肠道菌群通过炎症蛋白CCL23/CCL4介导结直肠神经内分泌肿瘤发生的孟德尔随机化研究

《Hormones & Cancer》：Exploring the causal relationship between gut microbiota, circulating inflammatory proteins, and colorectal neuroendocrine tumors: a Mendelian randomization study

　　本研究针对肠道菌群如何通过炎症介质影响结直肠神经内分泌肿瘤（CR-NETs）发生这一关键问题，利用大规模GWAS汇总数据，通过双向两样本孟德尔随机化（MR）与多变量MR分析，首次发现家族Porphyromonadaceae和属Ruminococcaceae NK4A214组分别通过上调CCL23和CCL4水平增加CR-NETs风险，揭示CC趋化因子家族在肿瘤微环境调控中的新机制，为早期干预提供遗传学证据。

　　

在消化系统肿瘤领域，结直肠神经内分泌肿瘤（Colorectal Neuroendocrine Tumors, CR-NETs）作为一类高度异质性的肿瘤，其发病率在过去几十年间呈现逐渐上升趋势。这类肿瘤起源于肠道神经内分泌细胞，既可分泌激素引起类癌综合征（Carcinoid Syndrome, CS），也可表现为非功能性肿瘤。尤其值得注意的是，结肠与直肠神经内分泌肿瘤在临床特征上存在显著差异：结肠病变通常诊断时已较大且常伴转移，而直肠病变则多表现为局限性小肿瘤。尽管手术切除是主要治疗手段，但晚期患者预后仍不理想，这促使研究人员深入探索其发病机制。

近年来，越来越多的证据表明，人体内数量庞大的肠道微生物群落与肿瘤发生发展存在密切关联。肠道菌群通过调节代谢功能、维持免疫稳态等机制参与生理过程，而菌群失调可能通过激活Toll样受体（Toll-like receptors, TLRs）、NF-κB信号通路等途径促进炎症反应，进而影响肿瘤微环境。特别值得关注的是，肠道内分泌细胞在慢性炎症的持续刺激下可能发生增殖甚至癌变，其中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白介素-2（IL-2）等炎症因子已被发现与CR-NETs易感性相关。然而，传统观察性研究难以确定肠道菌群、炎症蛋白与CR-NETs之间的因果关系，是否存在由菌群触发、炎症介质介导的致病通路，仍是悬而未决的科学问题。

为解决这一难题，由崔杰、王铁军、赵岳晨和周宣鹏组成的研究团队在《Discover Oncology》上发表了题为"Exploring the causal relationship between gut microbiota, circulating inflammatory proteins, and colorectal neuroendocrine tumors: a Mendelian randomization study"的论文。该研究创新性地运用孟德尔随机化（Mendelian Randomization, MR）这一能够有效规避混杂因素和反向因果偏倚的流行病学方法，首次从遗传学角度系统揭示了肠道菌群通过特定炎症蛋白介导影响CR-NETs发生的因果通路。

研究团队采用了几项关键研究方法：首先，他们从三大权威数据库获取了大规模基因组关联研究（Genome-Wide Association Study, GWAS）汇总数据，包括MiBioGen联盟的211种肠道菌群数据（18,340例样本）、91种循环炎症蛋白数据（14,824例欧洲人群）以及芬兰FinnGen联盟R10版本的CR-NETs数据（314,544例样本，含351例病例）。其次，通过双向两样本MR分析探索菌群、炎症蛋白与肿瘤间的因果关系，其中工具变量（Instrumental Variables, IVs）筛选采用P值阈值（菌群P<1×10^-5，炎症蛋白P<5×10^-6），并通过F统计量（均>10）确保变量强度。最后，利用两步MR法和多变量MR（Multivariable Mendelian Randomization, MVMR）进行中介效应分析，计算直接效应与间接效应比例。

3.1 肠道菌群与CR-NETs的因果关系

研究结果显示，五种肠道菌群与CR-NETs存在潜在因果关联。其中，家族Acidaminococcaceae（OR=2.454, P=0.033）、家族Porphyromonadaceae（OR=4.034, P=0.010）、属Oscillospira（OR=2.410, P=0.027）和属Ruminococcaceae NK4A214组（OR=2.697, P=0.009）为风险因素，而属Paraprevotella（OR=0.608, P=0.045）显示保护作用。敏感性分析未发现异质性或水平多效性偏倚。

3.2 炎症蛋白与CR-NETs的因果关系

在炎症蛋白中，CCL4（OR=1.459, P=0.005）、CCL23（OR=1.490, P=0.020）和TRAIL（OR=1.360, P=0.029）显著增加CR-NETs风险，而CXCL5（OR=0.696, P=0.037）与MCP-2（OR=0.806, P=0.044）呈现保护效应。这些蛋白主要属于CC趋化因子家族，提示该家族在肿瘤微环境调控中起关键作用。

3.4 菌群与炎症蛋白的交互作用

进一步分析发现，家族Porphyromonadaceae与CCL23水平呈正相关（Beta=0.207, P=0.011），而属Ruminococcaceae NK4A214组与CCL4正相关（Beta=0.142, P=0.020），这为中介分析提供了基础。

3.5 中介效应验证

通过MVMR模型量化发现，CCL23介导家族Porphyromonadaceae对CR-NETs影响的间接效应为0.088（95%CI: 1.01-1.222），占总效应6.3%；CCL4介导属Ruminococcaceae NK4A214组影响的间接效应为0.047（95%CI: 1.005-1.111），占比4.7%。这表明菌群通过炎症蛋白发挥的间接作用虽比例较小但具有生物学意义。

讨论与结论

本研究首次通过MR方法揭示了肠道菌群-炎症蛋白-CR-NETs的因果通路，特别是CCL23和CCL4的中介作用。家族Porphyromonadaceae（属于拟杆菌目）的促癌作用与既往研究中对胃肠道神经内分泌肿瘤（Gastroentero-Pancreatic Neuroendocrine Tumors, GEP-NETs）的微生物组分析结果部分吻合。而CCL4可通过招募调节性T细胞和促肿瘤巨噬细胞激活肿瘤微环境，CCL23则可能通过血管内皮生长因子（VEGF）和基质金属蛋白酶-2（MMP-2）促进肿瘤血管生成。这些发现为理解CC趋化因子家族在神经内分泌肿瘤中的作用提供了新视角。

研究的局限性包括：16S rRNA测序无法提供物种水平信息；CR-NETs罕见性导致样本量有限；结果未通过Bonferroni校正；人群仅限于欧洲裔。然而，该研究为CR-NETs的早期诊断和靶向治疗提供了新方向，未来可通过多中心合作扩大样本量，并开展功能实验验证CCL23/CCL4的具体机制。

总之，这项研究不仅证实了肠道菌群与CR-NETs的遗传因果关系，更揭示了炎症蛋白的关键中介角色，为开发基于微生物组-免疫轴的新型治疗策略奠定了理论基础。