III期结直肠癌患者肠道微生物群的特征：一项病例对照研究

《Gene》：Characterization of the gut microbiota in patients with stage III colorectal cancer: A case-control study

结直肠癌患者与健康人群肠道菌群多样性及代谢特征比较，采用Illumina HiSeq测序技术发现CRC患者α多样性显著降低，β多样性显示分类学差异，Pseudomonadota、Escherichia等菌属及HEMESYN2-PWY等代谢通路丰度显著升高。

　　在这项研究中，科学家们关注的是非洲马里地区患有III期结直肠癌（CRC）患者的肠道微生物群与健康人群之间的差异。这项研究采用了一种被称为病例对照研究的方法，旨在通过高通量测序技术对肠道微生物群进行深入分析，从而揭示其在CRC发展中的潜在作用。研究团队由来自马里和国际机构的多名研究人员组成，他们共同致力于探索肠道微生物群与结直肠癌之间的关系，并为未来的预防和早期诊断提供数据支持。

结直肠癌是一种在全球范围内对公共健康构成重大威胁的疾病，它不仅发病率高，而且死亡率也相当可观。根据2020年的全球癌症发病率、死亡率和患病率（GLOBOCAN）数据，结直肠癌在全球癌症病例中占比约为10%，而在癌症相关死亡中占比约为9.4%。这一数据突显了结直肠癌作为全球第二大癌症致死原因的地位。特别是在非洲，结直肠癌的发病率和死亡率分别为每10万人8.4例和5.6例，这一数字表明该地区在面对结直肠癌时面临严峻挑战。

在马里，结直肠癌已成为男性和女性中第三常见的癌症。根据2019年马里癌症登记处的数据，CRC在所有癌症病例中占比约15%。值得注意的是，约23%的患者年龄低于30岁，而60%的患者年龄低于50岁。这一趋势与工业化国家的结直肠癌发病率形成鲜明对比，后者通常认为结直肠癌是一种与年龄增长相关的疾病，其发病率在50岁以上人群中显著上升。这种差异提示，结直肠癌在非洲地区可能受到不同环境因素、饮食习惯或遗传背景的影响。

结直肠癌的成因复杂，涉及遗传、表观遗传和环境等多种因素的相互作用。近年来，越来越多的研究表明，肠道微生物群在结直肠癌的发生和发展中扮演着重要角色。肠道微生物群是指寄居在人体肠道中的微生物集合，包括细菌、古菌、病毒、寄生虫和真菌等。这些微生物不仅参与宿主的消化和营养吸收，还在免疫调节、代谢过程以及维持肠道结构完整性方面发挥关键作用。因此，肠道微生物群的失衡可能成为结直肠癌发展的潜在诱因。

研究团队在本研究中采用了先进的高通量测序技术，以分析参与者的粪便样本中的微生物组成。通过这种技术，研究人员能够更全面地了解肠道微生物群的多样性及其功能特征。他们选择了23名在治疗前确诊为III期结直肠癌的患者，以及24名未接受任何抗癌或抗生素治疗的健康对照者。这种研究设计有助于明确CRC患者与健康人群在肠道微生物群方面的差异，同时避免了治疗过程对结果的干扰。

研究结果表明，CRC患者和健康人群的肠道微生物群存在显著差异。通过PERMANOVA测试，研究人员发现两者在肠道微生物群组成上具有显著的统计学差异（R2 = 0.132，P = 0.001）。此外，CRC患者的α多样性显著降低，这表明其肠道微生物群的多样性比健康人群更少。α多样性通常用来衡量一个样本中微生物的丰富度和均匀度，而β多样性则反映了不同样本之间微生物群落的差异。通过主坐标分析（PCA），研究人员发现CRC患者与健康人群的微生物群落结构存在显著差异，这可能意味着某些特定的微生物在CRC患者中更为普遍。

进一步的分析显示，某些特定的微生物门类和菌种在CRC患者中显著增多。例如，Pseudomonadota门、Escherichia属、Citrobacter freundii、Klebsiella sp. LTGPAF-6F、Escherichia albertii、Escherichia coli、Caudovirales、Apicomplexa以及Verrucomicrobiota等微生物的丰度在CRC患者中显著高于健康人群。这些微生物的增加可能与结直肠癌的发展有关，尤其是在炎症反应和代谢途径方面。研究还发现，CRC患者中某些代谢通路的相对丰度较高，如HEMESYN2-PWY（血红素合成II途径）、PWY-5154（L-精氨酸生物合成III途径）、FUC-RHAMCAT-PWY（果糖和鼠李糖降解的超级通路）、ECASYN-PWY（肠杆菌共同抗原生物合成途径）、ENTBACSYN-PWY（肠杆菌素生物合成途径）以及AEROBACTINSYN-PWY（好氧菌素生物合成途径）。这些通路的改变可能与结直肠癌的病理机制密切相关。

