應用合集：腸道疾病相關研究成果匯總

截至2022年9月，麥特繪譜已協(xié)助客戶發(fā)表腸病相關研究SCI文章20余篇，平均影響因子IF>9，涵蓋結(jié)直腸癌、結(jié)腸炎、炎癥性腸病、創(chuàng)傷性結(jié)腸損傷等多個研究方向。繪譜君按照上述研究方向整理了其中代表性的文章思路，希望能為您的科研課題設計拓展思路。

一、結(jié)直腸癌研究方向

1. 代謝物與菌群的相互作用或是結(jié)直腸癌潛在診斷標志物

文獻名稱：Altered gut metabolites and microbiota interactions are implicated in colorectal carcinogenesis and can be non-invasive diagnostic biomarkers

發(fā)表期刊：Microbiome，IF=16.837

發(fā)表時間：2022.02

合作單位：香港中文大學

樣本類型：臨床樣本，人的糞便

技術方法：靶向代謝組學，宏基因組學等

研究思路：

（CRC：結(jié)直腸癌患者；CRA：結(jié)直腸腺瘤；NC：健康對照組）

研究結(jié)果：對386名受試者糞便樣本進行靶向代謝組學和宏基因組學分析，菌群相關代謝物正纈氨酸和肉豆蔻酸隨著NC-CRA-CRC進展呈現(xiàn)上升趨勢，CRC相關代謝物富集在支鏈氨基酸、芳香族氨基酸和氨基酸-tRNA生物合成途徑中。篩選到20個差異代謝物進行ROC分析，其中NC vs CRC的AUC為0.8，CRA vs CRC的AUC為0.79。而選擇11種代謝物標志物與6種細菌標志物可以區(qū)分NC與CRC，AUC達到0.9417，而僅使用代謝物的AUC為0.905，表明細菌提高了代謝物的診斷能力。菌群-代謝關聯(lián)分析顯示，CRC相關代謝物和細菌之間存在顯著相關性，而這些相關性會隨著CRC進展發(fā)生變化。

 

2. EGF信號通過COP1影響FOXO4穩(wěn)定性調(diào)控腫瘤進展

文獻名稱：EGF relays signals to COP1 and facilitates FOXO4 degradation to promote tumorigenesis

發(fā)表期刊：Advanced Science，IF=15.84

發(fā)表時間：2020.10

合作單位：中山六院

樣本類型：細胞，CRC小鼠模型，CRC患者腫瘤和正常結(jié)腸組織

技術方法：靶向代謝組學，非靶向代謝組學，同位素示蹤，qPCR，Western blot等

研究結(jié)果：研究發(fā)現(xiàn)FOXO4在EGF刺激的情況下表達被抑制，并且伴隨著CSN6和E3連接酶COP1的上調(diào)。機制研究發(fā)現(xiàn)，CSN6通過泛素化E3連接酶COP1調(diào)控FOXO4的泛素化。代謝組學研究顯示CSN6的表達導致絲氨酸和甘氨酸的產(chǎn)生，OXO4能在mRNA水平抑制GLUT1（葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白）相關基因的表達水平，從而抑制腫瘤對葡萄糖的攝取以及下游的代謝途徑。進一步揭示了CSN6-COP1-FOXO4通路可以調(diào)控腫瘤絲氨酸/甘氨酸代謝通路促進腫瘤惡性進展。通過結(jié)直腸癌患者的生存曲線顯示，高表達FOXO4或者高表達FOXO4合并低表達CSN6的結(jié)直腸癌患者的預后更好。

 

3. 靶向葡萄糖利用，改善結(jié)直腸癌治療效果

文獻名稱：GLUT3 induced by AMPK/CREB1 axis is key for withstanding energy stress and augments the efficacy of current colorectal cancer therapies

