《Nature》腸道中的某些大腸桿菌如何促進結腸癌？

來源：作者：人氣：-發表時間：2024-11-08 11:03:00【大中小】

摘要：科學家已經發現腸道中的某些大腸桿菌是如何通過與腸細胞結合并釋放一種破壞DNA的毒素來促進結腸癌的發生的。

科學家已經發現腸道中的某些大腸桿菌是如何通過與腸細胞結合并釋放一種破壞dna的毒素來促進結腸癌的發生的。這項發表在《Nature》雜志上的研究揭示了一種潛在降低癌癥風險的新方法。這項研究是由Lars Vereecke教授（VIB-UGent炎癥研究中心）和Han Remaut教授（VIB-VUB結構生物學中心）的團隊進行的。

圖1 大腸桿菌素驅動的癌癥需要粘附素介導的上皮結合

細菌和結腸癌

結腸癌是第三大最常見和最致命的癌癥。令人震驚的是，其發病率正在上升，尤其是在年輕人中。新出現的證據表明，腸道微生物群中的某些細菌（腸道中主要健康細菌的集合）可以通過很大程度上未知的機制促進結腸癌的發展。其中一種被懷疑致癌的細菌是pks+大腸桿菌，它會產生一種名為“大腸桿菌蛋白”的基因毒素。大腸桿菌蛋白能夠結合并破壞人類DNA，導致突變，從而增加患癌癥的風險。這些細菌及其引起的突變在結腸癌患者體內明顯過量。到目前為止，人們還不清楚pks+大腸桿菌如何到達并破壞腸壁，從而促進癌癥的發展。Lars Vereecke教授（VIB-UGent）和Han Remaut教授（VIB-VUB）團隊的實驗表明，這些細菌在自由游動狀態和附著在腸道組織內層（腸上皮）的模式之間切換。這種附著是通過特定的細菌毛來實現的，細菌毛是細菌表面的長而薄的蛋白質纖維，最終形成粘連素，可以結合腸上皮細胞上的受體。

該研究的第一作者Maude Jans (VIB-UGent)說：“我們發現這種菌毛結合顯著增加了結腸腫瘤的數量、大小和侵襲性。”

該研究的資深作者Lars Vereecke教授（VIB-UGent）說：“我們的實驗表明，pks+大腸桿菌與腸上皮的結合可以被視為結腸癌發展的關鍵一步。我們發現，通過干擾這些細菌附著機制，腫瘤的發展可以大大減弱。”

證據就在這本書里

該研究的第一作者之一Magdalena Kolata博士說：“我們能夠識別介導與結腸細胞結合的特定細菌粘附素：FimH和FmlH。我們推測，這些粘附素的結合允許細菌在上皮細胞附近產生基因毒素大腸桿菌蛋白，從而導致DNA損傷和癌癥的發展。”

圖2 大腸桿菌11G5感染不會增加Zeb2^IEC-Tg/+小鼠的結腸炎癥，也不會影響WT同窩小鼠的上皮細胞

果然，研究小組證明，去除粘附素會剝奪細菌傳遞大腸桿菌蛋白的能力，并導致DNA損傷。

“基于我們的發現，我們測試了一種治療方法，使用阻斷這些基本細菌粘附素結合的分子來防止細菌附著。值得注意的是，我們可以在臨床前模型中大幅抑制DNA損傷和腫瘤的發展。這種治療方法非常有前途，因為它成功地針對有害的大腸桿菌菌株，而不影響有益的腸道微生物，這與抗生素不同。”

研究人員還強調，西方的生活方式會使我們的腸壁更容易受到有害細菌的侵害，包括pks+大腸桿菌。新的研究結果還揭示了該領域一個普遍存在的謎團：一些被批準并用作益生菌（被認為能促進健康的活細菌）的大腸桿菌菌株攜帶pks基因，但在實驗室實驗中并未導致癌癥風險增加。

“我們發現這些菌株確實產生大腸桿菌素，并且它們表達致病性菌株用來將毒素傳遞到上皮細胞的FimH和FmlH粘附素，”共同資深作者Han Remaut教授說。“事實證明，這些菌株含有一種FimH變體，這種變體的結合效果不太好，因此大腸桿菌毒素無法到達目標。”

然而，作者證明，僅僅幾個突變就足以恢復這些菌株的強FimH結合和遺傳毒性活性，強調它們作為良性益生菌的考慮可能需要重新考慮。

參考資料

[1] Colibactin-driven colon cancer requires adhesin-mediated epithelial binding


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此文關鍵字：pks+大腸桿菌

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