结直肠癌患者肠道微生物多样性及铁载体资源初探

Colorectal cancer (CRC) is one of the most common malignant tumor in alimentary system and its detection rate is just below lung cancer and breast cancer. As the mortality rate of CRC is ranked as fifth in all malignant tumor, it strongly harms human health. More and more recent studies have indicated the ecological imbalance of intestinal flora could be a factor to affect the occurrence and development of CRC. The conformation of intestinal flora is under complicated regulation, for example, the competing ability of pathogens on low concentration ions (such as Fe2+) within intestines might affect the flora conformation progress. It is known that the microorganisms obtain Fe2+ through the secretion of siderophores. This study is going to examine the siderophore producing bacteria in the intestines of CRC patients, discover the biological significant of these bacteria in human intestines, isolate the siderophores secreted, and using the siderophore producing bacteria and the siderophores as a foundation, this study will also try to explore the isolation efficiency of microorganisms hard to culture within human intestines to obtain more potential microorganism resources. This study will provide new insights for the development and usage of human intestinal microorganism resources and provide novel therapy views to treat CRC patients.

结直肠癌（Colorectal cancer，CRC），是常见的消化系统恶性肿瘤，是世界上仅次于肺癌和乳腺癌的第三大常见肿瘤，死亡率已升至恶性肿瘤死亡率的第五位，结直肠癌严重危害着人类的健康。近来，越来越多的证据表明，肠道微生物生态失衡很可能是结直肠癌发生、发展的重要因素。导致肠道微生物群落组成变化的因素错综复杂，病原菌对肠道环境中一些低浓度重要离子（如铁离子）的争夺能力，很可能影响病原菌对群落结构改变的进程。微生物摄取铁离子的主要手段是分泌铁载体类化合物。通过对结直肠癌患者肠道中的铁载体产生菌进行研究，探索此类菌株在人体肠道中的生物学意义，分离其产生的铁载体类化合物；并以铁载体产生菌和铁载体类化合物为基础，探索其对人体肠道中难培养微生物的分离效应，获得更多的潜在的微生物资源。本研究将为人体肠道微生物资源的开发与利用提供新的思路，同时为结直肠癌患者的检查和治疗，提供一种新的视角。

1.肠道微生物的失衡可能是肠癌发生发展的重要因素。我们对正常人和肠癌患者的粪便进行了扩增子测序分析，利用分析结果设计了多种培养基对正常人和肠癌患者的粪便进行了微生物的纯培养工作，共从中分离得到300余株肠道细菌，经测序去重复后，得到58株纯培养细菌并进行了产铁载体检测，并未表现出产铁载体能力。由于所获得纯培养物较少，推测肠道微生物可能存在底物偏好，首次利用Biolog ECO板对健康志愿者粪便的微生物进行了底物检测，通过分析发现其更偏向于利用糖类和有机酸，该工作对肠道微生物的分离提供一定的帮助。2.肠炎能够增加肠癌发生的概率，在肠炎和肠癌中均伴随着大量的炎症反应和细胞氧化应激现象，此外肠炎和肠癌中均存在由Fe2+积累所导致的细胞铁死亡。我们推测，利用铁载体螯合肠道内Fe3+，使其无法被还原为Fe2+，降低细胞中Fe2+的浓度，可降低铁死亡，达到保护机体的目的。我们前期并未分离到铁载体产生菌，选择了地拉罗司这一铁载体螯合剂作为阳性药物，发现地拉罗司能够有效降低炎症，改善氧化应激，并通过结合Fe3+降低了结肠细胞的铁死亡，对于地拉罗司对肠道微生物的改善作用仍在研究中，本研究将于2022年完成撰写和投稿。3.在癌症治疗中，放化疗存在明显副作用及耐药问题，从传统中药中所提取的有效单体成分，为肿瘤的治疗提供了新的方向。我们利用两株人结直肠癌细胞株（SW480和SW620）筛选了5种中药提取物，发现胡黄连苷II表现出较强的抗肿瘤活性，该药有效抑制两株肿瘤细胞的增殖、迁移及侵袭能力，抑制了肿瘤细胞的EMT过程，并激活了Notch信号通路。本研究已经完成，目前正在进行论文撰写，将于2022年完成投稿。4.并殖吸虫病又称为肺吸虫病是一种典型的人兽共患寄生虫病，也是世界卫生组织认定的容易被忽视的寄生虫病。该虫与微生物之间的关系未见报道。我们从溪蟹中收集丰宫并殖吸虫囊蚴感染SD大鼠，对虫体及宿主微生物组情况进行了研究，发现感染和非感染组大鼠肺部微生物组成差异显著，感染组大鼠的肺脏更易感染致病性支原体，还发现囊蚴将大量的环境微生物和肠道微生物带入大鼠肺组织中。并且感染组大鼠肺部及虫体中存在大量的潜在致病菌。该部分内容已投稿至Frontier in Microbiology杂志，目前正在返修状态。