大腸埃希菌在炎癥相關結直腸癌小鼠模型中對結直腸癌生長的作用

王磊 時軍利 李炳慶

【摘 要】

目的：本研究探討大腸埃希菌在炎癥相關結直腸癌小鼠模型中對腫瘤生長的作用。方法：實驗雄性小鼠（C57BL/6）24只按體重大小平均隨機分為兩組：A組：給予氧化偶氮甲烷（Azoxymethane， AOM）聯合葡聚糖硫酸鈉（dextran sulfate sodium salt，DSS）制造炎癥相關小鼠結直腸癌模型，B組：AOM、DSS給藥方法同A組，其余時間飲用含大腸埃希菌的飲用水。均在第10周末處死小鼠，取得結直腸組織，計數腫瘤個數。結果：造模結束后A組中腫瘤計數總數為29，平均為2.90±2.183，B組總數為63，平均為9.00±3.555，兩組差異顯著（P<0.05）。A組成瘤率58.33%，B組成瘤率58.33%，病理均提示腺癌，兩組間成瘤率無明顯差異（P>0.05）。結論：大腸埃希菌在炎癥相關性結直腸癌的小鼠模型中起促進腫瘤生長作用。

【關鍵詞】 炎癥性腸病；結直腸腫瘤；大腸埃希菌；腸道微生態

【中圖分類號】R365 【文獻標志碼】

B 【文章編號】1005-0019（2018）14-024-01

E coli.promote tumorigenesis in a mouse model for colitis-associated cancer

Wang Lei，Shi Jun-li，Li Bing-qing

Department of Gastroenterology， The Affiliated Hospital Of Chengde Medical College， Chengde 067000， Heibei Provence， China

Correspondence to： Li Bing-Qing， M.D.professor， Chief，Department of Gastroenterology， The Affiliated Hospital Of Chengde Medical College， NO. 36 Nanyingzi street， Chengde city 067000， Heibei Provence，China. Libq68@sohu.com

This work was supported by Health Department of Hebei Province（NO.20150021）

Abstract：

Objective：Elevate the effection of E coli. for tumorigenesis in mouse model of colitis-associated colorectal cancer induced by azoxymethane （AOM） and dextran sulfate sodium salt（DSS）. Methods： 24 male mice were randomly divided into group A and group B according to weight. The mice in Group A received intraperitoneal administration of AOM（10mg/kg）for one time， then drunk freely 1.5-2.1% DSS at the first， fourth， seventh week for three circles， the left time drunk freely distilled water. The mice in Group B received AOM and DSS as the same as group A， then drunk water including E coli. for left time.All mice were killed at the end of the tenth week.Collected the colorectum from anus to the end of cecum， count the number of tumor. Results： The number of tumor is 29，and 2.90±2.183 averagely in group A， and 63 in total ， 9.00±3.555 averagely in group B.There is difference between the two groups（P<0.05） ， The tumor formation rate is no difference （P>0.05）， and 58.33% in group A， 58.33% in group B. Conclusion：E coli. promote tumorigenesis in mouse model for colitis-associated cancer.

Key words：Inflammatory bowel disease； Colorectal cancer；E coli.；Microbiota

前言

結直腸癌是常見的惡性腫瘤，針對結直腸癌的發生、發展的相關研究越來越深，從分子生物學到基因學，其發生機制逐步被發現，其發生相關因素包括遺傳 [1]、高牛肉飲食 [2]及炎癥性腸病 [3]等等。此外，結直腸癌的發生、發展還與腸道微生態失調有關，有研究指出無菌環境中生長的小鼠發生結直腸癌幾率增高，大腸埃希菌屬及具核梭菌屬含量在結腸癌組織中及結腸癌患者大便中的含量明顯高于正常結腸組織及正常人大便[4-5]。本實驗探討大腸埃希菌在炎癥相關結直腸癌小鼠模型中對結直腸腫瘤發生、發展的影響。

1 材料與方法

實驗用小鼠為5-6周齡雄性C57BL/6小鼠（購于北京維通利華實驗動物技術有限公司）24只，常規飼養一周，便于小鼠適應生活環境，后給予鏈霉素（濃度2.5g/L）飲用3天。按體重大小平均隨機分為兩組，并按照之前報道的方法制造炎癥相關結直腸小鼠模型。簡述如下：AOM（10mg/kg）腹腔注射1次，在第1周、第4周、第7周服用 1.5-2.1% DSS飲用水，其余時間自由服用清水。其中A組：于第10周末處死小鼠，留取全部結直腸組織，結腸組織粘膜面給予0.1%靛胭脂染色并計數腫瘤個數，組織進行甲醛固定后，行病理HE染色。實驗過程中觀察小鼠便血及存活情況。B組：小鼠除服用DSS飲用水外，其余時間飲用含大腸埃希菌的飲用水（大腸埃希菌于人大便中培養獲得），并每日灌胃含有大腸埃希菌飲用水1ml。飲用過程中每日清洗水瓶，并更換新的大腸埃希菌飲用水，第10周末處死小鼠，標本處理同A組。實驗已通過承德醫學院附屬醫院動物倫理委員會論證。

