摘要：在癌症治疗中，化疗药物伊立替康（CPT11）一直扮演着重要角色，但其带来的严重肠道副作用却让许多患者苦不堪言。这种药物虽然能有效对抗肿瘤，却常常引发剧烈的腹泻和肠道黏膜损伤，严重影响患者的生活质量。然而，最新的研究带来了一线曙光。科学家们发现，一种名为脱氢二异
在癌症治疗中，化疗药物伊立替康（CPT11）一直扮演着重要角色，但其带来的严重肠道副作用却让许多患者苦不堪言。这种药物虽然能有效对抗肿瘤，却常常引发剧烈的腹泻和肠道黏膜损伤，严重影响患者的生活质量。然而，最新的研究带来了一线曙光。科学家们发现，一种名为脱氢二异丁香酚（DDIE）的天然化合物，可能成为缓解这些副作用的关键。DDIE不仅能减轻肠道炎症，还能通过调节肠道菌群，特别是抑制一种名为粪肠球菌的细菌，来减少有毒代谢产物的生成。这一发现不仅为癌症患者带来了新的希望，也为未来的治疗策略提供了新的方向。让我们一起深入了解这项研究，探索DDIE如何为化疗患者带来福音。
文章介绍
题目：靶向抑制表达Gus的粪肠球菌促进肠道干细胞和上皮修复有助于脱氢二异丁香酚缓解伊立替康的化学毒性
杂志：Acta Pharmaceutica Sinica B
影响因子：IF=14.8
发表时间：2024年10月
#1
研究背景
Background
CPT11是一种常用抗癌药物，但其临床应用受限于严重的迟发性腹泻和肠道黏膜炎。这些副作用主要源于其活性代谢产物SN38在肠道中积累，导致肠道上皮细胞损伤。SN38的积累与肠道细菌产生的β-葡萄糖醛酸苷酶（Gus）密切相关，该酶将无毒的SN38G转化为有毒的SN38。因此，抑制Gus活性或调节肠道菌群可能是缓解CPT11肠道毒性的有效策略。
以往研究多集中于通过抑制Gus酶活性或调节炎症反应来缓解CPT11诱导的肠道黏膜炎，但忽略了肠道菌群的作用，尤其是Gus表达细菌对肠道上皮修复的影响。为此，本研究探索了DDIE对CPT11诱导的肠道黏膜炎的缓解作用及其机制。研究假设DDIE通过靶向抑制Gus表达细菌（如粪肠球菌），减少SN38生成，并促进肠道干细胞增殖和分化，从而缓解CPT11的肠道毒性。这一研究不仅揭示了DDIE在肠道黏膜炎中的潜在应用，还为开发新的治疗策略提供了科学依据。
#2
研究思路
Methods
动物模型：建立了CPT11诱导的肠道黏膜炎小鼠模型，并通过口服给予DDIE来评估其对肠道黏膜炎的缓解效果。
肠道菌群分析：通过16S rRNA测序分析CPT11处理的小鼠粪便样本，研究DDIE对肠道菌群组成的影响。
肠道类器官培养：利用小鼠肠道类器官模型，研究DDIE对肠道干细胞（ISC）和上皮细胞分化的影响。
Gus活性检测：通过4-甲基伞形酮-β-D-葡萄糖醛酸（4-MUG）和对硝基苯酚-β-D-葡萄糖苷（PNPG）实验，检测DDIE对Gus活性的影响。
临床样本分析：分析接受CPT11化疗的结直肠癌患者的粪便样本，研究Gus表达细菌与CPT11毒性的相关性。
#3
研究结果
Results
1. DDIE可减轻CPT11诱导的小鼠肠黏膜炎症
研究建立了CPT11诱导的肠黏膜炎模型，小鼠连续5天腹腔注射CPT11后出现体重下降、腹泻和结肠缩短等黏膜炎症表现。DDIE（25和75 mg/kg）显著减轻了这些症状，改善了结肠缩短，并减少了组织病理学变化，包括中性粒细胞浸润和隐窝丢失。高剂量（75 mg/kg）DDIE效果更佳，进一步实验分析显示其显著降低了促炎介质Cox-2、Il-6和Tnf-a的mRNA水平，逆转了iNOS和COX-2蛋白水平的升高。结果表明DDIE能有效改善CPT11诱导的黏膜炎（图1）。
图1
2. DDIE保护了暴露于CPT11的小鼠肠道屏障的完整性
