基于肠道菌群间的相互作用，探讨阿克曼菌与硫酸盐还原菌的共生作用对肠道炎症癌症的影响

Gut microbiota has an important effect for host health. The closed interactions exist among different bacteria in the microenvironment. In our previous researches, we found that Akkermansia muciniphila and sulfate-reducing bacteria (SRB) positively related to the amount of the polyps in Apcmin/+ mice model, respectively. Moreover, treated with A. muciniphila could increase the number of polyps in this mice model. Additionally, treated with sodium hydrosulfide (NaHS, metabolize to H2S in vivo) could significantly increase the abundance of A. muciniphila. Reports showed that A. muciniphila could produce sulfate during the process of degrading mucin to acquire the energy for growth. However, SRB could transfer the sulfate produced by A. muciniphila to energy for growth via anaerobic respiration, simultaneously releasing H2S. Accumulated H2S is the toxicity molecule for the gut epithelium, and destroyed the gut epithelial architecture, leading the secretion of mucin for protecting the gut epithelium from pathogenic risk. And the additionally secreted mucin would become the nutrition for the A. muciniphila growth. Collectively, we suggest that a mutualism exists between A. muciniphila and SRB, that will break the gut epithelial architecture and gut microenvironment, as well as accelerating and aggravating the intestinal colitis and cancer.

肠道菌群对宿主的健康具有重要的作用。在肠道微环境中，不同菌种之间存在着密切的联系。在前期的研究中，我们发现，阿克曼菌与硫酸盐还原菌（SRB）的丰度，分别与自发性结肠癌小鼠肠道肿瘤的数量存在着正相关；且该小鼠灌服阿克曼菌后，体内肿瘤的数量也显著增加。腹腔注射硫氢化钠（经代谢产生H2S）后，小鼠肠内阿克曼菌的丰度也显著增加。通过对文献的解读，我们发现阿克曼菌在肠道降解黏蛋白获取生长所需营养的同时，会产生硫酸盐；而SRB可以将阿克曼菌产生的硫酸盐通过无氧呼吸的方式转化为自身生长的能量，同时释放出H2S。累积的H2S会破坏肠道屏障作用及黏液层，进而促使肠道反馈性地产生更多的粘液以降低肠道上皮细胞面临的风险，但这同时也为阿克曼菌提供了更多的养分用以生长。因此，我们认为阿克曼菌与SRB存在着共生关系，破坏了肠道正常的生理结构，打破了肠道微环境的平衡，引起和/或加速肠道炎症癌症的发生与发展。

正常肠道微环境之中，不同菌群之间广泛存在着联系性，主要表现为共生或者竞争，以维护肠道微生物与微生态的平衡。阿克曼菌（AKK菌）是肠道内菌群重要的组成成员之一，但现有报道对其作用的报道存在争议性。课题组前期的实验中，发现AKK菌可能和肠道内另一种细菌即硫酸盐还原菌（SRB）存在相互作用。.本课题在体外培养实验中发现，AKK菌和Desulfovibrio vulgaris (DV 菌，SRB的代表菌)可以一起在同一个培养体系中生长，虽然没有体现共生性，但在后续的体内实验中发现，在DSS诱导的小鼠肠道炎症模型中，转移DV菌的小鼠肠道内，其AKK菌的丰度显著增加，并且小鼠的肠道炎症指标（体重，饮食量以及疾病指数）均比DSS诱导的小鼠模型严重；此外，DV菌的干预也会恶化DSS诱导的肠屏障破坏作用，降低血清以及结肠内容物短链脂肪酸的含量，引起脾脏和肠系膜淋巴结免疫细胞组成的紊乱。通过细胞实验发现，DV菌的总代谢产物可以显著引起细胞内线粒体形态学的改变，主要表现为诱导线粒体膜电位的异常，增加线粒体中ROS含量，提高细胞内钙离子的水平。同时，通过LC-MS/MS对DV菌培养液中的小分子多肽进行鉴别，也发现了一个结构为氨酸-亮氨酸-亮氨酸-脯氨酸-亮氨酸的小分子多肽在DV菌的培养液中显著增加。在小鼠腹腔注射NaSH的实验中也发现，小鼠肠道内的AKK菌明显增加，并且部分益生菌如双歧杆菌和乳酸杆菌的丰度显著下降，进一步说明DV菌以及DV菌的代谢产物可以导致AKK菌丰度的增加。最后，通过使用小鼠自发性肠癌小鼠模型（Apcmin/+小鼠），实验结果显示，DV菌以及DV+AKK菌与PBS对照组和 AKK菌比较，可以显著增加Apcmin/+小鼠肠道内肿瘤的数量，并且DV+AKK菌相比DV菌而言，这种作用趋势更加明显。上述实验表明，DV菌和AKK菌之间存在一定的相互作用，并且对于肠道炎症和癌症等发生和发展有一定促进作用。.在本项目的支持下，协助培养了1名博士生，2名硕士生和1名本科生；一共参与了两次学术会议；发表相关研究文章5篇。本项目的实施，对于肠道炎症癌症的诊疗提供了可供参鉴的基础支持。