Cell：膳食纤维经过失调的肠道菌群发酵竟会诱导肝癌的发生！！
美国学者Matam Vijay-Kumar等人于2018年10月18日在《Cell》上发表题目为《Dysregulated Microbial Fermentation of Soluble Fiber Induces Cholestatic Liver Cancer》的文章。该研究表明膳食可溶性纤维可诱导肠道菌群失调的小鼠发生胆汁淤积，肝脏炎症和肝癌。
研究摘要
之前的研究已经证明缺乏Toll样受体5（TLR5;一种鞭毛蛋白受体）的小鼠易发生微生物群依赖性结肠炎和与之相关的低度炎症。而膳食可溶性纤维，可通过肠道细菌发酵成短链脂肪酸（SCFA），被广泛认为是促进健康的。所以，本研究的最初目的是为了探究可溶性纤维及其产生的SCFA是否可以改善TLR5缺陷型（T5KO）小鼠的代谢综合征。但是，结果却是出乎意料的。
结果发现：（1）膳食菊粉可改善代谢综合征，但导致黄疸型肝细胞癌（HCC）的发生。（2）这种HCC的发生依赖于微生物群落并且在多种生理小鼠品系中可观察到，但在无菌或抗生素处理的小鼠中没有观察到。（3）富含菊粉的高脂肪饮食诱导了野生型（WT）小鼠菌群失调和HCC。（4）菊粉诱导的HCC是通过胆汁淤积，肝细胞死亡的早期发作，然后肝脏中的中性粒细胞炎症发展而发生。（5）药理学抑制纤维的发酵或减少发酵的细菌可显著减少短链脂肪酸（SCFA）并且预防了HCC。（6）用消胆胺进行干预可防止胆汁酸的重吸收也对这种HCC起到了预防作用。
因此，富含可发酵纤维的食物尽管有其益处，但还是应该非常谨慎地处理，因为它可能增加HCC的风险。
图中主要图片说明
图1. 可溶性膳食纤维菊粉诱导先天性免疫缺陷（T5KO）小鼠发生黄疸型肝细胞癌
（A）肉眼可见的肝脏图像（黄色箭头表示T5KO + Inu-HB中的多结节HCC，HCC发生率：40％，HB代表高胆红素，NB代表正常胆红素）。
（B）肝脏肿瘤的平均数量。（C）血清甲胎蛋白（AFP）。
（D）（i-vi）H＆E染色的肝切片（比例尺，1mm）。（i-iii）中的加框区域被放大（iv-vi，比例尺，100mm）。虚线划分肿瘤和非肿瘤区域。
（E和F）：（E）骨小梁型（黑色方块），有丝分裂图（黄色箭头）和坏死肝细胞（黑色箭头，比例尺，100毫米）和（F）胆管（黑色箭头，比例尺，50毫米）的存在。
（G）Masson三色染色（比例尺，100 mm）。
（H）肝脏组织学评分。
（I）染色：（i）脂质（比例尺，20mm），（ii）胶原蛋白（比例尺，20mm），（iii）网状蛋白（黑线，比例尺，100mm），（iv）细胞角蛋白19（比例尺，50mm，）（v）增殖细胞核抗原（PCNA，比例尺，20mm），（vi）Ki67（比例尺，20mm）和（vii）磷脂酰肌醇蛋白聚糖（比例尺，20mm）。
（J）（i）在指定时间点（月）的T5KO + Inu-HB肝脏的总体外观。（ii）PCNA染色（比例尺，50mm）。
图2. 可溶性纤维果胶（PCD）和低聚果糖诱导T5KO小鼠发生肝细胞癌（HCC），但不可溶纤维（CCD）不会诱导。
（A-F）果胶（PCD）喂养组：（A）血清总胆红素，（B）ALT，（C）AFP，（D）总肝脏（14％HCC发生率）和（E）纤维化的肝脏mRNA水平和（F）HCC标记物。
（G-L）果寡糖（FOS）喂养组：（G）总胆红素，（H）ALT，（I）AFP，（J）总肝脏（13％HCC发病率）和（K）肝纤维化和（L） ）HCC标志物。
（M-R）低剂量含菊粉饮食（ICD）喂养组：（M）总胆红素，（N）ALT，（O）AFP，（P）总肝脏（16％HCC发生率）和（Q）肝纤维化和（R）HCC标志物。
（S-V）CCD喂养组：（S）总胆红素，（T）ALT，（U）AFP和（V）总肝脏（0％HCC发生率）。
