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目的:1大量研究表明诊断前饮食习惯与肺癌发病风险存在一定的相关性,但是诊断前膳食摄入与肺癌预后的相关研究报道较少。因此,我们分析了诊断前膳食因素,包括食物组及营养素摄入,与肺癌生存的关联。2有研究表明膳食纤维摄入可以影响人肠道微生物群分布以及血清短链脂肪酸（Short Chain Fatty Acid,SCFA）浓度。我们深入分析了在治疗效果不同的两组患者中,诊断前膳食纤维摄入量、肠道微生物多样性以及SCFA浓度的关系。3目前有研究表明SCFA可以抑制包括肺癌在内的恶性细胞增殖、迁移以及侵袭,但尚无研究报告异丁酸对于肺癌细胞生物学特性的影响。因此,我们研究了异丁酸对肺癌细胞恶性生物学行为的影响及其分子机制。研究方法:1本研究参与者为2019-2021年在中国医科大学附属盛京医院肿瘤中心就诊和治疗的30-75岁肺癌患者。应用具有良好信效度的调查问卷收集肺癌患者疾病诊断前的膳食及其他信息。本研究采用方差分析、χ2检验比较不同膳食纤维摄入量的肺癌患者之间基线特征的差异。采用多因素Cox比例风险回归模型分析分别探索各食物组及营养素摄入与肺癌患者存活率之间的关联。本研究根据研究对象的诊断年龄、身体质量指数（Body Mass Index,BMI）、组织学分型和吸烟状态分组开展亚组分析及交互作用分析。2根据患者接受一线抗肿瘤药物治疗后,前6个月内是否出现疾病进展或死亡,将患者分为有效和无效两组。通过16S r DNA测序检测并分析两组患者体内肠道菌群多样性及组成差异;通过气相色谱-质谱数据分析两组患者血清SCFA的浓度差异;通过Spearman相关性分析,分析差异肠道微生物与血清SCFA之间的关联。3通过CCK8及平板克隆实验,观察经异丁酸处理后的肺癌细胞的增殖情况;采用Transwell实验分析异丁酸处理组与对照组肺癌细胞迁移及侵袭能力;采用流式细胞技术分析异丁酸处理组与对照组肺癌细胞凋亡以及细胞周期分布的差异;用real-time PCR分析异丁酸处理组与对照组肺癌细胞中G蛋白耦联受体（G ProteinCoupled Receptor,GPCR）m RNA水平差异。用Western blot定量分析异丁酸处理组与对照组肺癌细胞中GPR41、GPR43、GPRC5A、PAR1及乙酰化组蛋白H3及H4表达差异;用免疫细胞化学分析异丁酸处理组与对照组肺癌细胞GPR41、GPR43、GPRC5A及PAR1和乙酰化组蛋白H3及H4的表达差异;用免疫荧光分析GPCR及乙酰化组蛋白在细胞中的定位。结果:1食物组和营养素与肺癌患者生存1.1患者基线特征目前纳入389名肺癌患者,119名患者在随访期间死亡。根据膳食纤维摄入量的特定三分位数,与最低三分位数的人群相比,膳食纤维摄入量较高的参与者中,男性更多,吸烟人群占比更高,学历更高,饮茶人群占比更高,体力活动更少,总能量摄入更高（p均小于0.05）。1.2食物组与肺癌患者生存在调整了多因素模型后,分析了12个食物组摄入与肺癌患者生存的关系,最终观察到与最低三分位数的患者相比,水果类总摄入量最高的三分位数患者的总生存期更佳HR（Hazard Ratio）为0.60（95%CI（Confidence Interval）:0.38-0.94,趋势性p＜0.05）。1.3营养素与肺癌患者生存在调整了多因素模型后,分析了21个营养元素摄入与肺癌患者生存的关系,最终观察到与最低三分位数的患者相比,不可溶性膳食纤维的摄入量的最高三分位数患者的生存期更佳,HR=0.60（95%CI=0.38-0.96,趋势性p＜0.05）。