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背景结直肠癌(CRC,colorectal cancer)是全球范围内导致癌症死亡的第三大原因,虽然现在有手术、放疗等多种治疗方法,但效果并不理想。越来越多的研究表明肠道菌群在结直肠癌的发展中至关重要,肠道菌群失调可以促进结直肠癌的发生。壳寡糖是甲壳素降解的产物,具有广泛的生物活性例如抗炎、抗菌和抗肿瘤等;壳寡糖可以被肠道中的细菌发酵利用,转换成短链脂肪酸以及乳酸,增加肠道内有益菌群的数量,抑制有害菌群。壳寡糖对各种癌细胞如前列腺癌、肺癌、肝细胞癌和胃癌有效。然而,壳寡糖是否可控制结直肠癌的发生发展研究甚少,肠道菌群在壳寡糖抑制结直肠癌过程中的作用亦尚未报道。目的探讨壳寡糖防治结直肠癌的效果及肠道菌群在其中所起的作用。方法1.将48只8-10周龄雄性C57BL/6小鼠随机分成6组:对照组(CK,正常饮食)、壳寡糖对照组(COS,每日灌胃壳寡糖300mg/kg)、模型组(CACM,AOM/DSS诱导结直肠癌)、壳寡糖治疗组(CMCOS,每日灌胃壳寡糖300mg/kg的CACM处理组),模型互换组(CACMe)和壳寡糖治疗互换组(CMCOSe)(利用小鼠食粪的习性将CACM和CMCOS组小鼠鼠笼每天互换一次,以使肠道菌群交换,垫料5天换一次),每组均为8只。2.通过每周检测体重和疾病活动指数(DAI);造模结束时(第10周末)计算肿瘤发生率和数量,取小鼠结肠组织进行HE染色病理分析,Real-time PCR定量检测结肠上皮细胞因子COX-2、IL-1β、IL-6、IL-10、TNF-α和IKKβ的丰度,评估壳寡糖防治结直肠癌的效果。3.取第0、1、3、6、9、10周末小鼠粪便,提取微生物总DNA,利用Real-time PCR检测总细菌、乳酸杆菌、肠球菌、具核梭杆菌、丁酸盐产生菌的丰度演变规律;并对第10周末小鼠粪便中细菌进行16S rRNA高通量测序,分析肠道细菌群落结构特征,阐明壳寡糖防治结直肠癌的微生态学机理。结果1.与CACM组相比,CMCOS组疾病活动指数显著降低,结直肠癌的发生率明显下降,肿瘤数量显著减少,小鼠结肠组织中COX-2、IL-1β、IL-6、TNF-α、IL-10和IKK-β的mRNA水平显著下调。2.与CMCOS组相比,CMCOSe组的结直肠癌发生率升高,疾病活动指数显著升高,COX-2、IL-1β的mRNA水平明显下调,表明肠道菌群在壳寡糖对结直肠癌的防治作用中起到了一定作用。3.在结直肠癌发展过程中,肠道菌群发生着动态变化:壳寡糖的治疗使共栖致病菌具核梭杆菌和肠球菌的丰度明显降低,有益菌丁酸盐产生菌的丰度显著增加;与CACM组相比,CACMe组的肠球菌丰度显著降低;与CMCOS组相比,CMCOSe组的肠球菌丰度明显升高,丁酸盐产生菌丰度显著降低。4.基于细菌16S rRNA的高通量测序结果表明,在结直肠癌发展过程中,小鼠肠道菌群失调,壳寡糖可以改善肠道菌落结构。1)在门水平,拟杆菌门和厚壁菌门是最主要的门,占28.89%?63.70%和19.26%?40.71%;与CK组相比,COS组疣微菌门百分比显著增加,CACM组变形菌门显著增加,CMCOS组厚壁菌门显著降低。2)在科水平,与CK组相比,COS组疣微菌科和韦荣球菌科的丰度显著增加,CACM组毛螺菌科、普雷沃氏菌科和瘤胃菌科的丰度明显降低,而肠杆菌科、韦荣球菌科和肠杆菌科显著增加;CMCOS组肠杆菌科和肠球菌科明显低于CACM组,但与CK组差异不显著。3)在属水平,与CK组相比,COS组艾克曼菌显著增加;CACM组埃希氏-志贺氏菌、肠球菌和Turicibacter的比例显著增加,而Prevotellaceae_UCG-001、norank_f_Lachnospiraceae和unclassified_f_Lachnospiraceae显著降低;CMCOS组与CACM组相比埃希氏-志贺氏菌和肠球菌显著降低;与CK组相比埃希氏-志贺氏菌、肠球菌差异不显著,Prevotellaceae_UCG-001和Lachnospiraceae_NK4A136_group显著降低,Turicibacter和Bacteroides显著增加(P<0.05)。结论壳寡糖对结直肠癌有防治效果,且肠道菌群在其中起到了一定作用;壳寡糖可能是通过调节肠道菌群结构,显著增加肠道总细菌和益生菌(艾克曼菌、丁酸盐产生菌等)的丰度,降低共栖致病菌(具核梭杆菌、肠球菌、肠杆菌等)的丰度而发挥对结直肠癌的防治作用。