|
中医药是治疗疾病的有效方法，然而，大多数中药的生物学原理仍然有待研究。 片仔癀是一种著名的中药方剂，主要由麝香、牛黄、蛇胆和三七组成，其对包括癌症在内的各种炎症性疾病的潜在有益作用而备受关注。 近日，香港中文大学于君教授团队在胃肠病学顶级期刊Gastroenterology发表了研究性论文。该团队利用自发性结直肠癌和无菌小鼠模型研究了片仔癀-肠道菌群交互作用在预防结直肠癌中的作用，并证明了片仔癀能够抑制结直肠癌的发生。此外，还在无菌或抗生素治疗的小鼠中检测了片仔癀对结直肠癌的化学预防效果。该研究在人类结直肠癌患者癌细胞来源的类器官中证实，片仔癀可改善肠道菌群及其代谢产物，改善肠道屏障功能，抑制致癌和促炎通路，从而抑制结直肠癌的发生。这篇文章从动物、细胞、类器官三个层面展开研究，整个实验设计相当精彩，跟小仲一睹为快吧！（Ps：好本子持续为大家带来最新国自然设计思路，这里还有标书质量评估，课题设计，基金培训班服务，有需要的宝子扫码联系我哦）  题目：中药片仔黄通过恢复肠道菌群和代谢物抑制结直肠肿瘤的发生 杂志：Gastroenterology 影响因子：29.4 发表日期：2023.12 公众号回复“原文”领取本文献，文献编号231123 （小仲温馨提示：是回复“原文”这两个字，不是回复编号哦~） 研究背景 已有研究证明肠道菌群失调有助于结直肠癌的发生和发展。研究发现中药可以调节肠道微生物群和代谢物，作为其有益功能的基础。然而，肠道菌群可以代谢中药成分，从而可能影响药物疗效。因此，了解中医药与肠道微生物群之间的双向串扰，对于提供中医药在疾病预防和治疗中的药理学特性的新见解至关重要。 片仔癀(PZH)是一种公认的传统药物，对炎症和癌症有有益的作用。作者旨在探讨PZH通过调节肠道微生物群对结直肠癌(CRC)的化学预防作用。 主要方法 1）采用偶氮氧甲烷加硫酸葡聚糖钠（AOM/DSS）处理和Apcmin/+小鼠加PZH (270 mg/kg和540 mg/kg)分别建立CRC小鼠模型。 2）采用肠通透性试验和透射电镜法测定肠屏障功能。 3）分别采用宏基因组测序和液相色谱质谱分析粪便微生物群和代谢物。 4）无菌小鼠或抗生素治疗小鼠被用作微生物群消耗的模型。  主要结果 片仔黄抑制AOM/DSS处理小鼠和Apcmin/+小鼠结直肠癌 作者以270 mg/kg(低)或540 mg/kg(高)的剂量给AOM/DSS处理的C57BL6小鼠灌胃PZH。PZH剂量依赖性地抑制CRC发病率。高剂量PZH治疗也能显著抑制肿瘤数量和大小。高剂量PZH治疗可显著降低结肠癌的发病率，抑制细胞增殖，分别通过H&E和Ki-67染色评估。 接下来，在Apcmin/+小鼠中验证了PZH的化学预防作用。高剂量PZH治疗显著减少结肠肿瘤数量和大小。此外，高剂量PZH降低结肠癌的发生率和增殖细胞百分比。 因此，PZH在致癌物质诱导的CRC模型和转基因Apcmin/+ CRC模型中具有化学预防作用。 接下来，作者将PZH与瑞格拉非尼(一种批准用于转移性结直肠癌的多激酶抑制剂)进行对照。在AOM/DSS处理和Apcmin/+小鼠模型中，PZH的抗癌效果与瑞格拉非尼相当。PZH治疗小鼠没有不良反应。  片仔癀逆转结直肠癌患者肠道生态失调 作者对2种结直肠癌模型的粪便样本进行了霰弹枪宏基因组测序分析。PZH处理显著增加了α-多样性，β-多样性显示PZH重塑了肠道微生物群。