本文是一项关于肠道微生物与结直肠癌（CRC）肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）相互作用机制的研究，首次揭示了Lactobacillus intestinalis（L. intestinalis）通过促进肿瘤细胞分泌CCL5（C-C motif chemokine ligand 5）来招募树突状细胞（Dendritic Cells, DC），从而抑制结直肠肿瘤的发生。该研究由Yong Sun、Qiwen Wang、Yao Jiang等作者共同完成，研究团队来自浙江大学医学院附属第二医院、浙江大学医学院附属邵逸夫医院等多个机构。研究结果于2025年发表在Gut Microbes期刊上。
研究背景
结直肠癌是全球第三大常见癌症，也是癌症相关死亡的第二大原因。肿瘤微环境（TME）在肿瘤的发生、发展和转移中起着关键作用，尤其是免疫抑制性表型的免疫细胞与结直肠癌的不良预后密切相关。近年来，越来越多的研究表明，特定的肠道微生物可以通过调节免疫细胞的功能来抑制肿瘤的发生。例如，Lactobacillus rhamnosus GG和Akkermansia muciniphila等益生菌已被证明能够通过激活免疫细胞来抑制结直肠癌。然而，肠道微生物与肿瘤微环境之间的深层机制尚未完全阐明。
Lactobacillus intestinalis（L. intestinalis）是一种从大鼠肠道中分离出的益生菌，既往研究表明其具有抗炎作用，但其在结直肠癌中的作用尚未被探索。本研究旨在揭示L. intestinalis在结直肠癌中的抗肿瘤机制，特别是其如何通过调节肿瘤微环境中的免疫细胞来抑制肿瘤生长。
研究流程
研究分为多个步骤，涵盖了体外细胞实验、动物模型实验以及临床样本分析。
细菌培养与细胞共培养：
- L. intestinalis从美国典型培养物保藏中心（ATCC）购买，并在MRS培养基中培养。研究使用人类结直肠癌细胞系RKO和小鼠结直肠癌细胞系MC38进行实验。
- 通过共培养实验，研究人员发现L. intestinalis本身并不直接抑制肿瘤细胞的增殖，但其代谢产物能够影响肿瘤微环境中的免疫细胞。
动物模型实验：
- 研究使用了两种小鼠模型：AOM/DSS诱导的结直肠癌模型和APCmin/+自发性腺瘤模型。小鼠在抗生素处理后，分别口服L. intestinalis、E. coli或PBS作为对照。
- 结果显示，L. intestinalis显著减少了肿瘤的数量和负荷，并通过免疫组化分析发现其降低了肿瘤组织中增殖标志物Ki67和血管侵袭标志物CD31的表达。
免疫细胞分析：
- 通过流式细胞术分析，研究人员发现L. intestinalis显著增加了肿瘤微环境中免疫细胞的浸润，尤其是树突状细胞（DC）的数量。此外，L. intestinalis还激活了CD8+ T细胞，降低了其抑制性标志物PD-1的表达。
CCL5的作用机制：
- 通过RNA测序和ELISA实验，研究人员发现L. intestinalis能够诱导肿瘤细胞分泌CCL5，进而通过NOD1/NF-κB信号通路促进DC的趋化作用。
- 在DC缺陷的小鼠模型中，L. intestinalis的抗肿瘤作用被显著削弱，进一步证实了DC在L. intestinalis介导的抗肿瘤机制中的关键作用。
临床样本分析：
- 研究人员收集了结直肠癌患者的粪便和肿瘤组织样本，发现L. intestinalis的丰度与CCL5、ITGAX（DC标志物）和NOD1的表达呈正相关。此外，TCGA数据库的分析也显示，CCL5高表达的患者具有更高的DC浸润和免疫评分。
主要结果
L. intestinalis抑制结直肠肿瘤发生：
- 在AOM/DSS诱导的结直肠癌模型和APCmin/+自发性腺瘤模型中，L. intestinalis显著减少了肿瘤的数量和负荷，并通过免疫组化分析证实其降低了肿瘤细胞的增殖和血管侵袭。
L. intestinalis招募树突状细胞：
- 通过流式细胞术和免疫组化分析，研究人员发现L. intestinalis显著增加了肿瘤微环境中DC的数量，并激活了CD8+ T细胞。
CCL5介导的DC趋化作用：
- L. intestinalis通过NOD1/NF-κB信号通路诱导肿瘤细胞分泌CCL5，进而促进DC的趋化作用。在DC缺陷的小鼠模型中，L. intestinalis的抗肿瘤作用被显著削弱。
临床相关性：
- 在结直肠癌患者的临床样本中，L. intestinalis的丰度与CCL5、ITGAX和NOD1的表达呈正相关，表明L. intestinalis在结直肠癌的发生和发展中具有重要的临床意义。
结论
本研究首次揭示了Lactobacillus intestinalis通过诱导肿瘤细胞分泌CCL5，进而招募树突状细胞并抑制结直肠肿瘤发生的机制。这一发现不仅为结直肠癌的微生物干预提供了新的策略，还深化了我们对肠道微生物、肿瘤细胞和肿瘤微环境之间相互作用的理解。
研究亮点
- 新颖的微生物干预策略：L. intestinalis作为一种新的益生菌，展示了其在结直肠癌治疗中的潜力。
- CCL5的关键作用：研究首次揭示了CCL5在L. intestinalis介导的抗肿瘤机制中的核心作用。
- NOD1/NF-κB信号通路的发现：研究阐明了L. intestinalis通过NOD1/NF-κB信号通路诱导CCL5分泌的分子机制。
研究意义
本研究不仅为结直肠癌的治疗提供了新的微生物干预策略，还为理解肠道微生物与肿瘤微环境之间的复杂相互作用提供了新的视角。未来的研究可以进一步探索L. intestinalis的具体成分及其与受体的结合机制，以开发更有效的结直肠癌治疗方法。