生命早期補充樟芝可改變 APC1638N 小鼠的腸道微生物群並抑制其晚年的年輕發病腸道腫瘤發生

Abstract

由於兒童和青少年時期西化生活方式的日益盛行，年輕發病的結直腸癌在全世界範圍內日益受到關注。生命早期的環境因素，特別是生命早期的營養，在很大程度上導致了發病率的增加。最近，有報告指出台灣本土的獨特真菌（牛樟芝，AC）具有抗發炎和抗癌等有益功效。本研究的目的是探討生命早期補充 AC 對年輕發病腸道腫瘤發生發展的影響。 APC1638N 小鼠在 4-12 週齡（相當於人類童年/青春期）時接受高脂飲食 (HF) 餵養，然後再在 12 週內轉為正常維持飲食到24週齡，相當於人類的青年至中年。我們的結果顯示，餵食 8 週後，HF 組的體重顯著增加（p < 0.05）。改用正常的維持飲食後，體重的變化仍然存在。 AC 補充劑顯著抑製女性腫瘤發生率和多樣性(p < 0.05)，並減少IGF-1 和Wnt/β-catenin 訊號傳導(p < 0.05 )。此外，它還改變了腸道微生物群，抑制發炎反應，並創造了抑制晚年腫瘤發生的微環境。 /2024/ 12/nutritions-16-02408-g001.jpg" alt="圖1" />

圖1

實驗設計與小鼠身體…

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實驗設計與餵食期間小鼠體重變化。 ( A…

圖1 實驗設計及餵食期間小鼠體重變化。(A) 實驗設計。採用APC1638N模型研究腸道腫瘤發生在第4在周至第12週期間，將小鼠隨機分為添加和不添加AC的低脂飲食（LF）組和添加和不添加AC的高脂飲食（HF）組，然後所有組都轉回正常維持飲食。 (B) 小鼠和人類生命階段的實驗飲食餵養期相當於人類的童年和青春期(C) 20-的生長曲線。週餵食實驗（D）第12 週和第24 週時添加和不添加AC 的LF 組與添加和不添加AC 的HF 組之間的體重比較。和不添加AC的LF組以及添加和不添加AC的HF組在最初8週期間的採食量比較。數據表示為平均值±SEM，每組 n = 10-13。 #p < 0.1，*p＜0.1 0.05，**p＜0.05 0.01。 APC：腺瘤性結腸息肉症。 AC：牛樟芝補充劑（粉）。 NS：無統計意義。

圖2

< p> 高脂肪的影響...

圖2

高脂飲食與生命早期補充AC 對...的影響

圖2 的影響生命早期高脂肪飲食和AC 補充劑對APC1638N 小鼠血糖穩態和腸道腫瘤發生的影響。 (A) 生命早期高脂飲食 (HF) 補充和不補充 AC 對血糖變化的影響。 (B) 生命早期 HF 飲食（添加或不添加 AC）對雄性和雌性小鼠胰島素阻抗的影響以及 AC 補充劑對胰島素阻抗的影響。 (C) 雄性和雌性小鼠的腫瘤發生率以及補充 AC 對雄性和雌性小鼠的不同影響。 (D) 雄性和雌性小鼠的腫瘤多樣性以及補充 AC 對雄性和雌性小鼠的不同影響。根據腫瘤數量除以每組小鼠的數量來計算腫瘤多重性。 (E) 雄性和雌性小鼠之間的腫瘤大小以及 AC 補充劑對腫瘤大小的影響。 (F) 腸道腫瘤的代表性圖片。未添加 AC 補充劑的小鼠的代表性腫瘤圖片（上）和添加 AC 補充劑的小鼠的代表性腫瘤圖片（下）。紅色箭頭表示腫瘤。圖中的對照組和 AC (C–E) 表示不添加和添加 AC 補充劑的實驗飲食，無論餵食的是 LF 還是 HF 飲食。數據以平均值±SEM 表示。 * p < 0.05。 *** p < 0.001。 NS：無統計意義。 w/：與。 w/o：沒有。

圖3

< p>高脂飲食的影響…

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生命早期高脂飲食和AC補充對IGF-1/MAPK的影響…

圖3 生命早期高脂飲食和AC 補充對APC1638N 小鼠IGF-1/MAPK 訊號、Wnt/β-catenin 訊號和發炎細胞因子的影響。 (A) 腸道中磷酸-Akt、磷酸-Mek 和磷酸-Erk 的蛋白質印跡。 (B–D) 生命早期高脂飲食 (HF) 和 AC 補充劑對磷酸 Akt、磷酸 Mek 和磷酸 Mek 蛋白表達的影響Erk在腸道中。 (E) 腸道中磷酸-GSK-3β 和活性 β-連環蛋白的蛋白質印跡。 (F,G) 生命早期補充 AC 對早期餵食的小鼠腸道中磷酸-GSK-3β 和 β-catenin 蛋白表現的影響生活HF飲食。 (H) 測試性別和 AC 補充對 Igf1 基因表現的交互作用。 (I) 小腸中 IGF-1/MAPK 訊號和 Wnt/β-catenin 訊號相關基因的基因表現熱圖。 (J) 小腸發炎介質的基因表現熱圖。數據表示為平均值±SEM，每組 n = 8-11。 #p < 0.1，*p＜0.1 0.05，**p＜0.05 0.01，***p＜0.01 0.001。 w/：與。 w/o：沒有。原始印跡顯示在補充圖 S2-S6 中。

圖4

< p> 高脂肪的影響...

