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导语：肠道微生物如何影响结直肠癌的治疗？Gut研究显示，特定的益生菌Roseburia intestinalis及其代谢产物丁酸，不仅能改善肠道屏障功能，还能直接增强CD8+ T细胞的抗肿瘤活性，为结直肠癌患者带来新的治疗希望。
近年来，随着对肠道微生物组与肿瘤免疫微环境相互作用认识的深入，肠道微生物在结直肠癌（CRC）治疗中的作用逐渐受到重视。然而，尽管已有研究揭示了肠道微生物与CRC的发生发展及免疫治疗反应之间的关联，但特定微生物在CRC治疗中的作用及其机制尚不完全清楚。
Gut杂志曾发表了一篇题为“Roseburia Intestinalis Generated Butyrate Boosts Anti-Pd-1 Efficacy in Colorectal Cancer by Activating Cytotoxic Cd8+ T Cells”的文章，旨在填补这一领域的研究空白，并探索肠道益生菌Roseburia intestinalis（R.i）及其代谢产物丁酸在CRC治疗中的潜在价值。
研究方法
本研究是一项多中心、前瞻性的原创性研究，旨在探究R.i对CRC发展的影响及其在免疫治疗中的作用。研究纳入了444例CRC患者和575名健康对照者，通过评估粪便样本中R.i的丰度，以及在ApcMin/+或AOM诱导的CRC小鼠模型中研究R.i的影响。
此外，研究还通过多色流式细胞术和免疫组化染色评估免疫景观的变化，并通过代谢组学分析鉴定代谢物。主要终点为肿瘤形成和免疫细胞活性的变化，次要终点包括肠道屏障功能和肿瘤生长抑制情况（图1）。
图1 ApcMin/+小鼠实验的设计和时间线的示意图
研究结果
R.i在CRC患者中的缺失与肿瘤形成的关系
在CRC患者中，R.i的丰度显著低于健康对照组。通过对110名CRC患者和112名健康对照者的粪便样本进行评估，研究发现R.i的存在与CRC的发生率呈负相关。
进一步分析包括四个已发表的宏基因组数据集，涉及334名CRC患者和463名健康对照，均一致显示CRC患者中R.i的丰度降低。这一发现强调了R.i在CRC发展中的潜在抑制作用。
R.i对肠道屏障功能的改善作用
研究进一步探讨了R.i对肠道屏障功能的影响。在ApcMin/+小鼠模型中，R.i的处理显著降低了肠道的通透性，这一点通过降低血清FITC-葡聚糖的水平得到证实。
此外，R.i还提高了紧密连接蛋白ZO-1和claudin-3的表达水平，这一点通过蛋白质印迹分析和免疫组化染色得到证实。这些结果表明，R.i能够改善CRC小鼠的肠道屏障功能，这可能对其抗肿瘤作用至关重要（图2）。
R.i培养基对CRC细胞生长的抑制作用
在体外实验中，R.i培养基（R.i CM）对CRC细胞系的抑制作用被证实。R.i CM显著降低了HCT116、LoVo和SW480细胞的存活率，但对正常结肠上皮细胞系NCM460无影响。
R.i CM还减少了CRC细胞的集落形成和增殖，并增加了细胞的早期和晚期凋亡。这些结果表明，R.i的代谢产物能够直接抑制CRC细胞的生长。
丁酸作为R.i的功能性代谢物
通过代谢组学分析，研究发现丁酸是R.i培养基中的主要功能性代谢物。在ApcMin/+和AOM诱导的CRC小鼠模型中，R.i的处理显著提高了粪便中丁酸的浓度。
丁酸的处理在体外实验中也显示出对CRC细胞生长的抑制作用，这与R.i CM的效果相似。这些结果表明，丁酸是R.i发挥抗肿瘤作用的关键代谢物。
R.i和丁酸增强抗PD-1疗效
在探讨R.i和丁酸对免疫治疗的影响时，研究发现R.i和丁酸的处理显著提高了抗PD-1疗法在携带MSI-low CT26肿瘤的小鼠中的疗效。
具体而言，与单独的抗PD-1治疗相比，R.i或丁酸与抗PD-1的联合治疗显著增加了肿瘤组织中浸润性CD8+ T细胞的比例，以及颗粒酶B+、IFN-γ+和TNF-α+ CD8+ T细胞的频率（图3）。
图3 对照组、大肠杆菌处理组和玫瑰杆菌（R.i）处理的C57BL/6J小鼠肿瘤中CD8+ T群体内颗粒酶B+、IFN-γ+和TNF-α+的频率。
此外，这种联合治疗还降低了肿瘤组织中髓系来源的抑制细胞（MDSC）的比例。这些结果表明，R.i和丁酸能够增强抗PD-1疗法的抗肿瘤效果，尤其是在MSS型CRC中。
R.i产生的丁酸通过TLR5受体直接增强CD8+ T细胞功能
最后，研究揭示了R.i产生的丁酸如何通过直接与CD8+ T细胞上的TLR5受体结合来增强其细胞毒性功能。通过表面等离子共振和分子对接分析，证实了丁酸与TLR5的结合亲和力和相互作用模式。此外，使用TLR5拮抗剂TH1020的处理消除了丁酸诱导的CD8+ T细胞反应增强，表明TLR5是丁酸发挥作用的关键受体。这些发现为开发新的基于丁酸和TLR5的免疫治疗策略提供了科学依据。
总结讨论
相较于其他研究，本文的独特价值在于揭示了R.i及其代谢产物丁酸在CRC治疗中的双重作用：一方面通过改善肠道屏障功能和直接抑制肿瘤细胞生长，另一方面通过激活CD8+ T细胞增强抗PD-1疗效。
这些发现为开发新的CRC辅助治疗策略提供了科学依据，尤其是在提高抗PD-1治疗抵抗性CRC患者中的潜在应用。未来研究需要进一步探索R.i和丁酸在人类CRC治疗中的临床应用，以及它们与其他治疗方法的联合使用效果。
参考文献
KANG X, LIU C, DING Y, et al. Roseburia intestinalis generated butyrate boosts anti-PD-1 efficacy in colorectal cancer by activating cytotoxic CD8+ T cells[J]. Gut, 2023, 72(11): 2112-2122. DOI: 10.1136/gutjnl-2023-330291.
