丁酸梭菌可调控肠道菌群并按捺肠道肿瘤的开展

导读

肠道菌群失调与肠癌密切相关。在结直肠癌（CRC）患者中，可以观察到发生丁酸的细菌明显削减。可是，发生丁酸的细菌影响癌症开展的机制并不清晰。本文章中，经过用丁酸梭菌干涉高脂饮食诱导的Apcmin/+小鼠，以及结直肠癌细胞，研讨丁酸梭菌对肠道肿瘤的影响。研讨成果表明，丁酸梭菌可以终究靠调理Wnt信号转导通路和肠道菌群来按捺肠道肿瘤的开展，为CRC的医治供给了新的思路。

文献ID

标题：Clostridium butyricum, a butyrate-producing probiotic, inhibits intestinal tumor development through modulating Wnt signaling and gut microbiota

译文：丁酸梭菌可调控肠道菌群并按捺肠道肿瘤的开展

期刊名：《Cancer Letters》IF：6.508

年份：2019年11月

榜首作者：陈丹凤，金多晨，黄淑敏

通讯作者：曹海龙和王邦茂教授

单位：天津医科大学总医院

资料与办法

实验设计

Apcmin/+小鼠分为3组：HFD-CB组（高脂饮食，饲喂丁酸梭菌），HFD-PBS组（高脂饮食，灌服PBS），BD-PBS组（根底饮食，灌服PBS）

CRC细胞（HCT116和Caco-2）：用丁酸梭菌上清液或不同浓度的丁酸钠处理

高通量测序及代谢检测手法

16S rDNA测序：Illumina PE250

胆汁酸检测：LC-MS

短链脂肪酸检测：GC-MS

研讨成果

1、丁酸梭菌按捺HFD诱导的Apcmin/+小鼠中肠道肿瘤的开展

不同处理的小鼠肠道肿瘤总数可以精确的看出，HFD导致肠道肿瘤总数明显添加（20.9±3.78 vs 11.6±2.2，PApcmin/+小鼠则开展为有/没有低度异型增生的腺瘤（图1F-1I）。

图1 丁酸梭菌按捺HFD诱导的Apcmin/+小鼠肠道肿瘤的开展

2、丁酸梭菌按捺肠肿瘤细胞增殖并促进其凋亡

随后，研讨评价了丁酸梭菌上清液是否可以按捺CRC细胞的增殖。与对照组比较，丁酸梭菌上清液浓度为20％时，HTC116细胞的生机随时刻明显下降（P

图2 丁酸梭菌按捺肠道肿瘤细胞的增殖并促进其凋亡

3、丁酸梭菌按捺Wnt /β-catenin信号通路

Wnt /β-catenin信号转导通路通常被认为是潜在的医治靶标。与HFD-PBS小鼠比较，丁酸梭菌处理的小鼠的β-catenin表达偏低（28.98±1.55 vs 63.12±6.04，P

图3 丁酸梭菌按捺Wnt /β-catenin信号通路

4、丁酸梭菌改进了HFD诱导的肠道菌群失调

16S测序剖析成果显现，HFD-CB组有294个OTU，HFD-PBS组有332个OTU，BD-PBS组有380个OTU，三组样本有222个共有OTU （图4A）。一切样本的肠道菌群中，Bacteroidetes、Firmicutes、Proteobacteria、Verrucomicrobia四个门的丰度最高。与对照组比较，HFD的小鼠中观察到低丰度的Bacteroidetes和高丰度的Firmicutes（图4B），因而，HFD的组中的Firmicutes / Bacteroidetes（F / B）比值添加。属水平上，HFD添加了致病菌的相对丰度，而丁酸梭菌处理则按捺了致病菌的添加（图4C）。

图4 丁酸梭菌调理Apcmin/+小鼠肠道菌群

别的，HFD的处理导致了样本Shannon和Simpson指数的明显下降（Shannon：5.05±0.22 vs 5.52±0.34，P

图5 丁酸梭菌改动特定细菌类群

5、丁酸梭菌改动了微生物衍生代谢产品的水平

经过代谢组学的检测，发现HFD引起胆酸（CA）浓度稍微添加，但鹅去氧胆酸（CDCA）的水平根本没有差异，初级胆汁酸（BAs）水平并未受丁酸梭菌处理的影响。与对照组比较，HFD组样本次级胆汁酸脱氧胆酸（DCA）和石胆酸（LCA）的水平明显添加（DCA：0.63±0.16 vs 0.17±0.03 mg/g，P

图6 丁酸梭菌改动了微生物衍生代谢产品的水平

6、丁酸梭菌激活G蛋白偶联受体

短链脂肪酸经过与GPR（GPR41；GPR43；GPR109A）结合而诱导多种信号传导途径，按捺肠道炎症。与对照组比较，丁酸梭菌上清液和丁酸钠影响HCT116细胞，引起GPR43 mRNA水平上调4.5倍和4.2倍，GPR109A mRNA水平上调2.6倍和7.0倍（图7A）。别的，细胞周期进程的重要按捺剂P21WAF1在丁酸梭菌处理的HCT116细胞中升高， GPR43的缄默沉静阻断了丁酸梭菌介导的P21WAF1表达（图7C）。与BD-PBS组比较，HFD-PBS组中GPR mRNA水平没有明显变化；与HFD-PBS组比较， HFD-CB组中GPR43和GPR109A的mRNA水平别离上调了3.89倍和3.8倍（P

图7 丁酸梭菌激活G蛋白偶联受体和P21WAF1表达

研讨定论

1、结直肠癌小鼠模型（Apcmin/+小鼠）中，丁酸梭菌可以按捺肠道肿瘤的开展，体现在其可以按捺肿瘤细胞增殖并促进肿瘤细胞凋亡。

2、丁酸梭菌可以按捺Wnt /β-catenin信号转导通路，或许是其抗癌效果的要害机制。

3、HFD引起肠道菌群组成的改动，而丁酸梭菌可以改进由HFD引起的肠道菌群失调。

4、丁酸梭菌改动了微生物衍生代谢产品的水平，其抗癌机制或许部分归因于此。

5、丁酸梭菌可效果于G蛋白偶联受体，经过激活GPR43发挥按捺肿瘤细胞增殖的效果。

亮点

本研讨提醒了丁酸梭菌在结直肠癌开展中的及其重要的效果，丁酸梭菌可经过按捺Wnt /β-catenin信号转导通路、调理肠道菌群组成、改动菌群代谢产品、效果于GPR43受体等方法，按捺肠道肿瘤构成，为往后结直肠癌的医治供给了新的思路。