《Clinical and Translational Medicine》：Fusobacterium nucleatum in cancer: Interactions with microbiota, tumour colonisation and cancer progression
背景
来自多癌种队列研究的不断累积证据，已将口腔条件致病共生菌核梭杆菌（F. nucleatum）定位为癌症进展中的一种新兴微生物促成因素。在结直肠癌、乳腺癌、食管癌、胰腺癌、口腔癌和胃癌中，均已有关于肿瘤内核梭杆菌丰度升高的报道，且其常与不良临床病理特征、治疗耐受、转移行为及较差预后相关。微生物组谱分析、空间分析和单细胞技术的进展，已开始揭示核梭杆菌如何定植肿瘤并与宿主细胞及肿瘤相关微生物群落发生相互作用。
主体内容
本综述总结了关于核梭杆菌肿瘤相关活性的现有证据，重点强调其进入肿瘤的途径、时空定植模式、黏附与糖链依赖性嗜性、多微生物生态位形成，以及其与癌细胞和免疫组分之间的串扰。综述讨论了核梭杆菌如何促进致癌信号传导、炎症放大、基因组与表观遗传重编程、上皮–间质转化（EMT）、转移播散、免疫逃逸及治疗适应。文中尤其关注其对化疗、放疗和免疫治疗反应的情境依赖性影响，以及旨在检测或选择性靶向肿瘤内核梭杆菌的新兴策略。
结论
核梭杆菌既代表一种与生物标志物相关的微生物，也代表肿瘤微环境（TME）中一个潜在可调控的组成部分。明确其菌株水平异质性、空间生态学特征以及治疗特异性功能，对于推动微生物组引导的精准肿瘤学（precision oncology）从机制性认识走向临床应用至关重要。
要点
核梭杆菌可通过黏膜易位、邻近组织迁移和血行播散定植肿瘤。
其通过黏附、炎症、免疫逃逸、表观遗传重塑和转移促进癌症进展。
其对治疗反应的影响具有肿瘤情境依赖性。
微生物组引导的靶向策略有望实现精准肿瘤学。
1 INTRODUCTION
过去一个世纪中，微生物与癌症之间的关系已从边缘性观察发展为机制研究与转化研究的重要领域。早期里程碑式发现，尤其是关于致癌病毒的研究，首先确立了微生物能够主动参与致癌过程这一概念，并为后续细菌–肿瘤相互作用研究奠定了理论基础。与早期聚焦致癌病毒不同，细菌进入癌症研究路径更具悖论性：其最初被探索为潜在抗癌制剂。感染相关肿瘤退缩的历史观察推动了细菌免疫治疗的发展，并最终促成卡介苗在非肌层浸润性膀胱癌中的成功临床应用。这些现象提示，细菌能够塑造抗肿瘤免疫，说明微生物并非癌症生物学中的被动旁观者，而是具有功能意义的组成成分。
与此同时，越来越多证据表明细菌也可促进肿瘤发生。幽门螺杆菌与胃癌的关联、无菌模型研究以及基于测序的肿瘤相关微生物群分析，共同证明细菌群落能够影响肿瘤微环境（TME）中的增殖、侵袭、转移和免疫逃逸。近期空间组学与单细胞方法进一步显示，包括核梭杆菌在内的肿瘤内细菌倾向定位于低血管化和免疫抑制生态位，强调了其在肿瘤生态中的主动作用。
在此背景下，核梭杆菌成为极具说服力的机制研究候选微生物。该菌是公认的口腔条件致病共生菌，在牙周炎和牙龈炎中具有关键致病作用；其作为“桥接菌”促进多菌种生物被膜组装，从而加重组织破坏和牙槽骨丢失。后续研究在结直肠癌、胰腺癌、食管癌和乳腺癌等多种肿瘤中发现其富集，并常与不良临床结局相关。机制上，核梭杆菌参与肿瘤定植、炎症信号传导、免疫逃逸、转移及治疗抵抗。新近基因组学证据还提示，其菌株/亚种异质性可塑造这些表型，例如Fna C1与Fna C2分支具有不同分布，其中Fna C2可能表现出更强的结直肠癌（CRC）相关毒力。
2 TUMOUR-ASSOCIATED MICROBIOTA AND F. NUCLEATUM OVERVIEW
人体携带庞大而多样的微生物生态系统，胃肠道（GI）是其主要储库之一。新一代测序及其他低生物量微生物组分析技术显著重塑了研究人员对宿主相关微生物群的认识，并在传统上被认为无菌的器官中识别出微生物信号。核梭杆菌作为肿瘤相关微生物之一，在结直肠癌、口腔癌、乳腺癌、食管癌及其他胃肠道肿瘤中反复被检测到丰度升高，因此受到广泛关注。
