肠道微生物与结直肠癌发展的关系及其作用

工程3（2017）90微生态学研究综述结直肠癌赵浏阳a，张翔a，陶佐a，俞俊a，b，*a李嘉诚健康科学研究院消化疾病国家重点实验室内科及药物治疗学系消化疾病研究所香港中文大学，香港，中国b香港中文大学深圳研究院，深圳518057ARt i clEINf oA b s tRAC t文章历史记录：2016年11月23日收到2017年1月20日修订2017年1月22日接受2017年2月21日在线发布关键词：微生物群结直肠癌管腔内细菌移位生物标志结直肠癌（CRC）是一种多阶段疾病，由复杂因素引起，包括基因突变，表观遗传变化，慢性炎症，饮食和生活方式。最近积累的证据表明，肠道微生物群是CRC发展中新的重要参与者 肠道微生物群的不平衡，特别是失调的肠道细菌，通过炎症机制，宿主防御调节，氧化应激和细菌衍生代谢的改变导致结肠癌。 肠道细菌在解剖学上被定义为四个种群：管腔细菌、粘液驻留细菌、上皮驻留细菌和淋巴组织驻留细菌。胃肠道（GI）内的细菌菌群因解剖学位置不同而在纵向和横截面上都有变化值得注意的是，结肠直肠细菌的移位与CRC进展密切相关CRC相关细菌可以作为CRC诊断的非侵入性和准确的生物标志物在这篇综述中，我们总结了最近的研究结果与不同的解剖定位在大肠癌进展的肠道细菌的致癌作用© 2017 The Bottoms.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版这是CC BY-NC-ND下的开放获取文章许可证（http：//creati v ecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍结直肠癌（CRC）是全世界癌症相关死亡的主要原因之一[1]。经典CRC是由多种因素引起的恶性疾病，包括基因突变、表观遗传学变化、慢性炎症、饮食和生活方式[2，3]。然而，CRC肿瘤发生和发展的分子机制尚未完全清楚.越来越多的证据表明，肠道微生物群有助于CRC的发展[4肠道微生物群作为一个互惠共生的生态系统，在维持宿主健康和诱导宿主疾病方面发挥着多重作用[8微生物群的平衡可以导致必需营养素的产生，引起迅速和有效的宿主营养素吸收，帮助宿主发育成熟和有能力的免疫系统，并防止病原体定殖[11肠道菌群失调会导致炎症屏障失效-溃疡、粘膜组织损伤和有利于结肠癌发展的改变的微环境[8，18]。许多研究发现，微生物群可以通过引起DNA损伤、癌基因表达和基因沉默来驱动结直肠癌发生[4，10，19，20]。由于新近认识到微生物群的重要性，CRC开发的新模式考虑了微生物群的功能。下一代测序技术（特别是16S核糖体DNA测序和宏基因组学测序）和其他培养物无关的方法大大提高了我们对人类和小鼠肠道微生物群的认识[21，22]。由于这些快速发展的技术，肠道微生物群的起源及其演变的景观，以及其与人类生理学的关系，正在逐渐被揭开。胃肠道（GI），特别是末端回肠和大肠，是肠道微生物群的主要来源，并且含有* 通讯作者。电子邮件地址：junyu@cuhk.edu.hkhttp://dx.doi.org/10.1016/J.ENG.2017.01.0122095-8099/© 2017 THE COMEORS.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。 这是CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http：//creati v ecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect工程杂志主页：www.elsevier.com/locate/engL. Zhao等人/工程3（2017）9091约1014个古细菌和细菌细胞，如通过16S核糖体DNA测序和通过遗传物质的直接测序所测量的[23，24]。由于pH值[25]、氧气[26]、抗菌肽（AMP）梯度[27]、短链脂肪酸（SCFA）[28]和肠蠕动[29]的差异，GI细菌的总体组成在个体内和个体之间存在差异。细菌负荷一般沿胃肠道增加，范围从胃、十二指肠和空肠（小肠上部）的103- 104 mL-1含量到回肠（小肠下部）的10 8 mL-1含量，以及结肠的10 11mL-1含量此外，胃肠道中的细菌类型也是变化的，既有纵向的，从小肠到大肠[26，30]，也有横截面的，取决于胃肠道部分的解剖位置在这篇综述中，我们从解剖学上将结肠中的肠道细菌定义为四个群体：①管腔细菌，②粘液驻留细菌，③上皮驻留细菌和淋巴组织驻留细菌（图1）。