益生菌的力量：C. maltaromaticum助力维生素D合成，帮助雌性小鼠抗击结直肠癌

肠道微生物群的性别特异性差异可能是人类疾病性别差异的基础之一。但是性别差异的肠道微生物群是如何影响结直肠癌的发生发展呢？

2023年7月20日，香港中文大学于君、胡嘉麒（William Ka Kei Wu）及Matthew Tak Vai Chan共同通讯在Cancer Cell 在线发表了题为“Carnobacterium maltaromaticum boosts intestinal vitamin D production to suppress colorectal cancer in female mice”的研究论文，该研究发现在两种小鼠CRC模型中，给予麦芽香肉杆菌能以雌性特异性的方式减少肠道肿瘤的形成。

作者通过对结直肠癌患者和健康对照组的多个队列粪便样本进行剖析性宏基因组测序，鉴定出五个益生菌候选物（S. thermophilus, L. gallinarum, Carnobacterium maltaromaticum, Clostridium butyricum, 和Streptococcus salivarius），它们在结直肠癌中均受到消耗。结果发现，在性别特异性的情况下，女性患者中的C. maltaromaticum在结直肠癌患者的粪便样本中明显减少。

为了证实这一结论作者分别给雌性和雄性Apcmin/+小鼠（一种生殖细胞突变的肠道肿瘤发生模型）每天口服含有C. maltaromaticum的细菌悬液。给对照组小鼠每天口服等量的BHI或大肠杆菌，时间持续12周。将实验结果在结肠镜检查中对比发现，与BHI或大肠杆菌治疗相比，C. maltaromaticum治疗的雌性小鼠结肠镜下肿瘤大小明显减小，雄性小鼠中没有观察到这种现象。

作者在此基础上又做了衍生实验，将致癌物诱导的结直肠癌模型中对C57BL/6雌性和雄性小鼠每周注射一次致癌物氧化甲基（持续6周），然后对小鼠进行口服C. maltaromaticum、大肠杆菌和BHI。最后观察到C. maltaromaticum具有一致的雌性特异性抑制肿瘤作用。这些发现表明，C. maltaromaticum可能以雌性特异性的方式抑制肠道肿瘤发生。

随后作者对雌性实验小鼠进行了卵巢切除术，其他实验条件不变，一段时间以后结果显示做了卵巢切除的小鼠肿瘤大小不变，未做卵巢切除的小鼠肿瘤大小有所减小。同样的方法作者应用在雄性小鼠上，发现睾丸切除的雌性化小鼠肿瘤数量和大小减少。

那么雌激素如何影响C. maltaromaticum定植？

用 17β-雌二醇 (10 μM) 预处理正常结肠上皮细胞 NCM460 24 小时，然后进行细菌附着测定、透射电子显微镜(TEM)和活/死细菌染色，通过分析 TCGA 数据集，我们验证了 SLC3A2 是一种跨膜糖蛋白，与瘤内C. maltaromaticum丰度呈显着正相关，这表明SLC3A2 作为一种跨膜糖蛋白可能是C. maltaromaticum的受体。通过使用免疫沉淀-质谱法，得出雌激素可增强结肠 SLC3A2 的表达，从而通过细菌表面蛋白 DD-CPase促进C. maltaromaticum的粘膜附着和定植这一结论。

在上文实验中测定小鼠结肠组织中肠道屏障相关基因的 mRNA（左）和蛋白质表达水平，不难发现C. maltaromaticum在 CRC 小鼠模型中保留肠道屏障功能并抑制促炎反应；通过液相色谱串联质谱法(LC-MS/MS)分析Apc min/+小鼠的粪便代谢物；进一步发现，经调节的肠道微生物群与C. maltaromaticum之间存在代谢交叉喂养来促进肠道维生素 D 的产生，以激活结肠黏膜维生素D受体（VDR）信号通路。以上分析表明性别特异性微生物可能通过性别差异来调节结直肠癌的进展。

图1. C. maltaromaticum的 CRC 抑制作用需要VDR信号传导

这项研究的一个重大发现是揭示了C. maltaromaticum和其他肠道微生物（包括F. prausnitzii）之间的代谢交叉喂养，将C. maltaromaticum衍生的 7-DHC 转化为下游维生素 D 代谢物，从而介导抗 CRC 作用，即C. maltaromaticum的抗CRC作用取决于宿主 VDR 信号传导的激活，通过给予C. maltaromaticum增加的F. prausnitzii直接将C. maltaromaticum衍生的 7-DHC 转化为下游维生素D代谢物。说明C. maltaromaticum可用作益生菌，提高肠道维生素 D 水平，从而预防 CRC。

作者选择了武汉j9九游会登录入口首页生物的小鼠LPS酶联免疫吸附测定（ELISA）试剂盒 Mouse Lipopolysaccharides(LPS) ELISA Kit CSB-E13066m 测量血清中了LPS的水平。

癌症Tips

结直肠癌（Colorectal Cancer，CRC）是一种起源于结肠和直肠的恶性肿瘤。它通常起源于肠壁内的黏膜细胞，随着肿瘤的生长，可以侵犯周围的组织和器官，并可能通过血液或淋巴系统扩散到其他部位，形成转移。

结直肠癌是世界范围内常见的癌症之一，其发病率逐年上升。其病因复杂，包括遗传因素、生活方式、饮食习惯、肠道炎症等多个因素。许多研究已经观察到，在结肠的大多数早期肿瘤性病变(即异常隐窝病灶、腺瘤和锯齿状息肉)中，基因组和/或表观基因组稳定性的丧失，这可能是结直肠癌起始和形成的一个核心分子和病理生理事件

本文基于NCG网站提供的信息，列举了部分与结直肠癌相关的靶点供广大科研学者选择。