现有研究显示，核梭杆菌通过多种相互关联的过程影响癌症进展。其一，该菌可放大炎症信号，营造有利于肿瘤起始和进展的微环境；其二，可通过损害免疫细胞功能、重塑免疫细胞组成以及增强肿瘤细胞免疫逃逸表型来抑制抗肿瘤免疫；其三，可改变TME的理化属性，包括局部氧合、营养可用性及生态位结构，从而支持肿瘤生长、持续存在和转移播散。此外，逐渐增多的研究提示，核梭杆菌还可影响宿主细胞转录、遗传和表观遗传程序，进而改变恶性表型，并可能促进肿瘤间异质性。该菌并非孤立作用，而可能与其他肿瘤微生物组成员协同建立多微生物群落或类生物被膜生态位，进一步强化炎症、免疫抑制和恶性进展。另有证据将其与化疗、放疗及免疫治疗耐受或反应改变联系起来。
3 TUMOUR COLONISATION ROUTES AND SPATIOTEMPORAL DYNAMICS
3.1 Sources/routes
肿瘤内微生物的确切来源及入瘤路径仍未完全明确。基于TME生态特征及细菌播散证据，本文归纳了三条并非相互排斥的肿瘤入侵途径：经受损黏膜屏障直接易位、从邻近正常组织（NATs）迁移，以及经血液循环播散。黏膜器官是重要微生物储库，因此发生于此类部位的肿瘤，如结直肠、胰腺、宫颈、食管和肺部恶性肿瘤，可能在肿瘤发生过程中的屏障破坏条件下允许微生物进入。
在CRC中，多项研究已从肿瘤活检中分离出活的核梭杆菌，并通过患者来源异种移植模型支持其口腔来源。然而，仅凭黏膜来源模型难以完全解释乳腺癌等非黏膜肿瘤中的细菌信号，因此血行播散或邻近组织储库迁移同样可能参与。血行播散被视为远处肿瘤定植的重要通路。口腔细菌可因牙周病、口腔清洁或牙科操作进入血流，在恶性肿瘤背景下，当血管完整性受损或宿主免疫受抑时，循环细菌可能更易持续定植肿瘤。核梭杆菌具有促进这一过程的特征：黏附素FadA可结合内皮细胞E-cadherin，激活β-catenin信号并破坏细胞间连接，促进跨内皮转运；Fap2则可促进其与表达Gal–GalNAc的癌细胞结合，增强肿瘤位点滞留。
3.2 Establishment and biofilm polymicrobial niche
核梭杆菌到达肿瘤部位后，能否成功定植取决于其黏附、持续存活并整合入局部肿瘤生态系统的能力。黏附是中心环节。Fap2可识别在结直肠癌和乳腺癌中富集的肿瘤相关糖链Gal–GalNAc，使其优先黏附恶性细胞并启动后续致癌和促转移信号。除表面黏附外，证据还提示肿瘤相关细菌可存在于癌细胞内部或其他受保护的肿瘤内生态位中，从而逃避宿主清除并维持持续宿主–微生物信号传递。
定植稳定化还依赖于多微生物群落形成。双RNA测序和荧光原位杂交研究显示，核梭杆菌可在CRC肿瘤内形成混合菌种生物被膜，尤其位于坏死区和溃疡化黏膜表面。这些类生物被膜结构常与脆弱拟杆菌等其他肿瘤相关细菌共定位，并伴随IL-6、CXCL8和MMP1等炎症介质表达升高，从而促进中性粒细胞募集及促肿瘤性免疫重塑。FadA、Fap2和RadD等黏附相关因子可能在细菌聚集、组织滞留和持续宿主互作中发挥作用。
4 ONCOGENIC MECHANISMS AND SIGNALLING PROGRAMS DRIVEN BY F. NUCLEATUM
4.1 Adhesion, glycan tropism and genomic/epigenetic reprogramming
核梭杆菌感染的重要致癌后果之一是宿主基因组和表观遗传重编程。在CRC中，该菌与DNA甲基转移酶活性升高及抑癌基因启动子高甲基化相关，可能参与CpG岛甲基化表型（CIMP）、高度微卫星不稳定（MSI-H）及其他侵袭性分子特征。研究还报道，肿瘤内高丰度核梭杆菌与BRAF突变、hMLH1甲基化等分子改变存在相关性。
除启动子高甲基化外，核梭杆菌还可能增加突变负荷并损害DNA损伤控制。高丰度核梭杆菌的CRC中，转换突变及APC、ATM等基因突变频率更高。一个可行机制是持续炎症增强活性氧（ROS）生成，进而加重基因组应激。此外，该菌可能干扰Chk2信号、Ku70/p53轴及DNA糖基化酶NEIL2，导致双链断裂累积、修复缺陷和炎症相关肿瘤进展。表观遗传影响还不止于DNA甲基化，近期证据表明其可调控组蛋白修饰状态，如H3K27乙酰化，并在缺氧CRC微环境中强化致癌转录程序。缺氧还可能促进细菌持续存在，并通过miR-4802和LINC01089等非编码RNA网络促进存活信号和化疗耐受。