结肠直肠细菌的失调解剖定位与CRC密切相关[32]。在这篇文章中，我们着重于上述四类微生物种群在结直肠癌发生中的致癌作用。2. 结肠中肠道菌群的组成2.1. 管腔内细菌在成年人[33，34]和小鼠[35]中，管腔常见微生物群通常由细菌主导。大多数关于微生物群在CRC中的作用的研究集中在管腔微生物群上。腔菌属细菌形成了一个庞大而复杂的生态系统，其数量可达1012个，有超过1000种细菌[23，24]。Eckburg等人[33]发现，超过90%的管腔细菌属于厚壁菌门和拟杆菌门，而放线菌门、变形菌门和疣微菌门是次要成分。Arumugam等人[36]基于对来自世界各地六个国家的39名健康成人的分析，一致报道了冷杉菌门（39%）、拟杆菌门（25%）、放线菌门（9%）和原细菌门（4%）是人类远端肠道中的主要细菌（表1）[22- 25，28，37 -49]。由于肠腔微生物群的组成存在巨大的个体间差异[50]，主要细菌的功能，特别是与整个微生物群落整合时，在很大程度上仍然未知。厚壁菌门是革兰氏阳性菌的集合，孢子-形成专性厌氧菌和球菌或杆状细菌，包括肠球菌科和乳杆菌科以及链球菌属。 我们的研究和其他人鉴定了牛链球菌（S。牛），链球菌属的成员，因为在CRC患者中富集并且与CRC高度相关[51-56]。对S. bovis在促进大肠癌发生中的作用尚不清楚。然而，Klein等人[57]报道，大多数S.牛源性心内膜炎合并结直肠腺瘤或无症状肿瘤，提示S.牛参与CRC肿瘤发生的早期阶段。同样，另一项研究发现，S.牛源性RpL 7/L12在结肠息肉和I/II期CRC患者中增加，但在具有淋巴结或远处转移的晚期患者中不增加[58]。所有这些发现暗示S. 牛 作为CRC发展的发起人相反，结直肠肿瘤病变可能为S。牛;要么图1.一、 肠道细菌在解剖学上被定义为四个种群：管腔细菌、粘液驻留细菌、上皮驻留细菌和淋巴样组织驻留细菌。许多种类的细菌位于管腔和外粘液层中，而内粘液层几乎是无菌的。很少有细菌可以从肠腔和外粘液移动到肠上皮细胞（IEC）和淋巴组织。92L. Zhao等人/工程3（2017）90表1根据解剖学定位的结肠直肠细菌的组成主要细菌管腔细菌厚壁菌门，拟杆菌门，放线菌门，变形菌门，疣微菌门[22<$25，28，37-42]拟杆菌Rikenellaceae，Lactobacillaceae，Lachnospiraceae，Ruminococcaceae，Paraprevotellaceae拟杆菌属、普雷沃氏菌属、粘螺菌属、乳杆菌属、瘤胃球菌属、颤螺旋菌属、萨特雷氏菌属、脱硫弧菌属、梭杆菌属具核梭杆菌种粘液驻留细菌厚壁菌门，拟杆菌门，放线菌门，变形菌门，疣微菌门[40Rikenellaceae，Lactobacillaceae，Lachnospiraceae，Ruminococcaceae，Paraprevotellaceae拟杆菌属、普雷沃氏菌属、粘螺菌属、乳杆菌属、瘤胃球菌属、颤螺旋菌属、Sutterella属、脱硫弧菌属上皮驻留菌AIEC、SFB、粪肠球菌、脆弱拟杆菌、梭菌属。[43-47]类棘状组织寄生细菌无色杆菌属，博德特氏菌属，苍白杆菌属、沙雷氏菌属（Serratiaspp.）PP-DC：沙雷氏菌属，SFB，苍白杆菌属，产碱杆菌属MLN-DC：假单胞菌属，产碱杆菌属[48，49]AIEC：粘附-侵袭性大肠杆菌; SFB：分节丝状菌; PP：派尔其或其抗原可刺激炎性细胞因子如白细胞介素-8（IL-8）的产生，并促进过度增殖的异常结肠隐窝的形成[59，60]。此外，本发明还提供了一种方法，S.牛显示出能够通过产生IL-8和前列腺素E2（PGE 2）引起结肠中的慢性炎症，当正常上皮细胞不断感知来自细菌组分的异常信号时，所述IL-8和前列腺素E2（PGE 2）也可以促进结肠癌的发展[61]。梭杆菌属是革兰氏阴性、不形成孢子的厌氧菌属从对CRC患者和健康对照粪便样本的宏基因组关联研究中，我们的研究小组发现，具核梭杆菌（F。nucleatum），典型的代表性梭杆菌属，可以是CRC诊断的选定非侵入性生物标志物-这一发现在几个不同种族的队列中得到了进一步验证[62]。此外，越来越多的证据表明，F. nucleatum和CRC。对结肠炎相关、Apcmin/+和转基因小鼠模型的研究也表明，F. 核可加速结直肠肿瘤的发生[63]。最近，对这种联系的机制产生了越来越多的兴趣。结果表明，F.