近日，中山大學(xué)宋爾衛(wèi)院士、陸勇軍教授、胡海教授共同通訊在PNAS上發(fā)表題為“A high-fat diet promotes cancer progression by inducing gut microbiota–mediated leucine production and PMN-MDSC differentiation”的研究論文，研究人員通過在荷瘤小鼠中建立高脂飲食（HFD）喂養(yǎng)、糞菌移植、抗生素喂養(yǎng)和細(xì)菌灌胃模型發(fā)現(xiàn)，HFD相關(guān)的腸道微生物群代謝物亮氨酸通過促進(jìn)多形核骨髓來源免疫抑制細(xì)胞（PMN-MDSC）生成，來促進(jìn)癌癥進(jìn)展。集萃藥康無菌鼠（GF小鼠）憑借空白的微生物背景，作為脫硫弧菌脫硫菌株（D. desulfuricans）移殖受體，繼而接種乳腺癌4T1細(xì)胞，成功證明了D. desulfuricans與腫瘤生長的相關(guān)性。

圖1 論文信息

首先研究人員發(fā)現(xiàn)與BMI>24的患者相比，BMI≤24的患者總生存期、無病生存期更長，而且糞便中Feacalimonas、Solobacterium和Gemella屬的豐度更低，脫硫弧菌屬、紅螺旋菌含量更高。而脫硫弧菌的豐度與患者的腫瘤大小呈正相關(guān)，表明腸道菌群的變化在肥胖患者的癌癥發(fā)展中至關(guān)重要。因此研究人員將接受正常飲食（NFD）和HFD的小鼠的糞便移植到乳腺癌（MMTV/PyMT）小鼠體內(nèi)，結(jié)果證實(shí)接受HFD和HFD小鼠糞便移植的（HDFMT）MMTV/PyMT小鼠的腫瘤體積更大。而給予接受HFD小鼠和HDFMT小鼠抗生素清除其腸道菌群后，其腫瘤生長受到抑制，表明高脂飲食是通過腸道菌群發(fā)揮促進(jìn)腫瘤生長作用的。

圖2 HFD通過腸道微生物群失調(diào)促進(jìn)腫瘤進(jìn)展

研究人員進(jìn)一步分析了不同小鼠腫瘤組織中的免疫細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)相比于NFD組小鼠，HFD和HDFMT組小鼠腫瘤組織及循環(huán)系統(tǒng)中PMN-MDSCs (CD45+ CD11b+Ly6C?Ly6G+）含量顯著升高，而抗生素喂養(yǎng)后會削弱該結(jié)果。使用抗Gr-1抗體處理后，HFD和HDFMT組小鼠的腫瘤生長受到抑制，說明HFD相關(guān)腸道微生物通過MDSCs發(fā)揮促腫瘤生長作用。

圖3 HFD介導(dǎo)腸道微生物產(chǎn)生亮氨酸來增加PMN-MDSCs含量從而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展

為了確定肥胖患者腸道菌群中產(chǎn)生明顯變化的脫硫弧菌屬在這一過程中的作用，研究人員將D. desulfuricans灌胃至無菌鼠體內(nèi)，繼而接種4T1乳腺癌細(xì)胞，結(jié)果證實(shí)了D. desulfuricans灌胃組小鼠體內(nèi)亮氨酸產(chǎn)生增加、PMN-MDSCs含量增加，并且促進(jìn)腫瘤生長更快。

圖4 D. desulfuricans通過亮氨酸增加PMN-MDSC的產(chǎn)生和癌癥的進(jìn)展

已獲得文章第*一作者同意將數(shù)據(jù)圖重組使用

參考文獻(xiàn)：

Chen J, Liu X, Zou Y, Gong J, Ge Z, Lin X, Zhang W, Huang H, Zhao J, Saw PE, Lu Y, Hu H, Song E. A high-fat diet promotes cancer progression by inducing gut microbiota-mediated leucine production and PMN-MDSC differentiation. Proc Natl Acad Sci U S A. 2024 May 14;121(20):e2306776121.

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