嗜酸乳杆菌抑制非酒精性脂肪肝相关的肝细胞癌

非酒精性脂肪性肝病(Non-alcoholic fatty liver disease ，NAFLD)是全球最常见的慢性肝病，影响全球10亿人。NAFLD可逐渐发展为非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)、肝硬化，并最终发展为肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)。迄今为止，NAFLD已成为HCC增长最快的病因。与病毒性肝炎引起的HCC相比，NAFLD相关性HCC (NAFLD-HCC)患者生存率较差，对免疫治疗的反应较差。NAFLD-HCC发展的机制是复杂的，而越来越多的证据表明其与肠道微生物群密切相关。在人体中，肝和肠通过门静脉循环相互沟通，形成肠-肝轴。

最近的研究已经证明了益生菌作为几种癌症的预防剂的有效性，以及作为癌症治疗的辅助剂来提高其疗效。益生菌也显示出治疗NAFLD和NASH的良好潜力，但它们在NAFLD- HCC中的作用尚不清楚。基于粪便宏基因组测序实验发现，与对照组小鼠相比，在高脂高胆固醇饮食诱导的NAFLD-HCC小鼠中，嗜酸乳杆菌被鉴定为最耗尽的物种之一。  

在致癌物(DEN)和HFHC饮食诱导的NAFLD-HCC小鼠模型中，与对照组相比，补充嗜酸乳杆菌显著减少了肿瘤数量、肿瘤大小和肿瘤负荷(均P < 0.05)，而对肿瘤发生率没有影响。组织学评估发现，嗜酸乳杆菌处理小鼠的非肿瘤肝组织中脂肪变性和炎症显著减少(P < 0.05)。

图1. 嗜酸乳杆菌对小鼠NAFLD-HCC的影响

通过将小鼠肝癌细胞系(Hepa 1-6)注射到喂食HFHC的常规小鼠肝脏中，建立原位NAFLD-HCC同种异体移植小鼠模型，发现嗜酸乳杆菌灌胃后小鼠同种异体移植物的肝脏肿瘤更小，肿瘤重量和肿瘤体积均显著减少(P < 0.05)。

图2. 嗜酸乳杆菌对同种异体移植小鼠肝脏的改善

通过荧光原位杂交，发现嗜酸乳杆菌在灌胃小鼠的结肠中高表达，而在肝组织中不存在，表明嗜酸乳杆菌的保护作用归因于其分泌的分子，而不是细菌本身。通过非靶向代谢组学分析显示，在差异代谢物中，与对照组相比，嗜酸乳杆菌培养物中最富集的代谢物是戊酸；同时检测了用HFHC喂养的DEN处理的常规小鼠中戊酸的水平，发现添加嗜酸乳杆菌后肝脏和门静脉血清中戊酸的含量显著增加，同样，添加嗜酸乳杆菌的HFHC喂养的DEN处理无菌小鼠肝脏和门静脉血清中戊酸含量也显著增加(P < 0.01)。

图3. HFHC饲喂DEN处理常规和无菌小鼠肝脏和门静脉血清戊酸水平

   戊酸处理后小鼠血清中FITC标记的葡聚糖外排减少，并且内毒素血症标志物脂多糖(LPS)也显著降低，这些发现表明戊酸可以改善NAFLDHCC小鼠肠道屏障的完整性和功能。通过RNA测序发现，嗜酸乳杆菌衍生的戊酸与肝细胞表面受体GPR41/43结合，灭活致癌性Rho-GTPase信号通路，从而抑制NAFLD-HCC的发展。

图4.  HFHC喂养DEN处理小鼠肝脏HDAC活性