鲍曼不动杆菌通过NA介导的NAD代谢重编程和糖酵解激活促进胃癌转移

Acinetobacter baumannii promotes gastric cancer metastasis via NA-mediated NAD metabolism reprogramming and glycolytic activation

作者信息Yan Yang, Rui Yang, Yiran Chen, Chao He, Yingzi Zhang, Jing He, Jing Zhang, Haohao Wang, Jingdan Liang, Zixin Deng, Lisong Teng
PMID41663154
期刊Gut
发布时间2026-09-07
DOI10.1136/gutjnl-2025-336161

实验完整度

高

包含体外细胞模型、动物转移模型、患者组织样本、微生物组-代谢组分析及功能与机制验证

主要模型

胃癌细胞系MKN45、HGC27、AGS、GES-1 小鼠胃癌细胞系MFC 裸鼠肝转移和腹腔转移模型 免疫健全615小鼠腹腔转移模型

重点核对

共培养MOI=100,处理4小时 NA处理浓度20 µM,1-MNA处理浓度10 µM 裸鼠转移模型每组n=5,动物实验重复五次 HIF-1α抑制剂PX-478剂量2 mg/只,腹腔注射 siRNA敲低HIF-1α使用siRNA1和siRNA2

摘要

背景:胃癌(GC)是全球最常见的恶性肿瘤之一,在中国是癌症相关死亡的第三大原因。虽然幽门螺杆菌是已知的胃癌病原体,但其在肿瘤中的丰度下降,其他细菌在胃癌转移中的作用仍不清楚。目的:我们旨在研究其他细菌影响胃癌进展和转移的机制。设计:整合肿瘤内微生物组-代谢组分析识别了胃癌相关微生物和代谢物。随后我们利用遗传学、分子和体内方法证明了鲍曼不动杆菌(A. baumannii,Ab)及其代谢物烟酸(NA)的促转移作用。结果:鲍曼不动杆菌的丰度在胃癌组织中显著增加,与晚期肿瘤分期和肿瘤内NA水平相关。荧光原位杂交证实其在胃癌肿瘤中的定植。在共培养系统中,鲍曼不动杆菌增加NA水平,增强烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)代谢并增加肿瘤细胞中1-甲基烟酰胺的积累。细菌NA合成酶基因pncA的突变证实鲍曼不动杆菌分泌NA依赖性的促转移效应。机制上,鲍曼不动杆菌通过重编程肿瘤细胞葡萄糖代谢,降低氧化磷酸化同时增强糖酵解,并通过代谢物在体内外激活胃癌细胞中的缺氧诱导因子-1通路,从而促进胃癌转移。结论:本研究阐明了鲍曼不动杆菌通过NA合成增强胃癌细胞中NAD代谢,从而促进胃癌转移的作用。这些发现确立了微生物群-代谢轴作为开发针对胃癌转移的靶向治疗策略的机制基础。

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
除幽门螺杆菌外,其他胃部细菌是否及如何影响胃癌进展和转移。
核心机制
鲍曼不动杆菌通过PncA合成烟酸,烟酸促进胃癌细胞NAD代谢重编程,增加1-MNA积累,诱导ROS产生,激活HIF-1通路并增强糖酵解,从而促进胃癌转移。
主要证据
体外共培养、pncA敲除突变株及回补实验显示烟酸依赖的促迁移作用;HPLC-MS和试剂盒检测显示NAD代谢物变化;OCR/ECAR、ATP/ADP和乳酸检测显示糖酵解增强;动物转移模型和HIF-1α敲低/抑制剂实验验证HIF-1通路介导转移。
研究意义
本研究确立了微生物群-代谢轴作为胃癌转移的机制基础,为开发针对胃癌转移的靶向治疗策略提供了依据。