4.2 TLR signalling, inflammatory amplification and chemoresistance
4.2.1 TLR4/MyD88 as a central signalling hub
TLR4/MyD88轴是核梭杆菌促进肿瘤进展和治疗耐受最具代表性的信号中枢之一，尤其见于CRC。TLR4作为模式识别受体，可感知细菌组分并启动汇聚于NF-κB、PI3K、MAPKs及干扰素调节通路的下游级联。在CRC和乳腺癌等多种肿瘤中，TLR4高表达与侵袭、迁移、转移及不良临床行为相关。因此，核梭杆菌对TLR4的激活可被视为协调炎症激活、存活信号、抗凋亡和治疗适应的上游触发事件。
4.2.2 NF-κB-driven inflammatory amplification
慢性炎症信号是细菌持续存在与恶性进展之间的重要机制桥梁。核梭杆菌可激活以NF-κB为中心的炎症程序，通常位于TLR激活下游，导致细胞因子和趋化因子生成增加，从而支持肿瘤生长、免疫重塑和转移行为。持续性NF-κB激活之所以关键，在于其将微生物识别与控制增殖、存活、分化及炎症强化的转录程序连接起来。
4.2.3 Key cytokine effectors: IL-6, IL-8 and IL-1β
在核梭杆菌诱导的下游效应分子中，IL-6尤为重要。该菌不仅与CRC组织中IL-6升高相关，还可刺激B淋巴细胞和巨噬细胞分泌IL-6，从而在TME内放大旁分泌信号；其诱导的IL-6/STAT3活化还与上皮–间质转化（EMT）及癌症干细胞样表型相关。IL-8也是反复出现的关键效应因子，可通过TLR2/TLR4、NF-κB、外膜囊泡（OMVs）、FomA、ROS、β-catenin及FadA依赖入侵途径被诱导。IL-1β则体现了该菌如何将微生物感知与炎症性致癌相耦联：FadA破坏E-cadherin/β-catenin复合物后，可增加线粒体ROS并促进NLRP3炎性小体组装；OMVs递送的细菌组分则激活TLR4/MyD88/NF-κB并增强IL1B转录，最终通过caspase-1促使前体IL-1β成熟。在乳腺癌模型中，感染核梭杆菌的肿瘤相关巨噬细胞分泌更多IL-1β，并可经IL-1R/MyD88/ERK信号促进恶性细胞EMT。
4.3 Immune evasion and immunosuppressive remodelling
核梭杆菌可同时重塑TME中免疫细胞组成和功能，形成有利于免疫逃逸的抑制性生态位。其机制并非单一路径，而是包括招募免疫抑制性髓系细胞、增强PD-L1和CD47等免疫检查点相关分子表达，以及诱导具有免疫调节活性的基质重塑因子。
4.3.1 Inhibition of NK and T Cells
核梭杆菌可损害自然杀伤（NK）细胞和T细胞的细胞毒性功能。其Fap2蛋白可直接结合抑制性受体TIGIT，从而降低NK细胞细胞毒活性及T细胞介导的抗肿瘤反应。另一个抑制路径涉及CEACAM1，该菌可通过直接激活CEACAM1进一步抑制T细胞和NK细胞功能。CRC中核梭杆菌丰度与CD3
+ T细胞密度呈负相关，也支持其对适应性免疫监视的抑制作用。
4.3.2 Recruitment of myeloid-derived suppressor cells
核梭杆菌可促进髓源性抑制细胞（MDSCs）聚集，这些细胞通过消耗氨基酸、上调arginase-1及限制半胱氨酸可用性来抑制T细胞增殖。与此同时，该菌与PD-L1和CD47表达增强相关，可能经MYC相关转录程序强化肿瘤免疫逃逸。其还可改变巨噬细胞浸润模式并促进免疫抑制性极化，进而强化细胞因子分泌、基质重塑及肿瘤支持性信号。与核梭杆菌相关的肿瘤中MMP-9升高，不仅与侵袭、转移、细胞外基质重塑和血管生成相关，也可能参与建立免疫抑制微环境。
4.4 EMT, invasion, metastasis and OMV-mediated signalling
