木拉提艾則·玉素甫,阿合力·那斯肉拉,沈芳,王玉星,新華·那比
(1.新疆醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院,烏魯木齊 830002;2.新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院綜合特需科,烏魯木齊 830011)
結(jié)腸癌(Colorectal Cancer,CRC)是臨床最常見(jiàn)的胃腸道惡性腫瘤,具有早期隱蔽性較高、病情發(fā)展迅速、高死亡率等特點(diǎn),目前全球死亡率居所有惡性腫瘤的第3位,5年生存率約40%~60%[1]。以氟尿嘧啶為主的藥物化療是晚期結(jié)腸癌患者最主要的治療方法,但化療藥物在殺傷腫瘤細(xì)胞的同時(shí)對(duì)其他正常細(xì)胞亦有損害,從而影響患者的生活質(zhì)量和治療效果[2]。因此尋找一個(gè)低毒高效并且能夠增強(qiáng)機(jī)體免疫功能的抗腫瘤藥物成為了目前研究的熱點(diǎn)。
腫瘤的發(fā)生與發(fā)展與機(jī)體自身免疫系統(tǒng)密切相關(guān),T淋巴細(xì)胞是機(jī)體調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)中最主要的效應(yīng)細(xì)胞[3]。根據(jù)分型不同可分為表達(dá)CD4+的輔助性T細(xì)胞(Helper T cells,Th)及表達(dá)CD 8+的細(xì)胞毒性T細(xì)胞(Cytotoxic T cell,CTL)[4]。Th細(xì)胞則又可分為Th1和Th2,其中Th1主要分泌IL-2、IFN-γ等細(xì)胞因子輔助CTL分化和增殖,從而介導(dǎo)抗腫瘤的細(xì)胞免疫應(yīng)答,而Th2則主要分泌IL-10等細(xì)胞因子介導(dǎo)體液免疫,從而抑制Th1的增殖[5]。T淋巴細(xì)胞亞群的檢測(cè)對(duì)惡性腫瘤的診斷、治療及預(yù)后均有重要意義,研究表明腫瘤發(fā)生時(shí)會(huì)影響機(jī)體的免疫功能,導(dǎo)致T淋巴細(xì)胞CD4+/CD8+T細(xì)胞的比值降低,Th1/Th2比例失衡[6]。此外,CD4+T細(xì)胞的亞群調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)也在維持免疫系統(tǒng)穩(wěn)定中也起到關(guān)鍵作用,Treg細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中大量增加,抑制了免疫系統(tǒng)對(duì)癌細(xì)胞的免疫應(yīng)答,導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞免疫逃逸,抑制抗腫瘤免疫的功能[7]。腫瘤組織內(nèi)浸潤(rùn)高密度的Treg細(xì)胞常提示了較差的臨床預(yù)后,Treg細(xì)胞中Foxp3是最具有特異性和調(diào)節(jié)性的標(biāo)記物,該標(biāo)記物會(huì)影響Treg活化及其功能穩(wěn)定的各種分子導(dǎo)致腫瘤免疫抑制及免疫逃逸[8-9]。
益生菌一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn),對(duì)于益生菌在調(diào)節(jié)腸道菌群、預(yù)防糖尿病、提高機(jī)體免疫力等方面作用已被熟知[10-13]。目前對(duì)益生菌研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)為它們對(duì)免疫系統(tǒng)的調(diào)控作用和抗腫瘤方面的作用機(jī)制。