腸道微生物群的性別特異性差異可能是人類疾病性別差異的基礎(chǔ)之一。但是性別差異的腸道微生物群是如何影響結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展呢？

2023年7月20日，香港中文大學(xué)于君、胡嘉麒（William Ka Kei Wu）及Matthew Tak Vai Chan共同通訊在Cancer Cell 在線發(fā)表了題為“Carnobacterium maltaromaticum boosts intestinal vitamin D production to suppress colorectal cancer in female mice”的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)在兩種小鼠CRC模型中，給予麥芽香肉桿菌能以雌性特異性的方式減少腸道腫瘤的形成。

作者通過(guò)對(duì)結(jié)直腸癌患者和健康對(duì)照組的多個(gè)隊(duì)列糞便樣本進(jìn)行剖析性宏基因組測(cè)序，鑒定出五個(gè)益生菌候選物（S. thermophilus, L. gallinarum, Carnobacterium maltaromaticum, Clostridium butyricum, 和Streptococcus salivarius），它們?cè)诮Y(jié)直腸癌中均受到消耗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在性別特異性的情況下，女性患者中的C. maltaromaticum在結(jié)直腸癌患者的糞便樣本中明顯減少。

為了證實(shí)這一結(jié)論作者分別給雌性和雄性Apcmin/+小鼠（一種生殖細(xì)胞突變的腸道腫瘤發(fā)生模型）每天口服含有C. maltaromaticum的細(xì)菌懸液。給對(duì)照組小鼠每天口服等量的BHI或大腸桿菌，時(shí)間持續(xù)12周。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果在結(jié)腸鏡檢查中對(duì)比發(fā)現(xiàn)，與BHI或大腸桿菌治療相比，C. maltaromaticum治療的雌性小鼠結(jié)腸鏡下腫瘤大小明顯減小，雄性小鼠中沒有觀察到這種現(xiàn)象。

作者在此基礎(chǔ)上又做了衍生實(shí)驗(yàn)，將致癌物誘導(dǎo)的結(jié)直腸癌模型中對(duì)C57BL/6雌性和雄性小鼠每周注射一次致癌物氧化甲基（持續(xù)6周），然后對(duì)小鼠進(jìn)行口服C. maltaromaticum、大腸桿菌和BHI。最后觀察到C. maltaromaticum具有一致的雌性特異性抑制腫瘤作用。這些發(fā)現(xiàn)表明，C. maltaromaticum可能以雌性特異性的方式抑制腸道腫瘤發(fā)生。

隨后作者對(duì)雌性實(shí)驗(yàn)小鼠進(jìn)行了卵巢切除術(shù)，其他實(shí)驗(yàn)條件不變，一段時(shí)間以后結(jié)果顯示做了卵巢切除的小鼠腫瘤大小不變，未做卵巢切除的小鼠腫瘤大小有所減小。同樣的方法作者應(yīng)用在雄性小鼠上，發(fā)現(xiàn)睪丸切除的雌性化小鼠腫瘤數(shù)量和大小減少。

那么雌激素如何影響C. maltaromaticum定植？

用 17β-雌二醇 (10 μM) 預(yù)處理正常結(jié)腸上皮細(xì)胞 NCM460 24 小時(shí)，然后進(jìn)行細(xì)菌附著測(cè)定、透射電子顯微鏡(TEM)和活/死細(xì)菌染色，通過(guò)分析 TCGA 數(shù)據(jù)集，我們驗(yàn)證了 SLC3A2 是一種跨膜糖蛋白，與瘤內(nèi)C. maltaromaticum豐度呈顯著正相關(guān)，這表明SLC3A2 作為一種跨膜糖蛋白可能是C. maltaromaticum的受體。通過(guò)使用免疫沉淀-質(zhì)譜法，得出雌激素可增強(qiáng)結(jié)腸 SLC3A2 的表達(dá)，從而通過(guò)細(xì)菌表面蛋白 DD-CPase促進(jìn)C. maltaromaticum的粘膜附著和定植這一結(jié)論。

在上文實(shí)驗(yàn)中測(cè)定小鼠結(jié)腸組織中腸道屏障相關(guān)基因的 mRNA（左）和蛋白質(zhì)表達(dá)水平，不難發(fā)現(xiàn)C. maltaromaticum在 CRC 小鼠模型中保留腸道屏障功能并抑制促炎反應(yīng)；通過(guò)液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS)分析Apc min/+小鼠的糞便代謝物；進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，經(jīng)調(diào)節(jié)的腸道微生物群與C. maltaromaticum之間存在代謝交叉喂養(yǎng)來(lái)促進(jìn)腸道維生素 D 的產(chǎn)生，以激活結(jié)腸黏膜維生素D受體（VDR）信號(hào)通路。以上分析表明性別特異性微生物可能通過(guò)性別差異來(lái)調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌的進(jìn)展。

圖1. C. maltaromaticum的 CRC 抑制作用需要VDR信號(hào)傳導(dǎo)

這項(xiàng)研究的一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)是揭示了C. maltaromaticum和其他腸道微生物（包括F. prausnitzii）之間的代謝交叉喂養(yǎng)，將C. maltaromaticum衍生的 7-DHC 轉(zhuǎn)化為下游維生素 D 代謝物，從而介導(dǎo)抗 CRC 作用，即C. maltaromaticum的抗CRC作用取決于宿主 VDR 信號(hào)傳導(dǎo)的激活，通過(guò)給予C. maltaromaticum增加的F. prausnitzii直接將C. maltaromaticum衍生的 7-DHC 轉(zhuǎn)化為下游維生素D代謝物。說(shuō)明C. maltaromaticum可用作益生菌，提高腸道維生素 D 水平，從而預(yù)防 CRC。

作者選擇了武漢華美生物的小鼠LPS酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA）試劑盒 Mouse Lipopolysaccharides(LPS) ELISA Kit CSB-E13066m 測(cè)量血清中了LPS的水平。

癌癥Tips

結(jié)直腸癌（Colorectal Cancer，CRC）是一種起源于結(jié)腸和直腸的惡性腫瘤。它通常起源于腸壁內(nèi)的黏膜細(xì)胞，隨著腫瘤的生長(zhǎng)，可以侵犯周圍的組織和器官，并可能通過(guò)血液或淋巴系統(tǒng)擴(kuò)散到其他部位，形成轉(zhuǎn)移。

結(jié)直腸癌是世界范圍內(nèi)常見的癌癥之一，其發(fā)病率逐年上升。其病因復(fù)雜，包括遺傳因素、生活方式、飲食習(xí)慣、腸道炎癥等多個(gè)因素。許多研究已經(jīng)觀察到，在結(jié)腸的大多數(shù)早期腫瘤性病變(即異常隱窩病灶、腺瘤和鋸齒狀息肉)中，基因組和/或表觀基因組穩(wěn)定性的喪失，這可能是結(jié)直腸癌起始和形成的一個(gè)核心分子和病理生理事件

本文基于NCG網(wǎng)站提供的信息，列舉了部分與結(jié)直腸癌相關(guān)的靶點(diǎn)供廣大科研學(xué)者選擇。