文章标题

《西南地区头颈癌患者唾液微生物变化与症状关系的研究》

《Study on the Salivary Microbial Alteration of Men With Head and Neck Cancer and Its Relationship With Symptoms in Southwest China》

文章发表情况简介

该文章以四川大学华西护理学院博士后左浩江、非全职专家傅玫教授为共同第一作者，四川大学华西护理学院博士研究生导师胡秀英教授、四川大学华西护理学院/四川大学华西医院耳鼻咽喉-头颈外科护士长余蓉副主任护师为共同通讯作者，于2020年11月发表在Frontiers in Cellular and Infection Microbiology（影响因子4.123）医学期刊。

第一部分：文章内容解读

背景

头颈癌（Head and neck cancer, HNC）是全世界常见的癌症，每年约有65万病例，导致约33万人死亡。目前，HNC的治疗主要以手术或单纯放疗或放化疗相结合为主。由于缺乏有效的生物标志物，且HNC发病机制复杂，大约50%的HNC患者在初次肿瘤切除后出现局部复发。早期诊断和预测癌症复发是提高患者5年生存率的迫切需求。

近年来研究发现，口腔微生物群系与口腔疾病，如牙周炎、各种癌症有关，特定的口腔微生物可能是一种很有前景的早期检测和诊断肿瘤的无创检测手段。然而，由于受到地理因素、种族和民族、饮食习惯和气候的影响，不同地区人群的口腔微生物群可能存在较大的异质性。作为中国西南最重要的省份之一，四川的癌症负担明显高于其他省份。四川盆地主要是潮湿的亚热带气候，四川居民饮食习惯以麻辣、高脂、高盐、热为特征，这可能与癌症发病率增加有关。此外，HNC的危险因素—人乳头瘤病毒(HPV)感染在中国西南地区HNC患者中普遍存在。因此，中国西南地区HNC患者的口腔细菌谱与中国其他地区及其他国家的报道相比，可能存在一定的地理差异。

在癌症诊治过程中，患者的症状是保证准确诊断和有效治疗的关键。在组学时代，微生物组学在症状科学研究中发挥着重要作用。然而，对于HNC患者口腔微生物群与症状之间的关系知之甚少。此外，微生物群的组成也存在性别差异。本研究旨在探讨中国西南地区男性HNC患者的口腔微生物特征和新型生物标志物，评估口腔微生物与HNC相关症状在手术治疗前的相关性。

研究对象

研究对象来自于在华西医院确诊为头颈癌（按照NCCN指南诊断标准）的男性患者，以及在周围社区招募的健康男性志愿者。HNC患者的纳入标准：(A)头颈部原发肿瘤患者，计划接受手术治疗；(B)非颅内和眼内肿瘤患者；(C)能够阅读和理解中文的患者；(D)能够理解并愿意签署知情同意书的患者。年龄匹配的健康男性被招募作为对照，排除标准为：(A)既往恶性肿瘤和化疗或放疗病史；(B)病毒感染史（HBV、HCV或HIV）。本研究由四川大学华西医院伦理评审委员会批准开展，所有参与者均签署了知情同意书。

资料收集

收集人口学和临床资料，术前症状数据收集使用MD Anderson症状清单-头颈模块-中文版。

唾液收集，DNA提取和测序

手术前采集唾液样本，受试者在收集前至少30分钟内禁食，取约3毫升的唾液至标本管。将每个样品分成1.5mL等分，立即储存在−80°C下，放置在冰浴的聚苯乙烯泡沫塑料隔热容器中从医院运往实验室。采用基因组DNA提取试剂盒提取唾液DNA，用引物从提取的DNA中扩增细菌16S rRNA基因片段（V3-V4）。

数据分析

根据ASVs, Chao1, ACE, Shannon, and Simpson 指数计算Alpha多样性，以反应菌群物种丰富度和均匀度；使用主坐标分析（PCoA）图进行聚类评估beta多样性；采用相似性分析（ANOSIM）检测唾液细菌群落结构的类似性；采用线性判别分析（LDA）和效应大小测量（LefSe）对男性HNC患者和健康对照者的菌群特征进行判别分析。采用Wilcoxon秩和检验对不同水平的类群进行检验。我们构建了一个随机森林模型来探索口腔微生物组区分HNC患者与健康对照的能力，采用ROC曲线评估模型性能。

研究结果

共纳入56例患者，其中47例（83.9%）为喉癌，9例（16.1%）为下咽癌，和64例健康对照者。HNC患者的嗜碳酸细胞丰度增加。口腔微生物标志物如二氧化碳噬纤维菌属（曲线下面积=0.81）在HNC患者和健康对照之间获得了较高的分类能力。此外，在区分HNC患者与健康对照时，与单独使用口腔菌群标志物相比，使用口腔微生物标志物分类（比如：二氧化碳噬纤维菌属）结合嗓音/言语困难症状的总体预测准确率更高（79.2% VS 92.5%）。

