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      《Science》  :尽早戒掉熬夜 !昼夜节律紊乱影响肠道微生物平衡,增加结直肠癌(CRC)风险!

      2024-10-08    点击量:793

      你是否曾想过,睡的不好不仅会影响第二天的工作状态,还会潜移默化改变肠道微生物的昼夜节律,并进而影响结直肠癌的进展?


      加州大学欧文分校最新的研究表明 ,昼夜节律的紊乱结直肠癌(CRC)的进展息息相关。通过对Apc驱动的CRC小鼠模型的深入研究 ,研究者们发现当生物钟失调时,肠道内的微生物群落也会发生显著失调,这不仅影响了细菌的多样性,还导致了重要代谢途径的功能性改变。


      这一发现为5001拉斯维加斯揭示了肠道微生物癌症之间复杂而深刻的联系,暗示着生物钟的紊乱或许是CRC发病机制的重要推手。


      5001拉斯维加斯都知道,昼夜节律是生物体生理学的基础,它将睡眠 、进食周期以及代谢内分泌线索整合到一个24小时内。这些生理过程由转录因子CLOCKBMAL1驱动细胞自主分子钟调控。许多重要的胃肠道功能都有昼夜节律,包括肠道干性细胞增殖 、免疫稳态以及肠道通透性。


      昼夜节律是生物体生理学的基础


      近年来,肠道生物钟尤其令人关注,因为科学家发现无论是改变进食的时间还是内容都会影响宿主的昼夜节律微生物群的组成。


      肠道屏障有着复杂的免疫属性


      如果昼夜节律发生紊乱,会给肠道屏障微生物稳态带来什么样的“麻烦”呢 ?通常来说,正常的肠道屏障功能组织稳态至关重要 ,这是因为肠道内包含了体内最丰富、最多样化共生微生物群落 ,这些微生物在调节组织特异性昼夜节律方面发挥了重要的作用,而且细菌的丰度种类也会每天波动,但总体来说会保持一个稳态。


      昼夜节律发生紊乱后,微生物稳态不再平衡 ,肠道屏障缺陷也会相对应的增加,并且还会影响紧密连接基因的表达 。这就要谈到细胞自主分子钟了,它是指细胞内部存在生物时钟机制 ,能够自主调控其生理过程代谢活动,它与微生物节律的控制直接相关,比如说如果细胞缺失了Bmal1Per1/2这两个关键基因 ,那么这种周期性的生物钟就可能会变得不规律甚至消失 。


      夜班工作很容易导致昼夜节律的失调


      一直以来,夜班工作导致的昼夜节律失调都被认为是癌症的危险因素 。在本次实验中,研究人员利用小鼠肠癌模型证明,基因环境昼夜节律的破坏促进结直肠癌的进展 。昼夜节律紊乱肠道菌群失调与结直肠癌发病机制独立相关关键特征。


      然而,肠道生物钟是否在结直肠癌发病过程中直接影响微生物物种多样性和丰度仍未完全确定 。为了探索这个问题 ,研究人员使用了宏基因组测序来确定癌症依赖性生物钟相关的细菌。


      生物钟紊乱和癌症改变微生物结构


      结果发现,某些细菌群结直肠癌很大的关联,包括死亡梭杆菌肠副杆菌。同时,当人体的生物钟紊乱时,拟杆菌属细菌(如酸化拟杆菌多形拟杆菌)也会大量增殖 ,进一步打乱肠道平衡 。更有趣的是,研究表明,细菌的核酸、氨基酸碳水化合物代谢途径的变化,可能与结直肠肿瘤中的粘液层减少密切相关,这提示这些代谢变化可能会影响肿瘤的形成发展。这说明,肠道微生物群结直肠健康有着复杂的互动关系 ,不仅仅是“好细菌”“坏细菌”这么简单,它们的代谢活动也在癌症发展中扮演了重要角色 。


      时钟紊乱和 CRC 会改变微生物组的组成


      微生物群失调的情况下 ,肠道屏障功能也可能会受到严重影响。正常情况下,肠道细胞是通过紧密连接蛋白来保持相互紧密结合的状态的,这样可以有效防止有害物质进入体内。此外 ,粘蛋白则为肠道提供了一层额外的保护屏障,可以阻挡细菌等外来物质 。


      CRC中粘蛋白基因表达和粘液水平降低


      然而,生物钟的紊乱扰乱这些关键基因的表达 ,导致肠壁通透性增加 。研究人员在实验中就使用了异硫氰酸荧光素标记的葡聚糖FITC-葡聚糖)来测量肠道通透性,发现其渗透性确实增加了 。


      这种肠道屏障的破坏意味着更多毒素细菌可以穿过肠壁,进入血液,从而可能加速癌细胞的扩散疾病的恶化。这不仅表明肠道在维持健康状态时的关键作用,也提示了生物节律肠道疾病之间的重要关联。简单来说 ,失去“时间感”的身体,肠道也更容易遭受损害 ,进而加速癌症的进展 。


      紧密连接基因表达是时钟依赖性的 ,并且在CRC中被破坏


      这项研究其实有着很深的现实意义。该研究的通讯作者 、生物化学副教授塞尔玛·马斯里 (Selma Masri) 表示道 :“50 岁以下成年人早发性结直肠癌的发病率正在惊人地上升 ,长时间暴露在光线下、深夜进食其他环境因素导致的昼夜节律失调可能是导致这些病例的原因。5001拉斯维加斯的研究表明,生物钟紊乱,尤其是生活方式的选择 ,可能对肠道健康产生重大的影响,进而增加胃肠道癌症的风险。”


      随着未来对生物钟肠道微生物组之间相互作用的认识不断的加深,未来的研究可以聚焦于如何通过调节生物钟或微生物组改善结直肠癌患者的肠道健康 。针对肠道通透性微生物组组成变化干预措施 ,可能成为结直肠癌的预防和治疗的新策略。


      此外 ,5001拉斯维加斯还应该进一步推动临床人体研究,验证小鼠模型中观察到的结果,推动生物钟调节作为结直肠癌管理中的潜在治疗靶点的研究 。


      References

      [1]Fellows RC, Chun SK, Larson N, Fortin BM, Mahieu AL, Song WA, Seldin MM, Pannunzio NR, Masri S. Disruption of the intestinal clock drives dysbiosesis and impaired barrier function in colorectal cancer. Sci Adv. 2024 Sep 27;10(39):eado1458. doi: 10.1126/sciadv.ado1458. Epub 2024 Sep 27. PMID: 39331712; PMCID: PMC11430476.




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