丁酸钠通过抑制M2型巨噬细胞的极化作用及PD-L1的表达，从而延缓结直肠癌的发展

《mSystems》：Sodium butyrate inhibits colorectal cancer development by reducing M2 macrophage polarization and PD-L1 expression

钠丁酸通过抑制M2型巨噬细胞极化和PD-L1表达增强结直肠癌免疫治疗效果，其机制涉及HDAC/TLR4/MyD88信号通路，为联合疗法提供新策略。

　　短链脂肪酸（SCFAs）是由肠道菌群发酵膳食纤维产生的代谢产物，近年来被逐渐认为是抗癌治疗的一种重要手段。然而，其抗癌效果的具体机制仍不完全清楚。本研究通过单细胞转录组学技术，揭示了钠丁酸（NaB）如何抑制结直肠癌（CRC）的发展，并探索了将NaB与现有免疫治疗方案结合的新策略。为了评估NaB对CRC的影响，我们采用了两种实验模型：一种是通过亚硝基甲烷（AOM）和脱氧核糖核酸硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎小鼠模型，另一种是缺乏巨噬细胞的皮下肿瘤模型。通过RNA测序，我们分析了CRC免疫微环境在NaB治疗后的变化。同时，在巨噬细胞和CRC细胞共培养系统中，我们研究了NaB与程序性死亡配体1（PD-L1）阻断剂之间的潜在协同作用。

研究结果表明，NaB显著降低了AOM/DSS诱导的小鼠模型中的炎症水平，尤其是M2型巨噬细胞的极化程度，同时减少了肿瘤负荷、组织病理学损伤以及疾病活动指数。此外，NaB还减少了PD-L1阳性的肿瘤相关巨噬细胞（TAM）在CRC组织中的浸润。这些效果依赖于巨噬细胞的存在以及HDAC/TLR4/MyD88信号通路。NaB与PD-L1阻断剂的协同作用进一步强调了其在临床试验中的应用价值。

结直肠癌是全球范围内导致癌症死亡的主要原因之一，因此迫切需要新的治疗方案。我们的研究发现，NaB作为一种天然的肠道代谢产物，能够通过抑制促肿瘤的M2型巨噬细胞并减少PD-L1阳性巨噬细胞的浸润，重塑肿瘤免疫环境。通过结合单细胞转录组学和小鼠模型，我们明确了NaB通过HDAC/TLR4/MyD88通路发挥作用，并且其与PD-L1阻断剂的协同作用可能为CRC治疗提供新的思路。这些发现不仅强调了NaB在提升现有免疫治疗效果方面的潜力，还为探索NaB与免疫检查点抑制剂联合治疗提供了明确的理论依据。

在实验方法方面，我们使用了多种技术手段来评估NaB对CRC的影响。首先，通过AOM/DSS诱导的结肠炎小鼠模型，我们观察到NaB能够显著降低炎症反应和肿瘤形成。随后，我们利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术，对小鼠结肠组织中的免疫细胞进行了深入分析，发现NaB能够改变免疫细胞的组成和功能，特别是在T细胞和巨噬细胞的极化方面。通过流式细胞术和免疫组织化学方法，我们进一步验证了这些变化，并观察到NaB对TAMs和CD8+ T细胞的调控作用。

此外，我们还评估了NaB对肿瘤细胞增殖和迁移的影响。在体外实验中，我们发现NaB能够显著抑制肿瘤细胞的增殖和迁移能力，这可能与其对巨噬细胞极化的影响有关。通过使用不同的巨噬细胞来源（如THP-1细胞、RAW264.7细胞系和骨髓来源的巨噬细胞），我们验证了NaB对M2型巨噬细胞的抑制作用。同时，我们还进行了分子动力学模拟，以探讨HDAC1与TLR4或MyD88之间的相互作用，这为理解NaB的分子机制提供了新的视角。

研究还发现，NaB能够通过调节HDAC/TLR4/MyD88信号通路，显著降低肿瘤细胞的PD-L1表达水平。这不仅有助于增强T细胞的抗肿瘤活性，还可能通过减少免疫逃逸来提高免疫治疗的效果。通过比较不同治疗组之间的数据，我们发现NaB与PD-L1阻断剂联合使用时，能够更有效地抑制肿瘤生长。这些结果表明，NaB作为一种低毒性的天然物质，可能在未来的CRC治疗中发挥重要作用。

在实验设计方面，我们采用了多种方法来确保研究的全面性和可靠性。例如，在巨噬细胞耗竭的小鼠模型中，我们发现当巨噬细胞被去除后，NaB对肿瘤生长的抑制作用显著减弱，这表明其抗癌效果与巨噬细胞的存在密切相关。通过评估不同治疗组的肿瘤体积、细胞增殖标记物（如Ki67和PCNA）以及炎症因子水平，我们进一步验证了NaB对肿瘤微环境的调控作用。

此外，我们还使用了伤口愈合实验和侵袭实验来评估NaB对CRC细胞迁移和侵袭能力的影响。结果显示，NaB能够显著抑制CRC细胞的迁移速度和侵袭能力，这可能与其对巨噬细胞极化和PD-L1表达的调控有关。通过定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）分析不同治疗条件下巨噬细胞相关基因的表达，我们发现NaB能够降低PD-L1和Arg-1的表达水平，从而抑制巨噬细胞的促肿瘤功能。

综上所述，本研究揭示了NaB在抑制结直肠癌发展中的重要作用，特别是在调控巨噬细胞极化和PD-L1表达方面。通过结合单细胞转录组学和小鼠模型，我们不仅明确了NaB的作用机制，还为其在临床中的应用提供了理论支持。未来的研究可以进一步探索NaB与免疫检查点抑制剂的联合治疗方案，以期提高CRC的治疗效果。