在种水平上，48种细菌受到PZH处理的显著影响。 在两种模型中，PZH均富集了益生菌粘液真杆菌和假丁酸弧菌。 接下来，作者利用PZH和对照组之间发现的差异菌构建生态网络。在PZH处理的小鼠中，益生菌与致病菌之间存在共负相关，表明PZH富集的益生菌可能拮抗CRC致病菌。综上所述，这些数据表明PZH可能逆转结直肠癌中的微生物生态失调。 接下来，作者研究了PZH富集的益生菌（粘液真杆菌和假丁酸弧菌）在CRC中的功能。研究发现，这两种菌的培养上清液可显著抑制结直肠癌细胞(DLD1和HT-29)的活力和集落形成，而对正常结肠上皮细胞(NCM460)没有影响，这表明PZH富集的细菌可能至少在一定程度上有助于预防结直肠癌。 将PZH处理的粪便样本（PZH-FMT）或对照样本（常规小鼠的粪便样本，control-FMT）灌胃给AOM/DSS处理的无菌小鼠。与对照相比，PZH-FMT显著减少结肠肿瘤数量和负载。表明，PZH的抗癌作用至少部分依赖于微生物群。  片仔癀调节结直肠癌肠道代谢物 接下来在AOM/DSS模型和Apcmin/+模型中对高剂量PZH治疗小鼠和对照小鼠的粪便样本进行了代谢分析。AOM/DSS模型中35种代谢物在PZH处理小鼠的粪便中与对照小鼠相比显著改变。通过液相色谱-串联质谱对PZH成分的并排比较，有7种代谢物来自PZH。通路富集分析显示，PZH上调了牛磺酸和次牛磺酸代谢、初级胆汁酸生物合成和不饱和脂肪酸生物合成。Apcmin/+小鼠情况类似。 为了将这些代谢物与肠道微生物的潜在代谢活动联系起来，作者对改变的细菌和代谢物进行了综合分析。肠道中的代谢物和微生物群可能共同促进PZH在CRC中的化学预防作用。  片仔癀恢复结直肠癌患者肠道屏障功能 肠道生态失调是肠道屏障功能障碍的重要因素。为了评估PZH是否会影响肠道屏障功能，作者对AOM/DSS和Apcmin/+小鼠模型进行了异硫氰酸荧光素(FITC)-葡聚糖肠道通透性测定。 高剂量PZH显著降低了AOM/DSS处理小鼠和Apcmin/+小鼠血清中FITC-葡聚糖水平。血清细菌脂多糖（肠道屏障完整性的另一个标志）在高剂量PZH组中持续降低。透射电镜显示PZH通过恢复了肠道屏障结构。因此，通过免疫组织化学染色，PZH处理小鼠的紧密连接蛋白，包括E-cadherin和ZO-1的表达升高。Western blot和qPCR显示E-cadherin (CDH1), Occludin (OCCLN), ZO-1水平升高。这些发现表明PZH-肠道微生物群轴可能有助于肠道屏障功能的恢复。  片仔癀抑制结直肠癌的致癌和促炎信号 作者对2种结直肠癌模型的大块结肠组织进行了RNA测序。与对照组相比，PZH处理小鼠中有588个基因上调，373个基因下调。KEGG分析发现，PZH处理后，PI3K-Akt信号通路下调幅度最大。PZH治疗抑制了两种结直肠癌模型结肠组织中p-Akt的表达。由此可见，PZH抑制结直肠癌中致癌PI3K-Akt信号通路。 结直肠癌患者肠道菌群失调与炎症密切相关。RNA测序结果表明，PZH可以抑制促炎IL-17信号通路、TNF信号通路、细胞因子-细胞因子受体相互作用和趋化因子信号通路。 在AOM/DSS模型中，通过小鼠炎症反应和自身免疫PCR，PZH治疗后，21个编码细胞因子及其受体的基因一致减少。通过qPCR证实，PZH处理降低了结肠组织中的Ccl2、Cxcl2、Cxcl5、TNF-α和Il17α mRNA。