结直肠癌组织中的核仁与高度的微卫星不稳定性（MSI-高）和CpG岛甲基化表型（CIMP）相关[64]。然而，更多的证据表明，先天免疫和适应性免疫参与了肿瘤的发展过程[37]。此外，还发现F.在与结肠细胞直接接触和/或在结肠细胞侵袭过程中，核仁诱导粘蛋白分泌和炎性细胞因子肿瘤坏死因子（TNF）-α表达[65]。所有这些因素都可能使宿主易患腺瘤或癌症。F.具核质还可以抑制抗肿瘤免疫和抑制自然杀伤细胞的活性，从而促进CRC的发展。最近的一项研究发现梭菌凝集素（Fap 2）是一种与肿瘤表达的Gal-GalNAc结合的有效因子，有助于F。核质增强的结直肠腺癌[38]。拟杆菌门，以前称为噬纤维菌-其中，属类杆菌属是最主要的类群[36]。Bac teroides fragilis（B. fragilis），拟杆菌属的成员，在高达80%的成人和儿童中检测到，并且仅占粪便微生物群的约0.5%-1%[39，66]。最近，我们对90名CRC患者和78名健康对照的粪便样本进行了宏基因组测序，并确定了一个B的过度表达。与健康对照相比，CRC患者中的脆弱性[62]。此外，我们通过16S rRNA基因测序分析了结直肠癌发生不同阶段的肠道粘膜微生物组[67]。B.与邻近的正常粘膜相比，在粘膜癌和粘膜腺瘤中发现脆弱性显著更高[67]。这些研究表明，腔拟杆菌在CRC的发展中起作用。对B. fragilis作为一种致癌因子，其分泌的B. fragilis toxin（BFT）和荚膜多糖A（PSA）的结构。 BFT，a锌依赖 金属蛋白毒素，刺激封闭小带（紧密连接）和粘附小带的结构变化甚至溶解，这些电子致密结构调节上皮单层的渗透性[68]。BFT还诱导肿瘤抑制蛋白E-钙粘蛋白的蛋白水解，导致β-连环蛋白核定位的诱导、原癌基因c-myc转录和翻译的上调以及结肠上皮癌细胞的细胞增殖[69]。闭合小带、粘附小带和E-钙粘蛋白的溶解增加了极化结肠上皮细胞单层的渗透性，这在肿瘤发展之前是与初期CRC相关的早期病理生理学变化[70]。根据BFT的产生与否，B. fragilis通常被归类为非转基因B.fragilis（NTBF）和产肠杆菌B. fragilis（ETBF）。越来越多的证据显示胃肠道ETBF患病率增加与结直肠癌之间存在正相关性[71Toprak等人[71]报道，肠毒素（例如，BFT）基因在结直肠癌患者粪便中的阳性率为38%，明显高于健康对照组的12%（P= 0.009）。从B. fragilis上调结肠上皮细胞中的精胺氧化酶（SMO），导致活性氧（ROS）的SMO依赖性产生增加、促炎效应物的上皮释放和DNA损伤[75]。肠道内的细菌可以相互合作形成多细胞群落，并相互竞争有限的环境资源。万古霉素（一种选择性靶向革兰氏阳性菌的抗生素）治疗也可以消除盲肠腔内革兰氏阴性杆菌中的大多数细菌，表明革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌之间存在串扰[77]。在小鼠肠道中，也有报道称腔菌厚壁菌门和拟杆菌门之间存在协同作用[78]。与存在L. Zhao等人/工程3（2017）9093在长双歧杆菌（放线菌门的一个物种）中，糖苷水解酶在多形拟杆菌（拟杆菌门的一个物种）中的表达增加[78]。此外，细菌具有通过pH调节、运动控制、营养消耗和产生抗菌物质（如细菌素）来抑制其竞争对手生长的潜力[79]。属于厚壁菌门的唾液乳杆菌菌株UCC 118产生双组分细菌素（Abp 118），其对结肠腔内的拟杆菌门和厚壁菌门的细菌（包括食源性病原体单核细胞增生李斯特菌[80]和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌[81]2.2. 粘液寄居菌肠粘液是将腔细菌与下面的肠上皮和全身组织分离的第一道防线。人类结肠粘液的厚度约为400 μm[82]，小鼠为150 μm[83]。两层结肠粘液主要由各种聚糖和大的凝胶形成粘蛋白-2（Muc 2）组成，后者由杯状细胞和潘氏细胞分泌[84]。当无菌（GF）小鼠受到细菌攻击时，结肠内粘液最初需要6周才能变得不可穿透[85]。然而，在无特定病原体（SPF）成年小鼠和GF小鼠中，由于杯状细胞和潘氏细胞分泌Muc2，50 μm结肠内粘液层不断（每小时）更新，而预先形成的粘液向上移动成为外粘液层[86，87]。粘液从内粘液层向上迁移到外粘液层的潜在机制除了内部粘液的屏障功能外，松散的外部粘液是特殊肠道细菌的直接营养来源，这些细菌拥有大量分解代谢糖苷酶来分解复杂的粘液聚糖[40]。