編譯：微科盟牛魔王，編輯：微科盟茗溪、江舜堯。

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為了研究HFD在結直腸腫瘤發生中的作用，我們用HFD或CD喂養經AOM處理的常規雄性C57BL/6小鼠，同時進行或不進行定期抗生素雞尾酒治療 (圖1A)。在取樣前進行小鼠結腸鏡檢查，飼喂HFD的小鼠出現肉眼可見的腫瘤，但飼喂CD或用抗生素治療的HFD喂養的小鼠沒有觀察到明顯的腫瘤 (圖1B)。取樣時，飼喂HFD的小鼠的體重和脂肪量均高于飼喂CD的小鼠 (P<0.0001)，然而服用抗生素引起腸道微生物群減少的HFD喂養的小鼠，其體重和脂肪量沒有影響 (圖1C)。飼喂HFD的小鼠的結直腸癌數量和體積也明顯大于飼喂CD的小鼠 (均為P<0.05；圖1D) 。結腸切片的組織學檢查 (圖1E) 證實，與飼喂CD的小鼠相比，飼喂HFD的小鼠發生腺癌、高度和低度異長增生的比例更高 (P<0.05；圖1E)。飼喂HFD的小鼠結腸切片顯示Ki-67陽性細胞明顯增多，表明HFD喂養的小鼠細胞增殖增加 (P<0.01；圖1F)。然而，飼喂HFD的小鼠腸道微生物群被抗生素消耗后，結腸癌的數量和體積都顯著減少 (均為P<0.01；圖1D)，但飼喂CD的小鼠沒有顯著減少 (附圖1)。結腸切片的組織學檢查 (圖1E) 證實，服用抗生素的HFD組小鼠的腺癌、高度和低度異常增生的比例低于未服用抗生素的HFD組 (P<0.01；圖1E)，同時Ki-67陽性細胞顯著減少 (P<0.05；圖1F)。

為了驗證這些發現，我們設置了轉基因Apc^min/+小鼠模型（圖2A）。與AOM誘導的結直腸腫瘤小鼠模型中的結果一致，HFD顯著增加Apc^min/+小鼠的體重和脂肪量（均為P<0.05），并且抗生素治療后HFD喂養對小鼠的體重和脂肪量沒有影響（圖2B）。HFD喂養的Apc^min/+小鼠結直腸腫瘤數目顯著高于CD喂養的Apc^min/+小鼠（P＜0.05；圖2C），也表現出腫瘤體積增大的趨勢（P＝0.07；圖2C）。此外，服用抗生素減少腸道微生物群顯著降低了HFD喂養的Apc^min/+小鼠的腫瘤數量（P<0.01）和體積（P<0.01；圖2C），但在CD喂養的Apc^min/+小鼠中沒有（補充圖2A和2B）。此外，在HFD喂養的Apc^min/+小鼠的小腸中也觀察到腫瘤體積增大，而抗生素誘導腸道微生物群減少顯著降低腫瘤體積（補充圖2C）。結腸切片的組織學檢查（圖2D）證實，與CD喂養的小鼠相比，HFD喂養的小鼠發生更大比例的腺癌和高度異常增生（P＜0.01；圖2D）。HFD喂養的Apc^min/+小鼠與CD喂養的Apc^min/+小鼠相比，Ki-67陽性細胞明顯增多（P＜0.05；圖2E）。而抗生素治療的HFD喂養的Apc^min/+小鼠顯示腺癌、高度和低度異常增生的比例降低（P＜0.01；圖2D）與無抗生素處理的HFD喂養小鼠相比，病理性Ki-67陽性細胞顯著減少（P＜0.05；圖2E）。這些發現一致表明HFD促進結腸直腸腫瘤發生，并且腸道微生物群可能在介導HFD相關的CRC發展中起重要作用。

