辣椒酱（Gochujang, GCJ）通过促进结肠短链脂肪酸（short-chain fatty acid, SCFA）利用及G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）表达减轻结直肠癌——而非通过恢复微生物多样性

《Journal of Functional Foods》：Gochujang attenuates colorectal cancer by promoting colonic SCFA utilization and GPCR expression despite limited recovery of microbial diversity

　　

摘要：肠道微生物源短链脂肪酸（short-chain fatty acid, SCFA）及其受体G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）对维持结肠屏障完整性和调控炎症至关重要，而其在结直肠癌（colorectal cancer, CRC）中显著受损。尽管韩国传统发酵食品辣椒酱（Gochujang, GCJ）可改善疾病导致的肠道菌群失衡，但其是否通过调节SCFA利用和GPCR表达发挥CRC缓解作用尚不清楚。本研究采用AOM（azoxymethane）/DSS（dextran sodium sulfate）诱导小鼠CRC模型，给予GCJ（0.6 g/kg）灌胃。GCJ显著减少肿瘤数目并改善结肠病理，且无全身毒性迹象。值得注意的是，GCJ未恢复CRC相关的肠道菌群α多样性改变，也未提高结肠腔内SCFA水平。相反，GCJ上调结肠细胞SCFA氧化相关基因（如Acss1、Cpt2）并下调糖酵解相关基因（如c-Myc、Hk-2），改变结肠上皮细胞能量代谢基因表达；GCJ还显著上调Gpr41、Gpr43及Gpr109a mRNA表达，伴随紧密连接相关基因上调及促炎基因水平降低。相关性分析显示GPCR表达与屏障完整性、炎症抑制及肿瘤负荷密切相关。结果表明，GCJ可能通过增强宿主结肠细胞SCFA利用能力和GPCR表达而非恢复菌群多样性或增加SCFA产量来减轻CRC。

论文解读：Gochujang（辣椒酱）通过促进结肠SCFA利用及GPCR表达减轻AOM/DSS诱导的小鼠结直肠癌

一、研究背景与立题依据

结直肠癌（colorectal cancer, CRC）是全球高发恶性肿瘤，近年发病呈年轻化趋势。西方饮食增加CRC风险，而富含膳食纤维及发酵食品的饮食具保护作用。肠道微生物发酵膳食纤维产生的短链脂肪酸（short-chain fatty acid, SCFA；主要为乙酸C2、丙酸C3、丁酸C4）是结肠上皮细胞重要能量底物，亦作为配体激活G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR），主要包括GPR41（FFAR3）、GPR43（FFAR2）及GPR109A（HCA2/PUMA-G），参与维持肠上皮紧密连接（tight junction）及抑制炎症。CRC发生时，结肠细胞代谢向有氧糖酵解（Warburg效应）偏移，SCFA氧化能力下降，且结肠组织GPR41/GPR43/GPR109A表达显著降低，同时菌群多样性及SCFA产量常下降。韩国传统发酵辣椒酱（Gochujang, GCJ）既往被报道可通过调节菌群改善肥胖相关炎症，但其在CRC中对宿主SCFA利用、GPCR表达及瘤变的影响尚未阐明。本研究旨在明确GCJ对AOM/DSS诱导小鼠CRC的抑制作用，并探究其是否通过调节结肠SCFA氧化、GPCR表达及屏障/炎症相关基因——而非单纯恢复菌群多样性或SCFA产量——发挥防癌效果。该研究成果发表于Journal of Functional Foods。

二、主要实验方法概述

研究人员采用7周龄雄性BALB/c小鼠（n=8–9/组），设对照组（CON）、AOM/DSS诱导CRC模型组（A/D）及AOM/DSS+GCJ（0.6 g/kg·day，灌胃）干预组，GCJ于AOM注射前1周开始持续至实验结束。收集血清、结肠组织及粪便，检测：(1)大体及组织学病理（肿瘤计数、结肠长度/重量比、H&E染色）；(2)血清ALT、AST评估系统性毒性；(3)16S rRNA基因V1–V3区高通量测序分析粪便菌群α/β多样性及分类组成；(4)气相色谱-质谱（GC–MS）测定盲肠内容物乙酸、丙酸、丁酸含量；(5)实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测结肠组织SCFA氧化（Acss1、Cpt2、Scad/短链酰基辅酶A脱氢酶）、糖酵解（c-Myc、Hk-2、Glut1、Ldha）、GPCR（Gpr41、Gpr43、Gpr109a）、紧密连接（Zo-1、Occludin、Claudin-1、E-cadherin）及炎性因子（Il-1b、Il-6、Cox2、Inos、Nfkb、Il-10、Il-4）mRNA相对表达；(6)Western blot检测SCAD蛋白水平；(7)Pearson与Spearman相关性分析探讨GPCR表达与炎症、屏障及肿瘤指标关联。

三、研究结果

3.1. Characteristics of GCJ

GCJ每100 g含碳水化合物53.9 g、蛋白质4.1 g、脂肪1.9 g、NaCl 1.6 g；优势菌门为厚壁菌门（Firmicutes, 93.35%），优势目为芽孢杆菌目（Bacillales, 86.84%）。

