背景与目的：肠道菌群的改变影响大肠癌(CRC)的发生和药物代谢。本文研究了肠道菌群是否影响阿司匹林降低小鼠结肠癌发生的能力。
方法：本文用APCmin/+小鼠和灌喂偶氮甲烷（AOM）和右旋糖酐硫酸盐钠（DSS）小鼠做诱导结直肠癌的试验。试验过程中，服用抗生素用以清除肠道微生物，无菌鼠用于后续试验。结肠组织收集用于组织病理学、定量逆转录PCR和免疫印迹分析。采用液相色谱/质谱法和芳族甾醇酶活性测定法对血样和肠道管腔含量进行分析。粪便样品采用16SrRNA和宏基因组方法进分析。
结果：阿斯匹林可降低APCmin/+小鼠和AOM/DSS小鼠结直肠肿瘤数量和肿瘤负荷。抗生素处理的小鼠血液中阿司匹林浓度高于未处理的小鼠。管腔内容物分析显示好氧微生物（Lysinibacillussphaericus）可以降解阿司匹林。饲喂Lsphaericus的无菌鼠血液中阿司匹林浓度低于未饲喂无菌鼠。常规小鼠中阿司匹林剂量与肿瘤发育呈负相关，但是这种相关性随着Lysinibacillussphaericus增加而消失。饲喂阿司匹林小鼠粪便中有益菌（Bifidobacterium和Lactobacillus）富集，致病菌（Alistipesfinegoldii和Bacteroidesfragili）减少。
结论：肠道微生物的存在与否决定了阿斯匹林可降低APCmin/+小鼠和AOM/DSS小鼠结肠肿瘤的发生。L.sphaericus可以降解阿司匹林从而降低阿司匹林对小鼠的作用。饲喂阿司匹林的小鼠粪便中益生菌富集，致病菌减少。
英文题目：AspirinReducesColorectalTumorDevelopmentinMiceandGutMicrobesReduceitsBioavailabilityandChemopreventiveEffects
中文名称：阿司匹林可降低小鼠结直肠癌的发生同时肠道菌群会降低其生物利用率和化学防护效果
期刊：Gastroenterology
影响因子：19.
作者：于君
单位：香港中文大学
发表时间：.5.1
研究结果
1、肠道微生物的减少增强了阿司匹林对小鼠CRC预防的效果
为了评估肠道微生物在阿司匹林对CRC的化学防护效果的影响，用抗生素消除阿司匹林治疗的AOM/DSS处理的C57BL6野生型小鼠的肠道微生物（图1A）。阿斯匹林治疗可显著减少抗生素处理的小鼠肿瘤数量和肿瘤负荷，但对肠道菌群完整的小鼠则无影响（图1B和C）。为了验证上述发现，作者建立一个APCmin+的CRC小鼠模型，其结果与上述结果一致（图1D、E和F）。肠道微生物降低阿司匹林对结直肠癌发展的抑制作用。
为了进一步验证肠道微生物对阿司匹林预防结直肠癌的影响，作者评估了AOM/DSS诱导的无菌鼠结直肠癌肿瘤的发生发展（图2A）。阿司匹林对肿瘤的抑制作用被肠道菌群削弱（图2B和C）。
图1肠道微生物群的减少增强了阿司匹林预防结直肠癌的作用
图2常规无菌小鼠破坏了阿司匹林对无菌小鼠的化学预防作用
2、肠道菌群抑制了阿司匹林对COX-2和β-catenin抑制效果
抗生素处理的AOM/DSS和APCmin/+小鼠，阿斯匹林可显著的降低结肠中COX-2mRNA和蛋白表达水平及血浆中PGE2水平，但对肠道菌群完整的均无影响（图3A、B、C和D）。同样，在AOM/DSS处理的无菌小鼠中，COX-2mRNA和蛋白表达水平和血浆中PGE2水平均下降，但在常规无菌小鼠中没有（图3E和F）。AOM/DSS处理和APCmin/+小鼠中，阿司匹林与抗生素同时处理的小鼠β-catenin减少，而菌群完整的小鼠则未出现，无菌小鼠实验结果一致（图3G、H和I）。抗生素处理的小鼠肿瘤的发生减少与阿司匹林降低COX-2、PGE2和β-catenin水平有关，进一步表明肠道微生物菌群调节阿司匹林的治疗效果。
图3抗生素处理和无菌小鼠提高了阿司匹林COX-2、PGE2和β-catenin抑制效果
3、抗生素处理组小鼠阿司匹林生物利用率提高
APCmin/+小鼠抗生素处理5天，然后口服阿司匹林随后进行UHPLC-Q-TOF/MS分析（图4B）。给药0.5小时和1小时后，与对照相比抗生素处理组小鼠血浆中阿司匹林浓度均显著升高（图4C和D）。表明肠道微生物菌群与阿司匹林生物利用度的降低有关。
4、阿司匹林生物利用率提高有助于其化学防护效力
