目前,隨著飲食結(jié)構(gòu)和生活方式的改變,結(jié)直腸癌的發(fā)病率逐年上升,此外,潰瘍性結(jié)腸炎(UC)是一種慢性非特異性炎性腸道疾病,長(zhǎng)期慢性結(jié)腸炎癥也可誘導(dǎo)結(jié)腸癌(CRC)的發(fā)生,嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康,因此,利用膳食營(yíng)養(yǎng)干預(yù),預(yù)防結(jié)腸炎及結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。富氫水是富含氫氣的水,研究表明其具有抗炎、抗氧化等生物學(xué)活性。本研究首先利用DSS及AOM-DSS建立UC及CRC小鼠模型,同時(shí)給予小鼠自由飲用富氫水,分別觀察富氫水對(duì)UC及CRC的預(yù)防作用及其分子機(jī)制;其次,利用皮下接種建立結(jié)直腸癌移植瘤小鼠模型,進(jìn)一步探究富氫水對(duì)結(jié)腸腫瘤的抑制作用及其分子機(jī)制。
研究結(jié)果如下:(1)富氫水對(duì)UC的預(yù)防作用及其機(jī)制。與UC模型組相比,富氫水干預(yù)后顯著改善結(jié)腸炎小鼠臨床癥狀,表現(xiàn)為血便、腹瀉癥狀減輕,疾病活動(dòng)指數(shù)降低,在急性病變恢復(fù)期可較早促進(jìn)體重的恢復(fù),小鼠結(jié)腸增加了約0.3cm,顯著提高胸腺指數(shù)(P<0.05);病理學(xué)觀察結(jié)果表明富氫水可明顯減輕結(jié)腸隱窩的破壞,改善中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)及腺體增生等病變;免疫組化結(jié)果表明,富氫水可顯著降低Ki67蛋白的表達(dá);富氫水還可顯著增加血清抗氧化酶SOD(64.1±8.4U/mL)、CAT(5.4±0.9U/mL)的活性及GSH(40.0±13.8μmol/L)的水平,提高細(xì)胞因子IL-27(21.8±13.7pg/mL)及降低TNF-α水平(4.8±1.4pg/mL)(P<0.05)。此外,基因芯片和QPCR驗(yàn)證結(jié)果顯示,與NC組相比,UC組有891條基因異常表達(dá),而富氫水干預(yù)可使異常表達(dá)基因數(shù)明顯降低,為212條(70條上調(diào),142條下調(diào)),與UC組相比,富氫水干預(yù)可引起57條基因表達(dá)上調(diào),包括17條炎癥相關(guān)基因,其中8條與IFN-γ表達(dá)相關(guān)。(2)富氫水對(duì)CRC的抑制作用。與CRC模型組相比,富氫水干預(yù)后可顯著改善結(jié)腸炎小鼠臨床癥狀,表現(xiàn)為血便、腹瀉癥狀減輕,疾病活動(dòng)指數(shù)降低,在急性病變恢復(fù)期可較早促進(jìn)體重的恢復(fù),小鼠結(jié)腸增加了約0.7cm,腫瘤生成數(shù)量較模型組明顯減少,顯著提高脾指數(shù)(P<0.05);病理學(xué)觀察結(jié)果表明富氫水可明顯減輕結(jié)腸隱窩的破壞,改善中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)及腺體增生等病變;免疫組化結(jié)果表明,富氫水可顯著降低Ki67蛋白的表達(dá);炎癥因子方面,富氫水可顯著增加TNF-α(15.2±9.0pg/mL)和IL-22(76.0±50.6pg/mL)(P<0.05)的水平,而降低IL-27(24.7±14.7pg/mL)的水平。(3)富氫水對(duì)結(jié)直腸癌荷瘤小鼠的抑制作用及其機(jī)制。與模型組相比,富氫水干預(yù)可顯著抑制小鼠腫瘤的形成,減小腫瘤體積和重量(P<0.05)。免疫組化方面,富氫水可降低Ki67蛋白表達(dá),增強(qiáng)細(xì)胞凋亡;此外,富氫水還顯著降低GSH,增加GSSG的水平(P<0.05),GSSG/GSH比值為1.48,顯著高于對(duì)照組(P<0.05);基因芯片和QPCR結(jié)果表明富氫水干預(yù)可影響IFN-γ相關(guān)基因(ISGs)的表達(dá)。

結(jié)論:富氫水可通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)氧化還原平衡,調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng),抑制CRC細(xì)胞增殖,促進(jìn)細(xì)胞凋亡,調(diào)節(jié)IFN-γ相關(guān)基因的表達(dá),從而有效地預(yù)防UC和CRC的發(fā)生及發(fā)展。