阿司匹林干预肠道菌群预防结直肠癌的免疫相关机制研究

来源 :宁夏医科大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:pzpsxf
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阿司匹林(Aspirin)在肿瘤预防和辅助治疗中的作用越来越受到人们的重视,诸多报道证明将其用于结直肠癌可有效减少疾病的进展和复发,但抗肿瘤的机制仍存在争议。大量研究已证实肠道微生态失衡是大肠癌的重要危险因素,肠道菌群失调可以影响机体的免疫稳态(免疫细胞及细胞因子动态失衡)。基于上述研究进展,我们设想阿司匹林是否通过干预小鼠肠道菌群和免疫细胞及细胞因子的变化来预防结直肠癌的发生、发展。目的:探究阿司匹林干预小鼠模型肠道菌群预防结直肠癌的免疫相关机制方法:1阿司匹林干预结直肠腺瘤-癌序列小鼠模型的建立(正常C57BL/6N小鼠模型、APCMin/+小鼠、C57BL/6N结直肠癌小鼠模型);2焦磷酸测序技术检测阿司匹林干预结直肠腺瘤-癌序列小鼠模型中肠道菌群的变化(不同剂量阿司匹林干预、不同时间点监测);3多色流式细胞术检测阿司匹林干预结直肠腺瘤-癌序列小鼠模型中各种免疫细胞的变化;4细胞因子液相芯片检测阿司匹林干预结直肠腺瘤-癌序列小鼠模型中各种细胞因子的变化;5应用信息生物学和Spearman、Benjamini-Hochberg统计学方法进行肠道菌群分析第一部分阿司匹林干预C57BL/6N小鼠肠道菌群的变化规律和免疫相关机制研究结果:1肠道菌群变化通过ASA干预正常C57BL/6N小鼠,肠道菌群结构的变化是:1.ASA能够影响肠道菌群结构,这种改变存在剂量依赖性,低(200mg/kg)、中(400mg/kg)、高(600mg/kg)剂量组的肠道菌群结构与正常小鼠肠道菌群结构存在一定差异;2.ASA影响的肠道菌群结构呈动态改变,随着ASA饲喂时间延长,干预组小鼠的肠道菌群结构与对照组的明显不同,存在明显时间拐点;3.通过对不同剂量组不同时间点的菌群结构比较,在门水平Deferribacteres(脱铁杆菌门)、Actinobacteria(放线菌门)的含量在高剂量ASA组呈现明显增多;在属水平ASA干预后在组间差异上主要表现为:有益菌Mucispirillum,Bifidobacterium(双歧杆菌属),Lachnospiraceae科(毛螺菌科)丰度升高;在时间点上的主要差异表现为:bacteroides(拟杆菌属)、lactococcus(乳酸球菌属)、faecalibacterium(柔嫩梭菌属)、Allobaculum、Alistipes、Mucispirillum、Ruminococcus等在高剂量ASA干预组中丰度明显升高。提示:ASA能够干预正常C57BL/6N小鼠肠道菌群。2免疫细胞变化阿司匹林干预正常C57BL/6N小鼠模型中,低剂量阿司匹林干预组CD11c+MHCⅡ+DC细胞的比例显著降低;不同剂量阿司匹林干预组B细胞均无显著性差别;低剂量阿司匹林干预组CD4+T-bet+Th1细胞的比例显著升高;中剂量阿司匹林干预组CD4+IL-4+Th2细胞的比例显著升高,高剂量阿司匹林干预组CD4+IL-4+Th2细胞的比例显著降低;低剂量阿司匹林干预组CD4+IL-17+Th17细胞的比例显著升高,高剂量阿司匹林干预组CD4+IL-17+T细胞的比例显著降低;低剂量阿司匹林干预组CD4+Foxp3+Treg细胞的比例显著升高,中剂量阿司匹林干预组和高剂量阿司匹林干预组CD4+Foxp3+T细胞的比例显著降低,不同剂量阿司匹林干预组CD4+CXCR5+Tfh细胞均无显著性差别。