Revista publicada: Frontiers in Endocrinology
Factor de impacto: 6.055
Unidad autora: El primer hospital afiliado de la Universidad de Medicina Tradicional China de Henan
Baiqu Biotech brinda servicios: descubrimiento de la metabolómica Versión clásica-hidrofílica + secuenciación de la flora intestinal
Antecedentes de investigación
La fatiga relacionada con el cáncer (CRF) es el efecto adverso más común después del tratamiento del cáncer. La CRF es más común en los sobrevivientes de cáncer de mama (BC) que en otros sobrevivientes de cáncer. Los estudios han encontrado que la incidencia de CRF en pacientes que reciben quimioterapia es del 70% al 100%, y la fatiga de los pacientes es significativamente más severa que la de los pacientes que no reciben quimioterapia. La quimioterapia puede activar las citoquinas proinflamatorias periféricas y causar inflamación del sistema nervioso central al interrumpir la permeabilidad de la barrera fisiológica, lo que a su vez conduce a la disfunción del eje hipotálamo-pituitario-suprarrenal (HPA), lo que en última instancia conduce a CRF. Las proteínas de unión estrecha ZO-1, ocludina y claudina-5 pueden regular la permeabilidad celular y mantener la estructura de la unión estrecha y la función de barrera. Numerosos estudios han demostrado que los cambios en el cortisol (CORT), la hormona liberadora de corticotropina (CRH) y la adrenocorticotropina (ACTH) del eje HPA juegan un papel importante en el desarrollo de la fatiga. Además, la acupuntura puede modular las alteraciones de la microbiota intestinal y restaurar la homeostasis al interferir con varios aspectos del eje intestino-cerebro. Por lo tanto, el autor estudió el efecto de la acupuntura sobre el comportamiento de la fatiga, la flora intestinal, la inflamación intestinal, la respuesta neuroinflamatoria, la barrera intestinal y el eje HPA, y los cambios en los metabolitos séricos en el modelo de ratón CRF después de la quimioterapia del cáncer de mama, con el fin de dilucidar los efectos. de la acupuntura y la moxibustión.Mecanismos antifatiga de la terapia.
Materiales y Métodos
1 Animales y Células
Cuarenta ratones hembra SPF BALB/c de 6-8 semanas de edad fueron alimentados de forma adaptativa durante 1 semana. Se cultivaron células de cáncer de mama de ratón con luciferasa 4T1 en medio RPMI-1640.
2 Agrupación y modelado
Utilizando el método de agrupación aleatoria, 40 ratones hembra se dividieron al azar en 4 grupos (n = 10/grupo): (1) grupo de control, alimentado normalmente sin ninguna intervención; (2) grupo modelo, recibió trasplante de tumor subcutáneo y protección ambiental. tratamiento de quimioterapia (CTX); (3) grupo Acu, después de un modelado exitoso, todos los ratones recibieron tratamiento de acupuntura en el punto de tratamiento correspondiente; (4) grupo Sham, los ratones fueron estimulados en puntos que no eran de acupuntura cerca del punto de tratamiento correspondiente.
3 experimentos
Realice pruebas de natación forzada (FST) y al aire libre (OFT) para verificar el comportamiento de la fatiga, y tome muestras de contenido intestinal, tejido intestinal, tejido del hipocampo y suero de ratones para 16S, WB, ELASA y metabolitos séricos y otras pruebas relacionadas.
Figura 1. Diseño experimental
Resultados de la investigación
1 Efecto antifatiga de la acupuntura y la moxibustión en el cáncer de mama después de la quimioterapia BC
En primer lugar, los experimentos FST y OFT se utilizaron para explorar el comportamiento de fatiga de los ratones en cada grupo después de la quimioterapia tumoral y la intervención de acupuntura. Los resultados mostraron que el tiempo de inmovilidad en nado forzado aumentó en el grupo modelo en comparación con el grupo control (Fig. 2C). En el experimento OFT, tanto la distancia total recorrida como el tiempo pasado en el área central disminuyeron en el grupo modelo (Fig. 2D, E). En comparación con el grupo modelo, el tiempo de inmovilidad de la natación forzada en el grupo de acupuntura se redujo significativamente (Fig. 2C), y la distancia total de viaje y el tiempo pasado en el área central aumentaron significativamente (Fig. 2D, E), mientras que el El grupo de acupuntura simulada y el grupo modelo tenían No hubo diferencias en términos de FST y OFT. Al mismo tiempo, en comparación con el grupo de acupuntura simulada, el tiempo de inmovilidad de natación forzada también se redujo significativamente, y la distancia total de viaje y el tiempo pasado en el área central aumentaron significativamente en el grupo de acupuntura (Fig. 2C-E). Estos datos sugieren que el tratamiento con acupuntura tiene un efecto antifatiga en ratones CRF después de la quimioterapia BC.
