《npj Biofilms and Microbiomes》：Dysbiosis of oral and gut microbiomes characterized by elevated Lactococcus in a mouse model of oral squamous cell carcinoma
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口腔鳞癌(OSCC)的发生发展与口腔微生物群密切相关，但肠道菌群如何通过系统免疫影响OSCC尚不清晰。本研究利用4-NQO诱导的OSCC小鼠模型，深入探讨了口腔与肠道菌群的动态变化。研究发现，4-NQO诱导了菌群β多样性改变，并显著促进了口腔中乳球菌属(Lactococcus)的相对和绝对丰度。意外的是，口服从患病小鼠分离的乳球菌菌株反而轻微减轻了炎症，其裂解物在体外显示出蛋白依赖性的癌细胞杀伤作用，提示其在OSCC进程中可能具有保护性作用。
口腔，不仅是味觉的起点，更是人体最复杂的微生物群落栖息地之一。在这些微小的居民中，有些是维持健康的盟友，有些则可能暗中推动疾病的发展。口腔鳞状细胞癌(Oral Squamous Cell Carcinoma, OSCC)作为一种常见的头颈部恶性肿瘤，其发生发展早已被发现与口腔内的微生物生态失衡——即菌群失调(Dysbiosis)——密切相关。然而，故事并不仅限于口腔。近年来，科学研究不断揭示，远在消化系统另一端的肠道菌群，也能通过调控全身免疫状态，远程影响着包括癌症在内的多种疾病进程。那么，在OSCC这场“局部叛乱”中，口腔和肠道这两大微生物“王国”究竟扮演了何种角色？它们之间是否存在某种隐秘的联动？解开这些谜团，对于理解OSCC的发病机制和寻找新的干预靶点至关重要。
为了回答这些问题，一组研究人员在《npj Biofilms and Microbiomes》杂志上发表了一项研究。他们利用一种经典的化学致癌物——4-硝基喹啉-1-氧化物(4-nitroquinoline N-oxide, 4-NQO)来诱导小鼠产生OSCC，从而构建了一个模拟人类OSCC发生发展的体内研究平台。通过这个模型，他们像“生态观察员”一样，持续监测了从致癌物暴露开始，到癌前病变，直至肿瘤形成过程中，小鼠口腔和肠道微生物组发生的动态变化。他们特别关注了微生物群落结构（β多样性）的改变以及特定细菌类群的起伏，并采用了绝对定量的方法来精确计算细菌的负载量，而不仅仅是相对比例。此外，他们还从患病小鼠体内分离出关键变化的细菌进行功能验证，通过口服灌胃观察其体内效应，并通过体外细胞实验探究其直接对癌细胞的作用机制。
本研究主要采用了以下关键技术方法：1. 使用4-NQO诱导建立OSCC小鼠模型，这是研究口腔癌变的经典体内模型。2. 对模型小鼠的口腔和肠道样本进行微生物组测序分析，重点关注β多样性和特定菌属（如乳球菌属 Lactococcus）的相对丰度变化。3. 运用基于16S rRNA基因的绝对定量方法（qPCR），精确量化口腔总细菌负荷及乳球菌属的绝对数量。4. 从4-NQO处理小鼠体内分离乳球菌菌株，进行体外培养。5. 通过口服灌胃给予小鼠分离的乳球菌菌株，评估其体内对炎症的影响。6. 利用体外细胞培养技术，将乳球菌裂解物与小鼠OSCC细胞共培养，检测其细胞毒性作用。
口腔与肠道菌群的动态变化
研究人员发现，经过16周的4-NQO暴露，小鼠口腔和肠道微生物组的β多样性（即样本间微生物组成的差异）均发生了显著改变。这表明致癌物的影响不仅扰乱了口腔的局部微环境，也波及了远端的肠道菌群结构。
乳球菌属的富集现象
在纷繁的菌群变化中，一个名为乳球菌属(Lactococcus)的细菌表现尤为突出。从第6周至第16周，其在口腔菌群中的相对丰度持续增加，尤其是在口腔中，这表明4-NQO的暴露创造了一个有利于乳球菌增殖的微环境。然而，到了第22周，其丰度却有所下降，提示其在癌症进展不同阶段的作用可能具有时相性。
绝对定量验证细菌负荷增加
仅凭相对丰度可能无法反映真实的细菌数量变化。通过绝对定量，研究证实4-NQO诱导导致了口腔总细菌负载量的增加，同时乳球菌属的绝对数量也同步上升，巩固了其与OSCC进程相关联的结论。
乳球菌菌株的意外保护作用
令人意外的是，当研究人员将从4-NQO处理小鼠体内分离出的乳球菌菌株口服给予小鼠时，并未加重疾病，反而观察到了炎症程度的轻微缓解。这暗示这些在患病环境中富集的乳球菌菌株本身可能并非纯粹的“反派”。
体外展现癌细胞杀伤潜力
为了深入探究机制，研究转向体外实验。他们将分离出的乳球菌菌株裂解，并将其裂解物与小鼠OSCC细胞共培养。结果发现，这些裂解物能够对癌细胞产生细胞毒性作用，并且这种杀伤作用依赖于裂解物中的蛋白质成分。这表明乳球菌可能通过分泌或释放某些蛋白活性物质来直接抑制或杀伤癌细胞。
本研究通过系统的体内外实验揭示，在4-NQO诱导的OSCC进程中，口腔和肠道微生物组均发生显著失调，其中乳球菌属(Lactococcus)在口腔中特异性富集。尽管其富集与致癌环境相关，但功能实验却表明，从患病宿主分离的特定乳球菌菌株在体内具有轻微的减轻炎症的作用，并在体外显示出蛋白依赖性的直接抗癌细胞毒性。这些结果综合提示，在OSCC复杂的微环境中，某些乳球菌菌株可能并非简单的致病因子，反而在疾病进展过程中扮演了潜在的保护性角色。这一发现挑战了“菌群失调中富集的菌属一定是有害菌”的简单假设，强调了在微生物与癌症互作研究中进行功能验证的重要性。它不仅为理解OSCC中的菌群作用提供了新的视角，也为未来开发基于特定菌株或菌产物的微生态干预策略奠定了初步的实验基础。
