肿瘤

复旦大学王立顺团队发现,吃得少能抗癌,是由肠道菌群介导的

作者:生物世界 来源:生物世界 日期:2023-01-19
导读

         该研究表明,热量限制饮食(CR),通过一种依赖于小鼠肠道菌群的机制来发挥抗肿瘤作用。使用抗生素耗竭肠道菌群的情况下,对肿瘤的抑制作用就会减弱,而补充双歧杆菌可以恢复热量限制饮食的抗肿瘤作用

关键字:  癌症 | 热量限制饮食 

        如今,全世界每年因癌症死亡的人数高达1000万。世界范围内癌症发病率和死亡率呈上升趋势,我国新发癌症人数更是位居全球第一,给无数个人和家庭带了沉重的经济和精神负担,令人们谈癌色变。因此,如何攻克癌症,捍卫人类健康成为了科学家和医生们亟需解决的问题。

        大量研究表明,癌症的发生和进展直接受到人们生活方式因素的影响,过度进食是导致癌症发生的主要风险,健康的饮食模式和生活方式能够有效降低罹患癌症的风险。热量限制(Calorie restriction,CR)和间歇性禁食(Intermittent fasting,IF)可以调节宿主肠道微生物群及其代谢产物分布,延长生物寿命,发挥抗肿瘤作用。然而,肠道菌群是否介导热量限制或间歇性禁食相关的抗肿瘤作用以及潜在机制仍有待确定。

        2022年1月16日,复旦大学闵行医院王立顺、韩冰等人在 Nature Metabolism 期刊发表了题为:The antitumour effects of caloric restriction are mediated by the gut microbiome 的研究论文。

        该研究发现,热量限制饮食(CR),而不是间歇性禁食(IF),可通过一种依赖于小鼠肠道菌群的机制来阻止皮下结肠癌细胞的形成。

        研究发现,热量限制饮食(CR)可以抑制肿瘤生长,但在使用抗生素耗竭肠道菌群的情况下,这种抑制作用就会减弱,而补充双歧杆菌可以恢复热量限制饮食的抗肿瘤作用,显著抑制原发肿瘤生长并减轻转移负担。机制上,双歧杆菌通过醋酸盐的产生介导 CR 诱导的抗肿瘤作用,这种作用也依赖于肿瘤微环境中 IFNγ+CD8+T 细胞的积累。

        总之,热量限制饮食(CR)可以调节肠道菌群组成,其在肿瘤生长动力学和癌症免疫监测中具有重要的肿瘤学意义。

        热量限制饮食(CR)限制肿瘤生长,依赖于肠道菌群

        热量限制饮食(CR)指在提供生物体充分的营养成分如必需氨基酸、维生素等,保证生物体不发生营养不良的情况下,限制每日摄取的总热量。间歇性禁食(IF)是指只在固定时间内吃饭,其余时间则需要禁食。

        为了评估热量限制饮食(CR)和间歇性禁食(IF)的抗肿瘤作用是否由肠道微生物组介导,本研究选用了6周龄的雌性C57BL/6J和BALB/c小鼠构建结肠癌模型。在自由饮食组小鼠、使用或不使用广谱抗生素的CR或IF处理的小鼠中评估肿瘤生长。实验小鼠被分为6组,分别为自由饮食组、CR组、IF组、使用抗生素的自由饮食组、使用抗生素的CR 和使用抗生素的IF组。

        经过35天的实验,结果显示与以往的研究一致,与自由饮食组小鼠相比,CR组和IF组小鼠明显抑制了结肠癌肿瘤生长。值得注意的是,这种抗肿瘤作用在肠道菌群耗竭的CR组小鼠(使用抗生素的CR组)中显著减弱,但在没有肠道菌群的IF组小鼠(使用抗生素的IF组)中没有减弱,IF仍能抑制肿瘤生长并降低肿瘤重量。然而,使用抗生素的CR组小鼠的最终肿瘤重量明显高于CR组小鼠。这表明肠道微生物群可能影响CR组的抗肿瘤效果,而不影响IF组。

        总之,上述结果表明,热量限制饮食(CR)抑制肿瘤生长的作用,依赖于肠道菌群。

        补充双歧杆菌可挽救热量限制饮食的抗肿瘤作用

        为了探究肠道微生物群中的具体成分影响CR组小鼠的抗肿瘤效果,即进一步鉴定与CR抗肿瘤作用相关的特定共生细菌,本研究通过16S rRNA测序,发现CR组和IF组中观察到的微生物种类数量和ACE指数降低。应用线性判别分析(LDA)和热图分析结果表明,双歧杆菌属和乳酸杆菌属在CR组中显著过量表达。

        在没有肠道菌群的情况下,为测试双歧杆菌是否足以挽救CR组小鼠的抗肿瘤作用,本研究鉴定了5种双歧杆菌,并通过口服灌胃给没有肠道菌群的CR组小鼠(使用抗生素的CR组)。令人惊讶的是,实验结果显示补充双歧杆菌显著抑制肿瘤生长。即与未补充双歧杆菌的小鼠相比,补充双歧杆菌后显著抑制了肿瘤生长、最终肿瘤重量降低,其足以挽救CR组小鼠的抗肿瘤作用。

        双歧杆菌对肿瘤生长的抑制依赖于 CD8+ T 细胞

        为了进一步探索CR如何通过双歧杆菌发挥抗肿瘤作用,本研究使用流式细胞术解析免疫细胞的表型和细胞因子谱,发现在使用或不使用抗生素的自由饮食组、CR或IF组小鼠的脾脏、肿瘤和肠系膜淋巴结中,脾脏和肠系膜淋巴结中CD3+T细胞、CD4+T细胞和调节性T细胞数量并无差异。

        然而,研究发现CR处理能够增加小鼠肿瘤组织中CD8+T细胞的百分比。通过分析免疫细胞的细胞因子谱,他们发现与自由喂养的小鼠和IF组小鼠相比,CR组小鼠的肿瘤组织中IFNγ+CD8+T细胞显著增加。但是,使用抗生素处理组小鼠几乎完全抑制了这种增长,表明CR通过积累IFNγ+CD8+T细胞发挥抗肿瘤作用。

        随后,他们进一步研究了IFNγ+CD8+T细胞在CR组或双歧杆菌处理组小鼠的粪便微生物群中的积累。有趣的是,肠道菌群耗竭的CR组小鼠(使用抗生素的CR组)口服双歧杆菌也足以积累IFNγ+CD8+T细胞。

        总之,该研究表明,热量限制饮食(CR),通过一种依赖于小鼠肠道菌群的机制来发挥抗肿瘤作用。使用抗生素耗竭肠道菌群的情况下,对肿瘤的抑制作用就会减弱,而补充双歧杆菌可以恢复热量限制饮食的抗肿瘤作用,这种作用与IFNγ+CD8+T细胞的积累有关,且可能归因于醋酸盐的产生。

        因此,这些结果表明肠道菌群和肠道微生物代谢产物可以促进抗肿瘤免疫,并有助于CR的抗肿瘤作用,为抗癌提供了新思路。

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