Microbiome | 加工肉和红肉促进结直肠癌的机制
推荐：江舜尧
编译：沧浪烟客
编辑：董小橙
法国图卢兹大学Océane C. B. Martin和Fabrice H. F. Pierre等人于2019年5月6日在《Microbiome》上发表题目为《Haem iron reshapes colonic luminal environment: impact on mucosal homeostasis and microbiome through aldehyde formation》的文章。研究人员采用基于16S rRNA基因测序的微生物群落分析、基于1H核磁共振（NMR）的代谢组学和大鼠粘膜终点的综合方法来评估营养剂量下血红素铁对结肠腔环境的影响。结果表明食用富含血红素的饮食会改变肠道菌群的组成和功能，血红素诱导的粪便中的醛水平与肠道屏障缺陷存在因果关系，醛类与肠道菌群平衡的破坏之间存在协变关系。限制血红素诱导的醛类的形成和影响，有助于防止与食用富含血红素的肉类有关的结肠癌的风险。
文章摘要
研究背景：世界卫生组织将加工肉和红肉消费分别归类为“致癌”和“可能致癌”。肉中的血红素铁在啮齿类动物模型中对结直肠癌的促进作用，与增强管腔脂过氧化和后续醛的形成有关。在这里，我们研究了这种血红素诱导的脂过氧化对F344雄性大鼠（喂食富含血红素的饮食（1.5μmol/g）14-21天）粘膜和管腔肠道内平衡（包括肠道菌群）的短期影响。
结果：粘膜结肠屏障的通透性、炎症和基因毒性变化与管腔血肿和脂过氧化标记物相关。在结肠上皮细胞系中，管腔血肿诱导的醛的捕获使细胞遗传毒性、通透性和活性氧的形成正常化。在富含血红素的饮食中添加碳酸钙（2%），可以使得管腔血红素在体内被捕获，并抵消这些血红素诱导的生理特性。根据血红素诱导的脂过氧化作用，确定了粪便代谢物和细菌分类群的相似协变量。
结论：这种综合方法提供了结肠屏障中血红素诱导调节的主要因素的概述。所有变化都与血红素诱导的脂过氧化密切相关，这与红肉诱导的结直肠癌风险有关。
文中主要图片说明
图1 | 添加血红素和/或碳酸钙对粪便、粘膜和细胞生物标志物的体内和体外影响。实验性饮食21天后，对（a）粪便血红素，（b）粪便TBARs，（c）尿DHN-MA，（d）醛解毒相关基因的体外表达，（e）结肠髓过氧化物酶活性，（f）通透性，（g）DNA损伤和（h）细胞因子和JAM-A基因的体外表达的影响。
图2 | 富含血红素饮食的体外效应。对照组（CON）和富含血红素（HEM）饲料喂养大鼠的粪便水在含有肼官能团的聚合物树脂处理前后对小鼠结肠上皮细胞（a）细胞跨上皮抵抗力，（b）DNA损伤和（c）活性氧形成的影响。
图3 | 大鼠粪便水代谢特征分析。
图4 | 代谢组学和生理学数据之间的相关性。（a）相关网络表示25种代谢物和12种动物生理特性之间的强相关性（高于0.65）。（b）与脂过氧化状态相关的选定代谢物的核磁共振谱曲线下面积的箱线图。
图5 | 通过16S rRNA基因Illumina miseq测序测定，饮食中的血红素和/或碳酸钙对粪便微生物群的群落分布和多样性的影响。（a）门水平相对丰度（%）。（b）丰富度（α-多样性）。（c）加权UniFrac多维标度（MDS）图代表不同饮食组间结构变化（β-多样性）。（d）基于wUniFrac距离的层次聚类。
图6 | 响应饮食中添加血红素和/或碳酸钙的不同丰度的粪便细菌分类群。（a）对照组和富含血红素饲料喂养大鼠的不同丰度细菌分类群的分类。（b）Lefse图显示对照（红色）或富含血红素（绿色）饮食的大鼠体内具有最大丰度差异的菌群。（c）富含血红素饮食和其他饮食大鼠的不同丰度细菌分类群的分类。（d）Lefse图显示富含血红素（红色）或血红素-碳酸钙（绿色）饮食的大鼠体内具有最大丰度差异的菌群。
图7 | 与脂过氧化状态和代谢物相关的细菌群落。（a）与血红素脂过氧化状态强相关的细菌类群（12）的相对丰度。（b）rCCA预选择的12个细菌类群和19个生理特性（元数据）的CIM。（c）根据DIABLO框架选择的12个细菌分类群、元数据和代谢物的相关网络。
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