只有这些特殊的肠道细菌才能为粘液驻留细菌如嗜粘蛋白阿克曼氏菌和黏菌属创造专门的生态位。[41，88]。这可能是宿主在地理上抵抗管腔细菌群落的一种方式，部分原因是不同细菌对松散粘液层的区分性结合能力可能是促成这些细菌物种不同空间分布的决定因素，从而维持结肠中的微生物稳态。最近，Li et al.[42]发现外结肠粘液-居民通过16S测序，与C57BL 6小鼠中的腔细菌相比，细菌包含更多的来自厚壁菌门和去铁杆菌门的分类群，而较少的来自拟杆菌门的分类群。但粘液寄居菌和腔菌的微生物多样性差异不显著。有趣的是，多 形 拟 杆 菌 （ Bacteroides thetaiotaomicron ） 和 大 肠 杆 菌（Bacteroides-Escherichiocoli）这两种存在于外部粘液中的物种具有更强的增殖和利用资源的潜力（例如，通过回收生物可利用的铁和消耗粘液碳源），与肠腔中的相同物种相比[42]。此外，固有的粘液驻留细菌可以通过抑制它们之间的物理接触来保护宿主免受病原体的侵害[78，81]。2.3. 上皮驻留菌肠上皮细胞（IEC）在两层粘液屏障的基础上形成额外的单层物理屏障，并在维持肠道commensals和宿主之间的平衡方面发挥关键作用[89]。IEC包括吸收IEC和分泌IEC。吸收性IEC适用于代谢和消化功能。分泌型IEC包括肠内分泌细胞、杯状细胞和潘氏细胞[90]，其分泌粘蛋白和各种AMP至肠上皮细胞。建立物理和生化屏障，调节微生物与上皮表面和底层免疫细胞的接触[27]。尽管IEC层通常被认为是无菌区，但累积的研究表明，各种细菌可以附着甚至侵入IEC[43，44，91]。细菌对IEC的附着和侵入受两种主要机制调节，即拉链和触发机制，其依赖于细胞骨架重排和膜延伸的修饰，以及质膜上肌动蛋白细胞骨架重组的激活[45]。细菌粘附和侵入IEC是一个多步骤的过程。存在多种邻近和侵入性细菌类型;在此，我们主要关注粘附侵入性大肠杆菌（AIEC），这是一类存在于肠道中的侵入性细菌，可引起先天性免疫反应（表1）。AIEC能够转移到IEC中并在IEC内复制。细胞的研究人员已经表明，AIEC与炎症性肠病（IBD）密切相关，并且其在炎症区域的丰度也与疾病的严重程度相关[92，93]。此外，AIEC在CRC的发病机制中起核心作用[46，94]。AIEC与S. bovis的一个重要发现是，病原体环调节蛋白阳性AIEC在III/IV期CRC患者的粘膜上比I期CRC患者更普遍。这一发现表明，AIEC极有可能参与癌症的进展，特别是在晚期，并且可能是一个预后因素[47]。与非致病性菌株不同，AIEC菌株具有鞭毛，并且通常包括多种FimH粘附素变体，因此允许它们更有效地结合和侵入IEC[95]。这些极化的IEC可分泌促炎细胞因子IL-8和趋化因子CCL 20，导致巨噬细胞和树突状细胞募集至感染部位，并进一步分泌干扰素（IFN）-γ和TNF-α[96，97]。此外，鞭毛与IEC中的Toll样受体5（TLR 5）的结合能够激活经典的NF-κB途径[98]。反过来，这些分子模式协同控制IL-8和促血管生成因子的转录，促进炎症和血管形成以及肿瘤发生[99]。2.4. 类棘状组织寄生细菌肠道相关淋巴组织（GALT）包括派伊尔以前认为健康哺乳动物的肠上皮下层是无菌的.虽然病原菌可以穿透内部粘液，逃避AMP和免疫球蛋白-A（IgA）的杀伤，并穿过肠上皮移位，但它们仍然可以被GALT中的固有层巨噬细胞或其他淋巴细胞快速杀死。然而，最近的研究表明，一组特殊的肠道细菌不仅可以定植在GALT上，还可以通过利用淋巴组织中的营养物质在健康哺乳动物的GALT中复制[48，49，101，102]。此外，淋巴组织驻留细菌（LRC）的组成与管腔驻留细菌和上皮相关细菌的组成有很大不同[102]。Obata等人[48]发现PP是肠道细菌定植的主要淋巴组织。发现完全不同的细菌在表面繁殖PP的（即，主要是分节丝状细菌（SFB）和乳杆菌属（ Lactobacillusspp. ） 与 PP 的 内 部 （ 即 ， 主 要 为 产 碱 菌 属（Alcaligenesspp.）和苍白杆菌属（Ochrobactrumspp.）（表1）。此外，产碱杆菌属（Alcaligenesspp.）发现在PP-树突状细胞（DC）和MLN-DC中是优势细菌[48]。GALT调节特殊的LRC（主要是产碱菌），以预防与克罗恩病和进行性丙型肝炎病毒感染相关的全身性炎症相反，LRC调节小鼠DC的细胞因子产生，并促进组织特异性Th17细胞和第3组先天淋巴样细胞的反应[102]。