在2025年1月2日,香港中文大学于君教授团队在《Nature Microbiology》杂志上发表了一篇重要研究,标题为“肠-肝易位的致病菌肺炎克雷伯菌促进小鼠肝细胞癌的发生”。该研究深入探讨了肠道菌群与肝癌之间的关系,揭示了肺炎克雷伯菌的肠-肝易位对小鼠肝细胞癌促发的关键影响。这一发现为我们提供了关于肠道菌失衡与肝细胞癌的新视角,同时也为预防和治疗肝细胞癌提供了新的思路。
研究摘要
肝细胞癌(HCC)通常伴随肠道微生物群的变化,但这些变化是否促进癌变仍不明确。研究表明,使用HCC患者的粪便样本进行粪便微生物群移植(FMT)会导致小鼠肝脏出现炎症、纤维化和发育不良,且加速了HCC的疾病进展。发现HCC-FMT使小鼠的肠道屏障受损,活菌转位至肝脏,且在肝脏组织中以肺炎克雷伯菌为主。进一步分析表明,肺炎克雷伯菌的表面蛋白PBP1B与HCC细胞上的TLR4相互作用,进而激活细胞增殖和致癌信号通路。这些结果显示,肠道微生物群的变化在肝癌的发生中发挥了重要作用。
研究结果
研究发现,来自HCC患者的粪便微生物群加速了二乙基亚硝胺(DEN)诱导的肝肿瘤形成。16S rRNA测序结果显示,从健康供体到肝硬化(LC)、再到HCC的样本中,微生物多样性逐渐降低,而肺炎克雷伯菌在HCC个体的粪便样本中高度富集。将不同患者的粪便微生物种群移植到无菌小鼠体内后,不同类型的FMT对肿瘤的直径和负荷产生了显著影响,表明HCC相关的微生物促进了肿瘤的发生。
肠道屏障功能损害与细菌转位
研究还显示,HCC的粪便微生物群损害了肠道屏障功能,导致病原体的转位。通过透射电镜观察,HCC-FMT处理导致结肠细胞间连接异常,影响了紧密连接和粘附连接的结构。这种微生物群的改变导致了细菌向肝脏的易位,进一步证实了肺炎克雷伯菌在HCC组的高富集。
肺炎克雷伯菌的致肿瘤作用
通过在无菌小鼠中灌胃肺炎克雷伯菌,研究人员发现该菌不仅在肠道中生存,还转移至肝脏。FISH分析显示,活的肺炎克雷伯菌在HCC及LC患者的肝脏组织中均有发现。代谢分析和16S rRNA测序结果证实,肺炎克雷伯菌在HCC患者的肝脏微生物群中占主导地位,表明其在HCC发生中的重要角色。
分子机制探讨
研究揭示了肺炎克雷伯菌在肝癌发生过程中的分子机制。通过生物素下拉实验和质谱分析,发现其表面蛋白PBP1B与HCC细胞的TLR4结合,激活了肿瘤发生相关的信号通路。使用TLR4抑制剂后,能够有效抑制PBP1B诱导的HCC细胞生长,这为理解其功能靶点提供了重要线索。
结论与展望
综合以上发现,肺炎克雷伯菌作为一种肠道病原体,促进了小鼠的肝细胞癌发生。该病原体通过增强巨噬细胞来源的明胶酶活性,诱导肠道屏障功能缺失,并最终在肝脏中定植。通过与HCC细胞中特定受体的结合,肺炎克雷伯菌进一步激活了肿瘤信号通路,为肝细胞癌的机制提供了新见解。这些研究成果将有助于寻找针对HCC的新治疗方案,也为肠道菌群的调节在肝癌防治中提供支持,展现了尊龙凯时在生物医疗领域的前景。