由索尔克研究所和加州大学圣地亚哥分校(UCSD)团队领导的研究人员在小鼠身上发现，高脂肪饮食(HFD)如何改变肠道细菌并改变称为胆汁酸的消化分子，这些分子被这些细菌使动物容易患结直肠癌。

研究发现，喂食HFD的小鼠体内特定肠道细菌的水平有所增加，并表明这些肠道细菌会改变胆汁酸库的组成，从而引起炎症并影响肠道干细胞补充的速度。研究人员在《细胞报告》上报告了他们的研究，表明他们的发现可能对未来胃肠癌的诊断和治疗方法有用。

索尔克基因表达实验室主任罗纳德·埃文斯博士说：“肠道微生物的平衡是由饮食决定的，我们正在发现肠道微生物种群(肠道微生物组)的改变如何产生导致癌症的问题。”。“这为降低癌症风险的干预措施铺平了道路。”埃文斯是该团队发表的论文的共同高级作者，该论文题为“配对微生物组和代谢组分析将胆汁酸变化与结直肠癌进展相关联”。研究小组在报告中指出：“总的来说，肠道微生物群和BA谱的调节有望成为一种治疗胃肠道癌症的新型治疗方法，并代表胃肠道癌症研究的下一个前沿。”

近几十年来，50岁以下人群结直肠癌(CRC)的患病率有所上升，可能的原因之一是肥胖和高脂肪饮食的增加。作者指出，结直肠癌目前是全球癌症相关死亡的第四大原因，预计未来几十年发病率将增加，因此需要新的诊断和治疗方法。

“饮食和生活方式的选择”已被确定为结直肠癌的危险因素，作者进一步引用的数据表明，美国约50-60%的病例可归因于可改变的危险因素。他们指出：“然而，环境和遗传因素在结直肠癌发生和进展过程中的共同作用尚不完全清楚。”

胆汁酸是由肝脏产生并被肠道用来帮助消化食物和吸收胆固醇、脂肪和营养物质的分子。2019年，埃文斯和他的同事在小鼠身上展示了高脂肪饮食如何提高总体胆汁酸水平。他们发现，胆汁酸的变化会关闭肠道中的一种关键蛋白质——法尼醇X受体(FXR)——并增加癌症的患病率。然而，这个故事仍然缺少环节，包括高脂肪饮食如何改变肠道微生物组和胆汁酸。

在这项新报告的工作中，埃文斯的团队与加州大学圣地亚哥分校的RobKnight博士和PieterDorrestein博士的实验室合作，检查了喂食动物消化道中的微生物组和代谢组(饮食和微生物衍生的小分子的集合)高脂肪饮食。

科学家们应用宏基因组学和配对代谢组学分析等技术，在基因突变的工程小鼠(APCmin/+动物)中研究肠道微生物组中与饮食相关的变化，以及这些变化的后果，这些突变使它们更容易患结直肠肿瘤。有四个动物测试组。APCmin/+动物喂食正常饮食(ND)或HFD，野生型(WT)小鼠喂食正常饮食或HFD。

分析表明，虽然喂食高脂肪饮食的小鼠肠道内胆汁酸较多，但其多样性较低，某些被肠道细菌改变的胆汁酸的患病率较高。

高脂肪饮食小鼠的微生物组也存在显着差异。与未服用HFD的小鼠的微生物组相比，这些动物消化道中肠道细菌的多样性较低，并且含有不同的细菌。科学家们表示：“值得注意的是，普雷沃特拉科(Prevotellaceae)属的物种与APCmin/+基因型更相关，而毛螺菌科(Lachnospiraceae)的物种与WT基因型更相关。”“在饮食方面，丹毒科物种与HFD相关性更高，而梭菌科物种与新城疫相关性更高。”此外，他们指出，“胆汁酸胆酸(AA-CA)的非经典氨基酸结合随着HFD的增加而增加。”两种已识别的细菌——瓦伦斯回肠杆菌和疣状瘤胃球菌能够产生这些修饰的AA-CA胆汁酸。

科学家们惊讶地发现，高脂肪饮食实际上对微生物组和修饰胆汁酸的影响比增加动物癌症易感性的基因突变更大。他们写道：“使用这种APCmin/+CRC小鼠模型，我们在此表明​​，HFD对盲肠微生物组的影响比基因突变的影响更明显，显着降低了微生物α多样性并扰乱了代谢组。”

他们还发现这些修饰的胆汁酸影响肠道干细胞的增殖。当这些细胞不经常补充时，它们就会积累突变，这是促进通常由这些干细胞产生的癌症生长的关键一步。我们证明AA-CA会影响肠道干细胞的生长，并证明瓦伦斯肠杆菌和疣状瘤胃球菌能够合成这些AA-Cas，”他们进一步指出。

“我们已经查明高脂肪饮食如何影响肠道微生物组并重塑胆汁酸池，从而将肠道推入炎症、与疾病相关的状态，”共同第一作者、前博士后研究员TingFu博士补充道。埃文斯实验室。

研究人员认为，高脂肪饮食会改变微生物群的组成，促进瓦伦斯菌和齿条菌等细菌的生长。反过来，这会提高修饰胆汁酸的水平。在恶性循环中，这些胆汁酸创造了一个更具炎症的环境，可以进一步改变肠道细菌的组成。

“我们已经解构了为什么高脂肪饮食对你不利，并确定了与高脂肪饮食相关的特定微生物菌株，”MarchofDimes分子和发育生物学主席埃文斯说。“通过了解问题所在，我们可以更好地了解如何预防和扭转问题。”索尔克大学的共同作者MichaelDownes博士补充道：“我们才刚刚开始了解这些细菌结合的胆汁酸及其在健康和疾病中的作用。”

研究小组在评论他们的结果时表示：“这项研究证明了遗传和饮食风险因素对肠道微生物组和代谢组的组合影响。我们的结果表明，遗传和饮食风险因素都会导致血清和盲肠代谢组谱的改变……我们的多组学分析还表明，饮食是微生物代谢物相互作用的最强驱动因素，尤其是在已确定的BA中。”

科学家们的目的是研究动物开始食用高脂肪饮食后微生物组和胆汁酸的变化速度。他们还计划研究通过靶向FXR(他们之前发现与胆汁酸变化有关的蛋白质)来逆转高脂肪饮食与癌症相关的影响的方法。

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