及IL-17信号通路的富集，从而将细菌DNase活性与促肿瘤宿主反应联系起来。这些发现强调了这种活性的双重性和依赖性

CRediT作者贡献声明

Mariko Naito：撰写 – 审稿与编辑、监督、项目管理、方法学、研究、数据管理、概念构思。Hideharu Yukitake：撰写 – 审稿与编辑、研究、数据管理。Yuko Sasaki：撰写 – 审稿与编辑、验证、数据管理。Naoki Katase：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、监督、软件使用、方法学、研究、正式分析、数据管理。Fumi Seto-Tetsuo：撰写 – 审稿与编辑，

伦理声明

不适用。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本论文期间，作者使用了Paperpal工具来改进稿件的英语语言和语法。使用该工具后，作者根据需要对内容进行了审查和编辑，并对出版物的内容负全责。

利益冲突声明

作者声明没有可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了JSPS KAKENHI资助（项目编号JP25K20249（F. S-T.）、西山牙科学院（F. S-T.）和武田科学基金会（F. S-T.）的支持。