除炎症强化和免疫抑制外，核梭杆菌还通过增强EMT、侵袭及转移能力促进恶性播散。在口腔鳞状细胞癌中，其共培养可增强侵袭行为并上调EMT相关基因，机制与lncRNA MIR4435-2HG/miR-296-5p/Akt2/SNAI1轴激活有关。在CRC中，该菌可通过诱导IL-8和CXCL1、经CARD3激活自噬以及调控miR-1322/CCL20和KRT7-AS/KRT7通路增强迁移。被感染的CRC细胞还可释放富含转移相关miRNA和细胞因子的外泌体，促进受体细胞中β-catenin、MYC、Cyclin D1及间质标志物表达升高。
外膜囊泡（OMVs）使这些效应超越直接细菌接触。OMVs作为毒力因子的浓缩载体，可向宿主细胞递送促癌负载，改变线粒体动力学，放大炎症信号并重塑TME。与母体细菌相比，OMVs因货物富集和组织穿透力增强，可能具有更强致病作用。与此同时，核梭杆菌还能诱导内皮细胞分泌更多VEGF和VEGFRs，促进内皮激活、肿瘤细胞增殖和转移播散；受其募集的MDSCs还能减少T细胞浸润并增强MMP-9和MMP-13分泌，从而进一步促进血管生成和基质重塑。
5 F. NUCLEATUM IN METASTATIC DISSEMINATION AND COLONISATION
在CRC中，核梭杆菌不仅存在于原发灶，也可在肝转移和淋巴结转移灶中被检测到，提示其作用贯穿转移级联全过程，而非仅局限于局部肿瘤起始阶段。这一现象说明该菌不仅可能促进侵袭表型获得，还可能参与远处器官转移生态位的建立与维持。其促转移作用与EMT、基质–上皮信号环路及代谢重编程有关。例如，TLR4依赖的EGFR/AKT/ERK轴可通过癌相关成纤维细胞诱导amphiregulin表达，并通过FadA介导的E-cadherin破坏释放β-catenin，从而促进epiregulin转录，形成支持侵袭生长和转移能力的基质–上皮信号回路。另有研究指出，核梭杆菌感染可通过TLR4/AKT/Keap1/NRF2轴上调CYP2J2及其代谢产物12,13-EpOME，促进侵袭、迁移和EMT样表型。
6 THERAPEUTIC IMPLICATIONS
6.1 Biomarker potential and treatment stratification
核梭杆菌在肿瘤学中的转化意义，体现在其既是与生物标志物相关的微生物，也是可调控的TME组分。CRC中较高水平的核梭杆菌DNA与更短生存期相关，并被提出作为预后标志物；食管鳞状细胞癌（ESCC）中，肿瘤内核梭杆菌水平与新辅助化疗后较差无复发生存相关；局部晚期直肠癌中，放化疗后核梭杆菌持续存在与更高复发风险相关。这些结果支持将其纳入肿瘤分子与微环境谱系分析，用于风险分层与治疗决策支持。
6.2 Chemotherapy and radiotherapy resistance
核梭杆菌促进化疗耐受的证据在CRC中最为明确。实验研究显示，该菌可通过激活TLR4/MyD88依赖性自噬并抑制凋亡，增强对5-氟尿嘧啶和奥沙利铂的耐药。类似关联也见于ESCC及口腔/头颈部肿瘤模型。放疗方面，直肠腺癌患者若放化疗后核梭杆菌转为不可检测，则无复发生存显著更长；CRC临床前研究也提示其持续存在与放疗效应下降、肿瘤持续生长及转移增强相关。
6.3 Immunotherapy response and context dependency
核梭杆菌与免疫治疗的关系更为复杂，且高度依赖肿瘤情境。在CRC中，部分研究提示其可能增强PD-1/PD-L1阻断反应，潜在机制包括增加炎症性免疫细胞浸润及改变肿瘤细胞状态，使其对检查点抑制更敏感。然而在肺癌和头颈鳞癌中，也有研究显示其富集或其来源OMVs与免疫治疗耐药相关，后者可通过色氨酸代谢信号诱导免疫抑制性肿瘤相关巨噬细胞表型。说明不能将核梭杆菌简单归类为对免疫治疗“有利”或“不利”，其作用可能取决于肿瘤类型、局部免疫结构、菌株特征、多微生物互作及治疗激活的免疫分支。
6.4 Emerging therapeutic strategies targeting intratumoural F. nucleatum
