刺激性饮料热水提取物对结直肠癌相关肠道细菌生长动力学的影响：体外调节作用研究

《Foods》：In Vitro Modulatory Effect of Stimulant Beverages on the Growth Kinetics of Intestinal Bacteria Associated with Colorectal Cancer

　　

： 结直肠癌与饮食诱导的肠道菌群调节之间的关联日益受到关注，其中致癌细菌的作用亦被广泛讨论。本研究探讨了六种刺激性饮料的热水提取物，即Aspalathus linearis（路易波士茶）、Coffea arabica（阿拉比卡咖啡）、Coffea canephora（罗布斯塔咖啡）、Camellia sinensis var. assamica（阿萨姆茶）、C. sinensis var. sinensis（中国茶）及Ilex paraguariensis（马黛茶），对六种结直肠癌相关细菌的体外生长调节作用。尽管未检测到最低抑菌浓度（MIC）（MIC > 512 μg/mL），但生长动力学分析揭示若干菌株的生长受到调节。在512 μg/mL浓度下，C. sinensis var. assamica与I. paraguariensis调节了Clostridium septicum的生长（41–56%），并将其延滞期延长了61–128分钟。相同浓度的两种提取物调节了Fusobacterium necrophorum的生长（26–27%），而I. paraguariensis分别将Peptostreptococcus anaerobius和Escherichia coli的延滞期延长了72分钟和21分钟。两种C. sinensis变种亦降低了Streptococcus bovis的生长（49–60%），而某些处理则刺激了E. coli的生长。上述发现表明，刺激性饮料提取物，尤其是C. sinensis与I. paraguariensis，对特定结直肠癌相关细菌具有体外生长调节作用，并需通过多种菌株、独立重复实验、化学表征提取物及更具生理相关性的微生物模型加以验证。

论文解读文章：

一、研究背景与问题提出

结直肠癌（colorectal cancer, CRC）在2020年位居全球恶性肿瘤发病率第三位，仅次于乳腺癌和肺癌，同时也是仅次于肺癌的第二大癌症死亡原因。尽管近年来50岁以上成年人的发病率和死亡率有所下降，但总体病例数仍在增加，尤其是在20至49岁人群中。预计到2030年，全球结直肠癌负担将增加60%，新增病例超过220万例，死亡病例达110万例。除遗传易感风险外，超过一半的病例与生活方式相关因素有关，其中饮食被认为是影响疾病进展的主要因素。越来越多的研究表明，饮食可通过改变胃肠道微生物群落间接影响结直肠癌的发生发展。肠道菌群失调与炎症过程及肠道癌变之间的关联日益受到关注，特定细菌如Fusobacterium nucleatum、产colibactin的Escherichia coli和产毒素的Bacteroides fragilis已被确认在结直肠癌演变中具有重要作用。此外，Clostridium septicum、Fusobacterium necrophorum、Peptostreptococcus anaerobius、Streptococcus bovis等也被认为具有潜在的致癌作用。

刺激性饮料，包括茶、咖啡、路易波士茶和马黛茶，因其含有丰富的多酚和抗氧化等生物活性化合物而被广泛消费。已有研究表明这些饮料及其成分可影响胃肠道微生物组成，包括与结直肠癌相关的细菌群。例如，饮用绿茶可选择性降低促炎性Fusobacterium属；马黛茶口服给药可调节小鼠肠道菌群，减少Eubacterium rectale、Clostridium coccoides和肠杆菌科细菌。然而，关于这些饮料对结直肠癌相关细菌的体外生长调节作用，尤其是亚抑菌浓度下的生长动力学影响，研究数据仍然十分有限。因此，本研究旨在探讨六种刺激性饮料热水提取物对多种结直肠癌相关细菌菌株的体外生长调节特性，重点关注其对微生物生长动力学的影响。

二、研究内容与主要发现

研究人员选取了六种刺激性饮料的热水提取物，包括Aspalathus linearis（路易波士茶）、Coffea arabica（阿拉比卡咖啡）、Coffea canephora（罗布斯塔咖啡）、Camellia sinensis var. assamica（阿萨姆茶）、C. sinensis var. sinensis（中国茶）和Ilex paraguariensis（马黛茶），针对六种结直肠癌相关细菌菌株进行了体外实验。这些菌株包括Bacteroides fragilis ATCC 25285、Clostridium septicum ATCC 12464、Escherichia coli ATCC 25922、Streptococcus bovis ATCC 33317、Fusobacterium necrophorum CCM 5981和Peptostreptococcus anaerobius CCM 3790。研究采用肉汤微量稀释法测定最低抑菌浓度（MIC），并通过监测24小时内的光密度变化来分析细菌生长动力学，包括生长调节程度和延滞期变化。

