膳食源性代谢物三甲胺与氧化三甲胺通过SREBF1促进结直肠癌进展的机制研究

本研究针对肠道菌群代谢物三甲胺(TMA)和氧化三甲胺(TMAO)在结直肠癌(CRC)进展中的作用机制展开探索。研究人员通过细胞实验、动物模型和临床样本分析，首次揭示TMA/TMAO通过上调SREBF1激活PI3K/AKT信号通路促进CRC恶性表型，为饮食干预和靶向治疗提供了新策略。

　　

研究背景与意义

结直肠癌(CRC)是全球高发恶性肿瘤，其发生发展与饮食因素和肠道菌群紊乱密切相关。近年来，膳食胆碱在肠道菌群作用下产生的代谢产物——三甲胺(TMA)及其肝脏氧化产物氧化三甲胺(TMAO)备受关注。虽然TMAO已被证实与心血管疾病相关，但其在CRC中的作用存在争议：既有临床研究显示TMAO水平与CRC分期正相关，又缺乏直接机制证据。更关键的是，TMA作为TMAO的前体物质，具有挥发性强、代谢快的特点，其在肠道局部的作用可能被低估。

关键技术方法

研究团队整合多维度技术体系：1) 分析82例CRC患者血清TMAO水平与临床病理特征相关性；2) 采用CCK-8、Transwell等技术检测TMA/TMAO对CRC细胞(HCT-116/DLD-1)增殖、迁移的影响；3) 通过单细胞RNA测序解析肿瘤微环境；4) 建立裸鼠异种移植模型验证体内效应；5) 结合RNA-seq和生物信息学分析关键通路。

主要研究结果

3.1 血清TMAO水平与CRC病理特征正相关

队列分析显示，高TMAO水平(≥8.86 μM)患者更易发生远处转移(M1期占比73.2% vs 46.3%)和晚期TNM分期(IV期73.2% vs 46.3%)，提示TMAO可能是CRC进展的生物标志物。

3.2 TMA/TMAO促进CRC恶性表型

体外实验发现1 μM TMA和100 μM TMAO处理48小时可显著增强细胞增殖(CCK-8显示HCT-116活力提升66%)、迁移侵袭能力(Transwell实验p<0.05)，同时抑制凋亡(流式检测凋亡率下降)。

3.3 SREBF1是关键效应靶点

通过CTD数据库分析和单细胞测序，发现固醇调节元件结合蛋白1(SREBF1)在CRC组织中高表达且与不良预后相关。TMA/TMAO处理可诱导SREBF1核转位(免疫荧光显示核定位增加3倍)，激活其转录活性。

3.5 PI3K/AKT通路激活机制

RNA-seq和Western blot证实TMAO通过上调SREBF1促进PI3Kα、p-AKT和mTOR表达。敲低SREBF1可逆转TMAO诱导的PI3K/AKT通路激活和细胞增殖(EdU实验显示增殖率降低40%)。

3.7 动物实验验证治疗潜力

高TMAO饮食(8 mg/mL)使裸鼠移植瘤体积增大2倍，而SREBF1敲除可抵消该效应。免疫组化显示TMAO组Ki-67和p-AKT表达显著升高(H-score>200 vs对照<100)。

结论与展望

该研究首次阐明TMA/TMAO-SREBF1-PI3K/AKT轴在CRC进展中的核心作用，提出通过饮食调控胆碱摄入或靶向SREBF1可能成为CRC防治新策略。局限性在于TMA/TMAO体内外浓度转换缺乏标准，未来需探索联合干预方案。论文发表于环境健康领域权威期刊《Ecotoxicology and Environmental Safety》，为微生物代谢物与肿瘤关联研究提供了重要范式。