統計學方法：計數資料采用卡方檢驗，計量資料記錄采用均數±標準差，并采用t檢驗，檢驗標準a=0.05。采用統計軟件SPSS 17.0處理數據。

2 結果

一般情況：腹腔注射AOM時B組死亡1只，第一周是服用DSS4天后兩組小鼠出現便血情況，第6天A組死亡1只，B組死亡2只。第7周B組死亡2只，第8周A組死亡1只，解剖后A組小鼠結腸內未見腫瘤及出血，B組可見腫瘤生長。

兩組成瘤情況：A組 7只小鼠可見腫瘤生長，成瘤率58.33%，病理提示為腺癌，B組7只小鼠均見腫瘤生長，成瘤率58.33%，兩組間成瘤率差異無統計學意義（P>0.05）。A組中腫瘤計數總數為29，平均為2.90±2.183，B組總數為63，平均為9.00±3.555，兩組差異顯著（P<0.05）。

3 討論

結直腸癌是世界范圍內由腫瘤導致死亡的原因之一，關于結直腸癌發病機制已有相關可喜的研究報道，但具體的分子機制仍不十分清楚。結直腸癌的原因可能是多因素參與，例如遺傳、飲食、炎癥等，近期越來越多的研究提出其與腸道微生態密切相關。腸道菌群及其產物在維持腸道屏障功能、免疫、營養等方面起到重要作用，這些產物包括：葉酸、B族維生素、短鏈脂肪酸等，而這些細菌及產物是構成腸道微生態的主要因子。有研究指出腸道菌群的改變與炎癥性腸病相關，進一步與結直腸癌相關 [6]。腸道微生態的改變與結直腸癌相關，這是在結腸癌的腸道內及腸道上皮中生存的腸道細菌與正常結腸不一樣。研究發現了結直腸癌的病人中糞便及腸道上皮定植菌中大腸埃希菌與具核梭桿菌增加。但并不能證明是菌群改變導致結腸癌，還是結腸癌發生引起菌群變化。目前并沒有證據支持具體哪個細菌是結直腸癌的致癌物 [7]。本實驗從炎癥相關結直腸癌小鼠模型層面探討大腸埃希菌對腫瘤發生、發展的影響，得到的結果是服用含有大腸埃希菌的飲用水的B組小鼠發生結直腸腫瘤的個數多于A組。

上面提到結直腸癌的病因有很多，文章報道的有多種基因與結直腸癌發生有關，包括APC；IL-10、Myd88 [8]；TLR4等。同時也已有文章 [12]報道了雌激素可促進結直腸癌的形成。Stani D.Day等報道了高脂肪飲食導致的結直腸癌可能由炎癥介導，本研究為探討大腸埃希菌是否影響小鼠炎癥相關結直腸癌的影響，所以為剔除上述原因干擾。干預方法僅為含有大腸埃希菌的飲用水進行灌胃及自由飲用，得到的結果提示大腸埃希菌促進結直腸腫瘤的發生發展。

結直腸癌的腸道微環境與正常腸道不同，其中包括腸道微生態。腸道微生態的改變影響著結腸癌的發生、發展。APCmin/+小鼠的證實大腸埃希菌可以促進結直腸癌的發生，但并未觀察到明顯的炎癥反應。本實驗采用野生型小鼠，制造炎癥性相關結直腸癌模型，在這種模型上我們給予大腸埃希菌干預，可進一步破壞腸道微生態的平衡，模擬炎癥性腸病患者腸道情況，進而得到的結果為B組腫瘤生長的數量明顯多于A組，這也證實了在腸道微生態平衡破壞后大腸埃希菌數量的增加對結直腸腫瘤生長起到重要作用。有實驗指出在結直腸癌中提取的大腸埃希菌11G5比在正常結腸組織中企圖的大腸埃希菌K-12對結直腸癌的生長起到作用大，然而我們得到的結果是在人大便中提取的大腸埃希菌可導致更多的結直腸癌的發生，但在成瘤率上與A組無明顯差異，這和文獻報道一致。但是這種作用是大腸埃希菌導致的還是其產物原因，尚需要進一步研究。同時在我們的試驗中我們觀察到A組結直腸癌組織中及其旁見到了大量的炎癥細胞聚集，這種現象與文獻報道不一樣，是不是說明大腸埃希菌促進腫瘤的生長是通過炎癥途徑，尚需進一步研究。

參考文獻

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[2] Fund， W. C. R.， Food， Nutrition， Physical Activity， and the Prevention of Colon Cancer： A Global Perspective，American Institute of C ancer Research， Washington， DC 2007

[3] Herszenyi L，Miheller P， Tulassay Z·Carcinogenesis in inflammatory bowel disease·Dig Dis. 2007；25（3）：267-9

[4] A. Swidsinski， M. Khilkin， D. Kerjaschki， et al， Association between intraepithelialEscherichia coli and colorectal cancer，Gastroenterology. 1998；115（2）：281-6

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[6] Couturier-Maillard A， Secher T， Rehman A， et al， NOD2-mediated dysbiosis predisposes mice to transmissible colitis and colorectal cancer. J Clin Invest. 2013；123（2）： 700-711

[7] Sears， CL， Garrett， WS， Microbes， microbiota， and colon cancer.Cell Host Microbe. 2014； 15： 317-328

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