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

肿瘤内微生物组与代谢组关联分析

识别胃癌相关微生物和代谢物,探究鲍曼不动杆菌丰度与NA/1-MNA的关联。

重新分析配对组织16S测序和代谢组数据,进行相关性分析;检测胃癌和正常组织中NA和1-MNA水平。

2

鲍曼不动杆菌在胃癌组织中的丰度和定植验证

验证鲍曼不动杆菌在胃癌中的富集及其与临床分期的关系。

物种特异性qPCR定量胃癌和正常组织中鲍曼不动杆菌、A. lwoffii和A. johnsonii丰度;FISH检测组织定植;TEM观察细菌与细胞黏附。

3

鲍曼不动杆菌促进胃癌转移的体外功能验证

验证鲍曼不动杆菌及其代谢物对胃癌细胞迁移和侵袭的影响。

将胃癌细胞系HGC27、MKN45和GES-1与鲍曼不动杆菌共培养,进行伤口愈合、Transwell迁移和Matrigel侵袭实验。

4

pncA基因敲除和回补验证NA依赖性效应

验证鲍曼不动杆菌通过PncA合成NA发挥促转移作用。

构建pncA敲除突变株AbΔpncA和回补株AbΔpncA::pET28a-PBAD-oriA-pncA,进行迁移侵袭实验和代谢物检测。

5

NAD代谢重编程和糖酵解增强的机制验证

验证鲍曼不动杆菌及其代谢物对NAD代谢和糖酵解的影响。

使用HPLC/MS和试剂盒检测NAD+、NADH、NA、NAM、1-MNA水平;检测ATP、ADP、乳酸、OCR、ECAR和ROS。

6

HIF-1α通路激活的验证和功能干预

验证HIF-1通路在鲍曼不动杆菌促转移中的作用。

RNA-seq和GSEA分析HIF-1通路;qPCR和Western blot检测HIF-1α、GLUT1、HK2、PKM2、LDHA;siRNA敲低HIF-1α和PX-478抑制剂干预。

7

体内转移模型验证

验证鲍曼不动杆菌及其代谢物在体内促进胃癌转移。

建立裸鼠肝转移和腹腔转移模型,注射MKN45细胞或共培养细胞;免疫健全615小鼠腹腔转移模型注射MFC细胞。

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
胰蛋白酶大豆琼脂Sangon BiotechB682002
胰蛋白酶大豆肉汤Sangon BiotechB682007
DMAO荧光染料Beyotime BiotechnologyC2030S
Evo M-MLV逆转录试剂盒Accurate BiologyAG11758
SYBR Green SupTaq HSAccurate BiologyAG11762
D2100试剂盒Solarbio--
BTN70502试剂盒BioLab--
RIPA裂解液SigmaV900854
磷酸酶抑制剂混合物FUDE BIOFD1002
BCA蛋白检测试剂盒Thermo Fisher ScientificA55860
蛋白酶KSangon BiotechB900004-0100
伊红Hubei Bios BiotechBP0211
FITC标记鬼笔环肽YEASEN40 735ES
DAPIBeyotime BiotechnologyC1005
PX-478SelleckS7612
利兹不动杆菌培养基Hope BiolHB8642
NA酶联免疫试剂盒Yuanxin ChinaYX-B41749
1-MNA酶联免疫试剂盒Saipei ChinaSP37661
活性氧检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0034S
葡萄糖氧化酶-过氧化物酶检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0202S
L-乳酸检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0208S
NAD+/NADH检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0175
ATP检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0026B
ADP检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0307S
ECAR检测试剂盒BestBioBB-48311
OCR检测试剂盒BestBioBB-48211
聚碳酸酯膜插入物Corning--
Matrigel包被插入物Corning3422
INTERFERin转染试剂Polyplus101000028
Opti-MEM培养基Thermo Fisher Scientific31985070
ACQUITY UPLC BEH Amide色谱柱Waters186004800
Chromium Next GEM单细胞3ʹ试剂盒v3.1--PN-1000268
II型胶原酶Gibco17101015
红细胞裂解液Miltenyi Biotec130-094-183

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
细胞共培养与处理
共培养MOI=100,处理4小时;NA 20 µM,1-MNA 10 µM;DH5α和PBS对照;每组三次生物学重复
阅读提示:Methods中Bacteria and cancer cell lines、A. baumannii promotes GC metastasis through the metabolite NA小节,以及图2、图4图注
pncA敲除和回补
同源重组方法;引物序列见online supplemental table S3;回补质粒pET28a-PBAD-oriA-pncA;卡那霉素抗性
阅读提示:Methods中Bacteria and cancer cell lines小节和online supplemental table S3
体内转移模型
4周龄雌性裸鼠;脾脏注射2×10^6 MKN45细胞;腹腔注射2×10^6 MKN45细胞或1.5×10^6 MFC细胞;每组n=5;实验重复五次;PX-478 2 mg/只腹腔注射
阅读提示:Methods中In vivo experiments小节和图2、图5图注
代谢物检测
HPLC/MS使用ACQUITY UPLC BEH Amide柱;流动相A含20 mM乙酸铵和20 mM氢氧化铵(pH 9.0);MRM模式;试剂盒检测ATP、ADP、乳酸、NAD+/NADH
阅读提示:Methods中High-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry、NAD+/NADH assay、Measurement of ATP, ADP and lactate content小节
HIF-1α敲低和抑制剂
siRNA1和siRNA2转染浓度20 nM;INTERFERin转染试剂;PX-478 2 mg/只腹腔注射;转染后48–72小时验证效率
阅读提示:Methods中siRNA Transfection in GC Cells小节和图9图注、online supplemental figure S12、S13