在一項(xiàng)臨床實(shí)驗(yàn)中將益生菌丁酸梭菌MI-YAIRI 588作為干預(yù)措施用于癌癥患者臨床治療,結(jié)果表明MI-YAIRI 588治療能夠延長(zhǎng)腫瘤患者的總生存期[14]。再另一項(xiàng)研究中;研究者通過(guò)從健康人腸道中刷選出11株具有抗腫瘤免疫潛能的有益菌群,發(fā)現(xiàn)11株菌的復(fù)合定植具有增強(qiáng)腫瘤模型小鼠的ICB免疫療法的作用[15]。本課題組前期研究表明,駝乳源性4種復(fù)合益生菌能夠部分緩解環(huán)磷酰胺對(duì)小鼠免疫抑制作用,調(diào)節(jié)Th1/Th2平衡,起到免疫調(diào)節(jié)和保護(hù)作用[13]。本研究旨在評(píng)價(jià)駝乳源性復(fù)合益生菌對(duì)CT-26荷瘤小鼠抗腫瘤免疫功能的影響,為臨床治療提供更多藥理學(xué)基礎(chǔ)。
1.1.1 菌株
3種乳酸菌及一種酵母菌均通過(guò)傳統(tǒng)發(fā)酵的方法,將來(lái)源于乳源性發(fā)酵的駝乳及乳酪乳清中提取的4種復(fù)合益生菌,分別為;東方伊薩酵母菌(Issatchenkia orientalis)、高加索酸奶乳桿菌(Lactobacillus kefir)、馬乳酒樣乳桿菌(Lactobacillus kefiranofaciens),戊糖乳桿菌(Lactobacillus pentosus),并由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物研究所鑒定[16-17]。
1.1.2 動(dòng)物
SPF級(jí)健康雌性BALB/C小鼠50只,平均體質(zhì)量(16±2)g,周齡6周,由新疆醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供。生產(chǎn)許可證號(hào);SCXK(新)2018-0002。飼養(yǎng)環(huán)境為光照12 h/d,室溫(21±2)℃,濕度為50%±5%,普通飼料喂養(yǎng)。
1.1.3 瘤株
CT26.WT小鼠結(jié)腸癌細(xì)胞(貨號(hào):ZQ 0190),由上海中喬新舟生物科技有限公司所提供。
1.1.4 試劑
MRS肉湯培養(yǎng)基、麥芽汁液體培養(yǎng)基、MRS瓊脂培養(yǎng)基、沙氏瓊脂培養(yǎng)基均,青島日水生物技術(shù)有限公司;氟尿嘧啶注射液(批準(zhǔn)文號(hào):國(guó)藥準(zhǔn)字H 31020593),上海旭東海普藥業(yè)有限公司;FBS(胎牛血清,批號(hào):10099-141),Gibco;Penicillin-Streptomycin雙抗(批號(hào):51H 351),ExCell Bio公司;DMSO(二甲基亞砜,批號(hào):1213C0314;北京索萊寶科技有限公司);RPMI1640培養(yǎng)基(Hyclon)紅細(xì)胞裂解液(批號(hào):BL503B),biosharp公司;CD 4、CD 8抗體,eBioscience公司;蘇木精-伊紅(HE)染色試劑盒(貨號(hào):C0105S),上海碧云天;IL-2 ELISA試劑盒(批號(hào):XY-091202M)、IL-10 ELISA試 劑 盒(批 號(hào):XY-091210M)、IFN-ELISA試劑盒(批號(hào):XY-090617M),上海優(yōu)選生物科技有限公司。
1.1.5 儀器與設(shè)備
CO2培養(yǎng)箱,Thermo Corporation;流式細(xì)胞儀,American BD;酶聯(lián)檢測(cè)儀,American Bio-RAD;AY120電子分析天平,日本島津;TDL-5A離心機(jī),上海菲恰爾分析儀器有限公司。
1.2.1 動(dòng)物造模
