科学家揭示了肠道细菌如何导致结肠癌的机制

• 科学家揭示了毒素BFT如何与结肠细胞结合
• 这一发现可能导致新的癌症预防方法
• 该研究得到了美国国立卫生研究院的支持

肠道细菌毒素的作用机制

近二十年来，科学家们知道普通肠道细菌可以产生一种损害结肠并促进肿瘤形成的毒素。然而，毒素如何与肠道细胞结合的机制仍然不清楚。约翰霍普金斯大学的肿瘤学研究人员最终揭示了这一重要步骤，为保护结肠免受癌症的侵害开辟了新的可能性。

在发表在《自然》杂志上的研究中，由辛西娅·西亚斯教授领导的科学家团队将claudin-4蛋白识别为毒素BFT的关键结合点。这一发现得益于CRISPR基因编辑技术的应用，使研究人员能够关闭结肠细胞中的基因，并确定哪些基因对于毒素的结合是必需的。

研究表明，当负责合成 claudin-4 的基因被关闭时，毒素 BFT 不再能够与结肠细胞结合。这个发现证实了 claudin-4 作为毒素的受体的作用，这是理解其作用机制和潜在干预途径的重要一步。

新机制的发现

由 Bacteroides fragilis 细菌产生的毒素 BFT 可能引发炎症并促进结肠肿瘤的生长。尽管这种细菌的存在并不总是导致癌症，但某些菌株能够产生强效毒素，破坏肠道的保护屏障。这个发现强调了研究微生物组与癌症发展之间相互作用的重要性。

2009 年，西亚尔斯及其同事展示了毒素可能促进结肠肿瘤的发展，建立了产生毒素的细菌、慢性炎症和癌症之间的联系。然而，直到最近，毒素 BFT 如何与肠道细胞相互作用的机制仍不清楚。

研究人员原本预计毒素会与参与细胞信号传导的蛋白质相互作用，然而 claudin-4 执行的是完全不同的功能，支持相邻细胞之间的物理连接。这个发现还展示了细菌毒素的一种不寻常的作用方式，它需要一个单独的受体来实现其目标。

claudin-4 在毒素结合中的作用

为了确认 BFT 与 claudin-4 之间的联系，约翰霍普金斯大学的科学家与巴塞罗那的结构生物学家合作。他们使用了能够测量分子相互作用的方法，展示了 BFT 和 claudin-4 形成了一个稳固的复合物，这证实了它们在分子层面的联系。

将 claudin-4 发现为 BFT 毒素的受体不仅解释了毒素的作用机制，还为科学家们提供了阻断它的思路。如果 BFT 需要 claudin-4 来与结肠细胞结合，或许可以创造一种替代物，将毒素从其目标分子中分散开。

研究还强调了进一步研究微生物组与疾病之间相互作用的重要性，例如癌症。理解细菌可能导致损伤的机制，可以为新的诊断和治疗方法铺平道路，旨在预防与肠道感染相关的疾病。

癌症预防的前景

辛西娅·西亚尔斯指出，这一发现是理解细菌毒素如何影响人类健康的重要一步。她说：“理解细菌毒素的作用机制，可以为相关疾病的诊断和治疗开辟新的途径。”

该研究得到了美国国家卫生研究院的部分支持，这突显了其对医学界的重要性。科学家们希望他们的工作能导致新的结肠癌及其他与肠道细菌相关疾病的预防和治疗方法的开发。

因此，BFT毒素与大肠细胞结合机制的发现是肿瘤学和微生物学领域的重要一步。它为开发有效的预防和治疗方法开辟了新的视野，这可能显著改善人群健康。

来源：ScienceDaily