Fusobacteriota

「结肠癌细菌」为何在你口腔里很正常

梭杆菌门是细菌树上的一整根枝条,由厌氧的、纺锤形的细菌组成,它正常地住在口腔里,是把牙菌斑群落连在一起的那个连接件:这是一份结构工作,不是一项过错。但具核梭杆菌中有一个很小的分支在结直肠肿瘤里高度富集,它的一种黏附素能在人体细胞中打开与癌症相关的信号通路。

这东西该住在我嘴里吗? — 一位女性深夜在盥洗池边擦干双手
Fusobacteriota
Syn.
Fusobacteria, 梭杆菌门
NCBI
txid32066

让人说出一种住在自己嘴里的细菌,你通常会听到 Streptococcus,或者一个耸肩。几乎没有人说 Fusobacterium。可如果你今晚从一颗牙上刮下牙菌斑放到显微镜下,你极有可能正看着它们:细长的杆,两端收成尖,像一只纺锤。Fusus 在拉丁语里就是纺锤。这就是这个名字的全部,而它也许是关于这一群最诚实的一句话,因为接下来在媒体上出现的那些,要么太宽厚,要么太吓人。

梭杆菌门是什么

梭杆菌门是一个由革兰氏阴性、严格厌氧、大多呈纺锤形的细菌组成的门,它在人身上最有名的成员属于口腔里的 Fusobacterium 属。

门是细菌树上非常宽的一支——在纲、目、科、属之上的那一级。所以这不是一种菌,而是生命的一整根肢;而占尽版面的那个物种 Fusobacterium nucleatum(具核梭杆菌),只是上面的一根细枝。请记住这个尺度;关于这种生物的几乎所有混乱,都来自把细枝错当成整根肢。

插画:一根梭形细菌像横梁一样架在牙菌斑礁石里成簇的球状细胞之间,光从下面打上来

它住在身体的哪里

主要是口腔。不只是舌头,也不只是牙齿,而是整套建筑:牙菌斑、牙龈与牙齿交界处的龈沟、扁桃体、咽喉。Dewhirst 及同事为 Journal of Bacteriology 建立第一张经过整理的人类口腔微生物组图谱时,收录了十三个门里的 619个口腔类群,并另外分析了 36,043个 16S rRNA 基因克隆,而 Fusobacteria——当时是这么拼的——就是那十三个之一 2

到了口腔以下,图景就变了。在健康人的下消化道里,具核梭杆菌被描述为罕见 9。它确实会出现在肠道、胎盘、血流和脓肿里——但作为旅客,不是住户。这个区分,在这里是住户、在那里是访客,最后成了整个故事的钥匙。

它为我们做什么

两件事,而我想把每一件的力度说准。

它把牙菌斑群落连在一起。 牙菌斑不是一抹污渍;它是按顺序装配起来的,早期定居者在先、晚期厌氧菌在后,而不同物种细胞之间的物理距离,决定了什么能长起来 3。具核梭杆菌坐在这个顺序的中间,能结合异常多样的伙伴——它被描述为搭起了稳定多物种牙菌斑生物膜的生物桥梁,而这种能力部分被追溯到一种对半乳糖敏感的黏附素 Fap2 11。一个稳定、有序的群落,才是一张健康的口腔真正的样子。把连接件抽走,你得到的不是更干净的口腔,而是一个不同的、更难预料的口腔。

它似乎能启动牙龈自己的抗生素。 在发表于 Infection and Immunity 的工作中,具核梭杆菌的细胞壁提取物在 2 到 4小时内,在培养的牙龈上皮细胞中打开了人 β-防御素 2,那是牙龈自己制造的一种抗菌肽。而牙周病原体 Porphyromonas gingivalis 的细胞壁提取物没有做到。同一篇论文在 15份未发炎的牙龈样本中,有 14份检出了 β-防御素 2 的信使 RNA 4。作者自己的解读是:共生生物在维持上皮屏障完整上有一份作用。