Figura 2. Efecto antifatiga de la acupuntura y la moxibustión en el cáncer de mama después de la quimioterapia BC
2 El tratamiento de acupuntura regula la abundancia de especies de flora intestinal en ratones CRF después de la quimioterapia BC
Los autores utilizaron la secuenciación del ARNr 16S para examinar los cambios en la microbiota intestinal después de la quimioterapia en ratones con fatiga asociada al cáncer. Los resultados mostraron que el índice de Shannon y el índice de Simpson del grupo de control fueron significativamente más altos que los del grupo modelo y el grupo de acupuntura simulada, mientras tanto, el índice de Shannon y el índice de Simpson del grupo de acupuntura también aumentaron significativamente (Fig. 3A, B ). Los resultados de PCoA mostraron que las muestras del grupo modelo y el grupo de acupuntura simulada estaban completamente separadas del grupo de control, y las muestras del grupo de acupuntura estaban relativamente cerca de las del grupo de control (Figura 3C). Los resultados anteriores indicaron que la riqueza, la diversidad y las diferencias de especies de la microbiota intestinal en ratones con fatiga relacionada con el cáncer (CRF) cambiaron significativamente después de la quimioterapia, y el tratamiento con acupuntura podría revertir este cambio de manera efectiva.
Figura 3. El tratamiento con acupuntura modula la abundancia de especies de la flora intestinal en ratones CRF después de la quimioterapia BC
Luego, el autor contó las 30 principales especies de abundancia relativa en cada grupo a nivel de phylum y dibujó un histograma de abundancia. Se puede ver que a nivel de filo, en comparación con el grupo de control, la abundancia de Proteus aumentó significativamente en el grupo modelo y en el grupo de acupuntura simulada, mientras que la abundancia de bacterias Bacteroidetes y Patellar disminuyó significativamente. En comparación con el grupo modelo y el grupo de acupuntura simulada, la abundancia de bacterias Firmicutes, Bacteroides y Patellar en el grupo de acupuntura aumentó significativamente, y la abundancia de Proteobacteria disminuyó significativamente. A nivel de género, en comparación con el grupo de control, la abundancia de Burkholderia, Escherichia coli, Shigella y Streptococcus en el grupo modelo fue mayor, mientras que Lactobacillus, Bacteroides no clasificados, Bacterias filamentosas segmentadas y Clostridium fueron bajas. En comparación con el grupo modelo y el grupo de acupuntura simulada, la abundancia de Burkholderia, Escherichia coli, Shigella y Streptococcus en el grupo de acupuntura disminuyó, mientras que Lactobacillus, Bacteroides sin clasificar, bacterias filamentosas segmentadas y Clostridium UCG-014 sin clasificar aumentaron en abundancia (Fig. 3E). Según el análisis LEfSe, la abundancia de Lactobacillus en el grupo acu fue mayor que en el grupo modelo y el grupo de acupuntura simulada (Fig. 3F, G). Además, de acuerdo con la tabla de abundancia de especies, se realizó un análisis de diferencia significativa entre grupos a nivel de género. Los autores encontraron que el nivel de Lactobacillus aumentó significativamente después de la acupuntura (Fig. 3H, I). Los resultados anteriores indican que el tratamiento con acupuntura puede mejorar el desequilibrio de la flora intestinal y aumentar el contenido de bacterias beneficiosas en ratones con fatiga relacionada con BC después de la quimioterapia.
3 El tratamiento con acupuntura mejora la barrera intestinal, la inflamación intestinal y la neuroinflamación en ratones CRF después de la quimioterapia BC
En el estudio del autor, se encontró que, en comparación con el grupo modelo y el grupo de acupuntura simulada, los niveles de expresión de la proteína de unión estrecha ZO-1, la ocludina y la proteína transmembrana de unión estrecha-5 aumentaron significativamente en el grupo de acupuntura (Fig. 4A ,B) . Además, CRF aumentó significativamente los niveles de expresión de proteínas de los factores proinflamatorios IL-1β, IL-6 y TNF-α en el intestino (Fig. 4C, D) y el hipocampo (Fig. 4E, F) en comparación con el grupo de control. y Los niveles de tres factores proinflamatorios se suprimieron significativamente después del tratamiento con acupuntura (Fig. 4C-F). Los resultados mostraron que el tratamiento con acupuntura podría mejorar la función de barrera intestinal y reducir las respuestas inflamatorias intestinales y del hipocampo en ratones con cáncer de mama después de la quimioterapia BC.
Figura 4. El tratamiento con acupuntura mejora la barrera intestinal, la inflamación intestinal y la neuroinflamación en ratones CRF después de la quimioterapia BC
4. El tratamiento con acupuntura mejora la disfunción del eje HPA después de la quimioterapia BC en ratones
En este estudio, se utilizó ELISA para detectar los cambios en el contenido de proteínas de los factores relacionados con el eje HPA en el suero. Los estudios han demostrado que, en comparación con el grupo de control, los niveles de CRH y CORT se redujeron significativamente y el nivel de ACTH aumentó en el grupo modelo. En comparación con el grupo modelo, los niveles de expresión de CRH y CORT aumentaron, mientras que la expresión de ACTH se inhibió en el grupo de acupuntura. Y los niveles de CRH, CORT y ACTH en el grupo de acupuntura simulada y el grupo modelo no cambiaron significativamente (Fig. 5A-C). Los resultados mostraron que la terapia de acupuntura ejerció un efecto antifatiga al mejorar la disfunción del eje HPA.
