试验设计 选择健康的原发性CRC的患者（18 ~ 80岁）作为研究对象，将接受XELOX方案化疗和FOLFOX方案化疗的患者分别按照1:1的分配比例随机分为XOS（X）组和空白对照（C）组，X组患者在标准辅助化疗的基础上服用低聚木糖3 g/d，C组患者在标准辅助化疗的基础上不进行额外营养干预。 如图1所示，显示了生物样本采集和问卷调查的具体节点，通过问卷调查评价生活质量和化疗毒性反应；采集血液样本，测定骨髓抑制指标、营养指标、系统炎症性指标和肿瘤标志物；采集粪便样本，利用16S rRNA基因测序技术进行肠道菌群分析。
试验结果 1、XOS对结直肠癌患者化疗期间的干预作用 （1）一般临床资料 如表1所示，XEL_C组患者的平均年龄为（58.60±2.50）岁，XEL_X组患者的平均年龄为（56.91±2.58）岁，两组间差异不显著（P>0.05），FOL_C组患者的平均年龄为（65.00±3.92）岁，FOL_X组患者的平均年龄为（55.67±8.84）岁，两组间差异不显著（P>0.05）。此外，不同化疗方案的两组患者在入组时身高、体重、BMI、ECOG体能评分、TNM分期、肿瘤位置等方面均无显著差异（P>0.05），证明了试验随机分组的合理性和可靠性。
（2）XOS对结直肠癌患者化疗不良反应的影响 如表2和表3所示，对于采用XELOX方案化疗的患者，XEL_X组白细胞下降程度及中性粒细胞计数下降程度均显著低于XEL_C组（P<0.05）；对于采用FOLFOX方案化疗的患者，FOX_X组白细胞下降程度相较于FOL_C组有下降的趋势（P=0.072），表明XOS可以改善化疗导致的骨髓抑制。与XEL_C组相比，XEL_X组在腹泻反应方面有显著的降低（P<0.05），XEL_X组发生Ⅱ级及以上恶心呕吐反应的患者相较于XEL_C组有一定程度的减少（P=0.055），表明XOS可以改善化疗过程中出现的胃肠道副反应。两种化疗方案的C组与X组在血小板降低、贫血、便秘、腹痛、胃肠胀气、口腔黏膜炎、手足综合症等方面均不存在显著差异（P>0.05）。
（3）XOS对结直肠癌患者生活质量的影响 如表4和表5所示，在化疗前，两种方案的C组与X组在各项条目均不存在显著差异（P>0.05）；在化疗2个疗程后，将恶心呕吐这一单项条目的评分在XEL组的组内进行配对检验，发现C组和X组的得分在化疗后都显著升高（P<0.0001）；XEL_C组患者与XEL_X组患者的腹泻评分分别为（19.05±7.48）与（5.26±2.86），XEL_C组相较于XEL_X组有升高的趋势（P=0.274）；FOL_C组患者与FOL_X组患者的食欲丧失评分分别为（33.33±0.00）与（0.00±0.00），FOL_C组患者食欲丧失评分相较于FOL_X组有升高的趋势（P=0.100）。
如图2所示，在四个化疗疗程里，XEL_C组患者的腹泻症状评分与恶心呕吐症状评分均有高于XEL_X组的趋势（P>0.05）。
（4）XOS对结直肠癌患者骨髓抑制指标的影响 如图3所示，在开始化疗前，C组与X组患者白细胞、血红蛋白、血小板、中性粒细胞计数、淋巴细胞计数的组间统计学分析无显著差异（P>0.05）。对于采用XELOX方案化疗的患者，在化疗四个疗程后，XEL_C组患者与XEL_X组患者白细胞分别为（3.72±1.10）×109/L与（4.56±1.67）×109/L，XEL_X组相较于XEL_C组显著升高（P<0.05）；两组的中性粒细胞计数分别为（2.01±0.16）×109/L与（2.55±0.23）×109/L，XEL_X组相较于XEL_C组有升高的趋势（P=0.052）；两组的淋巴细胞计数分别为（1.20±0.08）×109/L与（1.543±0.684）×109/L，XEL_X组相较于XEL_C组显著升高（P<0.05）。对于采用FOLFOX方案化疗的患者，FOL_C组患者与FOL_X组患者血小板分别为（123.40±40.39）×109/L与（190.33±24.13）×109/L，FOL_X组相较于FOL_C组显著升高（P<0.05）。