發(fā)表期刊：Signal Transduction and Targeted Therapy，IF= 13.493

發(fā)表時間：2020.10

合作單位：復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院

樣本類型：臨床樣本 人的良性結(jié)直腸和腸癌組織，CRC小鼠模型，細胞

技術方法：非靶向代謝組學，同位素示蹤，慢病毒轉(zhuǎn)染等

研究結(jié)果：GLUT3在CRC中高表達，并與CRC患者的不良預后顯著相關，而GLUT1與CRC預后無相關性。通過多種實驗手段證實，GLUT3介導的葡萄糖利用可以在低糖環(huán)境中促進腸癌細胞生長。同位素標記的代謝物示蹤分析發(fā)現(xiàn)葡萄糖經(jīng)GLUT3介導進入腸癌細胞后，被優(yōu)先用于核苷酸的合成，以促進腸癌細胞的快速生長。機制上，低糖環(huán)境下AMPK激酶活性被顯著激活，進而活化下游的CREB1轉(zhuǎn)錄因子；活化的CREB1可以進一步轉(zhuǎn)錄上調(diào)GLUT3的表達水平，增強腸癌細胞在低糖環(huán)境下的利用能力。此外，GLUT3的高表達顯著增強細胞對維生素C殺傷作用的敏感性，為臨床指導維生素C的轉(zhuǎn)化應用提供了重要參考依據(jù)。

 

二、創(chuàng)傷性結(jié)腸損傷研究方向

 

4. 口服天冬酰胺和3-吲哚丙酸可延長創(chuàng)傷性結(jié)腸損傷大鼠壽命

文獻名稱：Oral administration of asparagine and 3‑indolepropionic acid prolongs survival time of rats with traumatic colon injury

發(fā)表期刊：Military Medical Research，IF=34.915

發(fā)表時間：2022.07

合作單位：中國人民解放軍總醫(yī)院

樣本類型：大鼠結(jié)腸內(nèi)容物

技術方法：靶向代謝組學，16S rRNA測序，Western blot，ELISA，qRT-PCR等

研究思路：

研究結(jié)果：創(chuàng)傷性結(jié)腸損傷(TCI)是戰(zhàn)時常見的疾病。本研究共使用669只SD大鼠，首先發(fā)現(xiàn)，TCI會誘導腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)的急性破壞，表現(xiàn)為炎癥反應、腸屏障高通透性及菌群失調(diào)，并且細菌相關代謝物（包括短鏈脂肪酸、氨基酸、碳水化合物、脂肪酸和有機酸）顯著改變。經(jīng)過一系列的篩選和機制研究，發(fā)現(xiàn)口服天冬酰胺和3-吲哚丙酸可通過協(xié)同激活腸上皮細胞中的Akt信號來保護大鼠免受TCI的影響，生存期延長，腸道穩(wěn)態(tài)恢復。

 

三、結(jié)腸炎

 

5. 新生犢牛腸道菌群代謝物熊去氧膽酸可改善腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)和結(jié)腸炎

文獻名稱：Gut microbiota-derived ursodeoxycholic acid from neonatal dairy calves improves intestinal homeostasis and colitis to attenuate extended-spectrum β-lactamase-producing enteroaggregative Escherichia coli infection

發(fā)表期刊：Microbiome，IF=16.837

發(fā)表時間：2022.05

合作單位：中國農(nóng)業(yè)大學

樣本類型：犢牛糞便，小鼠結(jié)腸、結(jié)腸內(nèi)容物、血清，細胞

技術方法：靶向代謝組學，16S rRNA測序，Western blot，qRT-PCR等

研究思路：

1）產(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶腸黏附性大腸桿菌（ESBL-EAEC）感染對腸道菌群結(jié)構(gòu)的影響

