2021年2月，南京大学医学院王婷婷课题组在EMBO Journal（1区，IF：9.9）杂志在线发表了题为“Fungal-induced glycolysis in macrophages promotes colon cancer by enhancing innate lymphoid cell secretion of IL-22”的研究论文，本项研究阐明了Dectin-3缺乏和C. albicans对于肠道免疫以及CAC（结肠癌）的影响和作用机制，为肠道真菌与CAC（结肠癌）之间的作用关系提供更加新颖深入的认识。
下面是小欧带来的原文解读。
研究背景
在微生态与肿瘤发生领域，已有证据表明肠道微生态不仅能够影响肿瘤的形成和发展，而且可调控肿瘤免疫治疗的效果。然而，国内外目前关于肠道微生物的研究多聚焦于肠道细菌，肠道真菌与肿瘤发生发展的研究鲜有报道。免疫细胞表面的模式识别受体 (PRR) 可识别病原微生物所特有的保守分子模式(PAMP)引起一系列免疫反应，而C型凝集素受体(C-type lectin Receptor)在抗真菌免疫反应中发挥重要作用。之前的研究发现Dectin-1、-2、-3等C型凝集素受体可识别真菌表面的α甘露聚糖和β葡聚糖激活NF-κB依赖的促炎信号来介导机体抵御真菌感染。 前期研究发现Dectin-3缺乏会损害白色念珠菌（C. albicans）的吞噬和杀菌能力，并促进结肠炎。尽管Dectin-3对结肠免疫稳态至关重要的，但Dectin-3对结肠癌的发生仍未知。
实验设计
研究结果
1. Dectin-3-/-mice缺陷型小鼠表现出CAC发生潜能
在Dectin-3-/-mice缺陷型小鼠中，肿瘤的数量、大小和肿瘤负荷等显著高于野生型小鼠（图1A和1B）。Dectin-3-/-mice缺陷型小鼠的病变表现出更高级别的腺癌，经常侵入粘膜下层，偶而侵入固有肌层（图1C和D）,免疫组化结果显示，Dectin-3-/-mice肿瘤中Ki-67和p-STAT3 的阳性比例明显高于WT小鼠（图1E和F）。这些结果表明Dectin-3 缺乏通过诱导上皮细胞的细胞增殖促进CAC的发生。在Dectin-3-/-mice中，更多的巨噬细胞（CD11b + F4 / 80 +）和ILC3被募集到mLN和LP组织中（图1G）。还检测了LP细胞中的细胞因子表达，其中IL-6，IL-22和Cxcl1在Dectin-3-/-mice缺陷型小鼠中相对高表达（图1H）。
图1 与野生型小鼠相比，Dectin-3-/-mice变现出更高的CAC肿瘤潜能
2. Dectin-3-/-mice缺陷型小鼠的肠道微生物促进CAC的发生
粪菌移植实验表明：Dectin-3-/-mice缺陷型小鼠的肠道菌群可以引起更严重的结肠炎和更多的肿瘤病变（图2A、2B和2C），表明这些数据表明，Dectin-3-/-mice的菌群改变导致了CAC进展的增加。Dectin-3-/-鼠粪便中的真菌负荷较野生鼠明显增高，其中Ascomycota在Dectin-3-/-鼠中为优势菌群，Candida在Dectin-3-/-鼠和野生型鼠中表现出显著性差异（图2D、2E和2F）。qPCR结果表明C. albicans的真菌负荷在Dectin-3-/-鼠中显著升高（图2H）。白色念珠菌（C. albicans）在小鼠体内的定植诱导更高的肿瘤负荷和更严重的结肠炎（图2I）。
图2 Dectin-3-/-mice缺陷型小鼠的肠道微生物促进CAC的发生
3. Dectin-3-/-mice缺陷型小鼠中IL-22的上调表达促进CAC的发生
为探讨白色念珠菌（C. albicans）诱导的CAC机制，检测了信号转导通路的表达情况，其中IL-22, IL-7R, 和TNF-a在Dectin-3-/-mice缺陷型小鼠中显著上调表达（图3A和3B）。anti-IL22治疗对真菌负担和临床结肠炎状况没有影响，但肿瘤负荷和组织学评分在Dectin-3-/-mice缺陷型小鼠中下调（图3）。
图3 在IL-22的上调表达促进CAC的发生
4. IL-22主要来源于RORrt+ ILC3
IL-22的上调可能促进CAC发生发展，检测分析了Dectin-3-/-mice的IL-22来源。肠道中大多数产生IL-22的细胞具有CD3-CD45+ RORrt+表型，和RORrt+ ILC3表型一致(图4A和4B)。CD90抗体被用于消除消耗ILC3细胞亚群，anti-CD90处理后肿瘤的数量、大小和肿瘤负荷等显著下降(图4)。
图4 IL-22主要来源于RORrt+ ILC3
5. 白色念珠菌（C. albicans）诱导巨噬细胞的糖酵解反应和IL-7产生
IL-22的累积产量随着肠道微生物的数量和复杂性的增加而增加，说明Dectin-3-/-mice中IL-22的增加依赖于肠道微生物信号，尤其是真菌信号。白色念珠菌（C. albicans）通过HIF-1依赖性糖酵解途径调控IL-7的产生（图5）。此外，实验结果表明：AhR和STAT3对IL-22产生具有协同作用。
图5 白色念珠菌（C. albicans）诱导巨噬细胞的糖酵解反应和IL-7产生
6. IL-22与CRC患者的真菌负荷具有相关性
和I期和II期CRC患者相比，Dectin-3在stage III 和stage IV CRC患者中相对低表达。且Dectin-3在低真菌负荷患者中的表达显著上调，表明Dectin-3在宿主抗真菌免疫中发挥着调控作用。此外，高真菌负荷的CRC患者的生存率较低（图6）。
图6 IL-22与CRC患者的真菌负荷具有相关性
研究结论
本项研究首先在真菌的特异性模式识别受体Dectin-3基因敲除鼠（Dectin-3-/-鼠）中构建了炎癌转化的小鼠原位结肠癌模型，发现Dectin-3基因的缺失可导致结肠肿瘤显著增多，且Dectin-3-/-鼠粪便中的真菌负荷较野生鼠明显增高。通过真菌ITS2测序发现其中白色念珠菌（C. albicans）的比例和丰度显著增高。进一步通过粪菌移植实验证实Dectin-3-/-荷瘤鼠的粪便以及白色念珠菌均可以促进CAC的恶性进程，而抗真菌治疗可有效缓解Dectin-3-/-鼠的肿瘤负荷。体内外实验也证实了Dectin-3基因缺失可导致巨噬细胞清除C. albicans的能力受损，使真菌的负荷增多。增多的C. albicans可通过HIF-1途径诱导巨噬细胞的糖酵解水平上升，促使巨噬细胞分泌释放IL-7增多。IL-7的增多有效地促进肠道固有淋巴细胞3（ILC3）中Stat3和AhR转录因子的表达水平上升，继而导致ILC3分泌IL-22的水平上升，促进了肠道上皮细胞的增殖和CAC的进展。
Dectin-3缺乏介导的白色念珠菌增多促进CAC进展
参考文献
Zhu Y, Shi T, Lu X, Xu Z, Qu J, Zhang Z, Shi G, Shen S, Hou Y, Chen Y, Wang T. Fungal-induced glycolysis in macrophages promotes colon cancer by enhancing innate lymphoid cell secretion of IL- 22. EMBO J. 2021 Feb 16:e105320.