除生物标志物价值外，核梭杆菌正被探索为治疗靶点。CRC中已有酸响应性纳米组装体和抗菌声动力纳米平台被开发用于清除肿瘤内核梭杆菌，以增强抗癌效应、促进肿瘤凋亡并减少肺转移。治疗性疫苗策略亦在出现，例如基于树突状细胞的核梭杆菌疫苗及其与天然产物联合的优化方案。另有仿生抗菌纳米疫苗被报道可选择性清除核梭杆菌，同时避免广泛扰动肿瘤内及肠道微生物群，并增强化疗效果、降低转移。
7 GAPS AND FUTURE DIRECTIONS
7.1 Resolving biological heterogeneity
该领域的重要挑战之一是多层次生物学异质性。核梭杆菌并非均一实体，亚种和分支层面的差异可能影响生态位偏好、毒力与癌症相关性；其在不同肿瘤中的作用也明显不同。未来研究需明确区分共享致癌程序与肿瘤情境特异性机制，并通过菌株分辨测序、标准化感染模型和跨癌种比较分析阐明其在何种条件下促进有效抗肿瘤免疫，何时又强化巨噬细胞或髓系主导的免疫抑制。
7.2 Defining spatial, intracellular and polymicrobial ecology
另一个优先方向是明确核梭杆菌在肿瘤中的空间定位及其功能后果。其可能位于黏膜表面、坏死区域、受保护生态位甚至细胞内，不同定位可能决定其免疫清除敏感性及宿主–微生物远程信号能力。未来应结合空间转录组学、多重成像、单细胞技术以及保留血管、免疫和基质复杂性的类器官/共培养系统。与此同时，多微生物互作仍研究不足，未来模型应同时关注单菌定植以及与其他肿瘤相关微生物的协同和竞争关系。
7.3 Strengthening biomarker qualification and study design
尽管核梭杆菌已显示出预后和治疗反应生物标志物潜力，但其临床转化仍受方法学不一致限制。样本类型、组织处理、低生物量污染控制、定量阈值和分析流程在不同研究间差异较大，且许多研究为回顾性、统计效能不足。未来需要统一组织检测与纵向监测规范，设置明确污染控制，并通过前瞻性研究验证其是否能在既有临床病理和分子指标基础上提供额外价值。动态监测尤其关键，因为治疗期间核梭杆菌的持续、清除或再播散，可能比单次基线检测更具临床信息量。
7.4 Precision eradication and microbiome-targeted intervention
精准清除肿瘤内核梭杆菌是极具前景但仍不成熟的方向。噬菌体策略因宿主特异性强、可减少对有益菌群影响而具有吸引力；现有研究已对靶向核梭杆菌的裂解性噬菌体建立了概念验证。抗生素清除策略则不能简单依赖广谱厌氧菌覆盖，而应强调基于β-lactamase风险、药敏结果和微生态保护的精准反厌氧治疗，并尽可能结合局部递送或肿瘤靶向平台。未来或需整合选择性噬菌体、纳米递送、免疫调节和治疗时序化清除等多种手段，以回答究竟在治疗前、治疗中还是治疗后清除核梭杆菌最能改善结局这一核心问题。
7.5 Exposure heterogeneity and molecular pathological epidemiology
患者层面的暴露异质性同样是重要空白。口腔健康、牙周病、饮食、抗生素暴露、吸烟、代谢状态及宿主免疫状态均可能影响核梭杆菌携带、易位、持续存在及其下游肿瘤表型，但这些变量很少与肿瘤微生物负荷、免疫结构、个体化组织标志物和分子病理在同一研究中整合。分子病理流行病学（MPE）框架，尤其是纳入微生物学信息的MPE模型，可为连接环境和生活方式因素、肿瘤分子特征、免疫状态、微生物群及临床结局提供方法学路径。
8 CONCLUSIONS
总体而言，核梭杆菌已被确立为一种重要的肿瘤相关细菌，其并非被动存在于肿瘤内部，而是通过肿瘤定植、炎症信号传导、免疫逃逸、转移播散和治疗反应调控等多维机制主动促进癌症进展。其作用具有明显情境依赖性，但从转化医学角度看，其作为生物标志物及治疗靶点的价值正持续上升。未来应重点阐明其菌株和肿瘤特异性异质性、空间与胞内生态学特征，并建立标准化检测与选择性靶向策略，以推动基于微生物组的精准肿瘤学真正进入临床应用。