2）糞便靶向代謝組學分析菌群相關代謝物的變化，發(fā)現(xiàn)關鍵性差異代謝物熊去氧膽酸（UDCA）

3）菌群-代謝物關聯(lián)分析

4）體外實驗驗證UDCA的抑菌作用，體內(nèi)實驗驗證UDCA對兩種小鼠模型腸道炎癥的改善作用

5）聚焦TGR5-NF-κB信號通路作用機制探討

6）糞菌移植實驗

研究結(jié)果：對健康和腹瀉的新生犢牛進行微生物組和代謝組學分析，發(fā)現(xiàn)ESBL-EAEC感染引發(fā)的腹瀉犢牛糞便菌群結(jié)構(gòu)和代謝物表達譜不同于健康犢牛，其中健康牛糞中UDCA水平顯著高于腹瀉犢牛，相關性分析發(fā)現(xiàn)UDCA和Butyricoccus、Faecalibacterium、Ruminococcus、Collinsella和Coriobacterium等腸道共生菌屬的相對豐度顯著正相關。機制上，UDCA可以通過TGR5-NF-κB信號通路介導抗炎反應。在新生小鼠腸道感染模型和敗血癥模型中，UDCA可以緩解結(jié)腸炎的發(fā)生；將健康小鼠的糞菌移植給受體小鼠可以幫助其抵御ESBL-EAEC感染，促進“健康菌群”定植，進而產(chǎn)生大量短鏈脂肪酸。上述結(jié)果揭示了UDCA是犢牛腸道健康的重要生物“標志物”。

 

6. 膽囊切除術誘導次級膽汁酸積累通過抑制單核/巨噬細胞募集來改善結(jié)腸炎

文獻名稱：Cholecystectomy-induced secondary bile acids accumulation ameliorates colitis through inhibiting monocyte/macrophage recruitment

發(fā)表期刊：Gut microbes，IF=9.434

發(fā)表時間：2022.09

合作單位：北京大學人民醫(yī)院

樣本類型：臨床樣本 人的結(jié)腸組織和糞便，小鼠結(jié)腸組織和糞便

技術方法：靶向代謝組學，16S rRNA測序，流式細胞術，qPCR等

研究思路：

1）小鼠膽囊切除1個月或3個月后發(fā)生結(jié)腸炎，進行膽汁酸（BA）和菌群分析

2）小鼠誘導結(jié)腸炎前，在飲用水中加入膽囊切除后積累的膽汁酸，飼喂3個月

3）探究哪些免疫細胞類型在炎癥狀態(tài)下起作用

4）驗證模型小鼠中BA受體（BARs）是否會受到影響，分析mRNA水平

5）納入配對的膽囊切除術后（PC）患者（n=14）和健康受試者（n=14），進行BA和菌群分析

研究結(jié)果：研究發(fā)現(xiàn)，膽囊切除術可改善DSS誘導的小鼠結(jié)腸炎，加速粘膜修復，并誘導結(jié)腸炎狀態(tài)下糞便菌群和BAs譜發(fā)生顯著變化，其中參與BAs代謝的物種更豐富，次級BAs濃度(LCA，DCA和HDCA)增加，且上述次級BAs也能改善小鼠結(jié)腸炎并加速粘膜修復。膽囊切除術和次級BAs治療抑制了結(jié)腸炎小鼠單核/巨噬細胞的募集。在體外，膽囊切除術相關的次級BAs通過激活LXR α相關信號通路，也下調(diào)THP-1衍生巨噬細胞中的單核趨化因子。PC患者中具有潛在免疫調(diào)節(jié)作用的菌屬和次級BAs增加，這與外周血單核細胞水平呈負相關。因此，膽囊切除術誘導的次級BAs積累通過抑制單核/巨噬細胞的募集來改善結(jié)腸炎，這可能是由LXR α相關信號通路介導的。

 

7. 人的糞菌移植可降低DSS誘導的結(jié)腸炎無菌小鼠敏感性

文獻名稱：Human Fecal Microbiota Transplantation Reduces the Susceptibility to Dextran Sulfate Sodium-Induced Germ-Free Mouse Colitis