圖 2. 在 Apc^min/+小鼠模型中，HFD 依賴于腸道微生物群促進 CRC 發展。(A) Apc^min/+小鼠模型飲食和抗生素治療的實驗設計。(B) 第20周結腸鏡檢查的典型圖像。(C）CD喂養、HFD喂養和Abx處理的HFD喂養的Apc^min/+小鼠在處死前的體重和脂肪量。(D) CD喂養、HFD喂養和Abx處理的HFD喂養小鼠處死前的結直腸腫瘤數量和腫瘤體積的代表性圖像。(E) HE染色對小鼠結直腸的病理診斷。病理評分按以下標準定量分析: 正常0分; 1為LGD; 2為HGD; 3為癌癥。(F) 小鼠結直腸免疫組化染色，定量分析Ki-67指數。AOM，偶氮甲烷; CRC，結直腸癌；CD，控制飲食；HFD，高脂肪飲食；Abx，抗生素；HE，蘇木精和伊紅; LGD, 低度發育不良; HGD，高度發育不良; IHC,免疫化學。

為了探索腸道微生物失調在HFD相關CRC發展中的潛在作用，我們在AOM模型中對來自CD喂養，HFD喂養和抗生素治療的HFD喂養小鼠的糞便樣品進行了鳥槍宏基因組測序。通過主成分分析（PCA）對CD喂養，HFD喂養和抗生素治療的HFD喂養的小鼠的微生物群組成進行鑒定（圖3A）。與CD喂養的小鼠相比，HFD喂養的小鼠中細菌多樣性降低以及細菌豐富度降低（圖3A）。在HFD喂養的小鼠中有幾種細菌類群存在差異（圖3B）。HFD喂養的小鼠中潛在致病細菌種類（包括Alistipes sp. Marseille-P5997和Alistipes sp. 5CPEGH6）的豐度顯著高于CD喂養的小鼠（均為P<0.01；圖3C）；同時，兩種保護性細菌，Parabacteroides distasonis（狄氏副擬桿菌，P. distasonis）和Parabacteroides sp. CT06在HFD喂養的小鼠中顯著減少（均為P<0.01；圖3C）。通過定量PCR驗證了與CD喂養的Apc^min/+小鼠相比，在HFD喂養的Apc^min/+小鼠中Alistipes sp. Marseille-P5997和P. distasonis的差異豐度發生典型失調（補充圖3）。另外的共培養實驗表明P. distasonis抑制細胞生長，Alistipes sp.促進CRC細胞系（Caco-2和HCT116）的細胞生長（圖3D），表明HFD誘導的腸道微生物組成的變化可能至少部分有助于CRC的發展。

為了驗證腸屏障功能是否在HFD相關的結直腸腫瘤發生中起作用，我們通過測定血清LPS水平來檢測HFD對小鼠結腸細胞旁通透性的影響。與用AOM處理的CD喂養的小鼠相比， HFD喂養的小鼠血清LPS濃度升高 (P<0.05；圖3E)。與此一致，透射電鏡下的腸道屏障結構證實了HFD喂養的小鼠結腸細胞間連接的異常，包括頂端連接復合體和細胞旁間隙的間隙擴大，表明屏障功能受損 (圖3F)。此外，HFD喂養的小鼠緊密連接蛋白E-cadherin (一種細胞粘附分子) 和Claudin-3 (緊密連接的關鍵成分，作為腸道屏障完整性的標志) 的表達顯著減少 (均為P<0.01；圖3G)。E-cadherin和Claudin-3蛋白的分布主要定位于CD喂養小鼠的結腸上皮細胞膜上，但在HFD喂養的小鼠中它們的表達被分解 (均為P<0.01；圖3H)。而服用抗生素的HFD小鼠，其腸道屏障結構得到改善 (圖3F)，E-cadherin和Claudin-3的蛋白表達恢復 (E-cadherin, P<0.01；Claudin-3，P<0.05) (圖3G)，E-cadherin和Claudin-3的分布和密度增加 (E-cadherin, P<0.01；Claudin-3，P<0.05) (圖3H)。綜上所述，這些結果表明HFD至少部分是通過引起腸道微生物失調而導致結腸屏障功能受損的。

