【摘要】：研究背景:結(jié)直腸癌(CRC)是男性第三大,女性第二大常見癌癥,且致死率排在所有癌癥的第三位,近20年來結(jié)直腸癌在亞洲各國的發(fā)病率也呈明顯上升趨勢。結(jié)直腸癌的發(fā)病機(jī)制仍不完全清楚,但大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為是環(huán)境與基因相互作用的結(jié)果。CRC患者有60%~70%在首次確診時即為進(jìn)展期,如果在轉(zhuǎn)移前被診斷的結(jié)直腸癌存活率比較高,病人的5年生存率達(dá)到60-95%,但如果出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移則生存率則急劇下降到35%,表明結(jié)直腸癌的早期檢測和治療對患者的預(yù)后以及生存極為重要。研究發(fā)現(xiàn),實現(xiàn)CRC的早期診治,可避免約60%CRC患者死亡,平均五年生存率可以從46%提高到73%。但目前臨床運用的早期篩查方法非常有限,非侵入性檢查假陽性和假陰性率比較高,而結(jié)腸鏡檢查是侵入性的,存在一定并發(fā)癥和禁忌癥,且費用較高。我們知道,絕大部分CRC(95%)為散發(fā)性結(jié)直腸癌,其中80%以上是由結(jié)直腸腺瘤(colorectal adenoma)轉(zhuǎn)化而來,而結(jié)直腸癌早期多無明顯癥狀已供預(yù)防。由此可見,腺瘤是結(jié)直腸致癌作用的重要中間體,以腺瘤為切入點找出其發(fā)生發(fā)展及癌變的規(guī)律及危險因素,對CRC的早期診斷和預(yù)防、降低死亡率提高生存質(zhì)量顯得十分重要而迫切。1990年Fearon在Cell上發(fā)表的“腺瘤-癌序列”模型一直被認(rèn)為是CRC發(fā)生的經(jīng)典模型。APC是結(jié)直腸癌發(fā)生的關(guān)鍵基因。APC基因突變在癌癥早期就可以檢測到,且良性腫瘤與癌的突變頻率相似,所以通常認(rèn)為大多數(shù)結(jié)腸癌是從APC基因的突變開始的。APC通過降低Wnt通路的活性維持結(jié)腸上皮的穩(wěn)態(tài),當(dāng)APC基因缺失時,Wnt通路的活性增加上皮細(xì)胞增殖激活,最終導(dǎo)致腺瘤的形成。Nosho等學(xué)者提出,結(jié)直腸癌的形成是個復(fù)雜且多樣的過程,成因包括體細(xì)胞分子改造,飲食,環(huán)境,微生物,宿主免疫等。具有家族史的病人只有25%,并且只有不到6%的癌癥的發(fā)生顯著與癌基因的高表達(dá)有關(guān).隨著近幾年人類微生物研究的熱潮,人類微生物組參與機(jī)體代謝,疾病的發(fā)展已被證實。實驗研究表明微生物發(fā)酵產(chǎn)物(如丁酸鹽)和微生物活化植物化學(xué)物質(zhì)(例如聚-酚類)具有廣泛的抗炎、抗腫瘤效果,能抵抗腫瘤發(fā)生信號通路如組蛋白脫乙酰酶抑制促進(jìn)細(xì)胞凋亡,抑制增殖并阻滯腫瘤轉(zhuǎn)化。而腸道微生物代謝產(chǎn)物與宿主免疫交互作用,腸道微生物與宿主血清代謝成分之間的聯(lián)系等機(jī)制正被慢慢揭示。而目前腸道微生物在癌癥治療方面取得了突破性的進(jìn)展,特別是腸道微生物與免疫療法的結(jié)合,已在臨床試驗中被證實顯著的提高了肺癌、腎癌患者的腫瘤生存期,成倍增加了黑色素瘤患者的無病生存期。而關(guān)于微生物與腫瘤發(fā)生方面的研究卻沒有太大進(jìn)展,雖然有研究表明腸道菌群在癌癥早期已經(jīng)發(fā)生了變化,但是直接通過差異菌群來作為結(jié)直腸癌的早期篩查的預(yù)測模型顯然沒有太高的靈敏度和特異度.有文章指出一種代謝物可由多種菌群分泌,所以單一從菌群多樣性水平可能不能很客觀和全面的反映出腸道菌群與宿主的相互作用。而目前隨著代謝組學(xué)的發(fā)展,各種分析方法和儀器的不斷完善,代謝物的改變與癌癥等疾病的關(guān)系發(fā)掘,對腸道菌群以及宿主血清代謝物的檢測已經(jīng)成為腸道菌群對結(jié)直腸癌發(fā)生產(chǎn)生影響的一個很好的補充方向。研究目的:通過對腺瘤性息肉病人的腸道菌群多樣性,代謝物,宿主免疫因子,宿主血清代謝組的聯(lián)合分析,找出腸道微生物參與結(jié)直腸癌發(fā)生的機(jī)制,從而發(fā)現(xiàn)分泌與癌癥相關(guān)的代謝物的特征菌群,為微生物與結(jié)直腸癌的發(fā)生機(jī)制做出更深入的探究。并通過腸道菌群與代謝物作為生物標(biāo)志物聯(lián)合預(yù)測和篩查早期結(jié)直腸癌。研究方法:入組35例腺瘤性息肉病人,記錄入選病人的詳細(xì)臨床資料,包括年齡、性別、飲食習(xí)慣、BMI指數(shù)。通過區(qū)域重測序技術(shù)檢測病人APC基因突變情況,將病人分為實驗組與對照組。采集病人的糞便與血液分別進(jìn)行宏基因組學(xué)、代謝組學(xué)檢測。