將CT 26.WT結(jié)腸癌細(xì)胞置于完全培養(yǎng)基中培養(yǎng)并傳代,將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞制成濃度為1×107/mL的細(xì)胞混懸液,取40只BALB/C小鼠,于小鼠右腋下部位皮下接種200μL。小鼠成瘤接種后,每天檢查腫瘤生長(zhǎng)情況,全程均采取無(wú)菌操作,待腫瘤生長(zhǎng)至約2~5 mm后,觸摸有不規(guī)則的硬塊,既模型建立成功。
1.2.2 動(dòng)物分組、給藥
將種瘤小鼠小鼠隨機(jī)分為4組,既;模型組、陽(yáng)性對(duì)照組(5-Fu)、復(fù)合益生菌高劑量組、復(fù)合益生菌低劑量組,另取未種瘤的正常BALB/C小鼠做正常對(duì)照,每組10只。5-Fu組以25 mg/kg(用生理鹽水配置,現(xiàn)配現(xiàn)用)腹腔注射給藥,每2 d一次,復(fù)合益生菌組高低劑量組分別灌胃給與(乳桿菌1.0×1010CFU/d+酵母菌1.0×108CFU/d及乳桿菌1.0×108CFU/d+酵母菌1.0×106CFU/d,0.3 mL),空白組與模型組每天以0.9%生理鹽水灌胃,連續(xù)21 d,開始給藥后每3 d使用游標(biāo)卡尺測(cè)量各組荷瘤小鼠的腫瘤長(zhǎng)徑和短徑。
1.2.3 檢測(cè)體質(zhì)量、瘤重、抑瘤率和脾臟指數(shù)
末次給藥24 h后分別無(wú)菌條件剝?nèi)∧[瘤組織、胸腺組織及脾臟組織,精密稱定質(zhì)量后,分別計(jì)算抑瘤率及臟器指數(shù)。
1.2.4 腫瘤組織病理學(xué)
分別取各組小鼠完整腫瘤組織,于4%中性甲醛固定,并用常規(guī)石蠟包埋,再將石蠟包埋塊切片、脫蠟,進(jìn)行HE染色,后用掃描儀對(duì)切片進(jìn)行圖像掃描。
1.2.5 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)T淋巴細(xì)胞亞群
各組脾臟經(jīng)無(wú)菌針頭穿刺、PBS沖洗、用200目篩網(wǎng)研磨過(guò)濾調(diào)整細(xì)胞濃度為1×106/mL的單細(xì)胞混懸液。后加入500μL紅細(xì)胞裂解液,1 000 r/min離心3 min,棄上清。PBS重懸細(xì)胞,加入FITC-CD4和APC-CD8a抗體,各5μL。4℃避光孵育15 min,PBS洗滌兩次后重懸細(xì)胞,流式細(xì)胞儀上機(jī)檢測(cè)。并計(jì)算CD4+/CD8+T細(xì)胞比值比值。
1.2.6 免疫熒光檢測(cè)Foxp3+Tregs密度
各組腫瘤組織石蠟切片常規(guī)脫蠟,用0.01 mol/L PBS(p H 7.4)洗滌10 min×3次,加封閉液,加入Foxp3一抗(1∶300稀釋)、4℃過(guò)夜。加入二抗(抗兔,1∶100稀釋)后,激光共聚焦下觀察Foxp3染色情況。
1.2.7 Elisa法檢測(cè)血清IL-2、IL-10、IFN-γ含量
EP管收集各組荷瘤小鼠血液標(biāo)本,4℃、3 000 r/min離心20 min,收集血清,根據(jù)試劑盒說(shuō)明書步驟操作,計(jì)算出血清IL-2、IL-10、IFN-γ含量。
1.2.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