圖 3. HFD 誘導腸道微生物群失調和腸道屏障功能障礙。(A) AOM 治療的 CD 喂養、HFD 喂養和 Abx 治療的 HFD 喂養的小鼠的無監督主成分分析、Shannon多樣性和腸道微生物群的物種豐富度。(B) CD 喂養、HFD 喂養和 Abx 處理的 HFD 喂養小鼠腸道微生物組的熱圖。(C) 與用 AOM 治療的 CD 喂養或 Abx 治療的 HFD 喂養小鼠相比，HFD 喂養小鼠中的Alistipes sp. Marseille-P5997，Alistipes sp. 5CPEGH6，P. distasonis 和 Parabacteroides sp. CT06的豐度。(D) Caco-2 和 HCT116 CRC 細胞與 P. distasonis、Alistipes sp、大腸桿菌和空白對照共培養的生長曲線。(E) AOM 模型中 CD 喂養和 HFD 喂養小鼠血清中的 LPS 濃度。(F) 通過 TEM 顯示 CD 喂養、HFD 喂養和 Abx 處理的 HFD 喂養小鼠的細胞間連接的代表性圖像。(G) 通過蛋白質印跡和定量分析，腸道屏障相關蛋白 E-cadherin 和 Claudin-3 在 CD 喂養、HFD 喂養和 Abx 處理的 HFD 喂養小鼠的結直腸組織中的表達水平。(H) 免疫組化定量分析CD喂養、HFD喂養和Abx喂食HFD喂養小鼠結直腸組織中粘附分子 E-cadherin 和 Claudin-3的分布 *P < 0.05，**P < 0.01， *** P < 0.001。CD，控制飲食；HFD，高脂肪飲食；Abx，抗生素；TEM，透射電子顯微鏡；IHC，免疫化學。

為了進一步驗證HFD調節的微生物群對結直腸腫瘤發生的影響，我們將HFD喂養的小鼠的糞便樣本轉移到用AOM處理的無菌小鼠 (圖4A)。糞便微生物群移植沒有改變AOM處理的無菌小鼠的體重和脂肪量 (補充圖4A)。用HFD喂養的小鼠的糞便樣品灌胃的無菌小鼠與灌胃PBS的AOM處理的無菌小鼠相比 (圖4B)， 另枝菌屬顯著富集 (P<0.001，補充圖4B)，結直腸腫瘤的數量增多 (P<0.01) 以及腫瘤的體積增大 (P<0.05)。結直腸腫瘤經組織學證實為低度異常增生 (圖4C)。與此相一致的是，AOM處理的HFD喂養的小鼠（HFD-FMT-AOM）結腸組織中Ki-67陽性細胞較對照組AOM處理的小鼠明顯增多 (P<0.05；圖4D)。此外，與對照組小鼠相比，灌胃HFD小鼠糞便標本的小鼠結直腸組織中E-cadherin和Claudin-3的表達明顯減少 (E-cadherin和Claudin-3分別為P<0.05和P<0.01；圖4E)。同樣，E-cadherin和Claudin-3蛋白在HFD-FMT-AOM小鼠中被分解，但在對照AOM小鼠的結腸上皮細胞膜上易表達 (E-cadherin和Claudin-3分別為P<0.01和P<0.05；圖4F)。綜上所述，這些結果表明，HFD調節的腸道微生物群通過損害腸道屏障功能促進了結直腸腫瘤的發生。

為了揭示由HFD誘發的代謝變化，我們對用AOM處理的CD喂養的小鼠，HFD喂養的小鼠和抗生素治療的HFD喂養的小鼠的糞便樣品進行代謝譜分析。根據無監督PCA分析和PLS判別監督分析（PLS-DA），發現膳食脂肪攝入和抗生素治療的腸道代謝物顯著不同（圖5A）。與CD喂養的小鼠相比，在HFD喂養的小鼠中鑒定出差異的代謝物（圖5B，補充表4）。其中，包括溶血磷脂酰膽堿（LPC）和溶血磷脂酸（LPA）（LPC的下游代謝物）在內的甘油磷脂都是HFD喂養小鼠中上調最多的異常代謝物（圖5B，補充圖5）。與CD喂養的小鼠相比，HFD喂養的小鼠中上調的代謝物富含不同的代謝組學信號傳導途徑。在這些途徑中，甘油磷脂代謝是喂養HFD的小鼠中改變的主要途徑（圖5C）。另一方面，與HFD喂養的小鼠相比，抗生素治療的HFD喂養小鼠中腸道微生物群的減少顯著恢復了已改變的代謝物（圖5D，補充表5），LPA和LPC水平降低（圖5D，補充圖5）。同樣地，腸道微生物群的消耗減少了包括甘油磷脂代謝在內的途徑（圖5E）。

