玉米须多糖通过微生物-代谢-转录多组学网络促进结直肠癌进展的机制研究

推荐：本研究针对玉米须多糖(CSP)在结直肠癌(CRC)中的作用机制，通过AOM/DSS诱导的小鼠模型结合16S rRNA测序、非靶向代谢组学和转录组学分析，发现CSP通过增加促炎菌群Alistipes、降低有益菌Lactobacillus，激活PI3K-Akt/NF-κB通路，上调36种代谢物（如前列腺素衍生物），最终加速CRC进展。该研究为膳食多糖的致癌风险评估提供了重要依据。

　　

在结直肠癌(CRC)全球发病率持续攀升的背景下，膳食成分与肿瘤微环境的相互作用成为研究热点。尽管部分植物多糖已被证实具有抗肿瘤特性，但玉米须多糖(CSP)这种传统中药材的潜在致癌风险却鲜有报道。尤其令人困惑的是，现有研究对多糖类物质在CRC中的作用存在巨大争议——β-葡聚糖等显示抗癌活性，而某些真菌多糖却可能促进肿瘤发展。这种"多糖悖论"的背后，可能隐藏着微生物群-宿主代谢-免疫调控的复杂网络，但相关机制始终未能阐明。

南昌大学的研究团队在《Journal of Functional Foods》发表的最新研究，首次采用多组学整合策略揭示了CSP促进CRC的全景机制。研究人员首先通过高效阴离子交换色谱(HPAEC)和尺寸排阻色谱-多角度激光光散射(SEC-MALLS)精确解析了CSP的分子特征：纯度≥95%，以葡萄糖(5.7):半乳糖(2.5):甘露糖(1.7)为主要组分，重均分子量达15,171 kDa。随后建立AOM/DSS诱导的CRC小鼠模型，分别给予400/800 mg/kg剂量CSP干预，运用16S rRNA测序、UPLC-QTOF/MS代谢组学和Illumina转录组测序进行系统分析。

3.1 CSP的理化特性与CRC促进作用
色谱分析显示CSP含88.01%中性糖和11.99%糖醛酸。动物实验证实，CSP使结肠长度缩短28%，肿瘤负荷增加2.1倍，Ki67阳性细胞比例升高至63.5%，同时显著降低生存率。

3.2 炎症风暴的激活
ELISA检测发现CSP组促炎因子IL-6、TNF-α、IL-1β分别升高3.2/2.7/2.9倍。免疫荧光显示结肠组织中iNOS和COX-2表达激增，Western blot验证PTGS2(COX-2编码基因)蛋白水平上调4.3倍。

3.3 肠道菌群失衡
α多样性分析显示CSP使Shannon指数降低1.8倍。LEfSe分析鉴定出6个关键差异菌：Desulfovibrionaceae(硫酸盐还原菌)、Alistipes(促炎菌)等显著富集，而Lactobacillus(益生菌)减少72%。PICRUSt2预测显示氨基酸代谢通路异常激活。

3.4 代谢重编程特征
非靶代谢组鉴定出36个上调代谢物，包括17-苯氧基三去甲前列腺素F2α乙酰胺(炎症介质)和1-肉豆蔻酰-2-硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱(膜磷脂)。KEGG富集显示胆碱代谢和花生四烯酸代谢通路显著激活。

3.5 转录组调控网络
差异表达基因分析发现1,655个DEGs，核心基因包括CASP1(半胱天冬酶1)、TLR4(Toll样受体4)等。PPI网络揭示这些基因富集于PI3K-Akt和NF-κB通路，与代谢组数据交叉验证发现甘油磷脂代谢与炎症信号存在强关联。

3.6-3.9 多组学整合
Spearman相关性分析显示Alistipes与前列腺素类代谢物呈正相关(r=0.82)。MESA分析表明关键代谢物通过调节嘌呤代谢等通路影响肿瘤微环境。基因-菌群-代谢物互作网络提示CSP可能通过"Alistipes-花生四烯酸-CASP1"轴促进CRC。

这项研究首次构建了CSP促进CRC的"微生物-代谢-转录"多维机制模型：CSP改变肠道菌群结构，促使Alistipes等菌株代谢产生花生四烯酸衍生物，进而激活PI3K-Akt/NF-κB信号轴，形成促炎-促癌的正反馈循环。该发现不仅解释了膳食多糖的"双刃剑"效应，更警示需要重新评估传统药用多糖的安全性。研究采用的"多组学闭环分析"策略为功能性食品风险评估提供了新范式，特别值得注意的是，CSP诱导的代谢特征(如前列腺素类物质升高)可能成为CRC早期预警的生物标志物。

未来研究需重点解决三个问题：CSP分子结构中哪些特定糖基决定其促癌活性；能否通过益生菌干预阻断"Alistipes-炎症"轴；不同人群肠道菌群对CSP的响应是否存在差异。这些问题的解答将推动个性化营养干预策略的发展，为CRC防治提供新思路。