
2025年1月2日,香港中文大学于君团队在Nature Microbiology(IF=20.5)在线发表题为“Gut–liver translocation of pathogen Klebsiella pneumoniae promotes hepatocellular carcinoma in mice”的研究论文,该研究发现病原体肺炎克雷伯氏菌的肠-肝易位促进小鼠肝细胞癌,为肝癌的防治提供了新的潜在靶点。
· 研究背景肝细胞癌是癌症相关死亡的主要原因之一,其发生发展涉及肝脏炎症、纤维化、肝硬化等多个步骤。肠道微生物群失衡在肝癌发病机制中起重要作用,但具体机制不明。肠道微生物组通过肠 - 肝轴调节肝脏稳态,肠道屏障功能受损可能导致肠道微生物转移至肝脏,促进肝癌发生。
· 研究方法1、临床样本收集
展开剩余77%为了探究肠道微生物群在肝癌中的变化特征,研究者收集了健康捐赠者(N = 20)、LC患者(N = 20)和HCC患者(N = 20)患者的粪便。所有样本收集和研究程序均经伦理委员会批准并获得患者知情同意。
2、动物实验
构建多种小鼠模型,包括给予二乙基亚硝胺(DEN)处理或未处理的无菌和 SPF 小鼠,通过灌胃不同细菌或进行菌群移植,观察小鼠肝脏肿瘤发生、肠道屏障功能、炎症反应和纤维化等指标变化。(无菌动物实验在深圳净拓生物完成)
实验流程:14日龄无菌BALB/c小鼠DEN预处理后,灌胃健康者和肺癌患者粪菌悬液进行干预,每周一次,持续29周。
实验流程:8周龄无菌BALB/c小鼠灌胃K. pneumoniae和大肠杆菌MG1655进行干预,每周一次,持续36周。
3、细胞实验与分子生物学技术
使用肝癌细胞系和患者来源的类器官,进行细胞增殖、共培养、蛋白质相互作用(如生物素 pull-down、GST pull-down、共免疫沉淀等)、表面等离子体共振(SPR)、分子对接等实验,研究细菌与细胞的相互作用机制及相关信号通路。
· 研究结果1、HCC 粪便菌群促进肿瘤发生:16S rRNA 测序显示肝癌患者粪便微生物多样性降低,Klebsiella丰度增加。将肝癌患者粪便菌群移植到小鼠体内,与健康供体和肝硬化患者相比,可加速 DEN 诱导的肝癌发生,增加肿瘤大小、数量和负荷,促进肝细胞增殖、炎症和纤维化相关基因表达。
2、HCC 粪便菌群破坏肠道屏障并促进细菌易位:和移植正常人粪便的小鼠相比,移植了肝癌患者的粪便小鼠,肠道通透性增加,结肠细胞间连接被破坏,黏液厚度减小,紧密连接蛋白表达下调,导致细菌浸润和炎症。在无菌和 SPF 小鼠中均发现 HCC-FMT 使肠道细菌易位至肝脏,且肝癌患者肝脏中 K. pneumoniae 水平高于肝硬化患者和健康人。
3、K. pneumoniae 是关键驱动菌:在动物实验中中,K. pneumoniae 灌胃可导致肠道屏障功能障碍、细菌易位至肝脏,引发肝脏炎症、纤维化和癌前病变,其效果与 HCC-FMT 相似。K. pneumoniae 通过促进巨噬细胞分泌明胶酶,破坏肠道细胞外基质和屏障功能。
4、K. pneumoniae 促进肝癌的机制:K. pneumoniae 表面蛋白 PBP1B 与肝癌细胞的 TLR4 相互作用并激活该受体,促进肝癌细胞增殖和致癌信号通路激活。在小鼠体内,K. pneumoniae 感染可上调肝脏 TLR4 表达,TLR4 抑制剂可逆转其促癌作用。
5、干预措施的效果:使用产酸克雷伯菌(K. oxytoca)抑制 K. pneumoniae 在肠道的定植,或使用 TLR4 抑制剂,均可显著抑制 K. pneumoniae 诱导的肝癌进展,降低肿瘤发生率、数量和负荷,减少炎症和纤维化反应。
· 研究结论本研究证实肝癌相关的肠道微生物群失衡可促进肝癌发生,K. pneumoniae 是关键致病因素。其通过破坏肠道屏障功能转移至肝脏配资炒股平,并经 PBP1B-TLR4 轴激活致癌信号通路。未来,靶向 K. pneumoniae 的肠道定植或 TLR4 信号通路可能成为肝癌预防和治疗的新策略。
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