DOI: https://doi.org/10.3389/froh.2024.1366153
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38919733
تاريخ النشر: 2024-06-11
المؤلف: M. C. van Dijk وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبيولوجيا الفموية وبحوث التهاب اللثة
نظرة عامة
هدفت المراجعة إلى التحقيق في دور الميكروبيوم الفموي البشري في تطوير سرطان الخلايا الحرشفية الفموية (OSCC) من خلال مقارنة التنوع والتركيب الميكروبي بين مرضى OSCC والأشخاص الأصحاء. تم إجراء بحث منهجي في الأدبيات، مما أسفر عن تضمين 13 دراسة تشمل 1,677 موضوعًا (54% مرضى OSCC و46% أشخاص أصحاء). وجدت المراجعة أن مرضى OSCC أظهروا تنوعًا أعلى في الألفا واختلافًا كبيرًا في البيتا مقارنة بالأشخاص الأصحاء. ومن الجدير بالذكر أن مرضى OSCC أظهروا زيادة في وفرة الفوسوبكتيريا على مستوى الفيلوم، وبشكل خاص، *Fusobacterium nucleatum*، *Porphyromonas endodontalis*، و*Prevotella intermedia* على مستوى الأنواع. في المقابل، كان لدى الأشخاص الأصحاء انتشار أعلى من *Actinobacteria*، *Streptococcus*، و*Veilonella*، وخاصة *Veilonella parvula*.
تؤكد النتائج على وجود اختلافات كبيرة في تنوع وتركيب الميكروبيوم الفموي بين مرضى OSCC والأفراد الأصحاء، مما يشير إلى وجود صلة محتملة بتطوير OSCC. يؤكد المؤلفون على الحاجة إلى مزيد من البحث وإقامة إجراءات موحدة لجمع العينات الفموية وتحليل الميكروبات لتعزيز موثوقية وأهمية الدراسات المستقبلية السريرية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث سرطان الخلايا الحرشفية الفموية (OSCC)، مشددة على أنه أكثر الأورام شيوعًا في تجويف الفم ويمثل قلقًا صحيًا عالميًا كبيرًا. تشمل عوامل الخطر الرئيسية لـ OSCC استخدام التبغ والكحول، بالإضافة إلى استهلاك جوز البيتا. ومن الجدير بالذكر أن دور فيروس الورم الحليمي البشري (HPV) في تطوير OSCC يتم التأكيد عليه، خاصة بين الأفراد الأصغر سنًا الذين يفتقرون إلى عوامل الخطر التقليدية. يلعب الميكروبيوم الفموي البشري، الذي يتكون من أكثر من 700 نوع، دورًا حاسمًا في صحة الفم، حيث يتكون الميكروبيوم الصحي بشكل أساسي من ستة فيلات: *Firmicutes*، *Actinobacteria*، *Proteobacteria*، *Fusobacteria*، *Bacteroidetes*، و*Spirochaetes*.
توضح الورقة كيف أن اختلال التوازن في الميكروبيوم الفموي، الذي يتأثر بعوامل مثل سوء نظافة الفم، النظام الغذائي، والأدوية النظامية، مرتبط بمختلف الأمراض الفموية. تفترض أن التغيرات في الميكروبيوم الفموي بسبب عوامل الخطر المسرطنة يمكن أن تبدأ OSCC من خلال الالتهاب المزمن والتغيرات الجينية في خلايا الظهارة. تختتم المقدمة بالإشارة إلى الاعتراف المتزايد بدور الميكروبيوم الفموي في OSCC، مع التأكيد على الحاجة إلى مزيد من التحقيق في الكائنات الدقيقة المحددة أو العلامات الميكروبية المرتبطة بالمرض. الهدف من المراجعة هو مقارنة التنوع والتركب الميكروبي بين مرضى OSCC والأشخاص الأصحاء.
