长时间以来,肺一直被认为是无菌的器官(就和很多其他的器官一样)。不过随着测序技术的发展,我们可以确定,肺部也存在驻留的共生微生物群,只是数量不像肠道那么多。
肺驻留微生物群与肺癌的生物学行为密切相关。有研究表明,肺癌患者具有独特的微生物群特征,与预后有关。
近期,《细胞·宿主与微生物》杂志发表了北京大学肿瘤医院王子平、吴建民,军事医学研究院毕玉晶团队的研究论文,整合队列分析及临床前实验,研究者发现,肺驻留葡萄球菌可通过分泌乳酸“假造”缺氧环境,诱导癌细胞缺氧通路激活,促进肺腺癌(LUAD)的远端转移。
不得不说,微生物和癌细胞的小花招真是太多了,现在连骗人都学会了,实在是防不胜防呀。
非小细胞肺癌(NSCLC)占肺癌死亡原因的80%以上,LUAD是NSCLC最主要的组织学亚型。LUAD死亡的主要原因来自转移,确定转移原因至关重要。
研究者对12名LUAD患者的原发瘤、匹配的转移性淋巴结、非转移性淋巴结样本进行了16S rRNA测序,对比了组织中微生物群落的组成。
有研究表明,在疾病早期微生物可能会随癌细胞一同转移,因此研究者推测在原发瘤和转移性淋巴结中水平较高、但在非转移性淋巴结中水平较低的微生物可能与转移有关。
对比之下,研究者发现,葡萄球菌(Staphylococcus)是水平差异最显著的。这个结论在另外两个共计85名LUAD患者的队列中也得到了证实,葡萄球菌丰度高与不良预后显著相关。
研究者从患者组织中分离出葡萄球菌,并在类器官模型和模式小鼠中进行了实验,最终鉴定出两株有较强促转移能力的菌株,尼泊尔葡萄球菌(S. nepalensis)和头状葡萄球菌(S. capitis)。
实验结果显示,在与这两种菌共培养之后,A549肺腺癌细胞表现出了极性变化,生成了更具侵袭性的伪足,可有效降解细胞外基质并侵入周围的血管和组织——也就是说,葡萄球菌帮助癌细胞获得了更强的迁移能力。
葡萄球菌到底给癌细胞喂什么吃了,一下让癌细胞变这么强?
葡萄球菌是产乳酸的菌。多组学分析结果显示,葡萄球菌与癌细胞的共培养4小时后,培养基中的乳酸水平显著升高,8小时后癌细胞内的乳酸水平也开始增加。
研究者发现,癌细胞表面的乳酸摄取蛋白MCT1表达上调,说明癌细胞吃葡萄球菌分泌的乳酸可谓是吃了个饱。
与此同时,研究者发现,癌细胞的缺氧信号通路异常激活了,HIF1α、LDHA、ENO1、NDRG1等缺氧相关蛋白表达升高,但HIF1α的mRNA并未上调,可见属于“假性缺氧”状态。
进一步分析发现,乳酸-HIF1α轴通过影响癌细胞中的转录调控因子NDRG1的核定位调控缺氧相关基因表达。
研究者回顾性分析了49例肺腺癌患者的组织样本,发现晚期肿瘤组织中乳酸水平升高,其浓度与葡萄球菌丰度高度相关,并观察到了伴随的MCT1和NDRG1蛋白水平升高,支持了这一信号通路在肿瘤进展中的作用。
最后,研究者测试了MCT1抑制剂AZD3965的效果,发现其能有效打压葡萄球菌诱导的肺腺癌细胞转移潜能,提供了新的治疗靶点。