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Gut Microbes: 多吃菠菜不能變成大力水手,但能預防癌症

複雜的相互關係支配著腸道微生物、宿主和疾病結果的外源驅動因素之間的動態相互作用。在大鼠結腸息肉病(Pirc)模型中,作者首次探索了菠菜(SPI)預防癌症的多組學方法。SPI餵養26周(10%w/w,在飼料中冷凍乾燥)顯示出顯著的抗腫瘤效果,在apc突變的遺傳背景下,β-catenin在腺瘤性息肉中保持高表達。然而,在野生型和APC突變大鼠中,食用SPI後腸道微生物群多樣性的增加與分類組成的逆轉是一致的。

腸道微生物群與宿主生理學和病理生理學密切相關。例如,在無菌結直腸癌(CRC)模型中的研究顯示,與傳統飼養條件下的相應動物相比,腸道炎症和腫瘤預後較低。糞便微生物群移植成功地用於治療艱難梭菌的反覆感染,併為炎症性腸道疾病、功能性胃腸疾病和肥胖症患者提供了好處。

人們對定義改變腸道微生物區系以預防和治療疾病的干預措施越來越感興趣。流行病學研究表明,結直腸癌與綠色蔬菜和纖維的攝入量低有關,而深葉蔬菜的攝入量則與風險降低有關。然而,關於這些飲食攝入量如何影響腸道微生物區系、宿主轉錄和胃腸道致病機制之間的串擾,我們知之甚少。

菠菜(Spi)是一種深色綠葉蔬菜,具有較高的葉綠素含量和多種生物活性。作者採用大腸腺瘤性息肉病(APC)突變大鼠模型來檢測飲食SPI的抗癌效果。大鼠結腸息肉病(Pirc)模型模擬人類家族性腺瘤性息肉病患者的疾病進展,包括結腸和小腸自發腫瘤的發展。遺傳模型避免了以前飲食SPI使用的致癌物治療的需要,而腺瘤性息肉的負擔有助於透過結腸鏡檢查進行腫瘤抑制的時間追蹤。

Gut Microbes: 多吃菠菜不能變成大力水手,但能預防癌症

飲食菠菜重塑了微生物群及其預測的元基因組

在本研究中作者觀察到食用大豆分離蛋白具有顯著的抗腫瘤效果,儘管存在apc突變的遺傳背景,β-catenin蛋白在結腸息肉中仍然高度過表達。隨後,人們探索了腸道微生物組與脂肪酸代謝、三羧酸(Tca)迴圈和癌症途徑中的多組體變化有關的機制。

總之,作者首次在APC-突變型Pirc模型中提供了飲食SPI顯著抗癌效果的證據。在排除了去調控的β-catenin作為主要機制靶點後,隨後的工作發現,在餵養Spi的大鼠腸道微生物群發生了顯著的重塑,同時宿主轉錄和RNAmiRNA網路也發生了變化。代謝組學分析證實了預測的亞油酸和丁酸代謝、TCA迴圈和癌症途徑的變化。

雖然丁酸代謝可能與腸道微生物群的α多樣性增加有關,但在飲食SPI治療的大鼠結腸腫瘤中,檢測到多種已知抗炎和促凋亡機制的SPI衍生的亞油酸中間體水平增加。最近的一份報告證實了15-LOX-1/13(S)-HODE機制,使用條件基因敲除和結直腸癌過表達的小鼠模型,這暗示了LRP5-SNX17的相互作用。未來的實驗將尋求從本文報道的工作中證實更多的機制線索,包括膳食纖維方面和整合多組學確定的其他靶點。

參考文獻

Ying-Shiuan Chen et al。 Dietary spinach reshapes the gut microbiome in an Apc-mutant genetic background: mechanistic insights from integrated multi-omics。 Gut Microbes。 Jan-Dec 2021;13(1):1972756。 doi: 10。1080/19490976。2021。1972756。

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