（5）XOS对结直肠癌患者营养指标的影响 如图4所示，在开始化疗前，C组与X组患者白蛋白、前白蛋白、球蛋白、总蛋白的组间统计学分析无显著差异（P>0.05）。对于采用FOLFOX方案化疗的患者，FOL_C组患者与FOL_X组患者白蛋白分别为（39.10±0.73）g/L与（42.77±1.89）g/L，FOL_X组相较于FOL_C组有升高的趋势（P=0.073）；两组的总蛋白分别为（65.48±1.12）g/L与（71.73±1.92）g/L，FOL_X组显著高于FOL_C组（P<0.05）。
（6）XOS对结直肠癌患者系统炎症性指标的影响 如图5所示，针对XELOX方案化疗的患者而言，在四个疗程的化疗后，XEL_C组与XEL_X组的三项炎症性指标均有所降低。针对FOLFOX方案化疗的患者而言，FOL_X组的三项炎症性指标有所降低，而FOL_C组的三项炎症性指标有所升高。
（7）XOS对结直肠癌患者肿瘤标志物的影响 如图6所示，在开始化疗前，C组与X组患者AFP、CEA、CA19-9的组间统计学分析无显著差异（P>0.05）。对于采用XELOX方案化疗的患者，在化疗四个疗程后，XEL_C组患者与XEL_X组患者CA19-9分别为（14.59±2.40）U/mL与（9.05±1.17）U/mL，XEL_X组相较于XEL_C组显著下降（P<0.05）。
（8）XOS对结直肠癌患者血药浓度的影响 如图7所示，在本研究中，血药浓度的个体间差异较大，XEL_C组患者卡培他滨血药浓度为（70.60±42.77）ng/mL，XEL_X组患者卡培他滨血药浓度为（90.50±28.05）ng/mL，XEL_X组较于XEL_C组有升高的趋势（P>0.05）。FOL_C组患者氟尿嘧啶血药浓度为（14.91±2.72）mg·h/L，FOL_X组患者氟尿嘧啶血药浓度为（18.15±0.18）mg·h/L，FOL_X组较于FOL_C组有升高的趋势（P>0.05）。
（9）XOS对结直肠癌患者粪便短链脂肪酸的影响 如图8所示，在采用XELOX方案的患者里，XOS干预后乙酸、丙酸的变化趋势与丁酸、异丁酸相反，X组患者粪便中乙酸含量和丙酸含量相较于C组有下降的趋势，而丁酸含量和异丁酸含量相较于C组有升高的趋势，但均不存在显著差异（P>0.05）。在采用FOLFOX方案的患者里，X组患者粪便中SCFAs含量在化疗前后均高于C组，XOS干预对SCFAs水平没有造成显著影响。
2、XOS对结直肠癌患者肠道菌群的影响 （1）肠道菌群的α-多样性分析 如图9所示，两种化疗方案的C组和X组在两个阶段的4个α-多样性指数均不存在显著性改变（P>0.05），尽管XEL_X组的Ace指数与Chao1指数在化疗后有升高的趋势，但无统计学差异（PAce=0.142，PChao1=0.233）。
（2）肠道菌群的β-多样性分析 如图10所示，两种化疗方案的C组与X组重合部分较多（PERMANOVA，P>0.05），其中XEL_C组与XEL_X组患者化疗后的整体菌群结构存在一定程度的差异，但无统计学显著（PERMANOVA，P=0.087），说明XOS干预并没有使得患者的整体肠道菌群结构发生明显改变。
（3）肠道菌群结构 如图11所示，在门水平上，四组患者肠道菌群的主要构成者均为Firmicutes、Bacteroidetes、Actinobacteriota、Proteobacteria以及Verrucomicrobiota，与术前的几大主要构成者基本相似，但是出现了Verrucomicrobiota的增多。在属水平上，各组患者的菌属组成有了较大程度的改变。接受XELOX方案化疗的患者肠道中Bacteroides、 Escherichia-Shigella、Megamonas、Streptococcus、Phascolarctobacterium等菌属的相对丰度较高，接受FOLFOX方案化疗的患者肠道中Bacteroides、Streptococcus、Bifidobacterium、Phascolarctobacterium、Faecalibacterium等菌属的相对丰度较高。
