《Tissue and Cell》：Probiotics modulate colorectal cancer in male BALB/c mice via metabolomics and gut microbiota regulation
编辑推荐：
谢里夫·M·阿菲菲（Sherif M. Afifi）|纳格拉·M·阿马尔（Naglaa M. Ammar）|阿卜杜勒-哈米德·Z·阿卜杜勒-哈米德（Abdel-Hamid Z. Abdel-Hamid）|赫巴·A·哈桑（Heba A. Hassan）|艾哈迈德·塞拉格（Ahmed
谢里夫·M·阿菲菲（Sherif M. Afifi）|纳格拉·M·阿马尔（Naglaa M. Ammar）|阿卜杜勒-哈米德·Z·阿卜杜勒-哈米德（Abdel-Hamid Z. Abdel-Hamid）|赫巴·A·哈桑（Heba A. Hassan）|艾哈迈德·塞拉格（Ahmed Serag）|阿姆尔·A·埃尔-瓦西夫（Amr A. El-Waseif）|奥尔法特·G·沙克尔（Olfat G. Shaker）|图巴·埃萨特贝约卢（Tuba Esatbeyoglu）|迈·M·埃尔-阿什莫尼（Mai M. El-Ashmony）|扎伊纳布·A·埃尔-甘迪（Zeinab A. El-Gendy）
博洛尼亚大学里米尼分校生活质量研究系，奥古斯托大道237号，47921里米尼，意大利
摘要
在全球范围内，结直肠癌（CRC）仍然是癌症相关死亡的主要原因之一。本研究以喂食高脂饮食并暴露于致病性大肠杆菌（Escherichia coli）和肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）的BALB/c雄性小鼠为对象，评估了副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）的治疗潜力。实验期间，小鼠每天口服补充副干酪乳杆菌（1 × 10^9 CFU/只）。益生菌治疗显著减少了异常隐窝灶和结肠肿瘤病变（p < 0.05）。从机制上讲，副干酪乳杆菌纠正了与癌症相关的代谢紊乱，尤其是在脂质和氨基酸代谢途径上，并增强了p53活性，同时下调了VEGF、HIF-1α和BCL-2的表达。此外，它还恢复了肠道微生物平衡。这些发现表明副干酪乳杆菌具有通过p53和HIF-1α/VEGF信号通路发挥的促凋亡、免疫调节和抗炎作用。我们的研究结果为益生菌在人类患者中的临床应用提供了基础，并为益生菌作为结直肠癌辅助治疗提供了临床前证据。
引言
结直肠癌是世界上最常见且致命的癌症之一。多年来，以5-氟尿嘧啶（5-FU）为基础的化疗方案一直是治疗结直肠癌的主要手段（Li等人，2022年；Drevs等人，2025年）。虽然5-FU单药治疗的客观缓解率较低（Cutshaw，2024年），但加入奥沙利铂（oxaliplatin）后可以显著提高治疗反应率和总体生存率。5-FU作为一种嘧啶类似物，在体内转化为具有细胞毒性的代谢物，导致细胞凋亡、细胞周期停滞以及DNA和RNA合成受阻（Elias等人，2024年）。奥沙利铂是一种含铂的化疗药物，它通过形成链内和链间DNA交联来诱导细胞凋亡，从而抑制转录和DNA复制（Lee等人，2025年）。尽管奥沙利铂和5-FU联合治疗在临床效果上有效，但它们会增加胃肠道毒性；其分子机制尚不清楚（Han等人，2024年）。
这一局限性凸显了迫切需要能够改善治疗结果并减少治疗相关副作用的辅助策略。同时，越来越多的证据表明细菌基因毒素、炎症和肠道微生物群失调与结直肠癌的发生有关，尤其是在饮食驱动的模型中（Zhu等人，2021年）。这引起了人们对以微生物群为目标的干预措施的关注，例如益生菌，这些干预措施在维持肠道屏障完整性、减轻炎症和降低化疗引起的黏膜炎症方面显示出潜力（Biswasroy等人，2021年）。
尽管像偶氮甲基烷/硫酸葡聚糖钠（AOM/DSS）这样的化学致癌物被广泛使用（De Robertis & Signori，2024年），但新的证据支持致病性肠道细菌和高脂饮食（HFD）诱导的微生物群失调通过炎症、氧化应激和基因毒性促进结直肠肿瘤发生的作用（Zhu等人，2021年）。本研究采用了一种由饮食-微生物群驱动的模型来诱导结直肠癌：小鼠被喂食高脂饮食，并通过口服方式暴露于致病性大肠杆菌和肺炎克雷伯菌。该模型旨在模拟临床相关的结直肠癌风险因素，包括饮食中的脂肪摄入、微生物群失调、慢性炎症和细菌毒素暴露，这些因素已被认为是人类结直肠癌发展的关键因素（Lee等人，2024年）。