發(fā)表期刊：Frontiers in Immunology，IF=8.786

發(fā)表時間：2022.02

合作單位：華中農(nóng)業(yè)大學

樣本類型：小鼠結(jié)腸和糞便

技術方法：靶向代謝組學，宏基因組學，糞菌移植，ELISA等

研究思路：

研究結(jié)果：預先給予健康菌液可顯著緩解結(jié)腸炎的癥狀，此外，健康供體（HD）細菌可顯著降低炎癥標志物和各種促炎因子水平，并增加抗炎因子IL-10的分泌。HD干預組抗炎菌多樣性和豐度更高，如Alistipes putredinis, Akkermansia muciniphila, Bifidobacterium adolescentis, 產(chǎn)短鏈脂肪酸的Christensenella minuta和產(chǎn)次級膽汁酸的Clostridium leptum。而潰瘍性結(jié)腸炎（UC）干預組Bacteroides stercoris（產(chǎn)SCFAs）, Ruminococcus gnavus（IBD相關）, Enterococcus faecalis和Bacteroides caccae（條件致病菌）更豐富。代謝組方面，與UC干預組相比，HD干預組具有抗炎作用的吲哚乙酸和不飽和脂肪酸(DHA、DPA、EPA)明顯增加。

 

8. 益生菌“雞尾酒”通過改善結(jié)腸炎小鼠腸道菌群和代謝物來減輕腸道炎癥

文獻名稱：Probiotic Cocktail Alleviates Intestinal Inflammation Through Improving Gut Microbiota and Metabolites in Colitis Mice

發(fā)表期刊：Frontiers in Cellular and Infection Microbiology，IF=6.073

發(fā)表時間：2022.06

合作單位：同濟大學、上海市第六人民醫(yī)院金山分院

樣本類型：小鼠糞便

技術方法：靶向代謝組學，16S rRNA測序，糞菌移植，ELISA，Western Blot，qPCR等

研究思路：

1）將25只小鼠分為5組：空白組（PBS處理），對照組（DSS誘導結(jié)腸炎），益生菌組（DSS+益生菌“雞尾酒”），糞菌移植組（DSS+來自健康小鼠的糞菌），水楊酸組（DSS+5-氨基水楊酸）

2）評估小鼠結(jié)腸炎癥情況

3）比較各組間小鼠腸道菌群差異

4）分析小鼠糞便短鏈脂肪酸水平

研究結(jié)果：研究建立了一種新型益生菌混合物，與菌群移植（FMT）和5-氨基水楊酸相比，該益生菌混合物在減輕結(jié)腸炎癥狀、降低疾病活性和粘膜炎癥方面表現(xiàn)更好。益生菌混合物導致抗炎細菌增加，促炎細菌降低，短鏈脂肪酸如丙酸和異丁酸水平升高，腸道菌群與代謝物的改變可能介導了益生菌組有效減輕腸道炎癥的作用。

 

四、炎癥性腸病

 

9. 炎癥性飲食介導克羅恩疾病中腸道菌群與代謝物的改變

文獻名稱：Dietary inflammatory potential mediated gut microbiota and metabolite alterations in Crohn’s disease: A fire-new perspective

發(fā)表期刊：Clinical Nutrition，IF=7.643

發(fā)表時間：2022.04

合作單位：中山大學附屬第一醫(yī)院

樣本類型：臨床樣本 人的血清和糞便

技術方法：靶向代謝組學，宏基因組測序等

研究思路：

研究結(jié)果：研究發(fā)現(xiàn)克羅恩病（CD）患者在確診前一年的飲食具有潛在的促炎作用，即促炎飲食與CD風險和疾病活動度密切相關。隨后，研究人員篩選到未服用任何藥物的130名受試者，根據(jù)飲食炎癥指數(shù)（DII）得分將其分為四組，其中Quartile 4（HC-pro）最具促炎作用，Quartile 1（HC-anti）最具抗炎作用。HC-pro中Veillonella parvula, Morganella morganii, Prevotella lascolaii等10個物種豐度增加，而HC-anti中Coprococcus eutactus顯著富集。此外，與HC-anti相比，HC-pro中微生物基因相關免疫系統(tǒng)RIG-I樣受體(RLRs)信號通路的豐度增加，細菌侵襲上皮細胞的基因具有增加的趨勢。糞便代謝組：6個代謝物在HC-pro組中顯著上調(diào)，主要參與短鏈脂肪酸（SCFAs）合成和代謝相關的代謝通路。另外，較高的炎癥飲食可能通過調(diào)節(jié)某些關鍵的代謝通路與CD有關，從而導致代謝穩(wěn)態(tài)的破壞。血清代謝組：炎癥飲食可能介導芳香族氨基酸合成與CD的代謝紊亂。最后相關分析表明促炎飲食下代謝物的改變可能介導了CD發(fā)病機制中的宿主-微生物群相互作用。

