益生菌及中草药复合益生菌制剂抑制胃炎--胃癌病程演变的作用和机制研究
研究背景: 胃癌是全球第五大常见癌症，其发生与幽门螺杆菌感染、自身免疫状态、遗传因素以及多种不良生活习惯有关。当多种致病因素长期作用于胃黏膜时，通常会诱发慢性胃炎，研究表明，慢性胃炎在胃癌形成过程中发挥着重要作用，会促进胃组织发生肠上皮化生、异型增生等癌前病变，最终发展成为肠型目癌。由于胃癌发病隐匿，早期胃癌无明显临床症状，往往一经确诊已为晚期，此时治疗效果欠佳，因此对早期胃癌的预测与诊断具有重要的临床意义，但仅依靠内镜筛查容易漏诊，需要寻找一种灵敏度更高的非入侵式诊断方法。转录组测序技术的发展，对于监测胃炎组织的表观遗传学变化并阻止慢性胃炎向癌症恶性转化具有重要意义，通过寻找胃炎-胃癌转化过程中的生物标志物，以实现对胃癌发生风险的早期预测，从而尽早采取干预措施以预防胃癌的发生。研究发现，胃病的发生与胃内菌群甚至肠道菌群失衡有关，尤其是产丁酸菌等益生菌减少，因此通过补充益生菌来恢复胃肠道微生态平衡成为胃病防治的一种重要干预手段。酪酸梭菌作为一种产丁酸菌，在肠道炎症方面的治疗效果突出，但其对胃炎的防治是否同样有效缺乏相关证据，有待进一步研究与探讨。最新研究表明，在一些胃肠道菌群紊乱相关的疾病治疗中，采用中药复合益生菌微生态制剂，或者结合益生菌和益生元进行干预，可以提高干预效果。但由于不同研究之间结果差异大，益生菌或益生菌制剂对胃肠道微生态调节效果和作用机制仍存在争议，需进一步验证。 研究目的: 通过转录组测序技术分析参与胃部炎癌转化的复杂分子网络，寻找其中的关键调节因子，在此基础上，通过动物模型的建立和干预实验，探究益生菌和中药复合益生菌制剂对胃炎的防治作用效果与机制，为早期胃癌的预测、诊断、预防与治疗提供合理参考。 研究方法: (1)纳入2019年至2020年就诊于山东省淄博市市立医院的胃癌患者14例，收集其胃癌组织和癌旁组织，进行转录组测序分析，使用RSEM进行样本的基因表达定量，利用DEGseq方法筛选胃癌差异表达基因，并对胃癌差异表达基因进行GO和KEGG注释和富集分析，寻找与胃癌相关的基因与信号通路，分析胃癌的发生与炎症的关系。同时，从GEO数据库中下载人类胃炎基因表达谱数据集GSE60427，使用R语言的Limma程序包筛选该数据集中的胃炎差异表达基因。将胃癌差异基因与胃炎差异基因联合分析，筛选胃炎与胃癌的共同差异基因，对共同差异基因进行PPI，GO，KEGG和生存分析，寻找可能参与胃炎-胃癌转化的关键基因与通路。 (2)采用MNNG、盐酸雷尼替丁、脱氧胆酸钠、饥饱失常、高盐饮食五因素联合方法构建胃炎大鼠模型，并通过RT-qPCR方法检测胃炎大鼠胃黏膜IL-1α，IL-6，IL-10，IFN-γ，TGF-β1等炎性因子的表达情况。胃炎模型构建成功后进行酪酸梭菌与渭昶好（中药益生菌复合微生态制剂）的灌胃治疗，干预阶段包含胃炎模型组、酪酸梭菌预防组（该组造模前和造模阶段也给予酪酸梭菌灌胃）、酪酸梭菌治疗组、渭昶好治疗组共4个组。在干预的不同阶段（1周、2周、3周），分别从每组中随机抽取7-9只大鼠，检测各组胃黏膜炎性因子IL-1α，IL-6，IL-10，IFN-γ，TGF-β1的表达，从而分析酪酸梭菌和渭昶好的胃炎治疗效果与机制，并对两者作用效果进行比较。