研究评估了DDIE对CPT11诱导的肠黏膜炎的影响。CPT11处理的小鼠表现出更高的FITC-葡聚糖水平，血清DAO和LPS水平显著升高，表明肠屏障功能受损。DDIE处理降低了这些指标，显示出对肠屏障的保护作用。此外，DDIE显著增强了紧密连接蛋白（ZO-1、Claudin-7和Occludin）的表达，并通过免疫荧光和透射电镜成像证实了其对肠黏膜结构的保护。体外实验表明，DDIE在30 mmol/L浓度下对人肠上皮细胞无毒性，能减轻SN38诱导的电阻下降，促进细胞伤口愈合，并抑制细胞凋亡。这些结果表明DDIE通过增强肠屏障完整性和促进伤口愈合来减轻CPT11诱导的黏膜炎（图2）。
图2
3. DDIE改善CPT11暴露小鼠的肠上皮分化
研究通过RNA测序分析了DDIE对CPT11诱导的黏膜炎的影响机制。结果显示，DDIE显著减轻了CPT11诱导的基因表达偏差，逆转了与炎症信号和肠上皮分化相关的基因表达变化。DDIE有效恢复了CPT11处理后降低的干细胞、杯状细胞、簇状细胞和Paneth细胞相关基因的表达，并通过AB-PAS染色和透射电镜观察到DDIE增加了杯状细胞数量和黏液分泌，恢复了细胞增殖标志物和分化蛋白的水平。这些结果表明DDIE通过增强肠上皮分化和黏液分泌，改善了CPT11诱导的黏膜炎小鼠的肠屏障完整性（图3）。
图3
4. 在暴露于CPT11的小鼠中，DDIE抑制肠道产生Gus的细菌并降低Gus活性
研究通过高通量测序分析了DDIE对CPT11诱导的黏膜炎小鼠肠道微生物群的影响。结果显示，CPT11显著改变了肠道菌群组成，降低了细菌多样性，而DDIE治疗使菌群组成向对照组偏移，并显著增加了细菌多样性。CPT11降低了拟杆菌门的相对丰度，增加了变形菌门、放线菌门和Verrucomicrobia的丰度，而DDIE则增加了拟杆菌门的丰度并减少了放线菌门的丰度。DDIE还显著降低了产气细菌的总丰度，特别是降低了g_Enterococcus的丰度，同时增加了g_Roseburia的丰度。通过检测粪便样本中的产气细菌活性和Gus酶活性，发现DDIE处理减少了产气细菌数量并显著降低了Gus酶活性。分子对接分析和酶活性测定表明DDIE对Gus酶具有抑制作用，且呈剂量依赖性。DDIE还显著降低了粪便中SN38的水平，但对CPT11水平无显著影响。这些结果表明，DDIE通过抑制肠道中Gus生成细菌和降低Gus酶活性，减少了结肠中的SN38含量，从而减轻了CPT11诱导的黏膜炎（图4）。
图4
5. DDIE对CPT11诱导的粘膜炎的缓解依赖于肠道菌群
研究人员将CPT11或DDIE处理的小鼠粪便微生物群移植到CPT11诱导的粘膜炎受体小鼠体内。结果显示，与移植CPT11粪菌的小鼠相比，移植DDIE粪菌的小鼠体重显著增加，FITC-葡聚糖水平降低，结肠长度更长，杯状细胞粘液分泌改善，结肠病理损伤减轻，且杯状细胞分化和功能相关基因（KLF4、MUC2）表达上调。此外，DDIE处理小鼠的粪便细菌显著降低了产气细菌的存在和肠道Gus活性，且CPT11暴露小鼠的结肠中产气细菌g_Enterococcus及其代表物种E. faecalis的丰度显著降低，而粪肠杆菌的丰度无显著变化。为进一步探究DDIE在缺乏肠道菌群的情况下是否仍能减轻CPT11诱导的肠黏膜损伤，研究建立了伪无菌小鼠模型。结果表明，DDIE在该模型中对体重、FITC-葡聚糖水平、结肠长度、组织病理学评分和杯状细胞计数均无显著改善作用。这些数据表明，DDIE对CPT11诱导的肠道毒性的改善作用依赖于肠道微生物群的存在（图5）。
图5
6. 靶向抑制产气细菌E. faecalis通过促进肠上皮分化，对DDIE的抗黏膜炎有重要作用