我們通過綜合分析確定了HFD喂養的小鼠腸道微生物變化和代謝產物之間的潛在聯系。發現Alistipes  sp. Marseille-P5997, Alistipes sp. 5CPEGH6, Bifidobacterium animalis（動物雙岐桿菌） 以及 Alistipes shahii的富集與LPA、LPC均呈正相關 (圖5F)。而Parabacteroides sp. CT06 和P. distasonis與LPA和LPC均呈負相關 (圖5F)。這些結果表明，腸道微生物群及其相關的代謝物的改變都有助于HFD相關的結直腸腫瘤的發生。

用差異和非差異代謝物處理兩種CRC細胞系（Caco-2和HCT116）和一種正常結直腸上皮細胞系（NCM460）去探索HFD改變的代謝物在CRC發展中的潛在作用。與CD喂養的小鼠相比，HFD喂養的小鼠中的去甲二氫愈創木酸（NDGA）和神經酸顯著減少（補充圖6A）。肌苷是HFD喂養的小鼠和CD喂養的小鼠之間的非差異代謝物之一，用作陰性對照。共培養實驗表明，NDGA通過抑制細胞生長，顯著抑制CRC細胞系Caco-2和HCT116的細胞增殖，但不抑制正常上皮細胞系NCM460的細胞增殖（均為P＜0.01；圖6A）和集落形成（均為P＜0.01；圖6B）。同樣，神經酸也抑制Caco-2和HCT116細胞生長（均為P＜0.01；補充圖6B）和集落形成（均為P＜0.05）（補充圖6C）。此外，我們分別用NDGA和神經酸處理患者來源的CRC類器官，發現NDGA和神經酸均可顯著抑制CRC類器官生長（均為P<0.01，補充圖6D）。然后，我們關注HFD喂養后富集的代謝物LPA的致癌作用。我們發現LPA能顯著促進三種結直腸細胞系的增殖（均為P＜0.01；圖6C）。細胞周期分析顯示，與空白對照相比，LPA處理加速了HCT116中從G1期到S期的細胞周期進程，以及Caco-2細胞中從G1期到S期和G2期的細胞周期進程（圖6D）。同樣，經LPA處理后的CRC細胞系中發現增殖細胞核抗原（PCNA），細胞周期蛋白D1和已下調的P27蛋白表達上調（圖6E）。另外，我們使用或不使用LPA處理患者來源的CRC類器官以進一步證實LPA的致癌作用，并證明LPA顯著促進CRC類器官的生長和增殖（圖6F）。此外，我們還檢查了LPA是否會影響上皮屏障功能。與其空白對照相比，在LPA處理的HCT116，Caco-2和NCM460細胞中觀察到上皮細胞鈣粘蛋白和閉合蛋白表達顯著降低，推斷LPA可能損害屏障功能（圖6G）。總之，這些結果表明HFD至少部分通過提高致癌代謝物LPA和減少潛在的有益代謝物NDGA和神經酸來促進CRC發展。

  
 圖
 6. HFD改變的代謝物有助于細胞增殖和細胞連接損傷。
 （A）用NDGA和肌苷（作為陰性對照）處理的CRC細胞系Caco-2，HCT116和正常結腸細胞系NCM460的細胞生長曲線。
 （B）用NDGA和肌苷（作為陰性對照）處理的CRC細胞系中集落形成的代表性圖像和定量分析。
 （C）用LPA和肌苷（作為陰性對照）處理的CRC細胞系Caco-2，HCT116和正常結腸細胞系NCM460的細胞生長曲線。
 （D）用或不用LPA處理的HCT 116細胞和Caco-2細胞用碘化丙啶（PI）染色并通過流式細胞術分析。
 （E）用LPA和肌苷處理的HCT 116和Caco-2細胞中細胞增殖和細胞周期相關蛋白PCNA，細胞周期蛋白D1和P27的表達水平。
 （F）用LPA和肌苷處理的CRC類器官的代表性圖像和類器官活力測定。
 （G）腸屏障功能相關蛋白E-cadherin和Occludin在HCT116，Caco-2和NCM460細胞系中的表達水平。
 LPA，溶血磷脂酸；
 PCNA，增殖細胞核抗原；
 CRC，結直腸癌。