研究人员指出，肠道微生物群的多样性变化可能是结直肠癌发生的一个重要指标。α多样性减少意味着肠道微生物群的结构变得更加单一，这可能削弱了肠道的免疫防御功能，使得宿主更容易受到病原体的侵袭。此外，β多样性变化反映了不同个体之间微生物群落的差异，这种差异在CRC患者中尤为明显。研究还强调了某些特定微生物的潜在致病性，如Helicobacter pylori、Escherichia coli、Streptococcus bovis、Enterococcus faecalis、Clostridium septicum和Fusobacterium nucleatum等，这些微生物在粪便样本中被检测到，并被认为可能与结直肠癌的发展有关。

研究的初步发现表明，肠道微生物群的改变可能在结直肠癌的早期诊断和治疗中发挥重要作用。通过分析肠道微生物群的组成和功能特征，研究人员可以识别出与结直肠癌相关的潜在生物标志物。这些生物标志物不仅有助于提高结直肠癌的诊断准确性，还可能为开发新的治疗策略提供线索。此外，了解肠道微生物群与结直肠癌之间的关系，有助于制定更有效的预防措施，特别是在非洲地区，结直肠癌的发病率和死亡率仍然较高。

这项研究的局限性在于样本量较小，仅包括23名CRC患者和24名健康对照者。尽管如此，这些数据仍然为后续研究提供了重要的基础。研究人员计划扩大样本规模，以更好地理解马里地区CRC患者肠道微生物群的特征及其与疾病进展的关系。此外，他们还希望进一步探索这些微生物在CRC发展中的具体作用机制，包括它们如何影响宿主的免疫系统、代谢过程以及肠道环境。

研究团队在研究过程中严格遵守伦理规范，所有参与者在纳入研究前均签署了书面知情同意书。研究获得了马里巴马科大学科学、技术和技术学院（USTTB）伦理委员会的批准，确保了研究的科学性和伦理性。此外，研究还得到了美国国立卫生研究院（NIH）和全球健康研究所（IGH）的资助，这表明国际社会对非洲地区结直肠癌研究的关注和支持。

在研究设计方面，团队采用了病例对照研究的方法，这有助于比较CRC患者和健康人群之间的微生物差异。通过这种设计，研究人员能够更有效地识别出与疾病相关的微生物特征。同时，他们还收集了参与者的临床和病理数据，以确保研究结果的全面性和准确性。研究结果的分析不仅限于微生物的组成，还包括其功能特征，这有助于揭示肠道微生物群在CRC发生中的潜在作用。

研究的意义在于，它为非洲地区的结直肠癌研究提供了重要的数据支持。此前，关于非洲地区CRC患者肠道微生物群的研究相对较少，而本研究填补了这一空白。通过分析马里CRC患者的肠道微生物群，研究人员不仅能够更好地理解该地区CRC的发病机制，还可能为开发针对非洲人群的个性化治疗方案提供依据。此外，研究结果还可以为其他发展中国家的CRC研究提供参考，推动全球范围内的肠道微生物群研究。

在研究方法上，团队采用了高通量测序技术，这是一种能够快速、高效地分析微生物群落的技术。通过这种技术，研究人员可以获取大量微生物数据，并利用先进的分析工具进行深入研究。此外，研究团队还采用了多种统计方法，如PERMANOVA和主坐标分析（PCA），以确保研究结果的可靠性和科学性。这些方法不仅能够揭示微生物群落的组成差异，还能帮助研究人员理解这些差异背后的生物学意义。

研究团队的贡献不仅体现在数据分析和结果解读上，还包括研究设计、样本收集、数据处理和论文撰写等多个方面。每位研究人员都承担了不同的任务，以确保研究的顺利进行和结果的准确呈现。例如，某些研究人员负责研究概念和设计，另一些则负责样本收集和数据处理。这种分工合作的方式有助于提高研究的效率和质量，同时也体现了团队成员之间的专业协作。

此外，研究团队还强调了研究结果的临床应用价值。他们指出，通过分析肠道微生物群的组成和功能特征，可以为CRC的早期诊断和预防提供新的思路。这不仅有助于提高CRC的诊断率，还可能为开发新的生物标志物和治疗策略提供依据。研究团队希望未来能够进一步扩大样本规模，并结合其他临床数据，以更全面地理解肠道微生物群在CRC发展中的作用。

总之，这项研究为结直肠癌与肠道微生物群之间的关系提供了新的视角。通过分析马里CRC患者的肠道微生物群，研究人员揭示了微生物群落组成和功能特征的变化，这些变化可能与CRC的发展密切相关。研究结果不仅有助于提高CRC的诊断和治疗水平，还可能为制定更有效的预防措施提供科学依据。未来，随着研究的深入，肠道微生物群在CRC研究中的重要性将进一步凸显，为全球结直肠癌防治工作贡献力量。