现在把保留意见说出声,因为它比这个发现更要紧:这两件事都不是健康宣称。没有人证明过梭杆菌更多能让一张口腔更健康,也没有人把它当益生菌卖,这是有充分理由的。证据支持的是更窄也更有意思的一句话——这种生物是一张正常口腔在结构上和信号上的一部分,不是溜进来的入侵者。

插画:圆形的早期定居者在矿化表面上铺成一层,长长的梭形细胞横卧其上,随后到来的各种形状的细胞沿着它们固定下来,结成一个有序的群落

它对我们做了什么

同一种生物,到了错误的地方,确实危险。

在口腔里,它早就被认定参与牙周病。在口腔之外,Current Opinion in Microbiology 上的一篇综述罗列了它与不良妊娠结局、炎症性肠病、阑尾炎、心血管疾病、呼吸道感染和莱米尔综合征——那种会蔓延进颈静脉的咽喉感染——之间的关联 10。在小鼠身上,fap2 基因被破坏的具核梭杆菌菌株,相比正常菌株,在胎盘上的定植下降了 2 个对数级,这是它如何到达本不该去的地方的一条线索 11

然后是结肠。2012年,两个团队在同一期 Genome Research 上发表了结果,彼此独立,方法不同。Castellarin 及同事用 RNA 测序发现梭杆菌在肿瘤组织中过量出现,并在 99名受试者中用定量 PCR 加以确认,p = 2.5 × 10⁻⁶ 5。Kostic 及同事从 9对肿瘤与正常组织的全基因组序列出发,在 95对癌与正常配对中确认了这种富集,并用荧光显微镜看到了肿瘤内部的细菌 6。当两个实验室从相反方向走到同一个地方,这个发现通常是真的。

一年后来了机制。Rubinstein 及同事指出,具核梭杆菌的 FadA 黏附素结合人体细胞上的 E-钙黏蛋白,激活 β-连环蛋白信号,并刺激结直肠癌细胞生长。E-钙黏蛋白上的结合位点被定位到一段 11个氨基酸的片段,而一条复制该片段的合成肽把这个效应彻底消掉了。在腺瘤和腺癌患者的结肠组织中,fadA 基因水平比正常人高出 10 到 100倍以上 7

而在 Science 上,Bullman 及同事发现这种细菌不会留在原地:它随肿瘤一起旅行到远处的肝转移灶,在人肿瘤经小鼠连续传代时存活下来,而用抗生素甲硝唑处理这些小鼠,减少了细菌载量、癌细胞增殖和整体肿瘤生长 8

最后这个结果是最常被误引的。那是携带人类肿瘤移植物的小鼠。它是做一项试验的理由,不是任何人该照着做的治疗。

名字——新的和旧的

直到不久以前,「门」这一级别根本不在细菌命名法规的覆盖范围里,所以教科书几十年来一直用非正式名称。这一点变了,2021年,Oren 和 Garrity 一次性为四十二个原核生物门发表了正式名称和描述 1Fusobacteriota 是当下的名字。Fusobacteria 是更老的拼法,仍然是它的同义名;NCBI 分类数据库把两个都列在同一条目下,所以用哪个词的论文说的都是同一批生物。

证据没有说的是什么

这个门的报道,大多是在这里走偏的。

2024年,一个团队在 Nature 上闭合了 135个具核梭杆菌基因组——80株来自没有癌症的人的口腔,55株培养自 51名结直肠癌患者的肿瘤。他们发现的是一次分裂。长期被当作一个整体的 animalis 亚种,其实是两个分支,而只有其中一个在肿瘤这个生态位里占主导。这个规律在 116名患者的肿瘤组织中,以及在 627名结直肠癌患者对照 619名健康人的粪便宏基因组中,都站得住 9

所以「梭杆菌引起结肠癌」这句话粗糙得不足以为真。准确的那句更长也更不痛快:一个带着特定基因、能在肠道里活下来的亚谱系,在结直肠肿瘤中富集,很可能促进了它们的生长,而它只占大多数人口腔里所携带梭杆菌的一小部分。