各組荷瘤小鼠腫瘤生長(zhǎng)曲線如圖1(a)所示,與模型組比較,復(fù)合益生菌高、低劑量組以及5-氟尿嘧啶組小鼠腫瘤生長(zhǎng)速度相對(duì)緩慢;從給藥第10日起,復(fù)合益生菌高劑量組和5-氟尿嘧啶組小鼠腫瘤體積均顯著小于模型組(P<0.05);復(fù)合益生菌低劑量組腫瘤雖有生長(zhǎng)緩慢趨勢(shì),但是無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。各組小鼠腫瘤給藥21 d后,腫瘤實(shí)物圖如圖1(b)所示,經(jīng)過(guò)稱重及計(jì)算結(jié)果如表1所示,復(fù)合益生菌高組以及5-氟尿嘧啶組荷瘤小鼠腫瘤重量均顯著小于模型組(P<0.05),與模型組比較復(fù)合益生菌低劑量組腫瘤質(zhì)量無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,5-氟尿嘧啶組、復(fù)合益生菌高劑量組、復(fù)合益生菌低劑量組抑瘤率分別為81.65%、41.49%、17.00%。說(shuō)明乳源性復(fù)合益生菌具有一定程度減緩腫瘤生長(zhǎng)的作用。
表1 各組CT-26荷瘤小鼠瘤重及抑瘤率比較(n=10,±s)
表1 各組CT-26荷瘤小鼠瘤重及抑瘤率比較(n=10,±s)
注:與模型組比較,*P<0.05,**P<0.01。
組別 劑量 瘤體質(zhì)量/g 腫瘤抑制率/%模型組 - 4.94±0.67 -復(fù)合益生菌高劑量組乳酸菌1.0×1010酵母菌1.0×108 2.89±1.01** 41.49復(fù)合益生菌低劑量組乳桿菌1.0×108酵母菌1.0×106 4.10±0.54 17.00 5-氟尿嘧啶組 25 mg·kg-1 0.91±0.41** 81.65
圖1 復(fù)合益生菌和5-氟尿嘧啶處理對(duì)CT-26荷瘤小鼠重量生長(zhǎng)曲線和瘤質(zhì)量的影響(n=10,±s)
由表2可見(jiàn),與空白組比較;模型組荷瘤小鼠脾臟指數(shù)顯著降低(P<0.01),與模型組比較,復(fù)合益生菌低劑量組、5-Fu組脾臟指數(shù)雖有升高趨勢(shì)但無(wú)顯著性差異(P>0.05)。復(fù)合益生菌高劑量組脾臟指數(shù)顯著性升高差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與空白組比較模型組胸腺指數(shù)顯著性降低(P<0.01),與模型組比較復(fù)合益生菌高、低劑量組均能提高荷瘤小鼠胸腺系數(shù),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,P<0.01),而5-氟尿嘧啶組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。說(shuō)明乳源性復(fù)合益生菌在減緩腫瘤生長(zhǎng)的同時(shí),對(duì)荷瘤小鼠免疫器官具有一定的保護(hù)作用,提示乳源性復(fù)合益生菌的抗腫瘤作用與免疫有關(guān)。
表2 各組CT-26荷瘤小鼠脾臟和胸腺指數(shù)比較(n=10,±s)
表2 各組CT-26荷瘤小鼠脾臟和胸腺指數(shù)比較(n=10,±s)
注:P#<0.05,P##<0.01VS正常組;P*<0.05,P**<0.01VS模型組。
組別 劑量 臟器指數(shù)脾臟指數(shù) 胸腺指數(shù)空白組 - 7.08±0.51 1.51±0.44模型組 - 4.89±0.22## 0.84±0.12##復(fù)合益生菌高劑量組 乳酸菌1.0×1010酵母菌1.0×108 6.97±0.69* 1.16±0.15**復(fù)合益生菌低劑量組 乳桿菌1.0×108酵母菌1.0×106 5.04±0.57 1.38±0.34*5-氟尿嘧啶組 25 mg·kg-1 5.12±0.76 0.70±0.35
模型組腫瘤細(xì)胞呈橢圓形,細(xì)胞核大,細(xì)胞形態(tài)完好,腫瘤細(xì)胞數(shù)目較多,壞死區(qū)域較少;與模型組比較,復(fù)合益生菌高、低劑量組腫瘤細(xì)胞數(shù)目減少,腫瘤細(xì)胞密度降低以及存在部分壞死區(qū)域,但不及5-氟尿嘧啶組。此外符合益生菌高、低均出現(xiàn)不同程度免疫細(xì)胞浸潤(rùn)的現(xiàn)象,如圖2所示。
