苏黎世杆菌发酵樟芝,解锁结直肠癌防治新路径
苏黎世杆菌发酵樟芝,解锁结直肠癌防治新路径
结直肠癌是全球第三大常见癌症,也是癌症相关死亡的主要诱因之一,开发安全有效的辅助防治手段成为科研界的重要方向。发表于《Frontiers in Pharmacology》的一项研究,首次揭示了苏黎世杆菌(Turicibacter)发酵樟芝(Antrodia camphorata)的协同抗癌作用,为结直肠癌的微生态辅助防治提供了全新的天然产物策略。
图1 经条件培养基培养的 Caco-2 细胞的细胞活力与基因表达水平
(A) 经条件培养基培养的 Caco-2 细胞的细胞活力;(B-I) 经新鲜细菌培养基、苏黎世杆菌培养基、添加樟芝的新鲜培养基、添加樟芝的苏黎世杆菌培养基的上清液处理 6 小时后,Caco-2 细胞中 Tph1、Htr1d、Htr2a、Htr2b、Htr2c、c-Myc、Ccnd1 和 Axin2 基因的表达水平
该研究由美国马萨诸塞大学阿默斯特分校团队Zhenhua Liu等人完成,聚焦肠道菌群与药用真菌的联合抗癌机制。研究发现,高脂饮食会显著降低肠道中苏黎世杆菌的丰度,而该菌属与结直肠肿瘤发生密切相关的血清素信号通路调控息息相关。樟芝作为台湾特有药用真菌,其多糖类成分虽被证实具有抗结直肠癌活性,但单独作用效果有限,而苏黎世杆菌的发酵作用,能大幅提升其抗癌效能。
研究团队通过体外细菌培养与结直肠癌细胞系 Caco-2 实验证实,苏黎世杆菌发酵樟芝多糖后,培养基中 α- 酮戊二酸、乳酸等关键生物活性代谢物含量显著升高。经该发酵产物处理后,结直肠癌细胞中促肿瘤的血清素信号通路相关基因(Tph1、Htr1d 等)和 Wnt/β- 连环蛋白信号通路相关蛋白(磷酸化 GSK-3β、活性 β- 连环蛋白等)被显著抑制,且抑制效果远优于未发酵的樟芝多糖(图1)。
图2 经含 / 不含活性氧抑制剂NAC预处理的条件培养基培养后,Caco-2 细胞的活性氧(ROS)生成与细胞凋亡情况
(A) 未处理或经含 / 不含 NAC预处理的条件培养基处理后,活的 Caco-2 细胞的荧光显微镜图像; (B) 经添加樟芝的新鲜培养基 (a) 和添加樟芝的苏黎世杆菌培养基 (b) 的条件培养基培养 24 小时后,Caco-2 细胞的活力;(C) 未处理或经含 / 不含 NAC预处理的条件培养基处理后,Caco-2 细胞的相对过氧化氢生成水平;(D) 蛋白质免疫印迹法检测 NAC预处理对条件培养基处理的 Caco-2 细胞中相关蛋白表达的影响
同时,该发酵产物可高效诱导癌细胞产生活性氧(ROS),通过激活 PI3K/Akt 和 MAPK/Erk 信号通路,促进凋亡相关蛋白剪切型 caspase-3 表达,启动癌细胞的 ROS 介导凋亡程序(图2)。进一步研究表明,苏黎世杆菌发酵樟芝多糖对血清素和 Wnt 促肿瘤通路的抑制作用独立于 ROS 产生,二者协同实现了更强的抗结直肠癌效果。尤为重要的是,樟芝已通过多项安全性评估,证实具备良好的口服食用安全性,而苏黎世杆菌作为肠道固有菌群,其代谢调节作用不会对机体造成额外负担,为后续转化应用奠定了安全基础。该研究首次阐明了苏黎世杆菌与樟芝多糖的协同抗癌机制,证实天然药用真菌经特定肠道菌群发酵后,可通过代谢物重构显著增强生物活性,为天然产物的深度开发提供了新范式。
目前,研究团队计划进一步开展动物体内实验,验证该发酵产物的抗结直肠癌效果,为其开发为结直肠癌辅助防治功能性产品提供更充分的实验依据。这一研究不仅为结直肠癌的防治开辟了 “微生态 + 天然产物” 的全新路径,也为药用真菌与肠道菌群的协同研究提供了重要参考,助力更多天然药用资源的抗癌潜力被挖掘。
参考文献
Lin TC, Soorneedi A, Guan Y, Tang Y, Shi E, Moore MD, Liu Z. Turicibacter fermentation enhances the inhibitory effects of Antrodia camphorata supplementation on tumorigenic serotonin and Wnt pathways and promotes ROS-mediated apoptosis of Caco-2 cells. Front Pharmacol. 2023 Aug 16;14:1203087.
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