结直肠癌肠道微生物群和短链脂肪酸的研究及生物标志物的检测

Investigation of Intestinal Microbiota and Short-Chain Fatty Acids in Colorectal Cancer and Detection of Biomarkers.

作者信息Esra Saylam, Özben Özden, Fatma Hümeyra Yerlikaya, Abdullah Sivrikaya, Serdar Yormaz, Uğur Arslan, Mustafa Topkafa, Salih Maçin
PMID41011853
期刊Pathogens
发布时间2025-09-22
DOI10.3390/pathogens14090953

实验完整度

包含患者和对照的粪便菌群测序、血清ELISA及粪便SCFA检测,但样本量小,缺少功能验证和机制验证。

主要模型

结直肠癌患者粪便样本 健康对照者粪便样本 结直肠癌患者血清样本 健康对照者血清样本

重点核对

样本类型:粪便和血清 样本量:每组16例 DNA提取试剂盒:Quick-DNA™ Fecal/Soil Microbe Miniprep Kit 测序平台:Oxford Nanopore MinION ELISA试剂盒:E-EL-H5560和E-EL-M3090

摘要

结直肠癌(CRC)是全球最常见的癌症之一,也是一个重大的全球健康问题。人类肠道微生物群是一个复杂的生态系统,容纳着细菌、病毒、真菌和原生动物等多种微生物,发挥着至关重要的作用。越来越多的证据表明,肠道微生物群参与CRC的发病机制。本研究分析了新诊断的CRC患者和健康对照者的肠道微生物群谱、短链脂肪酸、连蛋白和脂多糖结合蛋白水平,以阐明CRC与肠道微生物群之间的关系。该研究包括16名新诊断的CRC患者和16名健康个体。对于微生物群分析,使用Quick-DNA™ Fecal/Soil Microbe Miniprep Kit从粪便样本中提取DNA,然后使用MinION设备进行测序。数据处理使用Guppy软件(版本6.5.7)和Python(3.12)编程语言进行。使用Elabscience的ELISA试剂盒分析LBP和连蛋白血清水平。使用配备火焰离子化检测器和DB-FFAP柱的GC-MS/MS分析粪便短链脂肪酸。使用Shannon和Simpson指数评估的微生物α多样性在CRC患者中低于健康对照(p = 0.045, 0.017)。两组之间的微生物β多样性存在显著差异(p = 0.004)。在门水平上,Bacteroidota在CRC患者中减少(p = 0.027)。潜在生物标志物候选包括Enterococcus faecium, Ruminococcus bicirculans, Enterococcus gilvus, Enterococcus casseliflavus, Segatella oris和Akkermansia muciniphila。CRC患者的血清连蛋白水平较高(CRC = 70.1 ± 26.14, Control = 53.93 ± 17.33, p = 0.048)。肠道微生物群与CRC之间存在显著关系。对这种关系的多因素评估可能为潜在的生物标志物鉴定和CRC新治疗方案的开发提供线索。

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
结直肠癌患者的肠道微生物群组成、短链脂肪酸水平以及血清连蛋白和LBP水平与健康对照有何差异,这些差异是否可作为潜在的生物标志物?
核心机制
肠道菌群失调导致有益菌减少、条件致病菌增加,肠屏障通透性增加(连蛋白升高),短链脂肪酸产生减少,从而促进CRC发生发展。
主要证据
16S rRNA基因测序显示CRC患者α多样性降低,Bacteroidota减少,Enterococcus等潜在致病菌增加;血清连蛋白水平显著升高;短链脂肪酸有下降趋势。
研究意义
研究结果有助于鉴定CRC诊断的非侵入性生物标志物,并可能为益生菌/益生元治疗策略提供依据。

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

样本收集与处理

获取用于微生物群、SCFA和血清标志物分析的粪便和血液样本。

从16名CRC患者和16名健康对照收集粪便和血液样本,粪便样本分装于无菌管,血液离心分离血清,均储存于-80°C。

2

粪便DNA提取与16S rRNA测序

分析肠道微生物群的组成和多样性。

使用Quick-DNA™ Fecal/Soil Microbe Miniprep Kit提取粪便DNA,扩增16S rRNA基因V1-V9区域,使用Oxford Nanopore测序平台进行长读长测序。

3

生物信息学分析

处理测序数据以获得分类信息和多样性指数。

使用Guppy将fast5转换为fastq,用Trimmomatic清理读段,使用BLAST比对参考数据库获得OTU,并进行α多样性和β多样性分析及LEfSe分析。

4

血清连蛋白和LBP检测

评估肠道屏障完整性和内毒素暴露水平。

使用ELISA试剂盒测量血清连蛋白和LBP水平。

5

粪便短链脂肪酸分析

定量粪便中短链脂肪酸的水平。

使用GC-MS/MS分析粪便SCFA,包括乙酸、丙酸、丁酸等。

6

统计分析

比较两组间的差异并确定统计学显著性。

使用R软件进行统计分析,包括t检验、卡方检验和Mann-Whitney U检验。

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
Quick-DNA™粪便/土壤微生物小提试剂盒Zymo Research--
MyGeneTM L系列帕尔贴热循环仪LongGene--
SQK-NBD114.96试剂盒Oxford Nanopore Technologies--
FLO-MIN114流槽Oxford Nanopore Technologies--
Mk1C测序仪Oxford Nanopore Technologies--
E-EL-H5560 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H5560
E-EL-M3090 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3090
气相色谱-串联质谱仪(Agilent 8860系列)Agilent--
DB-FFAP色谱柱Agilent--

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
样本收集
样本类型:粪便和血清;样本量:每组16例;储存条件:-80°C
阅读提示:Materials and Methods: 样本收集
DNA提取和测序
DNA提取试剂盒:Quick-DNA™ Fecal/Soil Microbe Miniprep Kit;测序平台:Oxford Nanopore;靶标区域:16S rRNA V1-V9
阅读提示:Materials and Methods: Microbiota analysis
ELISA
ELISA试剂盒:E-EL-H5560和E-EL-M3090;样本:血清
阅读提示:Materials and Methods: Zonulin and LBP measurement
SCFA分析
GC-MS/MS设备;色谱柱:DB-FFAP;样本量:1g粪便
阅读提示:Materials and Methods: SCFA analysis