此外，ELISA实验证实小鼠血清中Cxcl5和TNF-α水平降低。这些数据表明PZH对CRC的影响是由致癌和免疫相关的信号级联介导的。  片仔癀的化学预防作用涉及微生物依赖成分和非依赖成分 作者接下来研究PZH成分是否对结肠细胞有直接的化学预防作用。为此，在AOM/DSS处理的小鼠中使用抗生素耗尽肠道微生物群，并通过宏基因组测序证实。PZH抑制肠道微生物群缺失的AOM/DSS处理小鼠和Apcmin/+小鼠的结肠细胞增殖。 接下来，作者在无菌小鼠中评估了AOM/DSS诱导的结直肠肿瘤发生。与常规小鼠相比，抗生素处理的无菌小鼠的结肠直肠肿瘤发生减少。此外，PZH在无菌小鼠中比常规小鼠具有更强的化学预防作用。这表明PZH对结直肠癌的作用可能与PZH代谢物对结肠组织的直接作用有关。 为了验证这一点，作者在有无PZH的无菌小鼠中进行了代谢组和转录组研究。作者比较了3种模型(常规AOM/DSS、常规Apcmin/+小鼠和无菌AOM/DSS)小鼠粪便中分离的PZH成分和代谢物。在小鼠粪便样本中检测到54种PZH成分，包括脂肪酸和胆汁酸，与对照小鼠相比，PZH处理的常规小鼠和无菌小鼠中也持续显著富集PZH。 RNA测序证实PZH处理无菌小鼠的炎症信号通路下调，与传统的AOM/DSS模型相似，表明PZH成分可以抑制结直肠癌的炎症。此外，PZH恢复了AOM/DSS处理的无菌小鼠的肠道屏障功能，可以通过下调血清FITC-葡聚糖和脂多糖以及紧密连接蛋白的表达证实。 为了阐明肠道微生物群对PZH恢复肠道屏障功能的贡献，作者将PZH处理的常规小鼠的粪便分离成细菌(PZH-bac)和代谢物(PZH-met)部分，然后移植到AOM/DSS处理的小鼠中。PZH-bac和PZH-met都能部分恢复肠道屏障功能，抑制结直肠肿瘤的发生，意味着PZH相关的微生物群和代谢物(包括PZH含量)都有助于PZH对肠道屏障的完整性。  片仔癀抗癌人参皂苷对结直肠癌有直接的化学预防作用 接下来作者研究了PZH的活性成分。分别在熟肉培养基和含PZH的脑心液培养基中，在好氧或厌氧条件下培养PZH处理的抗生素或无抗生素小鼠的粪便样本。然后使用非靶向UHPLC–QTOF-MS/MS分析这些样品中的PZH成分。观察到多种人参皂苷被好氧微生物下调。表明人参皂苷可能是PZH的活性成分。 接下来，用PZH中发现的7种不同人参皂苷处理结直肠癌细胞(DLD1和HT-29)和正常结肠上皮细胞NCM460。观察到G-Re和G-F2抑制DLD1和HT-29细胞的增殖，而对NCM460细胞没有影响。G-Re和G-F2抑制DLD1和HT-29细胞集落形成，并直接抑制结直肠癌细胞中的致癌和促炎信号。 此外，使用或不使用G-Re和G-F2治疗患者来源的CRC类器官，证明G-Re和G-F2显著抑制CRC类器官的生长。  小结 总之，该研究首次证明了PZH在CRC体内的化学预防作用。PZH调节肠道微生物组成，促进保护性代谢物的分泌，改善肠道屏障功能，抑制致癌和促炎途径。除了对肠道菌群的影响外，PZH-人参皂苷还在体外和体内直接抑制结直肠肿瘤的发生。这篇文章设计上非常丰富，综合多组学研究，在中药研究方面是一个非常创新的思路，想获得更多创新思路的小伙伴可以扫码联系小仲了哦~ 拓展研究 进一步研究CRC中PZH-微生物串扰的分子机制。 |
|
|
来自： zgrzwd > 《癌，结，疮疔肿毒瘀堵》