研究结果显示，所有六种提取物对六种测试细菌均未表现出明显的抑菌作用（MIC > 512 μg/mL）。然而，生长动力学分析揭示了一系列显著的生长调节效应。C. septicum的生长主要受到I. paraguariensis的调节，在128–512 μg/mL浓度下延滞期延长94–128分钟，在512 μg/mL浓度下生长降低至56%。C. canephora和C. sinensis var. assamica在512 μg/mL浓度下分别将延滞期延长123分钟和61分钟，后者同时将生长降低至41%。A. linearis在128–512 μg/mL浓度范围内将C. septicum的生长降低至66–48%。P. anaerobius的生长主要受生长速率影响，A. linearis（128–512 μg/mL）、C. sinensis var. sinensis（256–512 μg/mL）及C. sinensis var. assamica和I. paraguariensis（512 μg/mL）将其生长调节至63–78%，I. paraguariensis在512和256 μg/mL浓度下分别将延滞期延长72分钟和65分钟。F. necrophorum的生长受所有提取物的浓度依赖性影响，但均未延长延滞期。C. sinensis var. assamica、I. paraguariensis和A. linearis在512和256 μg/mL浓度下将其最终生长降低至26–34%和48–70%。S. bovis的生长受到两种茶变种在512 μg/mL浓度下的抑制（49–60%）。值得注意的是，某些处理刺激了E. coli的生长，I. paraguariensis和Coffea spp.在512 μg/mL浓度下使其相对生长达到109–128%。B. fragilis的生长未受任何提取物影响。

三、主要技术方法

本研究采用的主要技术方法包括：肉汤微量稀释法（broth microdilution method）依据临床和实验室标准研究所（CLSI）指南测定MIC；使用自动化移液平台（Freedom EVO 100）进行倍比稀释；利用Cytation 3成像读取仪在405 nm波长下测定光密度；厌氧菌株在Whitley A35厌氧工作站中培养，使用10% H₂、10% CO₂和80% N₂的混合气体创造厌氧条件；生长动力学监测采用每小时吸光度测量结合轨道摇动；延滞期通过指数生长区域向初始吸光度基线的反向外推法计算；统计学分析采用Welch's t检验和Bonferroni校正。植物材料样本分别购自捷克共和国的Herbs Life、Manu Cafe和Salvia Paradise公司，以模拟常规饮用方式制备热水浸提物。

四、讨论与结论

讨论部分指出，本研究是首次报道主要刺激性饮料热水提取物对B. fragilis、C. septicum、S. bovis、F. necrophorum和P. anaerobius等结直肠癌相关细菌生长动力学影响的研究。研究结果与既往文献中刺激性饮料提取物相对于抗生素具有中等或较弱体外抗菌活性的结论基本一致。C. sinensis提取物对大多数测试细菌产生了显著的生长动力学调节作用，其生物活性成分主要是多酚类化合物，特别是儿茶素和茶黄素。I. paraguariensis提取物对多种致癌细菌表现出生长调节作用，其抗菌活性可能归因于皂苷和多酚的协同效应。A. linearis对E. coli的生长表现出浓度依赖性调节潜力。咖啡提取物的抗菌活性相对较弱，但C. canephora在某些细菌上表现出比C. arabica更强的生长抑制作用。

研究结论部分总结指出，刺激性饮料热水提取物，尤其是C. sinensis和I. paraguariensis，对结直肠癌相关细菌具有体外生长调节活性。测试的饮料提取物能够降低多种菌株的生长和/或延长延滞期，特别是C. septicum、F. necrophorum、P. anaerobius和S. bovis，而B. fragilis未受影响，E. coli在某些条件下出现轻微刺激效应。研究建议未来应采用多种毒力特征明确的分离菌株、独立重复的生长动力学实验、化学表征的提取物以及更能反映肠道相互作用和饮料成分代谢的复杂微生物模型来进一步验证这些发现，然后才能确立其对结直肠癌预防的相关性。