الطرق
في هذه الدراسة، تم إجراء بحث منهجي في الأدبيات وفقًا لإرشادات PRISMA لاستكشاف العلاقة بين الميكروبيوم الفموي وسرطان الخلايا الحرشفية الفموية (OSCC). تم إجراء البحث في قواعد بيانات PubMed وEMBASE، تغطي المنشورات من البداية حتى 9 يناير 2023. تم استخدام سلاسل بحث محددة لتحديد الدراسات ذات الصلة، مع التركيز على المصطلحات المتعلقة بالميكروبيوم الفموي وسرطان الفم. تم فحص نتائج البحث لتحديد الأهلية باستخدام مدير المراجعة Rayyan، مع تحديد معايير الإدراج للدراسات الرصدية التي تقارن الميكروبيوم الفموي لمرضى OSCC بالأشخاص الأصحاء، ومعايير الاستبعاد التي تستبعد الدراسات المنشورة قبل عام 2003، والدراسات المخبرية، وتقارير الحالات التي تشمل أقل من عشرة مرضى.
تم إجراء تحليل تنوع الميكروبيوم الفموي من خلال مقاييس تنوع الألفا والبيتا. تم تقييم تنوع الألفا، الذي يقيم غنى الأنواع داخل عينة، باستخدام مؤشرات مختلفة، بما في ذلك مؤشر شانون، سيمبسون، إنف سيمبسون، تشاو 1، ومؤشر PD لفايث. تم قياس تنوع البيتا، الذي يمثل التنوع بين العينات، باستخدام اختلاف براى-كورتيس. تم تصنيف تركيب الميكروبيوم الفموي على مستويات تصنيف متعددة (فيلوم، صف، ترتيب، جنس، ونوع)، مع تطبيق اختبارات إحصائية لتحديد الاختلافات الكبيرة في وفرة البكتيريا النسبية بين مرضى OSCC والأشخاص الأصحاء، مع الأخذ في الاعتبار فقط تلك التي لديها قيم p أقل من 0.05.
النتائج
في هذه المراجعة، تم تحديد ما مجموعه 578 دراسة في البداية، مما أدى إلى تضمين 13 دراسة بعد إزالة التكرارات وتقييم الأهلية. تألفت المجموعة النهائية من 1,677 موضوعًا، مع 905 (54.0%) تم تشخيصهم بسرطان الخلايا الحرشفية الفموية (OSCC) و772 (46.0%) أشخاص أصحاء. أظهر التحليل الديموغرافي أن 937 (55.9%) كانوا ذكورًا، و356 (21.2%) إناثًا، وكان جنس 384 (22.9%) من الموضوعات غير معروف. ومن الجدير بالذكر أن 738 موضوعًا (44.0%) أبلغوا عن التدخين، و571 (34.0%) أبلغوا عن استهلاك الكحول بانتظام. استخدمت الدراسات طرق أخذ عينات متنوعة، بشكل رئيسي اللعاب والمسحات الفموية، مع تقنيات تسلسل تشمل تسلسل 16S rRNA وتسلسل الميتاجينوم.
أشار تحليل تنوع الألفا إلى نتائج مختلطة؛ بينما أفادت خمس دراسات بوجود تنوع أعلى بشكل ملحوظ في مرضى OSCC، لم تجد ثلاث دراسات اختلافات كبيرة، وأشارت دراسة واحدة إلى تنوع أعلى في الأشخاص الأصحاء. كان تنوع البيتا مختلفًا بشكل كبير في ست من ثماني دراسات، على الرغم من استبعاد نتائج دراسة واحدة بسبب تحيز سكاني. لوحظت اختلافات في الوفرة النسبية للميكروبيوم الفموي على مستوى الفيلوم، حيث كانت الفوسوبكتيريا أكثر وفرة في مرضى OSCC و*Actinobacteria* في الأشخاص الأصحاء. على مستوى الجنس، وُجد أن *Fusobacterium* كان موجودًا بشكل رئيسي في مرضى OSCC، بينما كانت *Streptococcus* أكثر وفرة في الأشخاص الأصحاء. أظهر التحليل على مستوى الأنواع أن *Fusobacterium nucleatum* و*Porphyromonas endodontalis* كانا مرتبطين بشكل كبير بـ OSCC. بشكل عام، كانت غالبية الدراسات مصممة بشكل جيد، على الرغم من أن دراسة واحدة أظهرت خطرًا معتدلًا من التحيز بسبب عدم تطابق عينات التحكم.