构成人类和动物胃肠道微生物群的多样化微生物群是一个复杂的生态系统，不断受到内源细菌、外源性致病性和非致病性微生物以及各种饮食成分的影响。最近的全基因组测序发现，人体消化系统中生活着大约1000到1150种常见的细菌物种（Forster等人，2019年）。益生菌是一类可以通过增强共生肠道菌群平衡来对宿主产生积极影响的细菌（Biswasroy等人，2021年；El-Gendy等人，2021年）。 belongs to the genera Lactobacillus、Bifidobacterium和Saccharomyces boulardii的物种是益生菌的重要成员。其中，植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）是一种适应性强、用途广泛的细菌，能够生活在多种环境中，包括人体胃肠道（De Vries等人，2006年）。其全基因组序列已经完成，并可以在NCBI数据库中公开获取（Peng等人，2023年）。
益生菌可以预防或治疗多种疾病，如急性腹泻、肠易激综合症（IBS）、手术部位感染、癌症、高胆固醇、糖尿病等。然而，在过去几年中，公众对益生菌的兴趣显著增加（Dahiya & Nigam，2023年）。尽管益生菌调节健康的具体机制及其在胃肠道系统中的作用仍不完全清楚（Abdul Manan，2025年），但它们已被证明具有潜在的治疗效果。
最常用的益生菌是乳酸菌，特别是属于乳杆菌属的菌种。我们之前的研究表明，乳杆菌能够减轻沙门氏菌脂多糖导致的肠道上皮细胞屏障损伤，并在健康小鼠模型中改善化疗引起的肠道黏膜炎症（Yeung等人，2015年）。因此，益生菌通过调节肠道微生物群，可能有助于减轻炎症，保护上皮细胞，维持肠道上皮完整性并减轻黏膜炎症的严重程度。
尽管取得了这些进展，我们对益生菌在结直肠癌中的抗肿瘤作用的具体分子机制仍知之甚少，尤其是在饮食相关、由细菌产生的模型中。特别是，目前尚不清楚益生菌补充剂是否会影响全身代谢谱型和组织病理学结果，同时调节参与肿瘤抑制和进展的关键调节途径，如凋亡（p53、BCL-2）和缺氧诱导的血管生成（HIF-1α/VEGF）。为了填补这一空白，本研究探讨了益生菌在喂食高脂饮食和病原菌诱导的结肠癌模型中对BALB/c雄性小鼠的影响，重点关注其对重要分子调节因子、血清代谢组和组织水平变化的作用。
章节片段
益生菌菌株的鉴定与制备
本研究使用的益生菌菌株是副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei），该菌株基于表型特征进行鉴定，并通过分子方法（16S rRNA基因测序）进行了验证。该菌株来源于乳制品（如水牛奶和发酵乳制品）中的肠道微生物群，其中副干酪乳杆菌是从埃及卡雷什奶酪中分离得到的，而酿酒酵母（Lactobacillus cerevisiae）则是从小鼠肠道微生物群中分离得到的
益生菌数量
从每只小鼠的不同粪便样本中，通过MRS培养分离出典型的乳杆菌菌株，益生菌组样本中的菌株数量最多，且具有典型的副干酪乳杆菌菌落形态，证实它们属于肠道微生物群（图1）。相比之下，结肠癌组、5-氟尿嘧啶组和使用PPE组的选定菌株数量最少。
讨论
这项使用BALB/c雄性小鼠进行的实验研究表明，益生菌补充可能对预防结直肠癌具有保护作用。给予副干酪乳杆菌与暴露于高脂饮食和致病细菌（包括大肠杆菌和克雷伯菌）的小鼠中结肠癌的发展具有显著抑制作用。这一效果伴随着结肠肿瘤病变的减少，表明副干酪乳杆菌可能调节了相关因素
结论
总之，本研究表明，特别是副干酪乳杆菌这种益生菌补充剂能够有效抑制暴露于高脂饮食和致病菌挑战的小鼠模型中的结肠癌发展。其与炎症、血管生成、氧化应激和凋亡相关的重要分子途径的调节作用与其保护效果相关。我们的结果为益生菌的临床应用提供了临床前支持
我们声明本手稿是原创的，此前未公开发表，也未在其他地方考虑发表。
我们确认所有签署的作者均已阅读并批准了本手稿的内容，且没有其他符合作者资格但未列出的人员。我们还确认手稿中列出的作者顺序得到了所有作者的认可。
我们理解通讯作者是唯一的联系人
资助
本文的发表得到了汉诺威莱布尼茨大学的开放获取基金的支持。
奥尔法特·G·沙克尔（Olfat G. Shaker）：研究。阿姆尔·A·埃尔-瓦西夫（Amr A. El-Waseif）：撰写——审稿与编辑、数据分析。艾哈迈德·塞拉格（Ahmed Serag）：撰写——审稿与编辑、软件应用。赫巴·A·哈桑（Heba A. Hassan）：撰写——审稿与编辑、软件应用。阿卜杜勒-哈米德·Z·阿卜杜勒-哈米德（Abdel-Hamid Z. Abdel-Hamid）：撰写——审稿与编辑、方法学。纳格拉·M·阿马尔（Naglaa M. Ammar）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、资源准备、方法学设计、概念构思。扎伊纳布·A·埃尔-甘迪（Zeinab A. El-Gendy）：撰写——审稿与编辑、数据管理。谢里夫·M·阿菲菲（Sherif M. Afifi）：撰写——审稿与
