熊去氧胆酸通过调节肠道菌群在结肠炎相关癌症中的治疗作用

Therapeutic role of ursodeoxycholic acid in colitis-associated cancer via gut microbiota modulation

作者信息Qilang He, Jinjie Wu, Jia Ke, Qiang Zhang, Wanyi Zeng, Zhanhao Luo, Junli Gong, Yuan Chen, Zhen He, Ping Lan
PMID38556635
期刊Mol Ther
发布时间2023-02-01
DOI10.1016/j.ymthe.2022.10.014

实验完整度

高

包含临床数据集分析、DSS结肠炎模型、抗生素处理和粪菌移植实验、AOM-DSS及ApcMin/+小鼠肿瘤模型,以及细胞共培养和机制验证。

主要模型

C57BL/6小鼠DSS诱导结肠炎模型 AOM-DSS结肠炎相关癌症模型 ApcMin/+-DSS小鼠模型 RAW264.7巨噬细胞与IEC-6肠上皮细胞共培养体系

重点核对

临床队列中UDCA治疗与Akkermansia丰度关联 DSS模型中UDCA给药剂量为50 mg/kg体重,每日灌胃 抗生素混合物(氨苄青霉素、甲硝唑、新霉素、万古霉素)去除肠道菌群 粪菌移植后Akkermansia在受体小鼠中的定植 AOM-DSS模型中UDCA干预时机(预防或治疗)

摘要

炎症性肠病(IBD)是结肠炎相关癌症(CAC)的诱因。胆汁酸与肠道菌群之间的关联已在结肠肿瘤中得到证实;然而,熊去氧胆酸(UDCA)对肠道菌群改变在结肠炎和CAC发展中的作用尚不清楚。我们对公开数据集的分析表明,UDCA治疗与阿克曼氏菌(Akkermansia)的积累相关。UDCA介导的DSS诱导结肠炎的缓解依赖于微生物。UDCA治疗在小鼠模型中显著上调阿克曼氏菌的定植。阿克曼氏菌的定植与UDCA治疗后黏液层的增强以及巨噬细胞中胆汁酸受体的激活相关。UDCA在AOM-DSS和ApcMin/+-DSS模型中通过下调炎症和积累阿克曼氏菌在CAC的预防和治疗中发挥作用。这项研究表明,UDCA干预可以重塑肠道内环境稳态,促进阿克曼氏菌的定植,并预防和治疗结肠炎及CAC。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
UDCA是否通过调节肠道菌群(特别是促进Akkermansia积累)来抑制结肠炎和结肠炎相关癌症(CAC)的发生发展?
核心机制
UDCA通过增强肠道黏液层,促进Akkermansia的定植,进而激活巨噬细胞中的胆汁酸受体(如FXR和PXR),抑制NF-κB信号通路,减轻炎症,从而预防和治疗结肠炎及CAC。
主要证据
临床数据分析显示UDCA治疗与Akkermansia丰度升高相关;DSS结肠炎模型中UDCA减轻炎症且该效应依赖肠道菌群;粪菌移植实验证实UDCA塑造的菌群可转移保护作用;AOM-DSS和ApcMin/+-DSS模型中UDCA减少肿瘤数量和大小,且伴随Akkermansia丰度增加。
研究意义
该研究揭示了UDCA通过调节肠道菌群预防和治疗结肠炎及CAC的新机制,为炎症相关肿瘤的防治提供了新策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

临床数据分析

评估UDCA治疗与肠道菌群(特别是Akkermansia)丰度的关联。

重新分析公共转录组数据集(GSE87473和GSE92415)及粪便微生物组数据集(SRP181937),比较UDCA治疗与未治疗患者的菌群差异。

2

DSS诱导结肠炎模型验证

验证UDCA对结肠炎的治疗效果及其与菌群变化的关系。

C57BL/6小鼠接受3% DSS处理7天,期间每日灌胃UDCA或生理盐水,评估体重、结肠长度、DAI、组织学评分及细胞因子表达,并通过16S rRNA测序分析菌群变化。

3

抗生素干预和粪菌移植

确定UDCA的疗效是否依赖于肠道菌群,并验证菌群转移能否传递保护作用。

使用抗生素混合物消耗肠道菌群,观察UDCA疗效变化;将UDCA或生理盐水处理供体小鼠的粪便微生物移植给受体小鼠,评估受体小鼠的结肠炎严重程度和Akkermansia丰度。

4

Akkermansia定植及黏液层分析

验证UDCA促进Akkermansia定植并增强黏液层。

给DSS处理小鼠灌胃Akkermansia muciniphila,评估结肠炎改善情况;通过Alcian blue染色和基因表达分析黏液层厚度和黏液相关基因(Muc2等)表达。