為了評估HFD調節的腸道微生物群和代謝產物對腸道細胞增殖和致瘤性轉化的直接影響，用HFD喂養的小鼠 (HFD-FMT) 和CD喂養的小鼠 (CD-FMT) 的糞便灌胃無菌小鼠。所有這些無菌小鼠都喂以正常的食物，在實驗過程中沒有任何干擾(圖7A)。與CD-FMT小鼠相比，HFD-FMT小鼠的體重和脂肪量沒有差異 (補充圖7)。與CD-FMT小鼠相比，HFD-FMT小鼠糞便可促進結腸細胞顯著增殖，Ki-67陽性細胞增多 (P<0.01；圖7B)，PCNA蛋白表達增多 (P<0.05；圖7C)。為了從機制上了解HFD調控的腸道微生物群/代謝物如何促進結直腸增殖，利用Mouse Cancer Pathway Finder PCR Array檢測了HFD-FMT小鼠結直腸組織的基因表達譜，發現HFD-FMT小鼠與CD-FMT小鼠相比，癌基因上調和抑癌基因下調，這些基因主要參與調控細胞增殖 (CCND2，McM2，Mki67)、上皮細胞-間充質轉化 (GSC)、缺氧信號轉導 (EPO) 的表達（圖7D）。

我們證實了與CD-FMT小鼠相比，HFD-FMT小鼠的血清LPS水平顯著升高(P<0.05)，E-cadherin和Claudin-3的結直腸蛋白顯著降低 (均為P<0.01；圖7E)， HFD相關腸道微生物群在HFD相關性結直腸癌的發生發展中起到了腸道屏障功能障礙的作用。相應地，HFD-FMT小鼠與CD-FMT小鼠相比，E-cadherin和Claudin-3的蛋白表達和密度均顯著降低 (均為P<0.01；圖7F)。我們評估了受體無菌小鼠腸道微生物群的組成，發現HFD-FMT小鼠與CD-FMT小鼠腸道微生物群顯著不同 (圖7G)，包括潛在致病菌Alistipes sp. 5CPEGH6 和 Alistipes sp. Marseille P5997的富集 (均為P<0.05；圖7H)。綜上所述，這些數據表明HFD相關的腸道微生物群/代謝物直接促進結直腸細胞增殖并損害腸道屏障功能。

在本研究中，我們證明了高脂肪含量的飲食促進了不同小鼠模型的結直腸腫瘤的發生。有研究表明西方飲食與人類結直腸癌風險的增加有關，這證明了HFD在結直腸腫瘤發生中的促腫瘤作用。食用高脂飲食通常會導致肥胖，這會使男性患結腸癌的風險增加30%-70%。多項證據表明，肥胖相關的脂肪細胞因子、膽汁酸失衡和腸道微生物群失調均有助于結直腸癌的發生。雖然在AOM處理模型和Apc^min/+模型中，HFD喂養的小鼠的體重、脂肪量和腫瘤負荷都有所增加，但抗生素減少腸道微生物群降低了腫瘤負荷，但不改變體重或脂肪量。無菌模型進一步證實了這一點，在無菌模型中，轉移了HFD相關腸道微生物群的小鼠存在更大的腫瘤負擔以及細胞增殖加快，但沒有顯著的體重變化。這些發現共同表明HFD/肥胖相關的腸道微生物群在結直腸腫瘤的發生中起著重要作用。