94L. Zhao等人/工程3（2017）903. 大肠菌群在大肠癌3.1. 结肠微生物群通过粘膜炎症结肠微生物群影响CRC进展的一种机制是通过调节粘膜炎症。来源于正常结肠上皮的CRC的形成涉及一系列炎性因子，这些炎性因子能够形成致瘤微环境。研究表明，发育不良和CRC的发展受到结肠炎症状态的深刻影响在IBD患者中，结肠的持续炎症增加了发生CRC的易感性[103，104]。这些炎症状况也与肠道微生物群生态失调有关。在肿瘤的发展过程中，上皮细胞之间的物理屏障（将微生物群与固有层隔开）的渗透性增加[89，105]。屏障破坏导致细菌移位，并导致微生物化合物暴露于抗原呈递细胞和上皮细胞;因此，细菌刺激物对免疫信号传导途径的激活导致体内平衡的扭曲，从而引发促新生炎症环境。微生物和微生物衍生分子的识别在CRC中的炎症和促肿瘤发生环境的诱导在细菌在CRC发展中的促炎作用的作用机制中，突出的机制包括炎性小体激活[106]和NF-κB途径的激活[107]，这两者都对促进细胞存活和增殖的微生物刺激做出响应。除了上皮细胞中的细菌感应机制外，T细胞亚群如Th17细胞和调节性T细胞可调节胃肠道内的炎症，从而在炎症相关CRC中发挥重要作用[108，109]。有趣的是，这些细胞的比例和功能受到肠道微生物群的影响，进一步证实了微生物群介导的炎症在CRC发展中的重要作用3.2. 结肠微生物群通过生态失调肠道微生物群与CRC进展之间的因果关系一直存在争议。不可能明确得出存在因果关系的结论，因为许多证据只是暗示了一种关系，而没有明确指出生态失调是主要原因还是次要结果。然而，一些研究表明，与常规条件下饲养的小鼠和大鼠模型相比，肠道肿瘤发生的小鼠和大鼠模型显示出肿瘤负荷降低，微生物耗竭[76，110，111]。最近的研究表明，肠道微生物群的特定成员有助于CRC的发展[5，7]。值得注意的是，肿瘤环境由免疫细胞占据，其在促肿瘤免疫和抗肿瘤免疫中发挥作用。这些免疫细胞也会受到肠道驻留微生物群的影响，即使在进展为CRC后也是如此。因此，微生物群、免疫系统和CRC之间错综复杂的相互作用不是因果关系，而是一个多方面的网络，值得进一步研究。3.3. 结肠微生物群通过细菌代谢物促进结直肠癌的进展越来越多的证据表明，不仅肠道微生物群，而且其代谢产物也有助于CRC的发病机制。SCFA乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐可以起到抑制作用在癌症中，微生物代谢物的其他子集，如次级胆汁酸，促进肿瘤发生。所有这些代谢产物均已在其他文献中进行了实质性综述[12，112]。在本节中，我们的目的是简要讨论微生物代谢，饮食和CRC之间的关系。高蛋白质摄入导致发酵增加饮食来源的蛋白质在结肠中，如氨基酸衍生产物如支链脂肪酸和苯乙酸的增加所示[113，114]。一小部分肠道细菌群落，包括一些拟杆菌属。和厚壁菌属，能代谢芳香族氨基酸产生生物活性化合物，包括吲哚、酚、对甲酚和苯乙酸。这些含氮产物，特别是N-亚硝基化合物，具有通过导致突变的DNA烷基化促进致癌作用的能力膳食中N-亚硝基化合物的摄入量与CRC呈正相关[115]。在高蛋白饮食的个体中观察到粪便中N-亚硝基化合物的增加。蛋白质发酵的另一种产物氨也是一种致癌物质，但浓度较低;在大鼠模型中，氨已被证明会增加粘膜损伤和结肠腺癌的数量[116]。硫化氢是一种通过还原饮食来源的硫酸盐和代谢其他化合物在远端肠道中产生的产物。硫酸盐还原菌，如脱硫弧菌属，在健康个体中可检测到低丰度，并且能够使用乳酸盐作为硫化物形成的共底物[117]。硫化物对结肠细胞有毒性，可抑制丁酸盐氧化，导致结肠细胞屏障破坏[118]。硫化物对正常人类细胞系具有遗传毒性，其中DNA损伤机制涉及ROS[75]。多胺是细菌或饮食中的代谢产物，也是有毒的，与癌症有关。多胺催化剂引起的氧化应激被认为是这种关系的潜在机制[119]。 此外，特定的肠道细菌，B. fragilis，上调宿主细胞的多胺产生[120]。过量饮用乙醇已被广泛接受为癌症的重要风险因素[121]，微生物代谢可能会增加其毒性。许多厌氧细菌可以产生乙醇。尽管乙醇本身并不被认为是一种强致癌物，但其氧化产物乙醛被认为具有高度致癌性，可引起从维生素叶酸降解到DNA损伤的一系列影响[122]。4. 大肠癌中肠道菌群易位的研究除了生态失调之外，共生细菌的失调定位在CRC发展中起着至关重要的作用常见的细菌易位途径是从肠道到MLN[104]。