通過多組學(xué)比較,找到與APC基因突變相關(guān)的腸道菌群與相關(guān)的代謝產(chǎn)物。本次研究與病人進(jìn)行了充分溝通,所收集樣本均通過了倫理委員會審查。研究結(jié)果:1.實驗組與對照組腸道菌群差異分析中發(fā)現(xiàn),對照組在門水平上actinobacteria(放線菌),屬水平上faecalibacterium(糞桿菌)、Bifidobacterium(雙歧桿菌)、Streptococcus(鏈球菌)、Dorea,種水平上Faecalibacterium Prausnitzii,Roseburia intestinalis(羅氏弧菌),Bifidobacterium Pseudocatenula,Streptococcus salivarius(唾液鏈球菌)的菌群豐度顯著高于試驗組。而實驗組與對照組差異代謝通路的預(yù)測顯示,突變組微生物基因更多的被注釋到PWY-5104(L-異亮氨酸生物合成),PWY-5676(乙酰-CoA發(fā)酵成丁酸酯),PWY-6588(丙酮酸發(fā)酵成丙酮),PWY-7197(嘧啶脫氧核糖核苷酸磷酸化),PWY0-166(嘧啶脫氧核糖核苷酸從頭生物合成的超級通路),Ko00360(苯丙氨酸代謝),Ko00363(雙酚降解),Ko00472(D-精氨酸和D-鳥氨酸代謝)。而非突變組微生物基因則更多的被注釋到PWY-5384(蔗糖降解IV)PWY-6507(4-脫氧-L-蘇糖-己-4-烯吡喃糖醛酸酯降解),PWY-7242(D-果糖醛酸鹽降解),PWY-724(L-賴氨酸,L-蘇氨酸和L-甲硫氨酸生物合成的超級通路II),RUMP-PWY(甲醛氧化)。2.血清代謝組學(xué)分析顯示Synthesis and degradation of ketone bodies(酮體的合成和降解途徑),Purine metabolism(嘌呤代謝通路),Prostate cancer(前列腺癌通路),Biosynthesis of unsaturated fatty acids(不飽和脂肪酸的生物合成通路),Choline metabolism in cancer(膽堿在癌癥中的代謝通路)在實驗組與對照組中發(fā)生顯著變化。3.微生物組學(xué)與代謝組學(xué)聯(lián)合預(yù)測APC突變分析表明,對照組顯著升高的益生菌Faecalibacterium Prausnitzii與實驗組顯著升高的差異代謝產(chǎn)物肌苷與次黃嘌呤各自組成的預(yù)測模型均有統(tǒng)計意義,提示Faecalibacterium Prausnitzii與肌苷,次黃嘌呤之間存在一定的拮抗作用。結(jié)論:實驗組較之對照組,腸道菌群及血清代謝輪廓均發(fā)生了顯著的變化,對照組病人種水平上4種腸道優(yōu)勢菌群均在抗炎或調(diào)節(jié)免疫方面發(fā)揮了重要作用,其中Faecalibacterium Prausnitzii是已知人體最主要的產(chǎn)丁酸鹽菌。而在血清代謝組水平,通過對差異代謝產(chǎn)物及顯著變化的代謝通路的分析發(fā)現(xiàn),實驗組病人的血清代謝輪廓與CRC病人更為相似,其中實驗組高表達(dá)的差異代謝物肌苷與次黃嘌呤富集的嘌呤代謝通路與CRC顯著相關(guān)。而宏基因組學(xué)與代謝組學(xué)聯(lián)合分析預(yù)測APC突變模型發(fā)現(xiàn),Faecalibacterium Prausnitzii與肌苷、次黃嘌呤組成的預(yù)測模型均有顯著的統(tǒng)計學(xué)意義提示兩者之間可能存在一定的拮抗作用。以上我們發(fā)現(xiàn)實驗組在腸道菌群與血清代謝輪廓上均與已知的CRC患者特征更為相似,這一結(jié)論也從腸道菌群與血清代謝層面論證了APC基因突變可能為CRC發(fā)生的重要的起始條件之一。而腸道菌群與血清代謝物聯(lián)合預(yù)測的結(jié)果也為后續(xù)的研究提供了實驗思路以及參考依據(jù)。
【圖文】：

圖 1-1 35 位病人的高致病性突變熱力分布圖(深色代表高致病性突變，淺色代表非高致病性突變)2.2 按照有無高致病性突變將病人分成了 2 組，實驗組（有 APC高致病性突變），對照組（無 APC 高致病性突變），統(tǒng)計病人基本信息于表 1-1:表 1-1 納入研究對象的基本信息特征 實驗組（n=13）對照組(n=22)年齡 60.15±14.85 59.05±12.05BMI 24.12±6.34 23.74±4.773 討論本項目預(yù)測突變意義所用到的軟件Variant Effect Predictor提供了一套

-1兩組研究對象差異菌群的總體比較（1為實驗組，2為對照組，P<0.1）
【學(xué)位授予單位】：廣西醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R735.34

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2697623