 

10. 多水平分析人參皂甙成分對炎癥性腸病的作用

文獻名稱：Microbiota, co-metabolites, and network pharmacology reveal the alteration of the ginsenoside fraction on inflammatory bowel disease

發(fā)表期刊：Journal of Ginseng Research，IF=5.735

發(fā)表時間：2022.04

合作單位：長春中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院

樣本類型：大鼠腸內(nèi)容物

技術方法：非靶向代謝組學，16S rRNA測序，網(wǎng)絡藥理學，分子對接等

研究思路：

1）對人參皂苷組分(GS)中的10種皂苷進行鑒定

2）大鼠分組處理，采集腸內(nèi)容物進行16S rRNA分析和代謝組學分析

3）網(wǎng)絡藥理學分析：藥物靶點和疾病靶點；成分-蛋白，靶點-疾病網(wǎng)絡構(gòu)建；GO和KEGG分析

4）分子對接分析人參皂甙組分的潛在靶點

研究結(jié)果：一. 人參皂苷對IBD有改善作用。進一步分析顯示，人參皂甙可調(diào)節(jié)腸道菌群及其相關代謝物，其中7種內(nèi)源性代謝物（乙酸、丁酸、檸檬酸、色氨酸、組氨酸、丙氨酸和谷胱甘肽）可作為GS在IBD治療中的重要生物標志物。二. 生物網(wǎng)絡分析發(fā)現(xiàn)，主要屬于糖酵解和磷酸戊糖通路的EGFR、STAT3和AKT1是GS干預IBD的潛在靶點。

 

更多腸道疾病相關研究成果：

1. Huangqin decoction ameliorates DSS-induced ulcerative colitis: Role of gut microbiota and amino acid metabolism, mTOR pathway and intestinal epithelial barrier.Phytomedicine. 2022.
2. Temporal Changes in Fecal Unabsorbed Carbohydrates Relative to Perturbations in Gut Microbiome of Neonatal Calves: Emerging of Diarrhea Induced by Extended-Spectrum β-lactamase-Producing EnteroaggregativeEscherichia coli.Frontiers in Microbiology. 2022.
3. Protective Effects of Intestinal Gallic Acid in Neonatal Dairy Calves Against Extended-Spectrum b-lactamase Producing EnteroaggregativeEscherichia coliInfection: Modulating Intestinal Homeostasis and Colitis. Frontiers in Nutrition. 2022.
4. Adequate Lymph Node Assessments and Investigation of Gut Microorganisms and Microbial Metabolites in Colorectal Cancer.OncoTargets and Therapy. 2020.
5. Altered metabolism of bile acids correlates with clinical parameters and the gut microbiota in patients with diarrhea-predominant irritable bowel syndrome.World Journal of Gastroenterology. 2020.
6. Alteration of fecal tryptophan metabolism correlates with shifted microbiota and may be involved in pathogenesis of colorectal cancer.World Journal of Gastroenterology. 2020.
7. Multi-omics Analysis of Gut Microbiota and Metabolites in Rats With Irritable Bowel Syndrome.Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2019.
8. Identification of Gut Microbiota and Metabolites Signature in Patients With Irritable Bowel Syndrome.Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2019.

……

繪譜幫你測

麥特繪譜專注于代謝組學與轉(zhuǎn)化醫(yī)學疾病研究領域，擁有成熟的代謝組學檢測平臺，以靶向代謝組學技術為核心，包括全球獨有技術Q600、Q300、Q200和各類小分子代謝物單獨檢測方法共20+套，菌群16S測序、宏基因組學、轉(zhuǎn)錄組學和蛋白質(zhì)組學等多組學及聯(lián)合分析等全套解決方案。獨家的檢測技術、全面的數(shù)據(jù)報告及專業(yè)的售后探討，助您科研探索之路不斷創(chuàng)新和突破。歡迎聯(lián)系獲取詳細資料！