口服抗肿瘤药物对小鼠肠道菌群和免疫相关基因表达的影响

摘要

肠道菌群与人类的健康息息相关。肠道菌群可以参与物质代谢，协助宿主完成营养吸收，还可以合成人体必需的维生素。除此之外，肠道菌群失调还与很多疾病，比如糖尿病、胃肠道疾病、肥胖、心血管疾病甚至精神疾病相关。
　　微生物的结构组成会受到很多因素的影响，比如宿主基因型、年龄、饮食、抗生素等。抗肿瘤药物存在毒副作用，这种毒副作用亦能够影响肠道菌群结构，但其作用机制尚不明确。因此，本文以此为切入点，进行口服抗肿瘤药物卡培他滨对小鼠肠道菌群和免疫相关基因表达的影响研究，以期揭示药物影响肠道菌群及免疫系统的作用机制。
　　以小鼠为模型，进行短、中、长（下称Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）三个时期灌胃，灌胃剂量822mg/Kg/day。
　　观察实验小鼠的表型，监测体重，结果显示实验组小鼠体重下降，背毛枯槁，提示卡培他滨影响了小鼠肠道正常的消化吸收功能，从而导致小鼠体质量下降。
　　通过16s rRNA基因测序技术对实验小鼠不同时期粪便、肠内容物、肠黏液中菌群的多样性及结构组成进行分析，发现粪便中的优势菌群为拟杆菌门、厚壁菌门；肠黏液、肠内容物中的优势菌群为厚壁菌门、拟杆菌门和变形菌门。粪便菌群与肠黏液菌群、肠内容物菌群，存在明显差异。肠黏液菌群和肠内容物菌群相似度较高，差异不显著。粪便菌群和肠内容物菌群，实验组和对照组之间有显著差异，但发生差异的菌种并不多。与之相比，实验组肠黏液和对照组肠黏液中菌群差异非常显著，而肠黏液是黏膜免疫的组成部分，提示肠道菌群与免疫系统相关。
　　通过转录组测序技术筛选Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个时期实验组和对照组中差异表达基因，以及这些差异表达基因相关的信号通路，随后进一步筛选差异表达的免疫相关基因和它们参与的信号通路。研究结果显示，Ⅰ期实验组共有334个差异表达基因，上调201个，下调133个。Ⅱ期实验组共有141个差异表达基因，上调68个，下调73个。Ⅲ期实验组共有221个差异表达基因，上调165个，下调56个。三个时期筛选得到的免疫相关差异基因共25个。这些免疫差异基因参与的通路有：NOD样受体信号通路（NOD-like receptor signaling pathway）、T细胞受体信号通路（T cell receptor signaling pathway）、TOll样受体信号通路（Toll-like receptor signaling pathway）、抗原呈递（Antigen processing and presentation）、趋化因子信号通路（Chemokine signaling pathway）、FcγR介导的吞噬通路（Fc gamma R-mediated phagocytosis）等。其中发现Defa-rs7基因与杀菌作用相关，pIgR基因、CCL28基因分别与IgA的转运和分泌相关。提示卡培他滨可能通过改变肠道菌群进而影响黏膜免疫系统。