提示:阿司匹林能够干预正常C57BL/6N小鼠模型中CD11c+MHCⅡ+DC、CD4+T-bet+Th1、CD4+IL-4+Th2、CD4+IL-17+Th17、CD4+Foxp3+Treg细胞的变化。3细胞因子变化阿司匹林干预的正常C57BL/6N小鼠模型中,6周时中剂量阿司匹林干预组GM-CSF的表达水平显著低于阿司匹林未干预组和阿司匹林高剂量组,在阿司匹林低剂量组中,IL-6的表达水平显著高于0周;9周时,阿司匹林中剂量组IL-17A的表达水平显著高于阿司匹林高剂量组;12周时,IL-1β的表达水平显著高于0周,阿司匹林中剂量组的TNF-α表达水平显著增高,IL-6、IL-10、IL-15的表达水平显著高于阿司匹林未干预组、阿司匹林低剂量组和阿司匹林高剂量组,阿司匹林未干预组IL-23的表达水平显著高于阿司匹林中剂量组;19周时,低剂量阿司匹林干预组GM-CSF的表达水平显著高于阿司匹林未干预组和阿司匹林高剂量组,阿司匹林未干预组IL-23的表达水平显著高于阿司匹林低剂量组和阿司匹林中剂量组;27周时,阿司匹林未干预组的IL-2表达水平显著低于阿司匹林中剂量组,阿司匹林中剂量组IL-17A的表达水平显著高于阿司匹林未干预组、阿司匹林低剂量组和阿司匹林高剂量组,阿司匹林中剂量组中IL-23的表达水平显著高于0周。提示:不同时间点、不同剂量阿司匹林能够干预不同细胞因子的表达。提示:阿司匹林干预的正常C57BL/6N小鼠模型中,不同剂量阿司匹林能够干预不同时间点GM-CSF、IL-2、IL-6、IL-15、IL-17A、IL-23细胞因子的表达。第二部分阿司匹林干预APCMin/+小鼠模型肠道菌群的变化规律和免疫机制研究结果:1肠道菌群变化通过ASA(标准剂量)干预APCMin/+小鼠,肠道菌群结构的变化是:1.ASA干预组小鼠整个疾病进展的速度明显放缓,与对照组相比小肠腺瘤成瘤率和大小肠腺瘤体积均明显降低,暨阿司匹林具有明显的抑瘤效果;2.肠道菌群的变化是:ASA干预组小鼠菌群结构和多样性显著高于对照组,而且在病理改变的关键时间点上8周和16周时菌群多样性在两组间也具有明显差异;肠道菌群结构的改变不但与疾病本身的进展相一致,而且与干预药物及时间动态改变明显相关;3.菌群结构组成变化分析中发现:在门水平,与对照组相比Bacteroidetes(拟杆菌门)显著变化,随着疾病发展而逐渐增高;在属水平,对照组富集的有害菌明显增多,有Allobaculum菌,Porphyromonadaceae菌,而ASA干预组小鼠有益菌Lactobacillus(乳杆菌属)Alistipes(丁酸盐产生菌)的丰度明显升高。提示:ASA能够干预APCMin/+小鼠模型肠道菌群的变化。2免疫细胞变化阿司匹林干预的APCMin/+小鼠模型中,阿司匹林干预组CD11c+MHCⅡ+DC细胞略微下降,而CD80+CD86+DC细胞显著增高;阿司匹林干预组生发中心CD19+GL-7+B细胞显著升高;阿司匹林干预组CD4+T-bet+Th1、CD4+IL4+Th2、CD4+Foxp3+Treg、CD4+CXCR5+Tfh细胞变化无差异;只有阿司匹林干预组CD4+IL-17+Th17细胞和CD4+Ro Rrt+T细胞显著性升高;提示阿司匹林影响了APCMin/+小鼠模型中Th17细胞的数量和功能。3细胞因子变化阿司匹林干预的APCMin/+小鼠模型中,16周时TNF-α的表达水平较0周相比显著降低。