（4）关键菌属筛选 如图12所示，XEL_C组患者化疗后富集了5个菌属，XEL_X组患者化疗后富集了14个菌属，其中重复筛选出的为Lachnospira、Fusicatenibacter和Monoglobus，表明这3个菌属可能与XELOX方案化疗有关；通过对比化疗后XEL_C组与XEL_X组的差异菌属，可以发现XEL_X组富集了Dialister与Intestinibacter，XEL_C组富集了Fusobacterium、Ruminococcus torques group 和Enterococci。通过对比化疗后FOL_C组与FOL_X组的差异菌属，可以发现FOL_X组富集了7个可能响应XOS干预的菌属，其中包括Bifidobacterium和Roseburia，Klebsiella、Enterobacter、Hungatella、Scardovia和Enterococcus在FOL_C组患者肠道中的丰度显著升高。
如图13所示，从上述这些差异菌属中，进一步剔除掉基线有显著差异的菌属，最后保留了9个核心菌属，图显示了它们在各组的丰度，XOS对于Fusobacterium具有显著抑制作用。
（5）关键通路分析 如图14所示，与化疗前相比，XEL_X组患者化疗后肠道菌群富集了硫胺素代谢（ko00310）、核质转运（ko03013）、脂肪酸生物合成（ko00061）这三条通路，FOL_C组患者化疗后肠道菌群富集了脂肪酸降解（ko00071）、氧化磷酸化（ko00190）这两条通路，FOL_X组患者化疗后肠道菌群富集了硫胺素代谢（ko00310）和类固醇生物合成（ko00100）这两条通路。其中，硫胺素代谢（ko00730）是XEL_X_Post组与FOL_X_Post组患者肠道菌群共同富集的代谢通路，表明这条代谢通路可能与XOS干预相关。
如图15所示，硫胺素代谢（ko00730）通路共涉及了36个KO，将这36个KO与LEfSe筛选得到的差异KO进行比对，发现XOS干预上调了FOLFOX方案患者肠道的腺苷酸激酶。
（6）肠道菌群与其他指标的相关性 如图16所示，在9个关键菌属中，XOS富集的Dialister与中性粒细胞计数呈显著正相关（P<0.05），Bifidobacterium与淋巴细胞计数呈显著正相关（P<0.05），Dorea与白细胞和淋巴细胞计数呈显著正相关（P<0.01）。而XOS抑制的Fusobacterium与血红蛋白、中性粒细胞计数、白蛋白呈显著负相关（P<0.05）。
如图17所示，作为常见的SCFAs产生菌，XOS富集的Dialister（P>0.05）、Roseburia（P<0.05）、Bifidobacterium（P<0.01）、Dorea（P<0.05）都与丁酸和异丁酸含量呈正相关。
如图18所示，显示了XOS对化疗反应和肠道菌群的影响。
试验结论 总之，本文研究了XOS能否通过调节肠道菌群改善CRC患者的化疗副反应，利用16S rRNA基因测序技术，比较了CRC患者不同粘膜之间及粘膜和粪便之间菌群的差异，并进一步根据肿瘤原发部位、疾病分期、粪便隐血结果将样本分组，从多角度剖析了CRC患者肠道菌群分布特征。在胃肠道反应方面，XOS干预显著减轻了XELOX方案化疗期间患者的腹泻反应，并对恶心呕吐反应有缓解趋势；在骨髓抑制指标方面，XOS干预缓解了XELOX方案患者白细胞、中性粒细胞、淋巴细胞的下降及FOLFOX方案患者血小板的下降；在营养状况指标方面，与对照组相比，XOS显著提高了FOLFOX方案患者的总蛋白水平，并对白蛋白水平有升高趋势；在肠道菌群方面，XOS可能通过富集有益菌与抑制机会致病菌尤其是Fusobacterium从而对患者发挥有益作用。将差异菌属丰度与临床指标进行相关性分析，充分证明了XOS是通过调节肠道菌群引起了相关指标的改变。以上结果表明，可以在针对肿瘤患者的全营养配方食品中添加XOS，改善患者的营养状况和生存质量。 参考资料： 李艳敏. 低聚木糖调节肠道菌群改善结直肠癌患者化疗期间生存质量的研究[D]. 江南大学, 2022. |