圖4

高脂飲食和生命早期補充AC 對...的影響

圖4 的影響生命早期高脂肪飲食和AC 補充劑對APC1638N 小鼠盲腸微生物組成的影響。 (A) 門水平和屬水平微生物群相對豐度的條形圖，用於比較添加和不添加AC 的低脂飲食(LF) 和添加和不添加AC 的高脂飲食(HF)無需交流電補充。 (B) Shannon 和 Richness 指標用於確定 α 多樣性。 (C) 主座標分析 (PCoA) 圖說明了 β 多樣性。紅色文字表示存在顯著差異。 Jaccard 和 Bray–Curtis 指標中排列的多元變異數分析 (PERMANOVA) 表明，有和沒有 AC 補充劑的早期 HF 飲食之間存在統計學上的顯著差異。每組 N = 5–8。 #p < 0.1，*p＜0.1 0.05。

圖 5

< p> 補充AC 的影響…

圖5

生命早期補充AC 對…的盲腸微生物組成的影響

圖5 補充AC 的影響低脂飲食餵養的APC1638N 小鼠早期生活中盲腸微生物組成的變化。 (A) 厚壁菌門/擬桿菌門比例； (B) 對低脂飲食(LF) 餵食且添加和不添加AC 的小鼠進行線性判別分析(LDA) 效應大小(LEfSe)，顯示每個分類單元層級的微生物群存在差異。區分特徵的 LDA 分數閾值設定為 2.0。所列細菌分類單元的豐度在各組間顯著不同（p＜0.05）。綠色長條表示補充 AC 的 LF 組中類群豐度較高，紅色條表示未補充 AC 的 LF 組中類群豐度較高。 (C) 組間 LEfSe 分析的分支圖。在不同分類單元層級比較微生物組成。分類單元等級縮寫為p門、c級、o目、f科和g屬。 NS：無統計意義。

圖6

< p> 補充AC 的影響...

圖6

生命早期補充AC 對...的盲腸微生物組成的影響

圖6 補充AC 的影響早期高脂飲食餵養的APC1638N 小鼠盲腸微生物組成的早期生活。 (A) 厚壁菌門/擬桿菌門比率(B) 餵食高脂飲食(HF) 和不餵食高脂飲食(HF) 的小鼠的線性判別分析(LDA) 效應大小(LEfSe) AC 補充顯示出每個分類單元層級的差異微生物群。區分特徵的 LDA 分數閾值設定為 2.0。所列的細菌分類群的豐度在各組之間顯著不同（p＜0.05）。綠色長條表示補充 AC 的 HF 組中類群豐度較高，紅色條表示未補充 AC 的 HF 組類群豐度較高。 (C) 組間 LEfSe 分析的分支圖。在不同分類單元層級比較微生物組成。分類單元等級縮寫為p門、c級、o目、f科和g屬。 * p < 0.05。

圖7

< p> 腸道微生物群與…之間的關係

圖7

APC 1638N 小鼠腸道微生物群與Igf1 表現之間的關係。 ( A…

圖7 APC1638N 小鼠腸道菌叢與Igf1 表現的關係。(A) 小腸或小腸腸道菌叢與Igf1 表現的相關矩陣結腸中的細胞激素 Tnf 和 Ccl2 表達顯著正或負係數 (B) 厚壁菌門和小腸中 Igf1 表達之間的線性關係。之間的線性關係(D) 小腸中擬桿菌和Igf1 表達之間的線性關係(E) Muribaculum 之間的線性關係。 (F) 小腸中的副擬桿菌和Igf1 表現之間的線性關係。 y 軸之間的線性關係。

圖8

< p> 腸道菌叢與…的關係

圖8

青年期腸道菌叢與細胞激素基因表現的關係APC 1638N…

圖8 腸道菌叢與細胞激素的關係年輕成年 APC1638N 小鼠的基因表現。 (A) Anaerovoraceae 與結腸中 Tnf 表現之間的線性關係。 (B) 結腸中擬桿菌和 Tnf 表現之間的線性關係。 (C) 結腸中副擬桿菌和 Ccl2 表現之間的線性關係。 (D) 結腸中擬桿菌和 Ccl2 表現之間的線性關係。藍色圓圈表示每隻小鼠的代表性 -ΔCt 值和豐度 (%)。紅色圓圈表示 x 軸和 y 軸之間的線性關係。 所有人物 (8)