为了进一步确定阿司匹林生物利用率是否与其对CRC的化学防护作用有关。AOM/DSS处理的小鼠和APCmin/+小鼠服用高剂量的阿司匹林（图4E和G）。作者发现在高剂量阿司匹林饲喂的AOM/DSS处理小鼠和APCmin/+小鼠中，肿瘤数量和负荷显著减少（图4F和H）。这表明阿司匹林的生物利用率与其对结直肠肿瘤发生的保护作用有关。
图4微生物群的消耗与阿司匹林的生物利用度的升高有关
5、肠道厌氧微生物与阿司匹林降解及其化学防护效力有关
肠道微生物通过降低阿司匹林生物利用率而削弱其对CRC的预防作用，本文筛选了具有阿司匹林降解潜能的肠道微生物。将阿斯匹林处理过的APCmin/+小鼠粪便样品在CM培养基中培养，随后在有氧和厌氧条件下BHI培养基中进行培养，检测对阿司匹林降解效果（图5A）。有氧条件下，抗生素处理小鼠粪便培养基中芳香基酯酶活性显著高于对照组，厌氧条件下此差异不存在（图5B）。此外有氧条件下，与抗生素处理过的小鼠的粪便细菌共孵育时，含阿斯匹林的培养基中的水杨酸水平显著低于对照组，而厌氧条件下此差异不存在（图5C）。UHPLC-Q-TOF/MS分析显示，有氧条件下抗生素处理小鼠组培养基中的阿司匹林水平明显低于对照组，厌氧条件差异不明显；水杨酸水平在有氧和厌氧条件两组差异不明显（图5D）。这些结果表明厌氧菌参与阿司匹林的降解。
图5厌氧肠道微生物与阿司匹林的降解有关
6、体内外Lysinibacillussphaericus降解阿司匹林
为鉴定在阿司匹林降解中起重要作用的特定微生物，作者在好氧条件下对阿司匹林处理的APCmin/+小鼠粪便样品进行筛选（图6A）。质谱和16SrRNA测序验证25个菌落为Lysinibacillussphaericus，12个菌落为Staphylococcusxylosus（图6A）。L.sphaericus显著降低培养基中阿司匹林水平，而S.xylosus不能（图6B）。
为了确定L.sphaericus降解阿司匹林是否影响阿司匹林体内的生物利用率，无菌小鼠每天一次连续三天灌喂L.sphaericus（1×CFU），服用阿司匹林（图6C）。与对照组相比，给药0.5小时和1小时后，灌喂L.sphaericus无菌鼠血浆中阿司匹林水平显著降低（图6D和E）。体内外实验表明L.sphaericus引起肠道中阿司匹林降解，从而降低阿司匹林生物利用率。
7、Lysinibacillussphaericus削弱了阿司匹林对CRC的化学防护作用
通过增加高剂量阿司匹林AOM/DSS处理小鼠灌喂L.sphaericus的浓度（灌喂，1×CFU，每周2次），评估L.sphaericus对阿司匹林CRC化学防护效力的影响（图6F）。L.sphaericus在肿瘤数量和负荷方面削弱大剂量阿司匹林预防效果，证明了L.sphaericus在抑制阿司匹林对CRC预防效果的作用（图6G）。AOM/DSS处理小鼠注射氨苄青霉素消除L.sphaericus，从而增强了阿司匹林在肿瘤发展中的防护作用（图6I）。健康受试者和腺瘤患者宏基因组数据表明23/健康对照和27/腺瘤患者肠道中存在L.sphaericus，说明阿司匹林对人类CRC化学预防作用的变异性（图6J）。
图6Lysinibacillussphaericus降解阿司匹林并削弱它的化学防护效果
8、阿司匹林通过增加益生菌来调节肠道微生物群
PCA分析显示APCmin/+小鼠阿司匹林处理组与未处理组肠道菌群差异明显（图7A）。LDA值线性判别分析显示，APCmin/+小鼠阿司匹林处理组益生菌Bifidobacterium和Lactobacillus（包含Bifidobacteriumpseudolongum、B.breve、B.animalis、Lactobacillusreuteri、L.gasseri和L.johnsonii）富集（图7B和C）。为了研究好氧菌和厌氧菌功能，作者在两种条件下培养阿司匹林处理过小鼠的粪便，并灌喂AOM/DSS处理的无菌小鼠。灌喂厌氧条件下培养的粪便无菌小鼠中，调节阿司匹林的菌对CRC肿瘤数量和负荷减少具有抑制效果（图7D）。表明阿司匹林处理后的粪便中厌氧菌对CRC具有防护作用。
图7阿司匹林处理肠道中有益菌富集
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