在干预3周后，取各组大鼠的胃黏膜，进行转录组测序及差异基因的GO和KEGG富集分析，探究各组大鼠胃组织基因表达及信号通路的变化，进一步揭示酪酸梭菌和渭昶好治疗胃炎并阻断炎癌转化的分子机制。最后，对酪酸梭菌发酵液进行非靶向代谢组检测及短链脂肪酸靶向检测，确定酪酸梭菌发挥有益作用的代谢产物。 研究结果: (1)通过胃癌转录组测序，共筛选得到930个胃癌差异基因，GO分析结果显示，胃癌差异基因与炎症反应、髓系白细胞迁移、细胞增殖与分化、细胞黏附、血管再生等生物过程有关，KEGG富集分析结果表明，胃癌差异基因参与了PI3K/Akt通路、ECM-受体互作、AGE/RAGE通路、PPAR通路等多种炎症相关通路。通过对GSE60427胃炎数据集的分析，共筛选得到940个胃炎差异基因。经分析，共发现115个胃炎与胃癌的共同差异基因。这些共同差异基因的PPI，GO，KEGG以及预后生存分析结果提示，APOE，ITGAX，C3，CLEC7A，HCK，TGFB1，TNFSF11，IGF1，TREM1等基因可能是参与胃炎-胃癌转化的关键基因，可以作为早期胃癌的候选生物标志物。 (2)通过MNNG联合多因素法成功构建胃炎大鼠模型，RT-qPCR检测结果表明，胃炎大鼠胃组织中IL-1α，IL-6，IL-10，IFN-γ，TGF-β1等炎性因子的表达显著提高。干预后，酪酸梭菌预防组、酪酸梭菌治疗组、渭昶好治疗组大鼠状态、胃黏膜形态明显好转，胃组织IL-1α，IL-6，TGF-β1表达显著降低，说明酪酸梭菌及渭昶好均具有胃炎治疗作用。且体重、精神状态、炎性因子表达结果均显示渭昶好具有更好的作用效果。大鼠胃组织转录组结果及酪酸梭菌代谢组结果表明，酪酸梭菌通过产生短链脂肪酸、萜类化合物、亚麻酸、甾体皂甙等有益代谢物，抑制大鼠Atf4，Rps6kb1，Sgk3，Hspa5，Fgd6等炎癌转化相关基因的表达，阻断PI3K/Akt通路、AGE/RAGE通路、雌激素信号通路等多种炎症相关通路;渭昶好通过中药、益生菌、益生元的协同作用，使胃炎大鼠胃组织中Hspa8，Hbegf,Cflar，Dnajal等促癌基因表达下降，从而抑制了TNF通路、AGE/RAGE通路等炎癌转化相关通路。 研究结论: 本研究通过转录组学检测与分析发现，APOE，ITGAX,C3，CLEC7A，HCK,TGFB1，TNFSF11，IGF1和TREM1等基因可能是参与胃炎-胃癌转化的关键基因，可以作为早期胃癌的候选生物标志物，有助于实现对早期胃癌的预测与诊断，指导人们尽早采取干预措施以预防胃癌的发生。另外，通过动物实验发现，酪酸梭菌和渭昶好（中药益生菌复合微生态制剂）具有胃炎治疗效果，且渭昶好作用效果更好，两者均能通过抑制促癌基因表达并阻断PI3K/Akt，AGE/RAGE等多种炎癌转化相关通路来防止胃炎向胃癌的恶性转化。
胃癌;胃炎;炎癌转化;益生菌复合制剂
山东大学
硕士
微生物学
石梅
2022
中文
R573.3;R735.2
2022-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）