研究通过小鼠实验，发现产气微生物（如g_Enterococcus）与肠道炎症、通透性标志物呈正相关，而与肠紧密连接、ISCs和杯状细胞标志物呈负相关。CPT11处理的小鼠中，g_Enterococcus丰度增加，而DDIE可显著降低其丰度，改善肠道微生物群组成，减轻粘膜炎。此外，通过对健康个体、CPT11化疗患者和未化疗患者的粪便16S rRNA测序分析，发现CPT11化疗患者粪便中Gus功能和g_Enterococcus丰度显著增加，提示其在CPT11胃肠道毒性中的潜在作用。进一步的PLSPM分析表明，CPT11暴露与微生物多样性、粘膜再生和益生菌丰度呈负相关，而与粪肠球菌丰度呈正相关；DDIE则相反，显著改善这些指标。粪肠球菌定殖实验显示，其可加重CPT11诱导的肠黏膜炎，而DDIE通过抑制粪肠球菌，减轻其对隐窝细胞的损伤，促进上皮修复（图6）。
图6
由于SN38是由表达Gus的细菌从SN38G酶促转化而来的，直接诱导粘膜炎，进一步用g_Enterococcus和SN38G的组合培养类器官。与单独用SN38G处理的类器官相比，类器官与g_Enterococcus和SN38G的组合共同孵育导致类器官形成效率、类器官表面积以及KI67和MUC2的表达明显降低。为了进一步支持DDIE对ISC增殖和分化的促进作用，在有或没有DDIE（15 μmol/L）的情况下，将类器官与g_Enterococcus和SN38G的组合一起孵育。施用DDIE可能会部分减轻g_Enterococcus对SN38G转化为SN38的影响，从而提高类器官形成效率、类器官表面积以及KI67和MUC2的表达。这些结果表明，DDIE通过调节肠道微生物群，特别是抑制g_Enterococcus，改善CPT11诱导的粘膜炎（图7）。
图7
7. DDIE与CPT11在结直肠荷瘤小鼠中表现出协同抗肿瘤作用
研究发现，CPT11显著抑制了移植CT26细胞的BALB/c小鼠的肿瘤生长，而DDIE与CPT11联合治疗进一步减缓了肿瘤生长。CCK-8实验表明，DDIE和SN38对CT26细胞具有剂量依赖性抑制作用，并存在协同效应。这表明DDIE在减轻CPT11诱导的粘膜炎的同时，不影响其抗肿瘤作用。
小结
本研究探讨了DDIE如何通过靶向抑制表达Gus的粪肠球菌，来缓解CPT11引起的肠道黏膜炎。研究发现，DDIE能够显著减轻CPT11诱导的腹泻和肠道损伤，改善肠道上皮的完整性，并促进肠道干细胞的修复和再生。通过分析肠道菌群，研究者发现DDIE能够有效降低Gus表达细菌的丰度，从而减少有毒代谢产物SN38的生成。此外，DDIE还显示出与CPT11的协同抗肿瘤效果，表明它不仅能减轻化疗的副作用，还能增强治疗效果。这一发现为未来开发新型治疗策略提供了重要的科学依据，展示了DDIE在改善肠道健康和提高化疗效果方面的潜力。
参考文献
Gao R, Yue B, Lv C, Geng X, Yu Z, Wang H, Zhang B, Ai F, Wang Z, Liu D, Wang Z, Chen K, Dou W. Targeted inhibition of Gus-expressing Enterococcus faecalis to promote intestinal stem cell and epithelial renovation contributes to the relief of irinotecan chemotoxicity by dehydrodiisoeugenol. Acta Pharm Sin B. 2024 Dec;14(12):5286-5304. doi: 10.1016/j.apsb.2024.09.018. Epub 2024 Oct 18. PMID: 39807321; PMCID: PMC11725075.
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来源：培养盒守护者
