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背景和研究目的:结直肠癌(CRC)是一种危害重大且发病率高的疾病。化疗是一种重要的辅助治疗结直肠癌手段,然而化疗药物的作用靶点是非选择性的,其不仅损害癌细胞,也会伤害肠黏膜上皮细胞,从而引起许多副反应,恶心呕吐就是其中之一。化疗导致的恶心呕吐(CINV)是一种脑部呕吐中枢介导的呕吐,由于发生率高,阻碍了患者进一步治疗。虽然当前有针对CINV的治疗药物,然而部分病人接受这些药物后仍会发生恶心呕吐。因此,寻找可显著降低因结直肠癌化疗导致的恶心呕吐药物成为人们关注的焦点。沙利度胺(THD)是谷氨酸的一种衍生物,最初用于治疗妊娠呕吐,但由于其对胎儿有严重副作用而引起患者警示。最近的一些研究显示,沙利度胺对化疗引起的恶心呕吐有改善作用,然而其具体作用机制仍然未明。肠道微生物是人体的重要组成部分,影响肠道功能,而肠道可以通过肠-脑轴(gut-brain axis,GBA)调节中枢神经系统(Central Nervous System,CNS)的活动,从而在化疗导致的恶心呕吐中扮演重要角色。近期,团队合作医生在临床上发现益生菌酪酸梭菌和沙利度胺联合使用,可近乎完全消除CINV副作用。酪酸梭菌是一种被广泛使用的益生菌,其在肠道定植后调节肠道微生物,分泌丁酸,减少结肠炎症和修复受损的肠粘膜,进而对胃肠粘膜功能起到保护作用,且对中枢神经系统有良好保护作用。目前,尚缺乏酪酸梭菌联合沙利度胺治疗CINV的研究,对其机制也不清楚。因此,本课题拟通过构建结直肠癌CINV小鼠模型,探讨酪酸梭菌和沙利度胺联合给药防治结直肠癌顺铂化疗导致的恶心呕吐效果,并深入探讨其机制。实验方法:1.结直肠癌顺铂化疗导致的恶心呕吐小鼠模型的建立及给药预防1)模型的建立:以72只7周龄的C57BL/6雄性小鼠为研究对象,2次腹腔注射氧化偶氮甲烷(AOM,10 mg/kg),同时给予小鼠1%葡聚糖硫酸钠(DSS),诱导小鼠发生结直肠癌。通过核磁共振检查确认发生结直肠癌后给予药物预防,之后连续三天腹腔注射顺铂(2.5 mg/kg),当小鼠出现明显的摄食高岭土行为则视为成功建立模型。实验分组:(1)正常对照组(C组)、(2)结直肠癌模型组(M1组)、(3)结直肠癌顺铂化疗组(M2组)、(4)结直肠癌顺铂化疗+酪酸梭菌预防组(L组)、(5)结直肠癌顺铂化疗+沙利度胺预防组(S组)、(6)结直肠癌顺铂化疗+沙利度胺+酪酸梭菌预防组(SL组),每组12只。2)给药预防:酪酸梭菌重悬于包被液(0.9%的生理盐水中含0.01%的明胶)灌胃给药预防,给药量为10~7 CFU/100μL,连续21天;沙利度胺腹腔注射给药,剂量为25 mg/kg/d,连续14天。其余给予相同细菌包被液做对照处理。2.酪酸梭菌和沙利度胺联用防治结直肠癌顺铂化疗导致的恶心呕吐疗效检测和机制研究1)酪酸梭菌和沙利度胺联用通过上调凋亡蛋白以加强顺铂的抗肿瘤作用:对小鼠解剖,获取结直肠上肿瘤,对肿瘤HE染色评价结直肠癌病理异质性;观察并记录上述各组小鼠结肠上肿瘤数量,评价酪酸梭菌和沙利度胺抑瘤作用;通过对肿瘤进行Western blot检测凋亡相关蛋白COX2、survivin、caspase-3、cleaved-caspase-3、多聚ADP-核糖聚合酶PARP、cleaved-PARP以探究其抑瘤机制。2)酪酸梭菌和沙利度胺联用通过减少神经递质及受体以防止恶心呕吐:通过小鼠对高岭土的相对摄食量检测评价沙利度胺、酪酸梭菌对结直肠癌化疗导致的恶心呕吐抑制情况;通过脑最后区Fos蛋白免疫组化评价呕吐密切相关的Fos样免疫反应神经元激活情况;通过q-PCR和ELISA分别检测大脑延髓和肠道内SP(NK-1)和5-HT表达;通过免疫组织化学染色检测大脑和结肠上神经递质受体NK-1R、5-HT3R表达。3)酪酸梭菌和沙利度胺联用通过调节肠道菌群和减少炎症改善受损的肠道功能:提取小鼠粪便DNA,利用高通量测序技术对小鼠肠道菌群数量和种类进行检测;通过对结肠HE染色、q-PCR检测肠道的促炎因子肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)、白介素-1β(IL-1β)评价酪酸梭菌和沙利度胺对肠道炎症的抑制作用;通过对结肠Western blot检测炎症通路:TLR4、My D88、NF-κB、p-NF-κB以及HDAC1(组蛋白脱乙酰酶-1)探究抑炎机制;通过Western blot检测通透性蛋白occludin、twik相关的钾通道1(Trek1)评价酪酸梭菌和沙利度胺对肠道屏障的保护作用。实验结果:1、与M1、M2组比,SL组肿瘤数明显减少(p<0.05),分别为3.64、2.91和1.81个;肿瘤组织COX2表达下调,凋亡执行蛋白cleaved-caspase-3上调,表明顺铂能抑制肿瘤的发生,沙利度胺和酪酸梭菌联合给药增强这种抑制作用。2、与C组和M1组相比,M2组小鼠在24 h后明显摄食高岭土,摄食比达到10.17%,而SL组小鼠的高岭土摄食比明显下降,为1.35%(p<0.05)。与M2组相比,SL组小鼠Fos阳性神经元、脑和结肠中神经递质5-HT和SP、脑最后区中受体5-HT3R和NK-1R均明显减少,表明沙利度胺和酪酸梭菌通过上述机制防止了顺铂化疗导致的恶心呕吐发生。3、与M2组相比,SL组小鼠结肠中TNF-α、IL-6和IL-1β明显减少(M2:7.3、11.2、9.3;SL:1.1、2.9、2.3),结肠隐窝恢复,炎症细胞浸润减少,p-p65蛋白表达减少;肠道屏障蛋白occludin和Trek1表达上调;与M2组相比,SL组肠道菌群α和β多样性提高,益生菌如双歧杆菌和Lactobacillus等有益菌丰度提高,产抗癌短链脂肪酸(SCFA)的Ruminococcaceae丰度也提高,表明酪酸梭菌和沙利度胺通过改善炎症、调节肠道菌群改善了肠道功能。结论:(1)沙利度胺和酪酸梭菌联用增强了顺铂抗癌药物对于肿瘤的药物治疗效果,相比于对照组,肿瘤的数量有减少。两者的联合使用同时降低了顺铂导致的CINV情况的发生,降低了神经元反应性。并对肠道菌群有改善效果,增加了菌群丰度,并降低了肠道炎性反应。(2)沙利度胺预防延迟性恶心呕吐的机制可能与抑制结肠和脑中神经递质5-HT、SP的表达水平、抑制脑最后区受体5-HT3R和NK-1受体激活有关。(3)酪酸梭菌能纠正化疗药物所造成的肠道菌群紊乱,维持肠粘膜屏障功能完整性,减少肠内细菌和内毒素异位,并抑制了炎性因子的分泌。