Gastroenterology：警惕！香港中文大学于君等团队发现高可溶性纤维促进结直肠肿瘤发生的潜在机理

膳食纤维主要由肠道菌群发酵，但它们在结直肠癌(CRC)中的作用在很大程度上尚不清楚。

2023年10月17日，香港中文大学于君及陆军军医大学王勇共同通讯在Gastroenterology（IF=29）在线发表题为“High soluble fiber promotes colorectal tumorigenesis through modulating gut microbiota and metabolites in mice”的研究论文，该研究发现高可溶性纤维通过调节小鼠肠道微生物群和代谢物促进结直肠肿瘤发生。混合高纤维饮食促进了AOM处理和Apc^min/+小鼠的结直肠肿瘤发生，增加了肿瘤数量和肿瘤负荷。抗生素的使用消除了混合高纤维饮食的致瘤作用，而移植混合高纤维饮食小鼠的粪便加速了AOM处理的无菌小鼠的肿瘤生长。因此，作者分别表征了可溶性纤维和不可溶性纤维在结直肠癌中的作用。

该研究发现可溶性纤维菊粉或瓜尔胶，而非不溶性纤维纤维素，促进了AOM处理和Apc^min/+小鼠的结直肠肿瘤发生。可溶性纤维诱导肠道生态失调，单形拟杆菌增多， 假双歧杆菌减少，伴粪丁酸和血清胆汁酸增加，肌苷减少。还发现菊粉剂量与结直肠肿瘤发生呈正相关。此外，移植高菊糖饲粮小鼠的粪便可增加无菌小鼠的结肠细胞增殖和癌基因表达。总之，在小鼠中，高剂量可溶性但非不溶性纤维通过失调肠道微生物群和代谢物以剂量依赖的方式增强结直肠肿瘤的发生。

结直肠癌(CRC)是世界上最常见和最致命的癌症之一。结直肠癌的发展与肠道微生物的改变密切相关。微生物群的组成容易受到各种环境因素的影响，尤其是日常食物摄入，之前的研究报道了高脂肪饮食与结直肠肿瘤发生的机制关联。一般来说，食物提供了营养来支持肠道微生物的生长和多样性。膳食纤维作为蔬菜和水果中的主要食物成分之一，对维持肠道健康起着重要作用。

膳食纤维与降低结直肠癌风险相关，这是多队列研究积累的证据。然而，在最近的研究中出现了有争议的结果，这些结果表明膳食纤维与结直肠或肝脏肿瘤发生之间存在潜在的相关性。丁酸盐是肠道微生物介导的纤维发酵过程中产生的关键短链脂肪酸(SCFAs)之一，在Apc基因和错配修复基因Msh27突变的转基因CRC小鼠模型中被证明可以促进结直肠肿瘤的发生。此外，包括菊粉和果胶在内的可溶性纤维通过失调小鼠肠道微生物群诱导肝癌。

膳食纤维根据水溶性分为可溶性和不可溶性。大多数可溶性纤维，如菊粉和瓜尔胶，可以由结肠中的细菌发酵产生代谢物，包括短链脂肪酸。纤维素和半纤维素等纤维只能被肠道细菌缓慢消化，甚至不能抵抗微生物发酵，但它们对粪便膨胀和肠道运动至关重要。

机理模式图（图源自Gastroenterology）

该研究在多种小鼠模型中检测了不同类型和剂量的膳食纤维对结直肠癌发展的影响。研究结果表明，混合类型(可溶性和不可溶性纤维)的高膳食纤维促进了致癌诱导和自发转基因CRC小鼠模型的结直肠肿瘤发生。抗生素的使用消除了高纤维饮食(HFiD)的致瘤特性，而粪便微生物群移植(FMT)促进了无菌小鼠的肿瘤生长，这表明完整的肠道微生物群在HFiD相关的结直肠肿瘤发生中是必要的。然后发现可溶性纤维菊粉和瓜尔胶，而非不溶性纤维，以剂量依赖的方式促进结直肠癌的发展。机制上，高剂量可溶性纤维诱导肠道生态失调，伴随着益生菌假结肠双歧杆菌及其代谢产物肌苷的消耗，伴随着粪便丁酸和血清胆汁酸的增加，共同驱动小鼠结肠直肠肿瘤的发生。

总之，该研究证明了可溶性纤维如菊粉和瓜尔胶，而不是不溶性纤维纤维素，以剂量依赖的方式促进小鼠结直肠肿瘤的发生。大量摄入可溶性纤维可引起肠道生态失调、潜在病原菌富集和共生益生菌耗竭，从而促进结直肠肿瘤的发生。另一方面，可溶性纤维引起肠道代谢失调，包括粪便丁酸和血清胆汁酸增加，粪便肌苷减少，这在可溶性纤维相关的结直肠癌发展中也起关键作用。

原文链接：

https://www.gastrojournal.org/article/S0016-5085(23)05139-9/fulltext