Nat Neurosci：華人教授證實腸道菌群是化療引起疼痛關鍵

2017年7月17日國際頂尖期刊Nat Neurosci(IF=17.8)刊發了來自哈佛大學醫學院/麻省總醫院華人教授Jianren Mao(毛建人，來自網路，名字若有誤，請告知我們)團隊的文章：Gut microbiota is critical for the induction of chemotherapy-induced pain。當然，我們在作者列表中，也見到了另一位哈佛的麻醉界華人教授Zhongcong Xie (謝仲淙)。

今天，我們解說國自然(ID: talk_nsfc)公眾號的文章主題是：Nat Neurosci(IF=17.8)：化療引起的疼痛，腸道菌群是關鍵(由楊小靜翻譯)。那麼，我們一起來看看。

以下是文章首頁：

Abstract

Chemotherapy-induced pain is a dose-limiting condition that affects 30% of patients undergoing chemotherapy. We found that gut microbiota promotes the development of chemotherapy-induced mechanical hyperalgesia. Oxaliplatin-induced mechanical hyperalgesia was reduced in germ-free mice and in mice pretreated with antibiotics. Restoring the microbiota of germ-free mice abrogated this protection. These effects appear to be mediated, in part, by TLR4 expressed on hematopoietic cells, including macrophages.

化療引起的疼痛是的劑量限制條件,可影響30%的化療患者。作者發現，腸道菌群促進化療引起的機械性痛敏。奧沙利鉑引起的機械性痛敏在無菌小鼠和抗生素預處理小鼠降低。機械性痛覺過敏是在無菌小鼠和抗生素預處理小鼠減少。恢復無菌小鼠的腸道菌群，這種降低會改變。這些效應，在一定程度上是由造血細胞（包括巨噬細胞）表達的TLR4介導的。

背景

超過30%的化療患者會經歷化療藥物如奧沙利鉑引起的周圍神經疼痛。這種因化療引起的疼痛會持續加重，時間長達數月至數年。很多腫瘤患者因疼痛而無法接受足夠療程的化療劑量。最近研究發現腸道菌群在很多化療葯的抑制腫瘤生長方面起著關鍵作用，但是化療的主要副作用(周圍神經疼痛)是否因腸道菌群引起尚且未知。

方法與結果

作者在給小鼠（ABX小鼠）使用奧沙利鉑前3周給予抗生素雞尾酒療法，且抗菌療法持續整個實驗療程。結果表明：抗生素使得小鼠糞便中的細菌負荷量減少2倍（香農指數）(Fig. 1a–c and Supplementary Fig. 1a–c)，且腸道菌群也被重塑，這跟之前所報告的結果是一致的。

Figure 1 Temporary eradication of gut microbiota prevents oxaliplatin-induced mechanical hyperalgesia (a–c) Impacts of antibiotic water feeding on mice gut microbiota.

接著作者把小鼠（ABX小鼠）分成兩個對比組： 第一組：（abx + oxaliplatin versus abx + saline or H2O + saline)Fig. 1d，結果顯示：除了第7天，傷害閾值基線無變化，無法檢測奧沙利鉑治療後的機械性痛覺過敏。第二組：（H2O + oxaliplatin versus H2O + saline），結果顯示：與上一組相反，飲用H2O組明顯顯示機械痛覺過敏，跟之前的報告的結果一致。因此，臨時腸道菌群根除可以保護這些小鼠免受機械性痛覺過敏，在雄性和雌性小鼠，大鼠和自發性痛行為學測試觀察到同樣的現象 (Supplementary Fig. 2a–c)。此外，作者排除了單純接觸抗生素直接影響奧沙利鉑引起的機械性痛覺過敏的可能性，因為鞘內注射這些抗生素並沒有改變奧沙利鉑誘導的機械性痛覺過敏 (Supplementary Fig. 2d)。