红色圆圈表示具有高血清胆红素的小鼠，其在指示饮食的6个月喂养时发展为HCC。 每个点代表一只鼠标的数据。
图3. 可溶性纤维诱导的HCC的T5KO小鼠的肠道微生物群组成和微生物产物的系统传播发生了显著的变化。
（A）粪便中总细菌量。（B-G）通过16S rRNA测序分析粪便微生物群组成：（B）主坐标分析（PCoA）图，（C）主要细菌门的丰度（％），（D）gama变形菌，（E）在各种测序深度观察到的OTUs的稀疏曲线，（F）PCoA图和（G）OTUs的稀疏曲线。
（H和I）来自LEfSe分析的分类学分支图。差异显著的分类群被标记不同的颜色：（H）红色，在WT-Inu组中明显多；;绿色，在T5KO + Inu-NB组中明显多;蓝色，在T5KO + Inu-HB组中明显多;（I）红色，在T5KO + Inu-NB组中明显多;绿色，在T5KO + Inu-HB组中明显多。（J和K）粪便中（J）LPS和（K）鞭毛蛋白的定量。（L和M）对（L）LPS和（M）鞭毛蛋白的血清免疫反应性。（N）对大肠杆菌蛋白质的血清免疫反应性的免疫印迹（箭头显示T5KO-inu-HB小鼠中的新条带/增加的强度）。
图4. ICD诱导的HCC依赖于微生物群
（A-F）共培养组（n = 12）：（A）总胆红素，（B）AFP，（C）ALT，和（D）总肝脏（HCC发生率为17％）。（E）H＆E（比例尺，100mm）和（F）PCNA（比例尺，20mm）- 染色的肝切片。
（G-L）交叉培养组：（G）总胆红素，（H）AFP，（I）ALT和（J）总肝脏（HCC发生率为16％）。（K）H＆E（比例尺，100mm）和（L）PCNA（比例尺，20mm）- 染色的肝切片。
（M-O）无菌（GF）T5KO组：（M）总胆红素，（N）ALT和（O）AFP。（P）总肝脏（HCC发生率：常规T5KO：45％;无菌T5KO：0％）。 黄色箭头表示肿瘤结节。 红色箭头指向PCNA阳性细胞。
图5. 靶向丁酸盐生产者，细菌发酵和膳食干预可预防ICD喂养的T5KO小鼠的HCC的发生
（A-E）甲硝唑治疗组：（A）盲肠SCFA，（B）总胆红素，（C）AFP，（D）ALT和（E）总肝脏。
（F-J）beta酸处理组：（F）盲肠SCFA，（G）总胆红素，（H）AFP，（I）ALT和（J）总肝脏（箭头指示肿瘤结节）。HCC发病率：39％; 2 ppm beta酸，10％; 20ppm beta酸，0％。
（K-O）ICD / CCD转换组：（K）总胆红素，（L）AFP，（M）ALT，（N）TBA和（O）总肝脏（箭头表示肿瘤结节）。
图6. ICD喂养的高胆红素血症T5KO小鼠中胆汁酸代谢失调
（A）血清和粪便中的胆汁酸：（i和ii）总胆汁酸，（iii-vii）未缀合的初级胆汁酸，（viii-xiii）缀合的初级胆汁酸和（xiv）次级胆汁酸。
（B）肝脏中的胆汁酸。
（C和D）在肝脏中通过（C）RNA-seq和（D）qRT-PCR对编码胆汁酸合成，代谢和转运的基因的相对表达;
（E）在末端回肠对编码胆汁酸合成，代谢和转运的基因的相对表达。另见图S6。
图7. 短期ICD喂养诱导T5KO小鼠肝脏高胆红素血症，细胞凋亡和中性粒细胞浸润
（A-D）一个月ICD喂养组：（A）血清外观，（B）总胆红素，（C）ALT和（D）总肝脏。
（E-G）TUNEL染色的肝切片：（E）WT，（F）T5KO-NB和（G）T5KO-HB。绿色的阳性细胞，蓝色的DAPI。 比例尺，50毫米（E和F）; 100毫米（G）。
（H）肝KC。（I）血清sICAM-1。（J-O）血清和尿液中的（J）中性粒细胞（K）MPO（L）NE（M）ROS（N）MDA（O）8-羟基-20-鸟苷（8-OH-dG）。也参见图S5和S7。