中山大学贾卫华教授团队《自然·通讯》：口腔微生物异位转移或促进鼻咽癌？

数以万亿计的细菌栖息于人体的不同部位，如口腔、胃肠道、呼吸道和皮肤等。人体的不同部位为不同类型细菌的生长和繁殖提供了相应的条件，每个部位的细菌群落也有其独特的组成和功能，被认为对维持人体健康至关重要^{[1, 2]}。然而，在某些情况下，细菌也可能离开常驻部位，异位定殖于其他的邻近或远隔组织中，重塑这些部位的菌群结构，从而增加疾病风险。其中，口腔菌群的异位定殖与多种全身性疾病密切相关，因而得到了研究者们的广泛关注^[3]。鼻咽是鼻咽癌的起源部位，也是人体重要的菌群生态位之一。通常情况下，鼻咽和口腔定居着不同的共生菌群，呈现出迥异的生态位特征。有报道在上呼吸道感染时，两个部位的生态位差异存在一定程度的缺失^[4]。然而，口腔菌群和鼻咽菌群之间的相互作用及其与其他复杂性疾病(如癌症)间的关联仍有待阐明。

2024年2月22日，中山大学肿瘤防治中心贾卫华教授团队在《Nature Coummunications》杂志在线发表了题为“Microbes translocation from oral cavity to nasopharyngeal carcinoma in patients”的研究工作。该研究通过双中心人群的多组学数据揭示了口腔微生物，尤其是有害细菌（具核梭杆菌、中间普雷沃氏菌和口腔消化链球菌等），能够迁移到鼻咽处，重塑鼻咽微生态，进而渗透到肿瘤中，影响肿瘤微环境并于EB病毒感染相关。

【文章要点】

在这项研究中，作者通过分析鼻咽癌病例-对照人群的配对鼻咽和口腔样本的微生物组数据，发现鼻咽癌患者个体内鼻咽菌群和口腔菌群的生态位差异明显降低，主要表现为更多的口腔有害细菌异常地出现于鼻咽（图1）。当根据“口腔→鼻咽”菌群异位评分对人群进行分组后，发现更高的异位评分与更高的鼻咽癌风险密切相关（OR = 4.51, P = 0.012）。

图1 鼻咽癌患者鼻咽-口腔菌群生态位特异性降低。

进一步分析发现，这种异常的“口腔→鼻咽”菌群异位重塑了鼻咽癌患者的鼻咽微生态，使得鼻咽癌患者的鼻咽菌群明显不同于健康人群，呈现出口腔来源的有害细菌显著增多（具核梭杆菌、中间普雷沃氏菌等）、鼻咽常驻的有益细菌（表皮葡萄球菌、痤疮丙酸杆菌等）显著减少的特征。联合鼻咽癌-健康对照和“口腔→鼻咽”异位情况，研究共识别到13种从口腔异常转移到鼻咽，并在鼻咽癌患者中显著富集的细菌，将之定义为“NPC_OtoNP”细菌。此外，研究还根据“口腔→鼻咽”的菌群异位评分，将鼻咽癌患者分为两组：高“口腔→鼻咽”菌群异位组（高异位组）和低“口腔→鼻咽”菌群异位组（低异位组）。以“NPC_OtoNP”细菌为特征构建的随机森林疾病预测模型能够很好地区分高异位组鼻咽癌患者和健康对照，AUC可达0.926（95% CI：0.847-1.000）。（图2）

图2 鼻咽癌患者拥有独特的鼻咽菌群谱。

研究通过48对双部位配对样本的培养组学数据，联合克隆菌株鉴定技术，证明了鼻咽癌患者鼻咽中分离到的具核梭杆菌或中间普雷沃氏菌菌株，均同时存在于同一患者的口腔中（分离株间平均核苷酸一致性可达99.999%），初步验证了这两种细菌的“口腔→鼻咽”异位现象。

图3 鼻咽癌患者的鼻咽和口腔中定植相同的细菌菌株。

研究还通过荧光原位杂交技术和宏转录组对“NPC_OtoNP”细菌的瘤内定殖能力及潜在的功能影响进行探索，发现9种“NPC_OtoNP”细菌能够浸润并定殖于鼻咽癌肿瘤组织内，其中定殖率最高的是具核梭杆菌（29.2%）和中间普雷沃氏菌（10.1%）。这些“NPC_OtoNP”细菌的瘤内定殖，促进鼻咽癌肿瘤微环境中髓系细胞（尤其是中性粒细胞）迁移或趋化相关通路的显著富集，并增加了瘤内中性粒细胞的浸润水平。同时它们的瘤内定殖与多条炎症、免疫反应通路的富集相关，其中，最显著的是病毒蛋白与细胞因子、细胞因子受体相互作用通路（viral protein interaction with cytokine and cytokine receptor pathway）。

图4 口腔异位菌浸润于鼻咽肿瘤内并影响肿瘤微环境。

最后，鉴于EB病毒在鼻咽癌发生发展中的关键作用，研究进一步探究了鼻咽菌群与鼻咽局部EB病毒感染之间的关系。结果发现随着鼻咽EB病毒载量的增加，鼻咽部能够检测到的异位定殖的“NPC_OtoNP”细菌种类显著增加。并且鼻咽EB病毒载量与6种“NPC_OtoNP”细菌的鼻咽异位定殖丰度显著正相关，并呈现出一定的剂量-反应关系，其中，与具核梭杆菌的正相关关系最为显著（R = 0.36, P = 4.2×10^-6）；此外鼻咽EB病毒载量还与4种健康人鼻咽常驻共生菌的丰度显著负相关。

图5 鼻咽EB病毒感染与鼻咽菌群相关。

综上所述，本研究揭示了患者中存在的“口腔→鼻咽”菌群异位现象及其与鼻咽癌的密切关联，并全面地描绘了鼻咽癌患者的鼻咽菌群谱。这些口腔来源的细菌，以具核梭杆菌和中间普雷沃氏菌为代表，在鼻咽癌患者的鼻咽部显著富集，重塑了患者的鼻咽微生态。这些异位细菌能够浸润于肿瘤内，并与局部EB病毒感染密切相关。本研究增强了我们对口腔-鼻咽菌群交流及其在鼻咽癌病因学中的作用的理解。

参考文献

[1] Structure, function and diversity of the healthy human microbiome [J]. Nature, 2012, 486(7402): 207-214.

[2] LLOYD-PRICE J, MAHURKAR A, RAHNAVARD G, et al. Strains, functions and dynamics in the expanded Human Microbiome Project [J]. Nature, 2017, 550(7674): 61-66.

[3] BAKER J L, MARK WELCH J L, KAUFFMAN K M, et al. The oral microbiome: diversity, biogeography and human health [J]. Nature reviews Microbiology, 2023.

[4] MAN W H, CLERC M, DE STEENHUIJSEN PITERS W A A, et al. Loss of Microbial Topography between Oral and Nasopharyngeal Microbiota and Development of Respiratory Infections Early in Life [J]. American journal of respiratory and critical care medicine, 2019, 200(6): 760-770.