图1 头颈癌男性患者和健康对照者微生物特征差异

图2 头颈癌男性患者和健康对照者的主坐标分析(PCoA)和LEfSe分析

图3 ROC分析与HNC相关的特定微生物标记物的分类能力

研究结论

本研究首次报道了中国西南地区（居民有特殊的饮食习惯和较高的HPV患病率）HNC患者的口腔微生物特征。研究发现HNC患者口腔微生物群的丰度和多样性降低，潜在病原体增加，而与健康相关的细菌减少。这些不同水平的微生物功能改变与HNC患者的微生物变化部分一致，可能是由于免疫系统疾病和脂多糖生物合成的增加。在中国西南地区HNC患者中，小类杆菌属（Dialister菌）与语音/言语困难密切相关。唾液微生物合并HNC症状具有一定潜力有望成为HNC筛查的新手段。

本研究的局限性

本研究仅纳入了中国西南地区的男性对象，不能反应女性群体和其他地域人群的口腔菌群特征。此外，本研究为横断面研究设计，不能证明唾液微生物与HNC发病之间的因果关系。未来研究可通过微生物移植动物实验验证其因果关系。

第二部分：研究结果对实践的指导意义

不同的口腔微生物结构可导致不同的微生物功能和代谢，因此可导致不同的口腔疾病发生、发展。HNC患者口腔微生物多样性降低，而潜在的包括二氧化然噬纤维菌属在内的产脂多糖的病原微生物增加。口腔微生物标志物（如二氧化碳噬纤维菌属）结合口腔症状可以作为一种非侵入性检查手段来筛查HNC疾病以及监测其治疗效果。二氧化碳噬纤维菌属科产生炎症因子，激活慢性炎症反应和氧化损伤，进而诱发炎症。这些口腔微生物的作用机制机理可帮助进一步了解HFC的发生、发展机制。

第三部分：专家点评

头颈部肿瘤是常见肿瘤之一，男性头颈部肿瘤患病率是女性的3倍。已有研究提示菌群可能作为筛查头颈部肿瘤的生物标志物，但具有地域特性。迄今针对西南男性头颈部肿瘤患者唾液菌群特征及其与肿瘤相关症状之间的关系鲜有报道。为探索西南地区男性头颈部肿瘤患者唾液菌群特征及其与肿瘤相关症状的关系，该研究基于16S rRNA基因测序对受试者唾液菌群进行测定，并对受试者进行症状调查，结果发现：与对照人群相比，男性头颈部肿瘤患者的唾液群落丰度和群落多样性明显降低。患者唾液微生物功能变化与患者唾液中二氧化碳噬纤维菌属（Capnocytophaga）丰度增加有关。二氧化碳噬纤维菌属结合嗓音/言语困难症状在男性头颈部肿瘤患者与正常对照人群之间展现了较高的分辨能力。该研究展示了宏观症状与微观菌群指标结合作为筛查头颈部肿瘤的潜质，具有一定参考价值。

兰亚佳，博士，环境卫生与职业医学系教授、博士生导师。国家卫计委突发事件卫生应急专家咨询委员会委员；国家卫计委传染病标准专业委员会委员；中华预防医学会劳动卫生职业病分会常务委员；中华预防医学会劳动卫生职业病分会职业紧张学组副组长；中华预防医学会劳动卫生职业病分会职业性肺病学组委员；四川省卫生厅学术带头人；四川省预防医学会理事会常务理事；四川省地方病专家咨询委员会副主任委员；四川省职业安全健康协会职业卫生分会常务理事；中国职业安全健康协会专家；成都预防医学会第五届理事会副会长；中华劳动卫生职业病杂志编委；卫生研究杂志编委；现代预防医学杂志编委；四川大学学报-医学版编委。

第四部分：通讯作者、第一作者简介

通讯作者

胡秀英，护理学博士，教授，博士生导师，四川大学华西临床医学院/华西医院 华西护理创新研究中心主任，原四川大学华西护理学院院长/华西医院护理部主任。四川省学术与技术带头人，四川省卫生计生领军人才。兼任国务院学位委员会学科评议组成员，教育部全国医学专业学位研究生教育指导委员会委员，中华护理学会老年专委会副主委、四川省护理学会老年专委会主委，成都市护理学会理事长。主要研究方向为老年护理、灾害护理，发表论文150余篇，主编教材/书籍10余本，负责课题10余项，获科技奖6项，获专利7项，获省教育厅科研创新团队1个，获“第六届全国优秀科技工作者”和“全国优秀护理部主任”等称号。

第一作者

左浩江，卫生检验与检疫博士，四川大学华西公共卫生学院/华西第四医院-讲师/临床检验师（中级）。主要研究方向为“微生物群落与健康”。以第一或通讯作者身份发表SCI论文6篇，中文论文5篇，参编教材/专著4部，主持省级课题2项，市级课题1项（http://wcsph.scu.edu.cn/info/1187/5425.htm）。在四川大学护理学院博士后期间，导师为胡秀英教授。