同样,与最低三分位数相比,胡萝卜素摄入量的最高三分位数患者的生存期更佳HR=0.57（95%CI=0.36-0.91,趋势性p＜0.05）。2肠道微生物分布及血清SCFA浓度与肺癌治疗效果的关系2.1两组患者基线特征及诊断前膳食纤维摄入量有效组与无效组相比,前者膳食纤维摄入总量,可溶性膳食纤维摄入量以及不可溶性膳食纤维摄入量均高于后者（p＜0.01）。在60例粪便及血清样本送检的患者中,有效组（n=30）和无效组（n=30）在年龄、性别、疾病分期、吸烟史、病理类型及ECOG评分方面未观察到显著差异。2.2两组患者肠道菌群分布2.2.1两组肠道菌群生物多样性差异有效组患者肠道微生物α-多样性低于无效组,而β-多样性高于后者。2.2.2两组肠道菌群组成差异在门水平上,变形菌门是最丰富的细菌门,其次是拟杆菌门、厚壁菌门和放线菌门。进一步分析结果显示两组间有11个门存在显著差（p＜0.01）。另外,在属水平上,相对丰度较高的肠道微生物依次为青枯菌属、拟杆菌属、普雷沃菌属9、假单胞菌属、栖粪杆菌属、布劳特氏菌属以及拟普雷沃菌属。分析结果显示两组间有736个属存在差异。其中,35个属存在显著差异（p＜0.01）。2.3两组患者SCFA浓度差异从SCFA浓度log2丰度图也可以观察到,与有效组相比无效组的7种SCFA水平均有降低的趋势。其中,无效组肺癌患者的乙酸浓度（p＜0.01）和异丁酸浓度（p＜0.01）浓度显著降低,结果具有统计学意义。2.4两组患者差异微生物与SCFA浓度的关联分析Spearman联合分析结果显示,脱铁杆菌门与乙酸呈正相关。而Spirochaetota,未定义菌门,芽单胞菌门,肠杆菌门,WPS-2和Armatimonadota与丁酸呈负相关。同样,在Fibrobacterota,未定义菌门和WPS-2与戊酸之间也观察到了负相关。3异丁酸抑制肺癌细胞活性及其分子机制3.1异丁酸抑制肺癌细胞的增殖、迁移及侵袭使用不同浓度的异丁酸处理A549细胞系48h后,A549细胞的增殖能力减弱,说明异丁酸能够抑制肺癌细胞的增殖,且随着浓度增加,对细胞增值的抑制能力越强。经异丁酸处理后的A549细胞迁移及侵袭能力明显下降,差异有统计学意义。3.2异丁酸促进肺癌细胞凋亡并诱导细胞周期阻滞与对照组相比,经异丁酸处理后的A549细胞早起和晚期凋亡数量增加,差异有统计学意义。另外,经异丁酸处理后,A549细胞G1期数量增多,S期数量减少,说明出现G1/S期阻滞。3.3异丁酸调控GPCR表达及乙酰化组蛋白水平异丁酸处理组与对照组相比,PCR结果显示GPR41、GPR43、GPRC5A的m RNA水平显著增加,而PAR1的m RNA水平显著降低,Western blot结果显示GPR41、GPR43、GPRC5A及乙酰化组蛋白H3和H4的表达均明显增加,而PAR1蛋白的表达降低,免疫组化结果显示GPR41、GPR43、GPRC5A蛋白的表达增加及乙酰化组蛋白H3和H4的水平明显增加,而PAR1蛋白的表达降低。结论:1诊断前水果类摄入的增加与肺癌患者生存期呈正相关。另外,不可溶性膳食纤维摄入量和胡萝卜素摄入量的增加与患者的生存期呈正相关。2有效与无效两组肺癌患者相比较,前者诊断前膳食纤维摄入总量、可溶性膳食纤维摄入量以及不可溶性膳食纤维摄入量均高于后者。无效组患者体内肠道微生物α-多样性更高,有效组患者体内血清SCFA浓度更高。且两组患者体内肠道微生物组成不同,部分显著差异的肠道微生物与SCFA之间存在一定关联。3我们研究发现异丁酸可以抑制肺癌细胞增殖、迁移和侵袭。在分子水平上,异丁酸抑制肺癌细胞生物学活性可能通过调控GPCR表达及乙酰化组蛋白水平。