接下來，我們發現HFD喂養的小鼠表現出不同的微生物群組成，因此暗示了腸道微生物群失調的發生。Alistipes sp. Marseille-P5997 和 Alistipes sp. 5CPEGH6在HFD喂養的小鼠中顯著富集。特別是，在食用HFD的人類中也發現Alistipes屬的富集。Alistipes與結直腸腫瘤負擔呈正相關。此外，將我們的小鼠模型的微生物群結果與結直腸癌患者和對照組的結果相比較，發現Alistipes在小鼠模型和人類結直腸癌患者中均有富集，這表明HFD誘導的結直腸癌小鼠模型腸道微生物群改變與結直腸癌患者的特征有一定的相似之處。同樣，我們的共培養實驗表明，Alistipe sp.可以促進結直腸癌細胞生長 (圖3D)。此外，據報道Alistipes finegoldii能夠通過IL-6/STAT3途徑促進了CRC的形成。綜上所述，Alistipes在結直腸腫瘤的發生中作為潛在的病原體。另一方面，兩種益生菌P. disasonis和Parabacteroides sp. CT06在HFD喂養的小鼠體內減少。本研究證實了P. disasonis的保護作用，它能抑制體外培養的結直腸癌細胞的生長。此外，已有的研究證實P. disasonis通過阻斷Toll樣受體4信號通路和Akt激活來減少體內結腸腫瘤的形成。此外，P. disasonis還參與維持腸上皮屏障功能，以抑制結直腸癌的發展。我們進一步證實，HFD調節的腸道微生物群可以促進AOM處理的無菌小鼠的結直腸癌的發生，這表明用HFD喂養的小鼠的糞便樣本灌胃的無菌小鼠結腸癌的形成明顯增加，并伴隨著腸道屏障功能的受損。這些結果證實HFD所致腸道微生物失調，致癌病原菌富集，保護菌減少，在HFD相關結直腸癌的發生發展中起重要作用。

然后，我們探討了由HFD誘發改變的上皮屏障功能及其相關的腸道微生物群變化。在HFD喂養的小鼠中觀察到血清LPS水平升高。此外，在HFD喂養的小鼠的結直腸中頂端連接復合物和細胞間隙的空間變大以及腸屏障相關標志蛋白質: E-cadherin和Claudin-3的表達降低，表明腸屏障功能受損。然而，我們發現向HFD喂養的小鼠服用抗生素以減少腸道微生物群，恢復了受損的腸道屏障功能，推斷腸道微生物生態失調參與了HFD相關的腸道屏障功能障礙。一些飲食方案可以推動微生物組的轉變，而這反過來又會以各種方式導致屏障的破壞。粘膜屏障的破壞可能導致共生微生物（包括病原體）無限制的通過固有層甚至血液，使其更容易影響CRC的發展。此外，在結直腸粘膜的組織病理學變化之前或之后觀察到CRC患者中LPS水平增加和動物模型中結直腸通透性增加，表明腸道屏障受損有助于CRC發展。總而言之，這些結果表明HFD誘發的結直腸腫瘤的發生與腸道屏障功能受損有關，其機制可能與腸道生物失調有關。

隨后，我們評估了HFD相關的腸道微生物失調在HFD相關的結直腸腫瘤發生中的作用。在兩種常規模型中，服用抗生素減少腸道微生物群，顯著降低了HFD相關腫瘤的發生，表明HFD相關的小鼠結直腸腫瘤發生與完整微生物群的存在有關。利用無菌動物模型，我們進一步驗證了HFD調控的腸道微生物群可以直接促進AOM處理的無菌小鼠結直腸腫瘤的發生。我們的結果進一步得到了兩種腸道腫瘤小鼠模型K-ras^G12Dint小鼠和Apc^min/+小鼠的研究結果的支持，這兩種小鼠模型在遺傳上易患腸道腫瘤。與沒有糞便微生物組移植的K-ras^G12Dint小鼠相比，將HFD喂養的腸道腫瘤小鼠的糞便樣本轉移到經過充分抗生素治療的健康成年K-ras^G12Dint小鼠，可以誘導小腸腫瘤的發展和病理評分的增加。在接受相同糞便微生物群轉移的Apc^min/+小鼠中也發現了類似的情況。此外，抗生素治療完全阻斷了HFD誘導的K-ras^G12Dint小鼠的腫瘤進展，這與我們在AOM處理的Apc^min/+小鼠中的結果一致，表明微生物群的明顯變化在加劇腸道癌變中起著關鍵作用。綜上所述，我們的發現表明腸道微生物群在調節HFD相關的結直腸腫瘤的發生中是必不可少的。