在一项对158例CRC患者进行的为期5年的前瞻性队列研究中，肠系膜淋巴结细菌移位的CRC患者的疾病特异性生存率和无病生存率均低于无细菌移位的患者[32]。此外，细菌易位是CRC患者生存的特异性预测因子[32]。Lescut等人[123]报告称，癌旁结肠周围淋巴结中失调的细菌是CRC患者的主要细菌易位来源。此外，具有细菌易位的CRC患者易于表现出恶病质[124]。这些研究表明，靶向肠道细菌的失调定位是一种有希望的CRC预防和治疗方法5. 粪便细菌作为结直肠癌诊断我们小组最近的其他研究表明，粪便中的CRC相关细菌可以作为CRC诊断的非侵入性生物标志物[125，126]。使用基于探针的双重定量聚 合 酶 链 反 应 （ qPCR ） 检 测 ， 我 们 检 测 了 CRC 相 关 细 菌 （ F 。nucleatum 、 Bacteroides clarus （ B. clarus ） 、 罗 斯 拜 瑞 氏 菌 属（Roseburia）L. Zhao等人/工程3（2017）9095（ R. Hathewayi （ C. hathewayi ） 和 m7 ） 。 F. nucleatum + C.hathewayi + m7 + B. clarus显示出较高的诊断能力，受试者工作曲线下面积（AUC）为0.886 [125]。通过对104例结直肠癌患者、103例晚期腺瘤患者和102例健康对照者的qPCR分析，我们还发现F。核质+粪 便 免 疫 化 学 试 验 （ FIT ） 在 检 测 CRC 方 面 显 示 出 高 灵 敏 度（92.3%）和0.95的AUC [126]。F. nucleatum和B. 脆弱性已被确定为CRC患者生存不良的独立指标[127]。FadA是F.据报道，核质也是CRC的潜在诊断靶点。腺瘤和腺癌患者结肠组织中fadA基因的表达水平显著高于正常个体[128]。这些研究表明，探测肠道微生物群可以提供CRC的非侵入性、准确性和经济性诊断。6. 结论和展望四种肠道寄生菌在宿主与微生物的相互作用中表现出不同的组成和功能。整个胃肠道是一个巨大的互惠生态系统。每个细菌群的变化都可能与其他细菌群形成级联反应。通过将胃肠道细菌分为更多的组，我们可以更明确地了解特殊细菌组的分子作用机制。大肠癌与细菌定位失调密切相关，粪便细菌可能是大肠癌有价值的诊断标志物此外，肠道微生物群可能是抑制CRC增殖和转移的治疗靶点确认本项目得到了RGC-GRF Hong Kong（766613，14106145）、国家基础研究计划（2013 CB 531401）、国家自然科学基金（ 81201963 ， 81372600 ） 、 深 圳 市 科 技 研 发 基 金 （ JCYJ20120619152326450）和深圳虚拟大学园支持计划对香港中文大学深圳研究院的支持。遵守道德操守准则Liuyang Zhao、Xiang Zhang、Tao Zuo和Jun Yu声明他们没有利益冲突或财务冲突需要披露。引用[1] 放大图片Siegel RL，Miller KD，Jemal A.癌症统计，2016年。CA Cancer J Clin2016;66（1）：7-30.[2] Hou TY，Davidson LA，Kim E，Fan YY，Fuentes NR，Triff K，et al.从细胞 膜 到 细 胞 生 理 学 ， 结 肠 癌 中 的 营 养 - 基 因 相 互 作 用 。 Annu Rev Nutr2016;36：543[3] Grady WM ， Markowitz SD. 结 肠 癌 的 遗 传 和 表 观 遗 传 改 变 。 Annu RevGenom 2002;3（1）：101[4] Garrett WS.癌症与微生物群Science 2015;348（6230）：80[5] Mima K，Nishihara R，Qian ZR，Cao Y，Sukawa Y，Nowak JA，et al.结直肠癌组织中具核梭杆菌与患者预后的关系。直觉Epub 2015 Aug 26.[6] Bhattacharya N ， Yuan R ， Prestwood TR ， Penny HL ， DiMaio MA ，Reticker- Flynn NE ， et al. Normalizing microbiota-induced retinoic aciddeficiency stimulates protective CD8+ T cell-mediated immunity in colorectalcancer. Immunity 2016;45（3）：641[7] Gur C，Ibrahim Y，Isaacson B，Yamin R，Abed J，Gamliel M，et al.