乳酸链球菌素Z通过调节NF-κB信号通路与肠道菌群降低ApcMin/+小鼠肠道肿瘤发生

本研究首次在ApcMin/+肠道腺瘤模型中证实抗菌肽nisin Z通过直接抑制NF-κB炎症通路与调控肠道菌群组成，显著降低小肠中段肿瘤负荷。其双重作用机制包括下调细胞周期蛋白Cyclin D1表达和改变微生物代谢产物（如4-羟基马尿酸），为细菌天然产物应用于结直肠癌（CRC）防治提供了创新视角。

　　

ABSTRACT

抗菌代谢产物乳酸链球菌素Z（nisin Z）是由乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）产生的多肽类抗生素，长期被安全用作食品防腐剂。本研究首次在Apc^Min/+肠道腺瘤小鼠模型中证实，口服nisin Z能显著降低小肠中段肿瘤数量与面积，并通过体外实验揭示其通过剂量依赖性抑制NF-κB活化通路、下调细胞周期蛋白Cyclin D1表达，以及调节盲肠微生物组结构与血浆微生物代谢产物（如血清素和4-羟基马尿酸）等多重机制发挥抗肿瘤作用。这些发现为细菌天然产物在结直肠癌预防和治疗中的应用提供了新的理论基础。

INTRODUCTION

结直肠癌（CRC）是全球第三大常见癌症，通常影响50岁以上人群，其发生发展与遗传突变、生活方式及肠道菌群密切相关。Apc基因突变可导致家族性腺瘤性息肉病（Apc），这一特性在C57BL/6 Apc^Min/+小鼠模型中得以模拟，该模型易在小肠和结肠形成多发性肿瘤。nisin作为一种革兰氏阳性菌抗菌肽，近年因其在头颈癌治疗中的抗增殖和抗血管生成作用而受到关注，但其对CRC的体内效应及机制尚未明确。

RESULTS

Nisin Z reduces Caco-2 cell proliferation and enhances cell death

通过自动微孔板活细胞成像系统监测发现，300 μM nisin Z处理72小时后显著抑制人结肠腺癌细胞Caco-2的增殖，并使死细胞比例从15%增至23%。表明nisin Z具备剂量依赖性的抗增殖与轻微细胞毒性作用。

Oral nisin Z reduces the number and size of small intestinal adenomas in Apc^Min/+ mice

在高脂饮食诱导的Apc^Min/+雌鼠模型中，饮用含1 mg/mL nisin Z的水12周后，小肠中段肿瘤数量与面积减少约50%，但结肠区域无显著变化。Western blot分析显示该区域Cyclin D1表达显著下调，提示nisin Z通过抑制细胞周期进展降低肿瘤负荷。

Nisin Z attenuates the NF-κB mediated inflammatory response in vitro and in vivo

在THP-1 Blue单核细胞报告实验中，nisin Z以剂量依赖性方式抑制LPS诱导的NF-κB活化（1.5–150 μM），且不影响细胞活力。小鼠体内实验进一步证实，nisin Z处理组小肠中段NF-κB蛋白表达显著降低，表明其直接抗炎作用可能与肿瘤抑制相关。

Oral nisin Z treatment differentially affects the cecal microbiome composition and microbiome-dependent plasma metabolites in WT and Apc^Min/+ mice

16S rRNA测序显示nisin Z处理降低野生型小鼠盲肠菌群Chao1α多样性，但在Apc^Min/+小鼠中影响较弱。菌群组成变化包括Faecalibaculum和Lactobacillus相对丰度下降，而Akkermansia、Odoribacter等与抗炎相关的菌属增加。血浆代谢组学分析发现，nisin Z处理使Apc^Min/+小鼠血清素水平升高，4-羟基马尿酸（与CRC进展正相关）和尿毒症毒素（如硫酸吲哚酯）浓度降低，这些变化可能与菌群重构和炎症缓解有关。

DISCUSSION

本研究首次揭示nisin Z在Apc^Min/+模型中通过直接抑制NF-κB炎症通路与间接调节菌群-代谢物轴的双重机制降低小肠肿瘤发生。局限性在于nisin Z在结肠区域的活性可能因肽类降解而受限，且其分子靶点尚未明确。未来研究将聚焦于益生菌递送系统开发（如乳酸乳球菌封装）、AZO/DSS模型验证基因型差异，以及微生物代谢物（如4-羟基马尿酸）的功能性研究。

MATERIALS AND METHODS

实验使用THP-1 Blue NF-κB报告细胞和Caco-2结肠癌细胞，通过活/死染色、Western blot、RT-PCR和16S rRNA测序等技术分析细胞增殖、炎症通路及菌群变化。Apc^Min/+小鼠饲喂高脂饮食并口服300 μM nisin Z12周，取肠道组织进行肿瘤计数、蛋白与基因表达分析，盲肠内容物用于微生物组测序，血浆样本通过LC-MS/MS检测微生物相关代谢物。统计学分析采用ANOVA、Mann-Whitney检验及FDR校正。