它没有面向消费者的检测。没有哪种饮食被证明能改变它。也没有任何证据表明,在普通的刷牙、用牙线和看牙医之外更狠地进攻自己的牙菌斑,除了扰乱一个在健康口腔里由这个门帮着连在一起的群落之外,还能做成什么 3。该带走的不是对一种细菌的恐惧,而是:一个微生物住在哪里,可能和它是哪一个微生物同样重要。

关键事实

  • 门名 Fusobacteriota 于 2021年正式发表,那篇论文一次性为四十二个原核生物门给出了正式名称;更老的拼法 Fusobacteria 是它的同义名。1
  • 在第一张经过整理的人类口腔微生物组图谱中,Fusobacteria 是十三个门之一;那个数据库收录了 619个口腔类群,并同时分析了 36,043个 16S rRNA 基因克隆。2
  • 具核梭杆菌的细胞壁物质在 2 到 4小时内,在牙龈上皮细胞中打开了抗菌肽人 β-防御素 2,而病原体牙龈卟啉单胞菌的细胞壁物质没有。4
  • 在腺瘤和腺癌患者的结肠组织中,fadA 黏附素基因的水平比正常人高出 10 到 100倍以上。7
  • 在 135个闭合的具核梭杆菌基因组中——80株来自没有癌症的人的口腔,55株来自 51名结直肠癌患者的肿瘤——animalis 亚种分成了两个分支,而只有其中一个,即 Fna C2,在肿瘤这个生态位里占据主导。9

常见问题

梭杆菌本来就该在我嘴里吗?

是的。它是牙菌斑和牙龈与牙齿交界处那道沟里的正常住户,也是第一张经过整理的人类口腔微生物组图谱所收录的十三个门之一 [s2]。查到它不是一个诊断。

梭杆菌会引起结肠癌吗?

诚实的答案是:关联很强,一条机制在细胞里被弄清楚了,而人身上的因果没有定论。2012年,两个独立的基因组学团队都发现它在肿瘤组织中富集 [s5][s6],它的 FadA 黏附素在培养细胞中驱动与癌症相关的信号 [s7]——但在组织里富集,不等于证明是它启动了肿瘤。

那为什么标题把它叫作癌症细菌?

因为标题比数据粗糙。对 135个菌株的测序显示,这种富集属于一个亚种下的一个亚分支,不属于整个梭杆菌 [s9]。大多数人口腔里的梭杆菌,大多不是那个分支。

我该用强效漱口水把它清掉吗?

没有研究支持这么做,这里也没有引用任何一项,因为我说不出一项来。梭杆菌是正常牙菌斑的结构性成员 [s3],而清掉一个正常的群落成员并不是一种被证明能预防什么的办法。普通的牙菌斑控制和牙医,仍然是有证据支撑的路。

这个门以前叫什么?

Fusobacteria。「门」这一级别直到不久前才被纳入细菌命名法规,而正式名称 Fusobacteriota 在 2021年正式发表 [s1]。两个名字指的是同一批生物。

参考来源

  1. Oren A., Garrity G. M., International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2021 — doi:10.1099/ijsem.0.005056
  2. Dewhirst F. E. et al., Journal of Bacteriology, 2010 — doi:10.1128/JB.00542-10
  3. Kolenbrander P. E. et al., Nature Reviews Microbiology, 2010 — doi:10.1038/nrmicro2381
  4. Krisanaprakornkit S. et al., Infection and Immunity, 2000 — doi:10.1128/IAI.68.5.2907-2915.2000
  5. Castellarin M. et al., Genome Research, 2012 — doi:10.1101/gr.126516.111
  6. Kostic A. D. et al., Genome Research, 2012 — doi:10.1101/gr.126573.111
  7. Rubinstein M. R. et al., Cell Host & Microbe, 2013 — doi:10.1016/j.chom.2013.07.012
  8. Bullman S. et al., Science, 2017 — doi:10.1126/science.aal5240
  9. Zepeda-Rivera M. et al., Nature, 2024 — doi:10.1038/s41586-024-07182-w
  10. Han Y. W., Current Opinion in Microbiology, 2015 — doi:10.1016/j.mib.2014.11.013
  11. Coppenhagen-Glazer S. et al., Infection and Immunity, 2015 — doi:10.1128/IAI.02838-14

相关内容