3.2. Effects of GCJ on the CRC pathological and colonic health-related parameters in AOM/DSS-induced CRC mice

AOM/DSS组体重降低、疾病活动指数（disease activity index, DAI）升高、肿瘤数增多、结肠缩短、结肠重量/长度比升高、增殖标志Pcna与Ki-67 mRNA上调、组织学见隐窝丢失及炎性水肿。GCJ干预组较A/D组最终体重更高、肿瘤数显著减少、结肠重量/长度比降低、Pcna与Ki-67下调、组织学损伤改善；血清ALT、AST无升高，提示无系统毒性。

3.3. Effects of GCJ on the microbial communities and diversity in AOM/DSS-induced CRC mice

A/D组α多样性（OTU、ACE、CHAO、Shannon、系统发育多样性）低于CON组。GCJ组较A/D组α多样性未明显恢复，PCoA（Bray–Curtis）显示A/D与GCJ组群落结构重叠，未回归CON簇；门/属水平部分菌群比例有调整（如GCJ降低Lactobacillus、升高Akkermansia与Bacteroides），但整体菌群多样性未显著重建。

3.4. Effects of GCJ on SCFA-producing bacteria and SCFA production in AOM/DSS-induced CRC mice

部分产SCFA菌属（Bifidobacterium、Faecalibacterium、Muribaculum等）在GCJ组较A/D组有升高趋势，但无统计学显著恢复整体产SCFA菌群格局。结肠腔乙酸、丙酸A/D组高于或持平CON，GCJ组乙酸、丙酸略降，丁酸显著低于A/D组——GCJ未提升腔内SCFA总量。

3.5. Effects of GCJ on the mRNA expression related to colonic energy metabolism in AOM/DSS-induced CRC mice

A/D组SCFA氧化基因Acss1、Cpt2及SCAD蛋白低于CON，糖酵解基因c-Myc、Hk-2高于CON。GCJ组较A/D组Acss1、Cpt2 mRNA及SCAD蛋白呈上调趋势，c-Myc、Hk-2、Ldha显著下调，提示GCJ促使结肠细胞代谢由糖酵解向SCFA氧化偏移，即增强SCFA利用能力。

3.6. Effects of GCJ on the mRNA expression related to GPCRs, intestinal barrier integrity, and inflammatory responses

A/D组Gpr41、Gpr43、Gpr109a低于CON；GCJ组显著上调此三种GPCR mRNA。紧密连接基因Zo-1、Occludin、Claudin-1在GCJ组较A/D组上调；促炎基因Il-1b、Il-6、Cox2、Inos下调，抗炎Il-10、Il-4有升高趋势。

3.7. Association between colonic GPCR expression and colon health indicators in GCJ-treated mice

GCJ组内相关性分析显示：Gpr43与Il-1β（r=-0.784, p<0.05）、Il-6（r=-0.777, p<0.05）负相关；Gpr109a与Inos（r=-0.768, p<0.05）、Claudin-1（r=0.841, p<0.01）、Zo-1（r=0.900, p<0.001）正相关；Gpr43与Claudin-1正相关（r=0.765, p<0.05），与肿瘤数负相关（r=-0.746, p<0.05）。表明GPCR高表达关联更强屏障与弱炎症/低瘤负荷。

3.8. Heatmap of Spearman correlation coefficients between key gut microbiota, CRC indicators, GPCRs, and colonic barrier integrity and inflammation

部分菌属（Bifidobacterium、Faecalibacterium等）与GPCR表达及屏障基因正相关；肿瘤数与某些产SCFA菌负相关，与Akkermansia、Lactobacillus正相关，反映复杂菌-宿主互作。

四、讨论与结论总结

本研究首次证明GCJ在AOM/DSS小鼠CRC模型中显著减轻肿瘤发生与结肠病理损伤且无系统毒性，其作用机制不依赖恢复CRC相关的肠道菌群多样性或提升结肠SCFA产量——与传统"发酵食品通过复原菌群和增SCFA防癌"范式不同。GCJ使结肠上皮细胞代谢基因表达向SCFA氧化（Acss1↑、Cpt2↑、SCAD↑）并抑制糖酵解（c-Myc↓、Hk-2↓），同时上调SCFA受体Gpr41/Gpr43/Gpr109a，进而增强紧密连接（Zo-1、Occludin、Claudin-1）及抑制促炎因子（Il-1β、Il-6、Cox2、Inos），相关性分析支持GPCR表达与屏障完整性、炎症抑制及低肿瘤负荷关联。作者指出局限含仅转录水平验证、缺蛋白磷酸化/下游信号通路、无代谢流（Seahorse）及GPCR敲除模型确认因果、菌群分析限于分类学及α/β多样性、组织学为定性评估；建议后续补充蛋白及功能实验、延长DSS周期或重复造模、开展人群试验。结论：辣椒酱（Gochujang）可能通过宿主导向机制——增强结肠细胞SCFA利用能力与SCFA-GPCR信号轴——而非微生物群正常化来减轻结直肠癌，为CRC膳食干预提供新视角。