提示:阿司匹林能够干预TNF-α细胞因子的表达。第三部分阿司匹林干预C57BL/6N结直肠癌小鼠肠道菌群的变化规律和免疫相关机制研究结果:1肠道菌群变化通过ASA干预C57BL/6N结直肠癌小鼠模型(CAC),我们看到的结果是:1.ASA具有明显的抑瘤作用,尤其是在高剂量(400mg/kg)组ASA对于AOM和DSS所诱导的炎症性结直肠癌效果明显:成瘤数目明显减少,炎症症状明显减轻;2.AOM和DSS显著降低肠道菌群OTU数目,使肠道菌群结构向着疾病方向发展,而ASA能够对抗此作用而稳定肠道菌群结构,保持其多样性,使菌群结构改变速度减缓;3.根据菌群组成结果分析,在门水平,致癌组所富集的菌门主要为Verrucomicrobia(疣微菌门)和Proteobacteria(变形菌门);而阿司匹林干预后主要富集的菌门为Firmicutes(厚壁菌门);在菌属水平,致癌组主要富集Akkermansia菌属;而阿司匹林干预后主要富集的菌属是Lactobacillus(乳杆菌属);而共同缺失的菌属是Alloprevotella(拟普雷沃菌属)。2免疫细胞变化阿司匹林干预的C57BL/6N结直肠癌小鼠模型中,阿司匹林高剂量干预组CD11c+MHCⅡ+DC细胞比例显著升高,阿司匹林标准剂量干预组CD19+GL-7+B细胞比例显著升高,阿司匹林高剂量干预组CD19+GL-7+B细胞显著下降。阿司匹林干预组CD4+T-bet+Th1、CD4+IL-4+Th2、CD4+CXCR5+Tfh细胞变化无差异;然而,致瘤组阿司匹林未干预组、致瘤组标准剂量阿司匹林干预组、致瘤组高剂量阿司匹林干预组CD4+IL-17+Th17细胞显著增高;与致瘤组阿司匹林未干预组相比,致瘤组标准剂量的阿司匹林干预组CD4+IL-17+Th17细胞显著下降;致瘤组标准剂量的阿司匹林干预组CD4+CD25+Treg细胞均显著增高,提示:阿司匹林影响了C57BL/6N结直肠癌小鼠模型中CD11c+MHCⅡ+DC、CD19+GL-7+B、CD4+IL-17+Th17、CD4+CD25+Treg细胞的数量和功能。3细胞因子变化阿司匹林干预的C57BL/6N结直肠癌小鼠模型中,4周时阿司匹林高剂量组IL-6的表达水平显著高于正常对照组和阿司匹林标准剂量组,阿司匹林标准剂量组IL-10、IL-17A、IL-21的表达水平显著高于正常对照组,IL-15的表达水平显著高于0周,而在正常对照组中,与0周相比GM-CSF表达水平显著降低;16周时,正常对照组IL-6的表达水平显著高于阿司匹林未干预组、阿司匹林标准剂量组和阿司匹林高剂量组,正常对照组的GM-CSF表达水平显著高于阿司匹林未干预组;正常对照组IL-23的表达水平显著高于阿司匹林未干预组和阿司匹林标准剂量组。提示:阿司匹林干预的C57BL/6N结直肠癌小鼠模型中,不同剂量阿司匹林能够干预不同时间点GM-CSF、IL-2、IL-6、IL-15、IL-17A、IL-21、IL-23细胞因子的表达。结论:1.不同剂量不同时间点阿司匹林干预不同小鼠模型肠道菌群的变化有不同的规律,阿司匹林是通过影响肠道菌群的变化来预防结直肠癌的发生、发展;2.不同剂量阿司匹林干预不同小鼠模型外周免疫器官免疫细胞的变化有不同的规律,阿司匹林通过调控细胞免疫来预防结直肠癌的发生、发展3.不同剂量阿司匹林干预不同小鼠模型血清细胞因子的变化有不同的规律,阿司匹林通过调控细胞因子的动态变化来预防结直肠癌的发生、发展。
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