المناقشة
تستكشف قسم المناقشة في ورقة البحث العلاقة بين الميكروبيوم الفموي وسرطان الخلايا الحرشفية الفموية (OSCC). تبرز النتائج من 13 دراسة قارنت التنوع والتركب الميكروبي بين مرضى OSCC والأشخاص الأصحاء. ومن الجدير بالذكر أن مرضى OSCC أظهروا تنوعًا أعلى في الألفا واختلافات كبيرة في البيتا، مع زيادة وفرة بكتيريا معينة مثل الفوسوبكتيريا، وخاصة *Fusobacterium nucleatum*، التي تُعتبر مرتبطة بتطوير OSCC. في المقابل، أظهر الأشخاص الأصحاء وفرة أكبر من *Actinobacteria* وأجناس مثل *Streptococcus* و*Veillonella*، المرتبطة بصحة الفم. تثير الزيادة غير المتوقعة في التنوع لدى مرضى OSCC تساؤلات حول تعقيد التفاعلات الميكروبية والحاجة إلى طرق أخذ عينات موحدة لضمان مقارنات موثوقة.
تناقش الورقة نظريتين بشأن دور البكتيريا في OSCC: واحدة تفترض أن البكتيريا قد تبدأ في تكوين الأورام (نظرية “البكتيريا قبل الورم”)، بينما تشير الأخرى إلى أن وجود البكتيريا هو انتهازية، يحدث بعد تطوير الورم (نظرية “البكتيريا بعد الورم”). تؤكد النتائج على إمكانية استخدام الميكروبيوم الفموي كعلامة حيوية لـ OSCC، مع تداعيات على التشخيص المبكر والعلاج. ومع ذلك، يؤكد المؤلفون على الحاجة إلى دراسات أكبر وطويلة الأمد للتحقق من هذه الارتباطات وتطوير نماذج تنبؤية تدمج علامات حيوية متنوعة، بما في ذلك العلامات اللعابية، لتعزيز الكشف المبكر وتحسين نتائج المرضى. بشكل عام، بينما تشير البيانات إلى اختلافات كبيرة في الميكروبيوم الفموي بين مرضى OSCC والأفراد الأصحاء، يبقى تحويل هذه النتائج إلى ممارسة سريرية تحديًا يتطلب مزيدًا من البحث.
DOI: https://doi.org/10.3389/froh.2024.1366153
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38919733
Publication Date: 2024-06-11
Author(s): M. C. van Dijk et al.
Primary Topic: Oral microbiology and periodontitis research
Overview
The scoping review aimed to investigate the role of the human oral microbiome in the development of oral squamous cell carcinoma (OSCC) by comparing microbial diversity and composition between OSCC patients and healthy controls. A systematic literature search was conducted, resulting in the inclusion of 13 studies involving 1,677 subjects (54% OSCC patients and 46% healthy controls). The review found that OSCC patients exhibited higher alpha diversity and significantly different beta diversity compared to healthy controls. Notably, OSCC patients showed increased abundance of Fusobacteria at the phylum level, and specifically, Fusobacterium nucleatum, Porphyromonas endodontalis, and Prevotella intermedia at the species level. In contrast, healthy controls had a higher prevalence of Actinobacteria, Streptococcus, and Veilonella, particularly Veilonella parvula.
The findings underscore significant differences in the oral microbiome’s diversity and composition between OSCC patients and healthy individuals, suggesting a potential link to OSCC development. The authors emphasize the need for further research and the establishment of standardized procedures for oral sample collection and microbiota analysis to enhance the reliability and clinical relevance of future studies.
Introduction
The introduction of the research paper discusses oral squamous cell carcinoma (OSCC), highlighting it as the most prevalent malignancy in the oral cavity and a significant global health concern. Key risk factors for OSCC include tobacco and alcohol use, as well as areca nut consumption. Notably, the role of human papillomavirus (HPV) in OSCC development is emphasized, particularly among younger individuals lacking traditional risk factors. The human oral microbiome, consisting of over 700 species, plays a crucial role in oral health, with a healthy microbiome predominantly composed of six phyla: Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria, Bacteroidetes, and Spirochaetes.
The paper outlines how dysbiosis of the oral microbiome, influenced by factors such as poor oral hygiene, diet, and systemic medications, is linked to various oral diseases. It posits that alterations in the oral microbiome due to carcinogenic risk factors can initiate OSCC through chronic inflammation and genetic changes in epithelial cells. The introduction concludes by noting the growing recognition of the oral microbiome’s role in OSCC, while underscoring the need for further investigation into the specific microorganisms or microbial signatures associated with the disease. The objective of the scoping review is to compare microbial diversity and composition between OSCC patients and healthy controls.
