肝細胞癌(HCC)是全球癌癥相關死亡率的第四大原因，慢性肝臟炎癥和肝硬化是HCC發(fā)病的關鍵。HCC的外周免疫反應會影響疾病的臨床進程、對治療的反應和總體存活率。越來越多的證據(jù)表明，腸道微生物群可以直接或間接調(diào)節(jié)T細胞免疫。

2021年1月澳大利亞悉尼新南威爾士大學的Amany Zekry教授與Emad El-Omar教授合作在Nature Communications（IF=12.121）近期發(fā)表題目為"Gut microbiota impact on the peripheral immune response in non-alcoholic fatty liver disease related hepatocellular carcinoma"的研究成果，利用宏基因組與代謝組學技術對非酒精性脂肪肝（NAFLD）相關的肝硬化合并/未見肝癌（HCC）患者的腸道菌群進行分析，發(fā)現(xiàn)NAFLD相關肝細胞癌患者的腸道菌群組成和功能發(fā)生改變，菌群中產(chǎn)短鏈脂肪酸細菌種類增加，其腸道菌群提取物在體外可誘導免疫抑制表型，這或與HCC患者較差的臨床結果和免疫治療耐藥性有關。

研究材料：

90名臨床參與者的糞便與外周血樣本：32例NAFLD-HCC，28例NAFLD-肝硬化和30例無NAFLD對照

技術方法：

糞便宏基因組測序分析，糞便代謝組分析，糞便與血清短鏈脂肪酸分析

實驗方法簡介：

步驟1：參與者樣本收集與臨床信息對比

步驟2：糞便宏基因組分析菌群失調(diào)表型與功能通路

步驟3：糞便與血清代謝組學分析SCFAs及中間產(chǎn)物

步驟4：體外菌群提取物的免疫抑制表型分析

步驟5：關聯(lián)分析與調(diào)控模型構建

研究結果：

1、NAFLD-HCC患者具有外周免疫抑制特征，且腸道微生物組成與功能發(fā)生改變

基線時，與NAFLD肝硬化相比，HCC患者具有較高比例的調(diào)節(jié)性T細胞以及較低比例的CD8+ T細胞。對參與者的糞便樣本進行宏基因組分析發(fā)現(xiàn)，與無NAFLD對照組相比，NAFLD肝硬化與NAFLD-HCC菌群存在失調(diào)。NAFLD-HCC組中富集了多個短鏈脂肪酸（SCFA）產(chǎn)生細菌，這些細菌被報道具有免疫調(diào)節(jié)能力。進一步的功能基因分析顯示，介導膳食纖維合成SCFAs的功能基因豐度也在NAFLD-HCC組中顯著增加，包括丙酮酸羧化酶（pycA）等。

2、NAFLD-HCC患者的糞便和血清中SCFA及其中間體的濃度升高

對來自于NAFLD-HCC、NAFLD肝硬化以及無NAFLD對照參與者的糞便和血液樣本進行代謝組學分析，發(fā)現(xiàn)草酰乙酸、乙酰磷酸和異檸檬酸等中間產(chǎn)物在NAFLD-HCC糞便中具有特異性，前兩者顯著升高（P<0.0001和P=0.0001），后者顯著降低（P<0.0001）；乙酸和丁酸在NAFLD-HCC糞便中顯著升高，丁酸和丙酸在NAFLD-HCC血清中顯著升高。

3、NAFLD-HCC微生物群可引發(fā)免疫抑制表型

研究者進一步用離體細胞模型研究微生物群對外周免疫反應的影響。結果發(fā)現(xiàn)來自NAFLD-HCC的微生物群細菌提取物在體外可誘導免疫抑制表型，包括調(diào)節(jié)性T細胞的擴增和CD8+ T細胞的衰減，減少抗原遞呈細胞，同時誘導的細胞因子也支持免疫抑制表型。

4、關聯(lián)分析證實了NAFLD-HCC微生物群、短鏈脂肪酸以及免疫抑制表型之間的關聯(lián)

通過對微生物菌群豐度、糞便代謝物含量以及離體模型中的T細胞反應的相關性分析，發(fā)現(xiàn)NAFLD-HCC腸道菌群的含量與IL-10+ Tregs，CD8+ T細胞等免疫表型具有顯著的正相關或負相關：短鏈脂肪酸及其中間體，例如丁酸與Tregs及IL-10+ Tregs呈正相關，與CD8+ T細胞呈負相關。利用這些結果，研究者構建了NAFLD-HCC微生物群、短鏈脂肪酸以及免疫抑制表型之間的調(diào)控模型。

小編小結：

本研究通過宏基因組與代謝組學技術，深入解析了腸道菌群及其代謝物經(jīng)腸-肝軸對肝病/HCC患者的外周免疫進行特異性調(diào)節(jié)的機制。本研究確定了NAFLD-HCC疾病相關的關鍵腸道菌種，基因功能及代謝組學證據(jù)表明這些菌群增加短鏈脂肪酸合成，導致免疫抑制反應。本研究進一步突顯了腸道菌群及其代謝物研究在HCC預后標志物開發(fā)和新治療策略制定中的潛在價值。

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