中國香港中文大學(xué)于君等研究發(fā)現(xiàn)，吸煙導(dǎo)致腸道菌群及其代謝物的組成發(fā)生改變，導(dǎo)致腸道屏障功能障礙和致瘤、促炎信號通路的激活，從而促進(jìn)結(jié)直腸腫瘤的發(fā)生。控制腸菌可能是一種預(yù)防吸煙人群患結(jié)直腸癌的潛在策略。(Gut. 2022年4月6日在線版 DOI: 10.1136/gutjnl-2021-325021)

吸煙與腸癌的發(fā)病和死亡密切相關(guān)，探索其中機(jī)制十分必要。研究者將偶氮甲烷(AOM)處理的C57BL/6小鼠每天分別在清潔空氣或香煙煙霧中暴露2小時(shí)，28周后，利用鳥槍法宏基因組測序和液相色譜-質(zhì)譜法分析小鼠糞便中微生物和代謝產(chǎn)物的變化。結(jié)果顯示，與對照組的小鼠相比，暴露在香煙煙霧中小鼠的結(jié)直腸腫瘤數(shù)目和大小顯著提高;而且免疫組化和蛋白質(zhì)印跡均顯示腸道上皮中Ki67+細(xì)胞比例明顯增加，提示香煙煙霧的暴露促進(jìn)了小鼠結(jié)腸上皮細(xì)胞的增殖。

研究者利用鳥槍法宏基因組測序?qū)山M小鼠的糞便微生物組進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過28周的處理后，香煙暴露組小鼠腸道菌群的alpha多樣性明顯降低，beta多樣性聚類存在顯著差異。

相對對照組小鼠來說，暴露在香煙煙霧的小鼠中有20種細(xì)菌發(fā)生了明顯改變，其中Eggerthella. lenta和Staphylococcus capitis顯著富集，腸道益生菌Lactobacillus reuteri、Parabacteroides distasonis和Bacteroides dorei減少。兩組小鼠腸道菌群的關(guān)聯(lián)性發(fā)生顯著變化，在香煙煙霧暴露組的小鼠中，E. lenta與幾種益生菌的豐度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，伴隨著E. lenta的富集，幾種益生菌的豐度明顯降低。

研究者通過液相色譜-質(zhì)譜法分析了小鼠的糞便代謝物，發(fā)現(xiàn)兩組小鼠的糞便代謝物具有顯著差異，有41種代謝物發(fā)生了改變，主要富集在膽汁酸代謝通路中，其中牛磺脫氧膽酸(TDCA)的含量在香煙暴露小鼠中明顯增高，而TDCA是次級膽汁酸中公認(rèn)的致癌物。

通過相關(guān)性分析，研究者發(fā)現(xiàn)E. lenta與TDCA呈現(xiàn)最強(qiáng)的正相關(guān)性，兩種減少的益生菌Lactobacillus jensenii、Lactobacillus crispatus與TDCA負(fù)相關(guān)。失調(diào)的腸道菌群及其代謝物很可能是小鼠發(fā)生CRC的重要推手。

研究者研究了香煙煙霧對小鼠腸道屏障功能的影響，檢測了結(jié)腸緊密連接蛋白的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)香煙煙霧明顯降低claudin-3和閉鎖小帶-1(ZO-1)的表達(dá)水平;血清中脂多糖(LPS)水平顯著提高，提示香煙煙霧會導(dǎo)致腸道屏障功能受損。

研究者對小鼠腸道上皮細(xì)胞進(jìn)行了基因檢測，發(fā)現(xiàn)與未吸煙組相比，香煙暴露組的小鼠腸道上皮細(xì)胞有19個(gè)基因上調(diào)，7個(gè)基因下調(diào)。富集結(jié)果顯示，變化基因主要富集在絲裂原激活蛋白激酶(MAPK)信號通路。

研究者評估了兩組小鼠腸道上皮中MAPK/ERK通路的激活情況。ERK1/2是MAPK/ERK通路中關(guān)鍵的調(diào)節(jié)蛋白，香煙煙霧能提高ERK1/2的磷酸化水平，磷酸化的ERK1/2與TDCA呈正相關(guān)。提示香煙煙霧誘導(dǎo)ERK1/2發(fā)生磷酸化，激活MAPK/ERK通路，從而促使結(jié)腸癌的發(fā)生。

為明確炎癥相關(guān)基因表達(dá)的變化，研究者檢測了兩組小鼠腸道上皮細(xì)胞的炎癥和自免相關(guān)基因表達(dá)情況。發(fā)現(xiàn)兩組的差異基因主要富集在白介素17(IL-17)和腫瘤壞死因子(TNF)信號通路。qPCR結(jié)果驗(yàn)證了香煙暴露組中促炎因子Il17a和Cxcl2轉(zhuǎn)錄水平的增加以及抑炎因子Il10的降低，提示香煙煙霧促進(jìn)結(jié)腸中炎癥的發(fā)生。

為證實(shí)香煙煙霧引起的腸道菌群改變對結(jié)直腸腫瘤發(fā)生的直接作用，研究者對無菌小鼠進(jìn)行了糞便菌群移植，將未吸煙組(GF-AOM)和香煙暴露組(GF-AOMS)小鼠的糞便分別移植到小鼠結(jié)腸部位，發(fā)現(xiàn)GF-AOMS腸道菌群的alpha多樣性明顯降低，beta多樣性分析顯示與GF-AOM小鼠有顯著分離;E. lenta仍是在GF-AOMS中豐度最高的細(xì)菌，TDCA含量也顯著增高。在GF-AOMS中，香煙煙霧組來源的微生物群同樣增加結(jié)腸細(xì)胞增殖，損害腸道屏障功能，增強(qiáng)致癌信號通路MAPK/ERK和促炎基因的表達(dá)。腸道菌群的改變助力香煙煙霧在結(jié)直腸癌發(fā)生中的促腫瘤作用。

該研究發(fā)現(xiàn)，吸煙可通過調(diào)節(jié)腸道菌群組成，誘導(dǎo)腸道菌群失調(diào)，促進(jìn)結(jié)腸腫瘤的發(fā)生;代謝方面吸煙明顯促進(jìn)TDCA的生物合成，其與腸道中E. lenta細(xì)菌呈顯著正相關(guān);吸煙會損害腸道屏障，激活致瘤性MAPK/ERK信號通路。研究首次建立了一種新型的腸道微生物介導(dǎo)的香煙煙霧致結(jié)直腸腫瘤發(fā)生機(jī)制，提示戒煙至少是通過重建健康的腸道微生物群來預(yù)防結(jié)直腸癌的可行方法之一。 (編譯 張楠)