膳食纤维和益生菌对大肠癌的抑制潜力

膳食纤维可以作为一些有毒化合物的螯合剂，有助于降低肠道毒性，并通过促进有益细菌的生长和抑制一些致病菌群来调节微生物群。膳食纤维已证明结肠炎症状得到改善，摄入量越高， 大肠癌（Colorectal cancer，CRC）风险越低。除了维持肠道稳态外，短链脂肪酸 （SCFA） 等代谢物的产生作为肠道中膳食纤维的最终微生物发酵产物可能是其保护作用的基础。有强有力的证据表明饮食和膳食化合物对肠道微生物群的调节，因此进行了进一步的研究以阐明异环式芳香胺（heterocyclic aromatic amines， HCA） 的可能作用。先前的结果表明，2-氨基-1-甲基-6-苯基-咪唑[4,5-b]吡啶（2-Amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine，PhIP ）和饮食衍生的生物活性化合物（如膳食纤维）是肠道微生物群的潜在驱动因素。此外，根据结肠粘膜损伤的严重程度，发现这些化合物的摄入量水平与微生物群组成的变化之间存在显着关联。

2024年10月29日Sonia González团队在国际期刊《Journal of Agriculture and Food Chemistry》在线发表题为“Potential of Fiber and Probiotics to Fight Against the Effects of PhIP + DSS-Induced Carcinogenic Process of the Large Intestine”的研究性论文。

图1 PhIP + DSS 治疗诱导的组织学结肠粘膜损伤和益生菌或纤维补充剂的抵消作用

与对照组相比，PhIP + DSS 治疗组呈现结肠段糜烂，隐窝丢失和弥漫性炎症。PhIP + DSS治疗组与对照组同时呈现所有组织学发现的结肠段比例也获得了类似的结果。与PhIP+DSS组相比，纤维组表现出弥漫性炎症节段的比例降低和隐窝丢失。益生菌的给药证明，与PhIP+DSS组相比，通过无统计学意义地减少弥漫性炎症。

图2 PhIP + DSS 对结肠长度的影响和益生菌或纤维补充剂的抵消作用。

除了组织学评估外，还测量了结肠长。而与对照组相比，PhIP + DSS 组结肠长度减少 10% 不显著，与 PhIP + DSS 治疗组相比，益生菌组的结肠长 24%。PhIP + DSS 组和纤维组之间结肠长度无显著差异。

图3 每组研究中的肠道微生物群多样性和概况组成

除了 Prevotellaceae 科，与 PhIP + DSS 组相比，它在纤维组中的相对丰度降低。在门水平上，芽孢杆菌属 （Bacillota） 最丰富，其次是拟杆菌门 （Bacteroidota） 和放线菌门 （Actinomycetota）。在科水平上，最丰富的是毛螺菌科，其次是毛螨科、振螺科和乳杆菌科。

图4 PhIP + DSS 给药后粪便 SCFA 分析

PhIP + DSS 组显示粪便丙酸水平显著升高和较低水平的异丁酸、异戊酸、支链 SCFA和戊酸。益生菌的给药导致戊酸排泄水平部分恢复，并且与 PhIP + DSS 组相比观察到浓度增加。根据 T 检验，在 PhIP + DSS 给药后，与 PhIP + DSS 组相比，纤维组的粪便 SCFA 水平没有发现显着差异。

这是第一项分析混合益生菌给药对肠道微生物群组成的影响以减少膳食外源性物质在肠道水平的负面影响的研究。有强有力的证据表明，在调节肠道微生物群方面使用益生菌组合而不是单一菌株很方便。这项工作中摄入了由乳酸菌、双歧杆菌和链球菌菌株组成的多菌株益生菌 （2.2 × 109CFU/d），当以 2 × 10⁹CFU/d左右的剂量使用时，它对结肠炎和结肠肿瘤病变的进展显示出有益作用。目前的工作还发现，与 PhIP + DSS 组相比，益生菌给药抵消了结肠缩短。

在本工作中，以模拟人类高常规 PhIP 饮食摄入量的剂量消耗 PhIP + DSS 会通过侵蚀、炎症和隐窝丢失对结肠粘膜造成损害，并伴有肠道微生物群组成的转变，向更丰度的促炎类群（如梭状芽胞杆菌）UCG014。在给药剂量下，纤维在减轻 PhIP + DSS 对肠粘膜诱导的损伤方面比混合益生菌更有效，而与未补充益生菌的 PhIP + DSS 组中的动物相比，益生菌有利于结肠伸长。

参考文献：Aida Zapico, Nuria Salazar, Silvia Arboleya, Carmen González del Rey, Elena Diaz, Ana Alonso, Miguel Gueimonde, Clara G. de los Reyes-Gavilán, Celestino Gonzalez, and Sonia González. Potential of Fiber and Probiotics to Fight Against the Effects of PhIP + DSS-Induced Carcinogenic Process of the Large Intestine.Journal of Agricultural and Food Chemistry 2024 72 (45), 25161-25172. DOI: 10.1021/acs.jafc.4c07366