菊粉、纤维素及两者混合物对原位种植结直肠癌小鼠肝转移的作用研究

作     者：王楚卉 

作者单位：青岛大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋扬

授予年度：2023年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100214[医学-肿瘤学] 10[医学] 

主      题：膳食纤维 结直肠癌转移 肠道菌群 短链脂肪酸 EMT 

摘      要：目的:通过建立原位种植结肠癌模型,观察菊粉、纤维素及两者混合物对BLAB/c小鼠肠道菌群构成及上皮间质转化相关蛋白表达的影响,探究不同种类膳食纤维对小鼠结直肠癌肝转移的作用及机制。方法:于BALB/c雄性小鼠盲肠浆膜下层注射经慢病毒转染带有双荧光标记的CT-26-Luc细胞,建立小鼠原位种植结直肠癌模型。造模2周后,小动物活体成像系统监测小鼠盲肠成瘤状态,将造模成功的60只雄性小鼠随机分为模型组(MOD,AIN-93M饲料)、菊粉组(INU,AIN-93M饲料+10%w/w菊粉)、纤维素组(CEL,AIN-93M饲料+10%w/w纤维素)和混合组(MIX,AIN-93M饲料+5%w/w菊粉+5%w/w纤维素),每组15只,连续干预5周。另设正常对照组(NC)15只,持续给予AIN-93M饲料喂养。干预期间,观察并记录小鼠体重、进食量及生存情况。干预结束后处死小鼠,计算各组小鼠原位瘤重、肝重、生存率、肝转移率;苏木精-伊红(HE)染色法观察小鼠结肠、肝脏病理改变;酶联免疫吸附法(ELISA)检测小鼠血清中LPS、CTSK的浓度;实时定量PCR法(RT-PCR)检测TNF-α、TGF-β、IL-10 m RNA的表达水平;免疫印记法(Western blot)检测E-cadherin、N-cadherin、β-catenin、MMP-9、VEGF的蛋白表达水平;16S r RNA测序比较各组小鼠的肠道菌群;气相色谱-质谱法(GC-MS)检测小鼠粪便中短链脂肪酸(SCFAs)的含量。结果:与MOD组相比,菊粉、纤维素及两者混合物的摄入降低了原位肿瘤重量、肝脏重量、肝转移面积(P0.05),提高了小鼠的生存率,减轻了肝脏和结肠肿瘤细胞浸润。与NC组相比,MOD组小鼠血清中LPS、CTSK的浓度和肝脏中TNF-α、TGF-β、IL-10的表达水平均显著升高(P0.05)。与MOD组相比,各干预组小鼠血清中LPS、CTSK的浓度和肝脏中TNF-α、TGF-β、IL-10的表达水平均显著降低(P0.05);与INU组相比,CEL和MIX组小鼠TGF-β的表达水平显著升高(P0.05)。与NC组相比,MOD组小鼠β-catenin和上皮标志物E-cadherin的表达明显降低(P0.05),VEGF的表达明显升高(P0.05)。与MOD组相比,INU组和MIX组E-cadherin的表达显著升高(P0.05),INU组和CEL组β-catenin的表达显著升高(P0.05),CEL组和MIX组N-cadherin的表达显著降低(P0.05)。与NC组相比,MOD组小鼠肠道菌群Chao 1、Shanon指数显著降低(P0.05);与MOD组相比,3种干预方式均能增加造模小鼠肠道菌群的β多样性,使小鼠的菌群结构更接近NC组(P0.05)。此外,LEf Se分析结果显示,双歧杆菌(Bifidobacteriales)在INU组小鼠肠道中富集,乳酸杆菌(Lactobacillus)在CEL组富集,毛螺菌(Lachnospiraceae)在MIX组富集。与MOD组相比,INU组粪便中乙酸、丙酸、异丁酸和丁酸含量显著增加(P0.05),MIX组粪便中丁酸的含量显著增加(P0.05)。Spearman相关分析结果表明,这些SCFAs的产生与Bacteroides、Alloprevotella等4个有益菌属的菌群丰度之间呈正相关,乙酸、丙酸的生成与有害菌属Rodentibacter的丰度呈负相关(校正后P0.05);Rodentibacter的丰度与IL-10、CTSK的含量呈正相关,致病菌志贺氏埃希菌(Escherichia-Shigella)的丰度与原位肿瘤重量呈正相关(校正后P0.05)。结论:菊粉、纤维素及两者混合物均可起到抑制小鼠结直肠癌肝转移的作用,其机制可能是通过增加有益菌的相对丰度、降低有害菌的相对丰度,抑制炎症的发生,阻断癌细胞的上皮间充质转化进程来实现的。在3种干预方式中,菊粉在抑制结直肠癌转移方面效果更好。