項(xiàng)目文章：多組學(xué)助力腸道菌群在急性髓系白血病中的作用機(jī)制研究

2. AML引起腸道菌群生態(tài)失調(diào)，從而加速了AML的進(jìn)展

為了闡明腸道菌群在 AML 中的作用，作者構(gòu)建了 MLL-AF9 AML小鼠并對(duì)小鼠糞便進(jìn)行測(cè)序分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照小鼠相比，AML小鼠的腸道菌群多樣性隨著疾病的進(jìn)展而顯著降低。通過(guò)使用抗生素處理AML 小鼠和正常小鼠糞便懸浮液灌胃AML小鼠實(shí)驗(yàn)，觀察了細(xì)胞浸潤(rùn)、增值、脾臟重量和大小等信息，結(jié)果表明 AML會(huì)導(dǎo)致菌群失調(diào)，破壞腸道菌群的多樣性會(huì)加速 AML 的進(jìn)展（圖2）

圖2 AML引起腸道菌群生態(tài)失調(diào)，從而加速了AML的進(jìn)展

3.  糞菌移植延緩AML的發(fā)展

之前研究發(fā)現(xiàn)糞桿菌與良好的預(yù)后相關(guān)，可被認(rèn)為是AML患者的有益菌。通過(guò)單一糞桿菌灌胃實(shí)驗(yàn)和補(bǔ)充或不補(bǔ)充糞桿菌的糞菌移植（FMT）實(shí)驗(yàn)觀察了小鼠白血病細(xì)胞、脾臟重量和大小等信息，結(jié)果表明與單獨(dú)補(bǔ)充糞桿菌相比，完整腸道微生物群的移植在抑制 AML 進(jìn)展中發(fā)揮更大的作用，并且補(bǔ)充糞桿菌可降低 AML-FMT 小鼠的白血病負(fù)擔(dān)（圖3）。
 

圖3 FMT延緩AML的發(fā)展

4. AML患者腸道微生物代謝物發(fā)生了顯著的改變

作者進(jìn)一步研究了腸道菌群參與AML進(jìn)展的具體機(jī)制，采用非靶向代謝組學(xué)方法研究了AML疾病組和健康對(duì)照組糞便、血液和骨髓樣本的代謝譜，發(fā)現(xiàn)組間有明顯差異，其中糞便樣本里的丙酸和丁酸顯著不同。接著使用GC-MS方法對(duì)腸道短鏈脂肪酸（SCFAs）進(jìn)行靶向代謝組學(xué)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)與健康對(duì)照組相比，AML疾病組糞便中的丙酸和丁酸水平顯著降低，且糞桿菌與丁酸呈正相關(guān)。后續(xù)通過(guò)糞桿菌灌胃等實(shí)驗(yàn)證實(shí)丁酸是糞桿菌的直接代謝產(chǎn)物。菌群功能分析發(fā)現(xiàn)兩組之間丁酸代謝的相對(duì)豐度存在明顯差異，表明丁酸鹽可能在AML進(jìn)展中發(fā)揮重要作用（圖4）。

圖4 AML患者腸道微生物代謝物發(fā)生了深刻的改變

5. 丁酸鹽灌胃可延遲 AML 進(jìn)展

通過(guò)小鼠灌胃實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)丁酸鹽可以延緩AML進(jìn)展，比如丁酸鹽處理的 AML小鼠比對(duì)照 AML小鼠表現(xiàn)出更多的脾腫大、細(xì)胞浸潤(rùn)和增殖緩解，延長(zhǎng)了壽命。此外，與 AML患者的結(jié)果一致，丁酸鹽處理的 AML 小鼠血液中丁酸鹽的濃度沒(méi)有明顯的變化，表明丁酸不是通過(guò)直接接觸殺死白血病細(xì)胞，而是通過(guò)其他機(jī)制延緩AML的進(jìn)展（圖5）。

圖5 丁酸鹽灌胃可延緩AML進(jìn)展

6. 丁酸鹽可逆轉(zhuǎn)AML小鼠腸道屏障損傷

與對(duì)照組相比，AML小鼠對(duì)FITC-葡聚糖的腸通透性顯著增加，表明白血病誘導(dǎo)腸道損傷。而與對(duì)照 AML 小鼠相比，丁酸鹽處理的 AML 小鼠的腸道損傷顯著改善，與正常小鼠相比，F(xiàn)ITC-葡聚糖通透性僅輕度增加。在正常小鼠和丁酸鹽處理的 AML小鼠腸上皮細(xì)胞連接的完整性較好，而AML小鼠腸上皮細(xì)胞之間存在顯著較大的間隙。作者進(jìn)一步探討了腸通透性改變的機(jī)制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在AML小鼠中，細(xì)胞-細(xì)胞連接保護(hù)蛋白ZO-1和claudin-1的表達(dá)下調(diào)，而細(xì)胞-細(xì)胞連接抑制蛋白claudin-2的表達(dá)在mRNA和蛋白質(zhì)水平上調(diào)，這些變化在丁酸鹽處理的AML小鼠中逆轉(zhuǎn)（圖6）。

圖6 丁酸鹽可逆轉(zhuǎn)AML小鼠腸道屏障損傷

7. 腸道屏障的損傷加速血液脂多糖（LPS）升高，從而加速AML進(jìn)展

LPS是腸道菌群產(chǎn)生的主要有害物質(zhì)，腸道屏障是LPS進(jìn)入血液的唯一途徑。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)AML疾病組血漿中LPS濃度顯著高于健康對(duì)照組，通過(guò)小鼠灌胃和注射LPS、補(bǔ)充丁酸鹽等實(shí)驗(yàn)證實(shí)了菌群來(lái)源的 LPS 濃度與腸道屏障功能呈負(fù)相關(guān)，腸道屏障受損導(dǎo)致血液中LPS濃度增加，而丁酸鹽處理和 Con-FMT 處理則逆轉(zhuǎn)了這種作用，且LPS 在小鼠體內(nèi)加速AML進(jìn)展，表明調(diào)節(jié)LPS含量對(duì)AML治療有效。

圖7 腸道屏障的損傷加速血液LPS升高，從而加速AML進(jìn)展

 小結(jié)

AML導(dǎo)致腸道完整性受損、菌群多樣性紊亂以及菌群代謝物的變化。腸道屏障功能下降、腸道內(nèi)容物中丁酸鹽含量降低和血液LPS升高是AML的促癌因素，丁酸鹽通過(guò)影響腸道屏障調(diào)節(jié)外周血LPS濃度（圖8）。

圖8 腸道菌群通過(guò)改變腸道屏障功能和LPS血液濃度調(diào)節(jié)AML