2. AML引起腸道菌群生態失調，從而加速了AML的進展

為了闡明腸道菌群在 AML 中的作用，作者構建了 MLL-AF9 AML小鼠并對小鼠糞便進行測序分析。結果發現，與健康對照小鼠相比，AML小鼠的腸道菌群多樣性隨著疾病的進展而顯著降低。通過使用抗生素處理AML 小鼠和正常小鼠糞便懸浮液灌胃AML小鼠實驗，觀察了細胞浸潤、增值、脾臟重量和大小等信息，結果表明 AML會導致菌群失調，破壞腸道菌群的多樣性會加速 AML 的進展（圖2）

圖2 AML引起腸道菌群生態失調，從而加速了AML的進展

3.  糞菌移植延緩AML的發展

之前研究發現糞桿菌與良好的預后相關，可被認為是AML患者的有益菌。通過單一糞桿菌灌胃實驗和補充或不補充糞桿菌的糞菌移植（FMT）實驗觀察了小鼠白血病細胞、脾臟重量和大小等信息，結果表明與單獨補充糞桿菌相比，完整腸道微生物群的移植在抑制 AML 進展中發揮更大的作用，并且補充糞桿菌可降低 AML-FMT 小鼠的白血病負擔（圖3）。
 

圖3 FMT延緩AML的發展

4. AML患者腸道微生物代謝物發生了顯著的改變

作者進一步研究了腸道菌群參與AML進展的具體機制，采用非靶向代謝組學方法研究了AML疾病組和健康對照組糞便、血液和骨髓樣本的代謝譜，發現組間有明顯差異，其中糞便樣本里的丙酸和丁酸顯著不同。接著使用GC-MS方法對腸道短鏈脂肪酸（SCFAs）進行靶向代謝組學檢測，發現與健康對照組相比，AML疾病組糞便中的丙酸和丁酸水平顯著降低，且糞桿菌與丁酸呈正相關。后續通過糞桿菌灌胃等實驗證實丁酸是糞桿菌的直接代謝產物。菌群功能分析發現兩組之間丁酸代謝的相對豐度存在明顯差異，表明丁酸鹽可能在AML進展中發揮重要作用（圖4）。

圖4 AML患者腸道微生物代謝物發生了深刻的改變

5. 丁酸鹽灌胃可延遲 AML 進展

通過小鼠灌胃實驗發現丁酸鹽可以延緩AML進展，比如丁酸鹽處理的 AML小鼠比對照 AML小鼠表現出更多的脾腫大、細胞浸潤和增殖緩解，延長了壽命。此外，與 AML患者的結果一致，丁酸鹽處理的 AML 小鼠血液中丁酸鹽的濃度沒有明顯的變化，表明丁酸不是通過直接接觸殺死白血病細胞，而是通過其他機制延緩AML的進展（圖5）。

圖5 丁酸鹽灌胃可延緩AML進展

6. 丁酸鹽可逆轉AML小鼠腸道屏障損傷

與對照組相比，AML小鼠對FITC-葡聚糖的腸通透性顯著增加，表明白血病誘導腸道損傷。而與對照 AML 小鼠相比，丁酸鹽處理的 AML 小鼠的腸道損傷顯著改善，與正常小鼠相比，FITC-葡聚糖通透性僅輕度增加。在正常小鼠和丁酸鹽處理的 AML小鼠腸上皮細胞連接的完整性較好，而AML小鼠腸上皮細胞之間存在顯著較大的間隙。作者進一步探討了腸通透性改變的機制，結果發現在AML小鼠中，細胞-細胞連接保護蛋白ZO-1和claudin-1的表達下調，而細胞-細胞連接抑制蛋白claudin-2的表達在mRNA和蛋白質水平上調，這些變化在丁酸鹽處理的AML小鼠中逆轉（圖6）。

圖6 丁酸鹽可逆轉AML小鼠腸道屏障損傷

7. 腸道屏障的損傷加速血液脂多糖（LPS）升高，從而加速AML進展

LPS是腸道菌群產生的主要有害物質，腸道屏障是LPS進入血液的唯一途徑。實驗發現AML疾病組血漿中LPS濃度顯著高于健康對照組，通過小鼠灌胃和注射LPS、補充丁酸鹽等實驗證實了菌群來源的 LPS 濃度與腸道屏障功能呈負相關，腸道屏障受損導致血液中LPS濃度增加，而丁酸鹽處理和 Con-FMT 處理則逆轉了這種作用，且LPS 在小鼠體內加速AML進展，表明調節LPS含量對AML治療有效。

圖7 腸道屏障的損傷加速血液LPS升高，從而加速AML進展

 小結

AML導致腸道完整性受損、菌群多樣性紊亂以及菌群代謝物的變化。腸道屏障功能下降、腸道內容物中丁酸鹽含量降低和血液LPS升高是AML的促癌因素，丁酸鹽通過影響腸道屏障調節外周血LPS濃度（圖8）。

圖8 腸道菌群通過改變腸道屏障功能和LPS血液濃度調節AML