Methods
In this study, a systematic literature search was conducted following the PRISMA guidelines to explore the relationship between the oral microbiome and oral squamous cell carcinoma (OSCC). The search was performed in the PubMed and EMBASE databases, covering publications from inception until January 9, 2023. Specific search strings were utilized to identify relevant studies, focusing on terms related to the oral microbiome and oral cancer. The search results were screened for eligibility using the review manager Rayyan, with inclusion criteria specifying observational studies comparing the oral microbiome of OSCC patients to healthy controls, and exclusion criteria eliminating studies published before 2003, in vitro studies, and case reports involving fewer than ten patients.
The analysis of the oral microbiome diversity was conducted through both alpha and beta diversity metrics. Alpha diversity, which assesses species richness within a sample, was evaluated using various indices, including the Shannon, Simpson, InvSimpson, Chao 1, and Faith’s PD index. Beta diversity, representing the diversity between samples, was quantified using Bray-Curtis dissimilarity. The composition of the oral microbiome was categorized at multiple taxonomic levels (phylum, class, order, genus, and species), with statistical tests applied to identify significant differences in relative bacterial abundance between OSCC patients and healthy controls, considering only those with p-values less than 0.05.
Results
In this review, a total of 578 studies were initially identified, leading to the inclusion of 13 studies after removing duplicates and assessing eligibility. The final cohort comprised 1,677 subjects, with 905 (54.0%) diagnosed with oral squamous cell carcinoma (OSCC) and 772 (46.0%) healthy controls. The demographic breakdown revealed that 937 (55.9%) were male, 356 (21.2%) were female, and the gender of 384 (22.9%) subjects was unknown. Notably, 738 subjects (44.0%) reported smoking, and 571 (34.0%) reported regular alcohol consumption. The studies utilized various sampling methods, primarily saliva and oral swabs, with sequencing techniques including 16S rRNA and metagenomic shotgun sequencing.
The analysis of alpha diversity indicated mixed results; while five studies reported significantly higher alpha diversity in OSCC patients, three found no significant differences, and one study indicated higher alpha diversity in healthy controls. Beta diversity was significantly different in six out of eight studies, although one study’s results were excluded due to population bias. Differences in the oral microbiome’s relative abundance were observed at the phylum level, with Fusobacteria being more abundant in OSCC patients and Actinobacteria in healthy controls. At the genus level, Fusobacterium was predominantly found in OSCC patients, while Streptococcus was more abundant in controls. Species-level analysis revealed that Fusobacterium nucleatum and Porphyromonas endodontalis were significantly associated with OSCC. Overall, the majority of studies were well-designed, although one study exhibited a moderate risk of bias due to unmatched control samples.
Discussion
The discussion section of the research paper explores the relationship between the oral microbiome and oral squamous cell carcinoma (OSCC). It highlights findings from 13 studies that compared microbial diversity and composition between OSCC patients and healthy controls. Notably, OSCC patients exhibited higher alpha diversity and significant differences in beta diversity, with increased abundance of specific bacteria such as Fusobacteria, particularly *Fusobacterium nucleatum*, which is implicated in OSCC development. Conversely, healthy controls showed greater abundance of Actinobacteria and genera like *Streptococcus* and *Veillonella*, which are associated with oral health. The unexpected higher diversity in OSCC patients raises questions about the complexity of microbial interactions and the need for standardized sampling methods to ensure reliable comparisons.
The paper discusses two theories regarding the role of bacteria in OSCC: one posits that bacteria may initiate tumorigenesis (the “bacteria before tumor” theory), while the other suggests that bacterial presence is opportunistic, occurring after tumor development (the “bacteria after tumor” theory). The findings underscore the potential of the oral microbiome as a biomarker for OSCC, with implications for early diagnosis and treatment. However, the authors emphasize the need for larger, longitudinal studies to validate these associations and to develop predictive models that integrate various biomarkers, including salivary markers, to enhance early detection and improve patient outcomes. Overall, while the data indicate significant differences in the oral microbiome between OSCC patients and healthy individuals, translating these findings into clinical practice remains a challenge that necessitates further research.