5

机制探索

探究Akkermansia富集抑制结肠炎的分子机制,特别是胆汁酸受体和巨噬细胞极化。

通过RNA测序分析UDCA或Akkermansia处理小鼠的结肠组织,利用CIBERSORT评估免疫细胞组成,检测炎症因子、胆汁酸受体(FXR、PXR、SHP)和NF-κB通路基因表达;在RAW264.7巨噬细胞中验证粪便菌群刺激对胆汁酸受体和炎症基因的影响。

6

体外共培养验证

验证UDCA相关菌群对巨噬细胞-上皮细胞相互作用的保护作用。

将经UDCA或NS处理小鼠粪便菌群刺激的RAW264.7细胞与IEC-6细胞共培养,检测IEC-6细胞炎症因子表达、迁移和愈合能力。

7

CAC模型预防与治疗

评估UDCA在CAC模型中的治疗和预防作用,并验证其依赖菌群。

使用AOM-DSS和ApcMin/+-DSS模型,在肿瘤诱导期间给予UDCA,评估肿瘤数量和大小;部分实验联合抗生素处理,观察菌群消耗对UDCA疗效的影响;qPCR检测粪便Akkermansia丰度。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
葡聚糖硫酸钠----
熊去氧胆酸----
氧化偶氮甲烷----
甲硝唑----
新霉素----
万古霉素----
DMEM培养基Gibco, Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清Gibco, Thermo Fisher Scientific--
脑心浸液琼脂SigmaM378
DNeasy血液和组织试剂盒QIAGEN--
Trizol试剂Life Technologies--
TruSeq RNA样本制备试剂盒Illumina--
HiSeq测序平台Illumina--
MiSeq PE300测序平台Illumina--
总RNA提取试剂盒VazymeRC112-01
IIIScript III RT Super Mix(含gDNA去除)VazymeR323-01
AmPure微生物DNA提取试剂盒MeganD7111
2× SYBR Green快速qPCR预混液BiomarkerRK02001
Applied Biosystems 7500实时PCR系统Applied Biosystems--
ZO-1抗体Abcamab96587
Claudin 3抗体Abcamab199635
Occludin抗体Abcamab167161
GAPDH抗体Abcamab181602
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgGBosterBA1054
增强化学发光检测试剂Amersham Biosciences--
Ki67抗体Abcamab16667
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgGZSGB-BIOPV-6001
Prism 8GraphPad--
Transwell小室(0.4 μm孔径)Corning--
Transwell小室(8 μm孔径)Corning--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
DSS结肠炎模型
DSS浓度(3%)、给药时间(7天)、UDCA剂量(50 mg/kg体重)、给药方式(每日灌胃)、小鼠品系(C57BL/6)和性别(雄性)、样本量(UDCA组n=6,NS组n=7)
阅读提示:Materials and methods: DSS-induced colitis; Figure 2A
抗生素干预
抗生素混合物组成及浓度(氨苄青霉素0.2 g/L,甲硝唑0.2 g/L,新霉素0.2 g/L,万古霉素0.1 g/L)、处理时间(实验全程)、开始时间(DSS前4天)
阅读提示:Materials and methods: DSS-induced colitis; Figure 3A
粪菌移植
供体处理(UDCA 50 mg/kg体重或NS灌胃2周)、粪便制备方法、灌胃频率(每周两次)和时间、受体预处理(4天抗生素)、受体DSS处理前1周开始FMT
阅读提示:Materials and methods: FMT; Figure 3H
Akkermansia定植实验
A. muciniphila菌株、灌胃剂量(1×10^9 CFU)、每日一次、与DSS处理的时序
阅读提示:Materials and methods: DSS-induced colitis; Figure 4A
CAC模型(AOM-DSS)
AOM剂量(10 mg/kg)、DSS浓度(1.5%)、循环次数(3次)、每次DSS时间(1周)、UDCA治疗或预防的给药时间(治疗后:DSS后灌胃3周;预防:DSS后1周开始);抗生素联合使用条件
阅读提示:Materials and methods: Colitis-associated CRC model; Figure 5A和5G
CAC模型(ApcMin/+)
ApcMin/+小鼠年龄、DSS处理(1.5%,1周)、UDCA处理时间(2周预给,DSS后继续7周)
阅读提示:Materials and methods: Colitis-associated CRC model; Figure 5M
细胞共培养
RAW264.7和IEC-6细胞来源、培养条件、粪便菌群刺激浓度(MOI 200)、刺激时间(24小时)、共培养细胞比例
阅读提示:Materials and methods: Cell culture; Figure 4J