近日，复旦大学学者在《Cell Reports Medicine》发表论文Microbial and metabolic profiles unveil mutualistic microbe-microbe interaction in obesity-related colorectal cancer，揭示了肥胖中的微生物相互作用，其中益生菌Faecalibacterium prausnitzii和促进肿瘤的物种P. stomatis可能参与交叉喂养，从而促进肿瘤发生。
研究背景
肥胖是结直肠癌（CRC）的一个风险因素，肠道菌群在肥胖和CRC的发病机制中的作用已被广泛认可。然而，区分肥胖相关CRC患者与肥胖人群的粪便微生物组和代谢组特征尚不清楚。
研究亮点
肥胖型结直肠癌（CRC）表现出独特的微生物特征。
与肥胖型CRC相关的脂肪酸和磷脂发生了改变。
益生菌与肿瘤富集物种之间的交叉喂养可能推动肥胖型CRC的发展。
微生物生物标志物显示出为基于BMI分层的CRC筛查提供希望。
研究内容
从2018年到2021年，研究者从复旦大学上海癌症中心和山东大学第二医院收集了539份粪便样本。根据中国的BMI标准，将结直肠癌患者和健康对照者分为四组：低体重组（BMI ≤ 18.5）、正常组（18.5 < BMI ≤ 24）、超重组（24 < BMI ≤ 28）和肥胖组（BMI > 28）。由于样本量不足，低体重组的17个样本被排除，剩余522个样本随机分为发现队列（n = 418）和验证队列（n = 104）。在发现队列的粪便样本中进行宏基因组测序和代谢组分析，以表征不同BMI组的肠道微生物分类和代谢特征，并研究差异物种、代谢物和微生物KO基因之间的关联。微生物组成变化：CRC患者的α多样性（Shannon指数）在不同BMI组中均低于对照组。主坐标分析（PCoA）显示CRC和对照组之间的群落组成在不同BMI组中有显著差异。
肥胖与非肥胖CRC的微生物分类特征：研究发现在不同BMI组中CRC与对照组之间存在差异丰富的物种，特别是在正常体重和超重组中差异更为显著。Peptostreptococcus stomatis和Fusobacterium nucleatum在CRC中富集，且P. stomatis的丰度随BMI增加而增加。非靶向代谢组学显示，不同BMI组的CRC患者的粪便代谢物与对照组存在差异，特别是在肥胖组中。代谢物差异可能反映了不同BMI组CRC患者之间微生物酶基因表达的差异，并在肥胖CRC中发现了甲烷代谢、甘油磷脂代谢和脂多糖（LPS）生物合成途径的显著变化。通过Spearman相关性分析，研究了不同BMI组中差异丰富的分类群、代谢物和KO基因之间的相互作用。随机森林诊断模型：基于不同BMI组选择的微生物标志物，构建了随机森林分类器，以精确筛选与BMI匹配的人群中的CRC。
图1.图形摘要
结论与意义：
研究提供了肠道菌群与代谢动态在肥胖CRC中的复杂相互作用的宝贵见解，并强调了在肥胖背景下，益生菌与促癌细菌之间可能的共生关系。研究识别了不同BMI组CRC的微生物和代谢特征，并阐明了可能导致肥胖人群中CRC高风险的潜在微生物机制。基于BMI分层生物标志物的诊断模型在区分CRC患者和BMI匹配对照方面显示出提高的效能，为肥胖个体提供了改进的筛查工具。
通讯作者
复旦大学附属肿瘤医院大肠外科副主任,马延磊，副主任医师，研究员，博士生导师。国家万人计划青年拔尖人才，上海市优秀青年学术带头人入选者。作为结直肠外科的临床医师，研究工作聚焦于肠道微生态与结直肠癌研究领域。研究成果以通讯作者/共同通讯作者发表于Gastroenterology、Gut、EMBO J、Nature Communications。