除了腸道菌群失調之外，由膳食食物和共生細菌產生的小分子代謝物也可能有助于CRC的發展。腸道微生物相關代謝物可以激活和拮抗其同源受體，以減少或加劇腸道腫瘤的發展。因此，我們揭示了腸道代謝物改變對HFD相關結直腸腫瘤發生的作用。與CD喂養的小鼠相比，HFD喂養的小鼠的代謝組學特征發生了明顯的變化。NDGA是一種經典的酚木脂素，在HFD喂養的小鼠中減少。我們證明NDGA可以顯著抑制CRC細胞生長和集落形成。動物研究進一步支持了這一觀點，有研究報道NDGA可預防肺癌發生并抑制異種移植模型中非小細胞肺癌的生長，這表明NDGA可能是癌癥治療中潛在的治療補充劑。除NDGA外，還發現神經酸在HFD喂養的小鼠中減少。我們發現神經酸抑制CRC細胞增殖和集落形成。據報道，在肥胖小鼠模型中神經酸減少，補充神經酸可以減輕HFD喂養的小鼠的體重和脂肪量，并改善代謝參數，這表明神經酸是預防肥胖和CRC的潛在補充劑。

更重要的是，我們發現在具有完整腸道微生物群的HFD喂養的小鼠中LPA和LPC水平升高，但在腸道微生物組減少的小鼠中沒有，并促進小鼠CRC發展。此外，證明了LPA的促腫瘤發生功能，其中LPA促進CRC細胞系和患者衍生的CRC類器官中的細胞增殖并加速細胞周期。升高的LPA還損害CRC細胞系中的上皮細胞連接。LPA和LPC都可能是磷脂酶A2組1B（PLA2g1b）被腸道微生物群操縱產生的生物活性脂肪分解產物。LPA的致癌特性已在不同的癌癥中得到證實。最近的研究表明，autotaxin-LPA軸促進胰腺導管腺癌細胞增殖，阻斷autotaxin-LPA軸可以抑制體內胰腺癌生長，表明LPA可能是癌癥治療的藥物靶標。總而言之，我們的研究結果表明，HFD及其相關的腸道微生物群失調，導致致癌LPA水平升高，促進細胞增殖并損害腸道屏障，從而促進CRC的發展。

最后，我們探討了HFD調節的腸道微生物群/代謝產物在正常飲食條件下對無菌小鼠健康結腸粘膜的直接影響。在正常飲食條件下，接受HFD小鼠糞便的無菌小鼠細胞顯著增殖，表明HFD調節的腸道微生物群/代謝產物在促進細胞增殖方面起著直接作用。從機制上，我們揭示了HFD調控的腸道微生物群/代謝物可以上調癌基因的表達，這些基因主要參與調控細胞增殖和上皮向間質的轉變。腸道微生物群具有調節遺傳或表觀遺傳表達的能力。以往的研究表明，腸道微生物群可通過WNT信號通路的過度激活影響突變型p53促進腸道腫瘤形成。此外，將結直腸癌患者的糞便移植到無菌小鼠身上，與細胞增殖、凋亡、血管生成和轉移相關的基因發生上調，這支持了我們在這項研究中的結論。此外，與CD-FMT無菌小鼠相比，HFD-FMT無菌小鼠的腸道屏障相關蛋白表達減少，表明HFD調節的腸道微生物群在結直腸癌發病前的腸道屏障功能受阻中起直接作用。這與結腸通透性增高可能早于結腸粘膜的組織病理學改變的報道一致。HFD-FMT小鼠和CD-FMT小鼠在腸道菌群組成上存在顯著差異，提示腸道菌群失調可能是導致腸道屏障功能障礙的觸發因素之一。這些結果進一步表明，攝入過量脂肪引起腸道微生物群/代謝產物的改變，加速了細胞增殖和腸道屏障功能障礙，導致結直腸癌的發生。

總之，我們的研究發現，HFD通過誘導小鼠腸道微生物失調、代謝改變和腸道上皮屏障功能受損來推動結直腸癌的發生 (補充圖8)。HFD調控的腸道微生物群可能通過上調癌基因表達，損害腸道屏障功能，從而促進結直腸癌的發生。調節腸道微生物群和代謝產物可能是預防和治療HFD相關結直腸癌的潛在治療策略。