Figura 5. El tratamiento con acupuntura mejora la disfunción del eje HPA después de la quimioterapia BC en ratones
5 Efecto de la acupuntura y la moxibustión sobre los metabolitos séricos y las vías metabólicas de ratones CRF después de la quimioterapia BC
Los cambios de los metabolitos séricos en cada grupo se analizaron en base a la tecnología LC-MS no objetivo. Los resultados mostraron que el análisis PCA no mostró diferencias significativas entre los grupos (Fig. 6A). El gráfico de puntuación OPLS-DA mostró que los metabolitos en el grupo modelo fueron significativamente diferentes de los del grupo control (Figura 6B), y los metabolitos en el grupo de acupuntura también fueron significativamente diferentes de los del grupo modelo y del grupo de acupuntura simulada (Figura 6C, D). Al mismo tiempo, hubo un buen ajuste del modelo y previsibilidad entre los grupos (Fig. 6E–G). Además, los autores combinaron el análisis del mapa de volcanes y encontraron que, en comparación con el grupo modelo y el grupo de acupuntura simulada, los metabolitos significativamente regulados al alza en el grupo de acupuntura eran más que los metabolitos significativamente regulados a la baja. (Fig. 6H, I).
Luego, el autor evaluó además 8 metabolitos diferenciales principales, alginato rojo, N-metilnicotinamida, 4-hidroxi-1 indol-3-acetonitrilo, β-glicerofosfato, acetato de geranilo. Los niveles de óxido de estireno, serotonina y acetilefrina fueron más altos que los en el grupo modelo y el grupo de acupuntura simulada, y estos principales metabolitos diferenciales también se expresaron altamente en el grupo de control (Fig. 6J). Además, los autores analizaron las vías metabólicas diferenciales relacionadas con el metabolismo utilizando la base de datos KEGG y encontraron que la biosíntesis de fenilalanina, tirosina y triptófano, el metabolismo de la taurina y la hipotaurina, el metabolismo de la fenilalanina y el metabolismo del ácido β-alanina es la principal vía metabólica diferencial después del tratamiento con acupuntura. . En conjunto, el tratamiento con acupuntura puede modular los cambios en los metabolitos séricos y las vías metabólicas en ratones con fatiga asociada al cáncer BC después de la quimioterapia BC.
Figura 6. Efectos de la acupuntura y la moxibustión sobre los metabolitos séricos y las vías metabólicas en ratones CRF después de la quimioterapia BC
6 Análisis de correlación entre flora intestinal y barrera intestinal, inflamación intestinal e hipocampal, eje HPA y metabolitos séricos
Finalmente, los autores utilizaron el método de análisis de Spearman para analizar la correlación entre los principales diferenciales de flora y barrera intestinal, inflamación intestinal, neuroinflamación, cambios en la función del eje HPA y metabolitos séricos diferenciales entre el grupo modelo y el grupo control. Los resultados mostraron que Burkholderia, Escherichia coli, Shigella y Streptococcus se asociaron negativamente con las proteínas de unión estrecha intestinal, CORT y CRH, mientras que Lactobacillus y Clostridium unclassified-UCG-014 se asociaron con la proteína de unión estrecha intestinal, CORT y CRH se correlacionaron positivamente. . Streptococcus, Escherichia coli, Shigella y Burkholderia se correlacionaron positivamente con factores inflamatorios, ACTH, mientras que Lactobacillus y Clostridium UCG-014 sin clasificar se correlacionaron negativamente con factores inflamatorios, ACTH (Fig. 7B-D). Además, Lactobacillus, bacterias filamentosas segmentadas y Clostridium UCG-014 sin clasificar se correlacionaron positivamente con 8 metabolitos diferenciales, mientras que Burkholderia, Escherichia coli, Shigella y Streptococcus se correlacionaron positivamente con 8 metabolitos diferenciales. Los metabolitos se correlacionaron negativamente (Fig. 7E) .
Figura 7. Análisis de correlación entre flora intestinal y barrera intestinal, inflamación intestinal e hipocampal, eje HPA y metabolitos séricos
Conclusión del análisis
Los resultados del estudio mostraron que el tratamiento con acupuntura puede regular el equilibrio microecológico intestinal y la neuroinflamación en el modelo de ratón CRF después de la quimioterapia contra el cáncer de mama al regular la flora intestinal, mejorar la barrera intestinal y la disfunción del eje HPA e inhibir la inflamación intestinal y la neuroinflamación. Los metabolitos séricos alivian los síntomas de fatiga. Los resultados anteriores indican que el mecanismo antifatiga del tratamiento con acupuntura puede estar estrechamente relacionado con el eje microbiota intestinal-intestino-cerebro. Además, este estudio proporciona una nueva referencia para la investigación básica y clínica de la fatiga asociada al cáncer CRF después de la quimioterapia del cáncer de mama.