具核梭杆菌的Fap2蛋白与人抑制性受体TIGIT的结合保护肿瘤免受免疫细胞攻击。Immunity 2015;42（2）：344[8] Brennan CA，Garrett WS.肠道微生物群，炎症和结肠直肠可以-cer. Annu Rev Microbiol 2016;70：395[9] Belkaid Y ， Hand TW. 微 生 物 群 在 免 疫 和 炎 症 中 的 作 用 。 Cell 2014;157（1）：121[10] Arthur JC，Perez-Chanona E，Mühlbauer M，Tomkovich S，Uronis JM，Fan TJ，et al. Intestinal inflammation targets cancer-inducing activity of themicrobiota.Science 2012;338（6103）：120-3.[11] Irrazábal T，Belcheva A，Girardin SE，Martin A，Philpott DJ.肠道微生物群在结肠癌中的多方面作用。分子细胞2014;54（2）：309[12] Sears CL，Garrett WS. Microbes，microbiota，and colon cancer. Cell HostMicrobe 2014;15（3）：317[13] Collins JW，Keeney KM，Crepin VE，Rathinam VAK，Fitzgerald KA，Finlay BB ， et al.Citrobacter rodentium ： infection ， inflammation and themicrobiota.Nat Rev Microbiol 2014;12（9）：612[14] Chung HC，Pamp SJ，Hill JA，Surana NK，Edelman SM，Troy EB，等.肠道免疫成熟取决于宿主特异性微生物群的定植。Cell 2012;149（7）：1578[15] Duerkop BA，Vaishnava S，Hooper LV.对肠粘膜表面微生物群的免疫应答。Immunity 2009;31（3）：368[16] Geuking MB，Cahenzli J，Lawson MAE，Ng DCK，Slack E，HapfelmeierS ， et al. Intestinal bacterial colonization induces mutualistic regulatory Tcell responses.Immunity 2011;34（5）：794-806.[17] Sellon RK ，Tonkonogy S， Schultz M ，Dieleman LA ， Grenther W ，Balish E，et al. Resident enteric bacteria are necessary for developmentof spontaneous colitis and immune system activation in interleukin-10-deficient mice.感染和免疫1998;66（11）：5224[18] Zaiss MM，Rapin A，Lebon L，Dubey LK，Mosconi I，Sarter K，et al.The intes- tinal microbiota contributes to the ability of helminths to modulateallergic inflammation. Immunity 2015;43（5）：998[19] Wang X，Yang Y，Moore DR，Nimmo SL，Lightfoot SA，Huycke MM.4-羟基-2-壬烯醛介导粪肠球菌感染巨噬细胞引起的遗传毒性和旁观者效应。胃肠病学2012;142（3）：543[20] Yang Y，Wang X，Huycke T，Moore DR，Lightfoot SA，Huycke MM.大肠杆菌极化的结肠Transl Oncol 2013;6（5）：596[21] Metzker ML.下一代测序技术。