接下來，作者比較了奧沙利鉑處理的無菌小鼠（GF）和無特定病原體感染小鼠（SPF）的機械痛覺過敏程度。結果顯示SPF小鼠才出現機械性疼痛過敏，GF小鼠沒有(Fig. 1e)，標明類似ABX小鼠腸道菌群根除的效果，GF小鼠也可防止奧過程中GF小鼠無污染。沙利鉑引起的機械性痛覺過敏。但是本研究的一個局限是GF小鼠實驗行為測試只持續3周，作者不能排除實驗。為了確定SPF小鼠腸道菌群可以保護小鼠免受奧沙利鉑引起的機械性痛覺過敏，作者用SPF小鼠的糞菌通過胃飼移植給GF小鼠，結果：GF小鼠不維持之前的無菌狀態後，重新出現機械性痛覺過敏；這個結果(Fig. 1f),支持SPF小鼠腸道菌群可能介導的奧沙利鉑誘導的機械性痛覺過敏的假設。

為了探討清楚機制，作者首先排除腸道菌群根除可能改變奧沙利鉑組織分布的可能性，發現在ABX小鼠和H2O 餵養的小鼠H2O 的脊髓和神經根 (DRG)，血清的鉑含量無顯著性差異 (Fig. 1g and Supplementary Fig. 3)，所以可以說明根除腸道菌群並沒有改變奧沙利鉑組織分布，但是作者注意到兩組小鼠中神經根 (DRG)或血清的鉑含量明顯高於脊髓的含量(Fig. 1g)，推測可能神經根 (DRG)是周圍神經痛（CIPN）發病的一個重要位點。

奧沙利鉑化療後，ABX小鼠神經根IL-6、TNF-α和基因轉錄產物水平低於飲用H2O水的小鼠，但是這種差異在脊髓無差別 (Fig. 1h and Supplementary Fig. 4) ，但是兩組小鼠的免疫細胞包括T細胞、B細胞、單核細胞、樹突狀細胞、外周血NK細胞和中性粒細胞無差別(Supplementary Fig. 5)。這些證據均表明神經根 (DRG)是周圍神經疼痛的一個關鍵發病病灶，兩組數據表明：腸道菌群根除在奧沙利鉑化療後可以抑制炎症反應。

結論

化療引起的疼痛，腸道菌群是關鍵，其中造血細胞（包括巨噬細胞）表達的TLR4發揮具體作用機制。

Discussion

Our findings further demonstrate that oxaliplatin is dependent on gut microbiota to exert not only its tumor-killing effect but also its crucial impact on the development of mechanical hyperalgesia, a major side effect associated with chemotherapy. These findings are not mutually exclusive to previous findings that oxaliplatin has neurotoxicity. In addition, oxaliplatin may directly alter the gut microbiota that contributes to the development of chemotherapy-induced mechanical hyperalgesia. Previously, Amaral et al. found that carrageenan-induced inflammatory pain was attenuated in GF mice, suggesting a key role of gut microbiota in mediating inflammatory pain. Our findings indicate that gut microbiota also plays a key role in mechanical hyperalgesia induced by oxaliplatin. Future studies are needed to examine whether gut microbiota is implicated in mechanical hyperalgesia induced by other chemotherapy agents.

拓展：

詳細的技術解釋，我們不進行了，接下來進入拓展環節：首先，本文是基礎研究，那麼人的臨床試驗是否可以考慮呢？其次，動物為何不是腫瘤的動物呢？

在此基礎上，我們能否follow一兩個實驗來做一下拓展呢？哈佛的華人教授給我們開了一個頭，我們是不是可以發發三五分的文章呢？我們的解析不一定正確，歡迎專家來拍磚！

Reference：

Shen S, Lim G, You Z, Ding W, Huang P, Ran C, Doheny J, Caravan P, Tate S, Hu K, Kim H, McCabe M, Huang B, Xie Z, Kwon D, Chen L, Mao J. Gut microbiota is critical for the induction of chemotherapy-induced pain. Nat Neurosci. 2017 Jul 17. doi: 10.1038/nn.4606. [Epub ahead of print]

希望各位醫生朋友能夠繼續喜歡我們「解說國自然」公眾號接下來各個板塊的內容。

最後，祝2017年申報NSFC的醫生朋友們，在8月份金榜題名！

關注「解說國自然」，只需要掃碼以下二維碼即可：

「解說國自然[醫學部]」微信群只接受醫生朋友們入群：可先添加「解說國自然2017」微信號：jieshuo_nsfc2017，一定要註明自己的科室或研究方向，然後才能拉入群；

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！