圖2 復(fù)合益生菌對(duì)荷瘤小鼠腫瘤組織病理學(xué)變化的影響(HE染色,×100)
由表3可見(jiàn),與正常組比較,模型組小鼠脾臟CD4+T細(xì)胞含量顯著降低(P<0.01),CD8+T細(xì)胞比例顯著升高(P<0.01),CD4+/CD8+T細(xì)胞比例降低(P<0.01);與模型組比較,復(fù)合益生菌低劑量組CD4+T細(xì)胞升高,但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05),CD8+T細(xì)胞含量顯著降低(P<0.05),CD4/CD8+T細(xì)胞比例具有升高趨勢(shì),但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05);與模型組比較,復(fù)合益生菌高劑量組CD4+T細(xì)胞升高(P<0.01),CD8+T細(xì)胞含量顯著降低(P<0.05),CD4+/CD8+T細(xì)胞比例顯著升高(P<0.01)。與模型組比較,5-Fu組CD 4+T細(xì)胞比例顯著降低(P<0.05),CD8+T細(xì)胞比例升高(P>0.05),CD4+/CD8+T細(xì)胞比例降低(P<0.05)。說(shuō)明乳源性復(fù)合益生菌可以調(diào)節(jié)荷瘤小鼠CD4+/CD8+T的比值,可能是通過(guò)對(duì)T淋巴細(xì)胞的調(diào)控作用,從而提高荷瘤小鼠的抗腫瘤免疫。
表3 復(fù)合益生菌對(duì)荷瘤小鼠脾臟T淋巴細(xì)胞亞群的影響(n=10,±s)
表3 復(fù)合益生菌對(duì)荷瘤小鼠脾臟T淋巴細(xì)胞亞群的影響(n=10,±s)
注:P#<0.05,P##<0.01VS正常組;P*<0.05,P**<0.01VS模型組。
組別 CD4+T CD8+T CD4+/CD8+T正常對(duì)照組 49.98±5.58 15.18±2.61 3.38±0.79模型組 27.36±5.14## 29.85±6.92## 0.97±0.34##低劑量組 31.83±3.28 23.23±3.07* 1.40±0.30高劑量組 37.88±6.84** 20.9±4.81** 1.87±0.44**陽(yáng)性藥組 15.85±6.80* 31.45±3.46 0.50±0.23*
由圖3可見(jiàn),F(xiàn)oxp3染色密度;與模型組比較,復(fù)合益生菌高劑量組、陽(yáng)性藥組Foxp3密度明顯降低,而復(fù)合益生菌低劑量組無(wú)明顯差異。
圖3 各組小鼠腫瘤組織Foxp3+Treg免疫熒光染色觀察
如圖4所示,與正常組比較,模型組小鼠血清中免疫因子IL-2、IFN-γ水平顯著下調(diào)(P<0.05),IL-10水平明顯升高(P<0.01);與模型組比較,復(fù)合益生菌高劑量組小鼠血清中IL-2水平顯著升高(P<0.01),IFN-γ水平顯著升高(P<0.01),IL-10水平顯著性下降(P<0.05)。與模型組比較;復(fù)合益生菌低劑量組IL-2、IFN-γ水平顯著升高(P<0.05,P<0.01),IL-10水平雖有下降,但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。
圖4 小鼠血清中IL-2、IFN-γ、IL-10等細(xì)胞因子的分泌水平
