基于肠道菌群探索复方肠泰颗粒抗结直肠癌作用机制研究

来源 :南京中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Depthcharge2009
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目的:本研究总结各医家对结直肠癌(Colorectal Cancer,CRC)的诊疗经验,为复方肠泰颗粒(Fufangchangtai,FFCT)的机制研究提供背景支撑;继而从肠道菌群(Gut Microbiota,GM)角度来研究复方肠泰颗粒的抗结直肠癌作用机制,分别探讨复方肠泰颗粒对宿主肠道菌群的影响、肠道菌群对复方肠泰颗粒血中移行成分的影响,基于药物与菌群的相互作用挖掘出复方肠泰颗粒的活性单体,进一步阐明活性单体的抗肿瘤作用机制,为调整肠癌患者菌群结构、优化复方肠泰颗粒处方、更大程度发挥FFCT抗肿瘤作用提供实验依据。方法:(1)从文献数据库中筛选出18位中医专家治疗结直肠癌的临床经验,基于数据挖掘技术,对中医用药处方、病机认识及治疗思路进行归纳总结,寻找临床治疗肠癌的普遍适用规律及方法,并与复方肠泰颗粒的遣方思路进行共性分析。(2)构建皮下移植瘤小鼠模型,分别给予荷瘤小鼠低(0.65 mg/g)、中(1.3 mg/g)、高浓度(2.6mg/g)的FFCT灌胃干预,记录小鼠体重、肿瘤体积,运用流式细胞术检测小鼠血液、脾脏及肿瘤组织中的T细胞(CD3+CD4+、CD3+CD8+、MAIT)表达水平,评估FFCT的抗肿瘤效果;运用16S rRNA基因测序技术对小鼠粪便菌群进行检测并通过组间比较分析FFCT对荷瘤小鼠肠道菌群的影响,获得具有临床意义的标志性肠道菌群并摸索出后续实验的适用药物剂量。(3)采用粪菌移植手段,分别构建肠道肠癌菌群、健康菌群和无菌小鼠模型,并予FFCT进行干预。运用流式细胞术检测小鼠血液和脾脏中的T细胞(CD3+CD4+、CD3+CD8+)表达水平,评估小鼠免疫状态;运用液相色谱质谱(LC-MS)联用技术检测小鼠血清中的代谢物,筛选出与FFCT相关的组间差异性代谢物,观察不同肠道菌群状态下对机体免疫及药物入血移行成分的影响。(4)予荷瘤小鼠灌胃FFCT进行干预,运用小动物活体成像技术检测比较FFCT治疗后的肿瘤体积变化;运用液相色谱质谱(LC-MS)联用技术对小鼠血清进行代谢组检测,筛选出同等条件FFCT干预下组间差异代谢物中受肿瘤影响较大的FFCT活性单体成分。(5)将浓度梯度(0μg/mL、200μg/mL、400μg/mL和800μg/mL)的FFCT活性单体苦参碱与CT26-luc肠癌细胞共孵育,镜下观察细胞形态,运用CCK8及平板克隆实验检测细胞增殖能力;通过transwell实验检测细胞迁移、侵袭能力;利用Hoechst/PI法检测细胞凋亡;进行KEGG通路分析后,分别运用RT-qPCR和Western Blot技术从mRNA和蛋白水平验证苦参碱对PI3K/Akt/mTOR信号通路的影响,探讨苦参碱的作用机制。结果:(1)总结中医结直肠癌治疗经验,发现临床常用药有薏苡仁、白术、茯苓、甘草、陈皮、白芍、黄芪、半夏、党参和白花蛇舌草等,以补虚药居多。用药多温且甘缓,避免药性峻烈伤伐正气。药物多归于脾、肝、胃经,以行健脾益气、疏肝理气、强胃护正之功。普遍认为肠癌的基本病机为本虚标实,本虚以脾虚和气虚为主,邪实以瘀、湿、毒为要。治疗上重视健脾补肾,固本培元,辅以解毒、活血化瘀、理气等治法。各医家治疗结直肠癌的用药规律及诊疗思路与FFCT的组方思路相符,体现出该思路的普遍适用性。(2)以浓度梯度的FFCT干预荷瘤小鼠,发现与对照组(CT26组)相比,高剂量FFCT可显著升高血液中CD3+CD4+T淋巴细胞和脾脏中CD3+CD8+T淋巴细胞的表达(P<0.05),有效提高机体的免疫能力。与非荷瘤状态(PBS组)相比,荷瘤状态会造成以拟杆菌门(Bacteroides)丰度升高(55.45%vs 32.23%,P<0.05)、厚壁菌门(Firmicutes)丰度降低(61.32%vs 39.32%,P<0.05)为标志的小鼠肠道菌群紊乱,FFCT干预后,拟杆菌门(Bacteroides)丰度降低而厚壁菌门(Firmicutes)丰度升高,提示FFCT能在一定程度上纠正肠道菌群的紊乱状态,且与其抗肿瘤免疫能力存在一定的相关性。(3)予小鼠清除肠道菌群并分别移植同种肠癌菌及健康菌,发现肠道细菌清除小鼠以及肠癌菌定植小鼠脾脏中的CD3+CD8+T细胞数量低于健康菌定植小鼠,提示受肠道菌群影响,小鼠的免疫水平下降;血清代谢组检测发现肠癌菌小鼠体内存在氧化损伤的标志性代谢物8-羟基鸟嘌呤(8-Hydroxyguanine),且在FFCT干预后药物的入血效用成分如灵芝孢子酸 A(Ganosporericacid A)、M-香豆酸(m-Coumaricacid)和茉莉酸(Jasmonicacid)的表达量受到影响,差异代谢物主要富集在初级胆汁酸生物合成代谢通路中。(4)与无干预荷瘤小鼠比较,FFCT干预下荷瘤小鼠的瘤体大小组间无显著差异,但瘤体均一性较好;对FFCT干预下荷瘤与非荷瘤小鼠的血清代谢物进行检测,发现荷瘤状态会影响FFCT的相关入血成分如苦参碱(Matrine)、异姜烯酮B(Isogingerenone B)和蜜环菌素(Armillaripin)的表达量,其中苦参碱为FFCT组分中较为明确的活性单体化合物。(5)当苦参碱溶液浓度大于等于400μg/mL时能够显著抑制CT26-luc肠癌细胞的增殖,诱导肠癌细胞晚期凋亡;当苦参碱溶液浓度大于等于200μg/mL时能够显著抑制肿瘤细胞的迁移和侵袭;mRNA水平上,PI3K和Akt的表达分别在苦参碱浓度为400 μg/mL、800μg/mL时显著升高;蛋白水平上,与对照组相比,在400μg/mL苦参碱溶液干预下,CT26-luc 细胞在 PI3K/Akt/mTOR 信号通路中的蛋白(PI3K、p-PI3K、Akt、p-Akt、mTOR、p-mTOR)表达量均显著下调(P<0.05)。结论:FFCT的抗结直肠肿瘤作用机制可能与纠正紊乱的肠道菌群状态有关,肠道菌群被纠正则有利于FFCT中活性单体苦参碱的吸收入血,继而通过影响PI3K/Akt/mTOR信号通路抑制肿瘤进展,发挥抗肿瘤作用。
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