日本大阪大学、东京工业大学、东京大学和庆应义塾大学组成的研究小组以多发性息肉（腺瘤）患者和大肠癌患者为对象，收集其冷冻粪便，进行了宏基因组学分析和代谢组学分析。通过分析，在多发性息肉（腺瘤）患者和极早期大肠癌（粘膜内癌）患者的粪便中发现了特征性细菌和代谢物。相关研究成果已于6月7日在美国科学杂志《自然医学》（Nature Medicine）上公开。
大肠癌是由大肠息肉（腺瘤）和粘膜内癌一步步演变而来的（多阶段癌变）（图1）。以前虽然在晚期大肠癌中发现过几种相关细菌，但一直不清楚发展成晚期之前的阶段、即大肠息肉（腺瘤）和粘膜内癌阶段的相关细菌及代谢物。
图1：癌症的多阶段癌变与肠道环境的变化
随着病情由息肉（腺瘤）向粘膜内癌、相对早期的癌症（Stage I/II）及晚期癌症（Stage III/IV）发展，繁殖的细菌和代谢物（Bile acids：胆汁酸，Amino acids：氨基酸，Isovalerate：异戊酸等）会动态变化。本次研究新确定了大肠癌初期（腺瘤、粘膜内癌）的相关细菌和代谢物。
研究小组以接受大肠内窥镜检查（大肠镜）的616名受检者为研究对象，围绕其饮食等生活习惯实施了问卷调查，并收集了冷冻粪便和大肠镜检查结果等临床信息。针对冷冻粪便实施了宏基因组学分析和代谢组学分析，调查了不同癌症阶段的肠道环境特征。
调查发现，在不同的癌症阶段，粪便中增加和减少的肠道细菌大不相同（图1）。尤其是在大肠癌的多阶段癌变过程中，与大肠癌有关的细菌大致可以分为两种模式。
第一种是从粘膜内癌阶段开始增加，随着病情的进展逐渐增多的细菌。主要为具核梭桿菌（Fusobacterium nucleatum）和消化链球菌（Peptostreptococcus stomatis）等，已经有报告显示这些细菌在晚期大肠癌中增多。
第二种是仅在多发性息肉（腺瘤）和粘膜内癌阶段增多的细菌——极小阿托波氏菌（Atopobium parvulum）和龋齿放线菌（Actinomyces odontolyticus）（图2），研究表明，这些细菌在大肠癌的发病初期就与疾病有关。
图2：在癌变早期（腺瘤和粘膜内癌）增加，随着癌症的进展而减少的细菌（代表示例）
与健康人相比时的显著差异 ＋：P<0.05，＋＋：P<0.01，＋＋＋：P<0.005（纵轴表示粪便中的细菌相对量）
研究表明，双歧杆菌属（Bifidobacterium）的细菌群会在粘膜内癌阶段减少。另外，作为丁酸产生菌的多毛毛螺菌（Lachnospira multipara）和挑剔真杆菌（Eubacterium eligens）从粘膜内癌阶段到晚期大肠癌阶段一直持续减少。
此外，研究小组还通过代谢组学分析发现，患有多发性息肉（腺瘤）的患者，肠道内大量存在名为脱氧胆酸的胆汁酸。患有粘膜内癌的患者与健康人相比，粪便中的异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和甘氨酸等氨基酸增加。而晚期大肠癌患者的支链脂肪酸——异戊酸增加（图3）。
图3：大肠癌的多阶段病变与代谢物（代表示例）
粘膜内癌（S0）阶段的特点是，氨基酸中的分枝锁氨基酸（异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸3种）及芳香族氨基酸——苯丙氨酸和酪氨酸明显增加。胆汁酸中的次级胆汁酸——脱氧胆酸在多发性息肉（MP）阶段增加，初级胆汁酸——甘氨胆酸和牛磺胆酸在粘膜内癌（S0）阶段增加。而支链脂肪酸——异戊酸在晚期大肠癌阶段增加。（纵轴表示粪便中的代谢物质量nmol/g）＜简称＞H：健康者，MP：多发性息肉（腺瘤），S0：粘膜内癌，SI/II：Stage I和Stage II，SIII/IV：Stage III和Stage IV
（日文全文）
文：JST客观日本编辑部