隨著我國(guó)結(jié)直腸癌的發(fā)病率與死亡率逐年升高,結(jié)直腸的治療與預(yù)防已成為一項(xiàng)人類面臨著的巨大挑戰(zhàn)。腫瘤治療傳統(tǒng)方法是依靠外界力量殺死腫瘤細(xì)胞,作用靶點(diǎn)是腫瘤細(xì)胞,而目前新型腫瘤免疫治療是利用免疫系統(tǒng)、恢復(fù)機(jī)體正常的抗腫瘤免疫反應(yīng),從而控制與清除腫瘤的一種治療方法[18]。Li等研究表明,名為Prohep的益生菌混合物可使HCC荷瘤小鼠腫瘤體積減小40%,其機(jī)制可能是通過(guò)降低腫瘤微環(huán)境中的炎癥因子,通過(guò)改善小鼠腸道中的抗炎性環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)的[19]。Hatmal等通過(guò)體外試驗(yàn)驗(yàn)證了開菲爾乳對(duì)人體慢性粒細(xì)胞白血病細(xì)胞K562和結(jié)腸癌細(xì)胞HCT 11均有一定的抑制作用[20]。而不同菌株益生菌益生特性具有一定的差異,在本研究中乳源性復(fù)合益生菌高、低劑量組均可使CT-26荷瘤小鼠腫瘤質(zhì)量不同程度的降低,其中復(fù)合益生菌低劑量組抑瘤率為17%,復(fù)合益生菌高劑量組抑瘤率為41.49%。此外復(fù)合益生菌高、低劑量組小鼠胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)均有不同程度的增加,提示乳源性復(fù)合益生菌減緩CT-26荷瘤小鼠腫瘤體積的同時(shí),對(duì)荷瘤小鼠的臟器指數(shù)具有一定的保護(hù)作用。脾臟和胸腺為機(jī)體重要的免疫器官,是發(fā)生免疫應(yīng)答及合成免疫活性物質(zhì)的重要場(chǎng)所,脾臟和胸腺指數(shù)在一定程度上反映了機(jī)體免疫功能的強(qiáng)弱。這提示駝乳源性復(fù)合益生菌發(fā)揮抗腫瘤作用的機(jī)制可能是通過(guò)提高機(jī)體免疫功能途徑。
有研究表明腫瘤患者的CD4+T細(xì)胞亞群比例下降,CD8+T細(xì)胞亞群相對(duì)升高,CD 4+/CD8+T細(xì)胞比值的降低,這表明腫瘤的發(fā)生與發(fā)展與機(jī)體免疫密切相關(guān)[21]。同時(shí)在正常情況下,機(jī)體Th1/Th2處于動(dòng)態(tài)平衡,許多研究均證實(shí)腫瘤發(fā)生時(shí)免疫反應(yīng)向Th2漂移,在進(jìn)展期腫瘤病人外周血中IFN-γ分泌減少,IL-10分泌增加導(dǎo)致在腫瘤生長(zhǎng)時(shí),Th1/Th2向Th2漂移[22]。劉文立等研究發(fā)現(xiàn)白及多糖可以提高CT-26荷瘤小鼠外周血中CD4+T、CD 4+/CD8+T淋巴細(xì)胞的比值,降低CD8+T細(xì)胞的數(shù)量,從而降低CT-26荷瘤小鼠的腫瘤質(zhì)量[23]。在本研究中駝乳源性復(fù)合益生菌高、低劑量組均可提高荷瘤小鼠脾臟中CD4+T細(xì)胞比例,消耗CD8+T細(xì)胞降低其所占比例,通過(guò)抑制CD8+T細(xì)胞調(diào)整CD 4+/CD8+T細(xì)胞平衡,并使荷瘤小鼠血清中Th1型細(xì)胞因子IL-2和IFN-γ含量升高(P<0.01),Th2型細(xì)胞因子IL-10含量降低(P<0.05),提示乳源性復(fù)合益生菌可以通過(guò)提高細(xì)胞免疫中T淋巴細(xì)胞亞群數(shù)量的變化,提高CD4+T、CD4+/CD8+T細(xì)胞的平衡,減少Tregs在腫瘤組織的浸潤(rùn),并逆轉(zhuǎn)Th1/Th2漂移,恢復(fù)Th1/Th2型細(xì)胞因子平衡,與既往研究結(jié)果一致。提示駝乳源性復(fù)合益生菌可能是通過(guò)細(xì)胞免疫途徑發(fā)揮抗腫瘤作用。
綜上所述,4種駝乳源性具有免疫調(diào)節(jié)活性的復(fù)合益生菌具有減緩CT-26結(jié)腸癌荷瘤小鼠腫瘤生長(zhǎng)的作用,具體的作用機(jī)制是通過(guò)提高荷瘤小鼠免疫為出發(fā)點(diǎn),調(diào)整CD 4+/CD8+T淋巴細(xì)胞的平衡,改善Th1/Th2的亞群比例,從而提高荷瘤小鼠的抗腫瘤免疫抵御腫瘤,有望于臨床上應(yīng)用于腫瘤患者的輔助治療。