Nat Rev Genet 2010;11（1）：31-46.[22] Schuster SC. Next-generation sequencing transforms today's biology. NatMethods 2008;5（1）：16[23] Qin J，Li R，Raes J，Arumugam M，Burgdorf KS，Manichanh C，et al. Ahumangutmicrobialgenecatalogueestablishedbymetagenomicsequencing.自然2010;464（7285）：59-65.[24] 放大图片创作者：Margaret R，Fuchs S，Milo R.人体内人体和细菌细胞数量的修订估计数。PLoS Biol 2016;14（8）：e1002533。[25] Evans DF，Pye G，Bramley R，Clark AG，Dyson TJ，Hardcastle JD.正常活动人类受试者胃肠道pH值的测量。Gut 1988;29（8）：1035-41。[26] [10]何G，Shankar RA，Chzhan M，Samouilov A，Kuppusamy P，ZweierJL.用空间和光谱EPR成像无创测量活体小鼠胃肠道的解剖结构和管腔内氧合。Proc Natl Acad Sci USA 1999;96（8）：4586[27] Gallo RL ， Hooper LV. 皮 肤 和 肠 道 的 上 皮 抗 菌 防 御 。 Nat Rev Immunol2012;12（7）：503[28] Maslowski KM，Vieira AT，Ng A，Kranich J，Sierro F，Yu D，等.肠道微生物群和趋化因子受体GPR43对炎症反应的调节Nature 2009;461（7268）：1282-6.[29] Rao SS，Kuo B，McCallum RW，Chey WD，DiBaise JK，Hasler WL，et al.结肠和全肠运输的无线运动帽和不透射线标记物在便秘中的研究。临床胃肠病学和肝脏病学2009;7（5）：537-44。[30] Wlodarska M，Kostic AD，Xavier RJ.炎症性肠病中微生物组-宿主相互作用的综合观点。Cell Host Microbe 2015; 17（5）：577-91.[31] Bianconi E，Piovesan A，Facchin F，Beraudi A，Casadei R，Frabetti F，etal. An estimation of the number of cells in the human body.Ann Biol 2013;40（6）：463-71.[32] Chin KF，Kallam R，O'Boyle C，MacFie J.细菌易位可能影响结直肠癌患者的长期生存。Dis Colon Rectum 2007;50（3）：323-30.[33] Eckburg PB，Bik EM，Bernstein CN，Purdom E，Dethlefsen L，SargentM，et al. Diversity of the human intestinal microbial flora.Science 2005;308（5728）：1635-8.[34] Lozupone CA，Stombaugh JI，Gordon JI，Jansson JK，Knight R.人类肠道微生物群的多样性、Nature 2012;489（7415）：220- 30.[35] [10] Hill DA，Hoffmann C，Abt MC，Du Y，Kobuley D，Kirn TJ，et al.宏基因组学分析揭示了肠道微生物群中的禁食诱导的时间和空间变化以及免疫细胞稳态的相关改变。粘蛋白免疫学2010;3（2）：148[36] Arumugam M ， Raes J ， Pelletier E ， Le Paslier D ， Yamada T ， MendeDR ， et al. Enterotypes of the human gut microbiome.Nature 2011;473（7346）：174[37] Nosho K，Sukawa Y，Adachi Y，Ito M，Mitsuhashi K，Kurihara H，et al.结直肠癌中具核梭杆菌与免疫和分子改变的相关性World J