【導讀】精氨酸在結直腸癌（CRC）的發展過程中起著至關重要的作用。研究人員發現，精氨酸在CRC患者腸道微生物群中的分解代謝減少，但在腫瘤組織中卻增加。

2025年2月28日，華中農業大學/華中科技大學的研究團隊在期刊《Cell Reports》上合作發表了題為“Intestinal microbiota affects the progression of colorectal cancer by participating in the host intestinal arginine catabolism”的研究論文。

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(25)00141-X

研究結果表明，腸道菌群通過多種機制（多胺合成、NOS2/NO合成、腫瘤微環境改變）影響CRC進展。精氨酸治療CRC的關鍵在于精準調控精氨酸的代謝方向，即剝奪CRC細胞攝取精氨酸，同時增加免疫細胞對精氨酸的利用。人工改變腸道微生物群以減少CRC細胞獲取精氨酸，是潛在有效的治療策略。

01

研究背景

CRC腫瘤附近的腸道微生物群會與癌細胞競爭精氨酸的利用，從而限制癌細胞對精氨酸的利用，抑制CRC的惡化。細菌中以精氨酸為底物的酶包括精氨酸脫羧酶（ARG）、精氨酸脫氨酶和精氨酸琥珀酰轉移酶（AST）。其中，AST是AST途徑中的第一個酶，它將精氨酸轉化為谷氨酸，從而消耗精氨酸。精氨酸脫羧酶和精氨酸脫氨酶可進一步合成多胺，從而影響CRC的進展。

以往的研究表明，在CRC的起始階段，補充精氨酸可抑制腫瘤發生和隱窩細胞的過度增殖；但在CRC的進展階段，精氨酸也被發現可刺激腫瘤增殖。造成這種混亂的主要原因是，目前的研究尚未認識到腸道微生物群對腫瘤組織中精氨酸分解代謝的重要影響。

圖形摘要

02

腸道微生物群AST通路通過Wnt信號通路加速CRC進展

與Arg組或對照組相比，ArgΔacE組在Wnt信號通路中有大量DEGs。因此，腸道微生物群中精氨酸代謝缺陷可能通過Wnt信號通路影響CRC的進展。

與對照組和Arg組相比，ArgΔacE組結腸組織中Wnt信號通路成分wnt2、wnt3、wnt5、wnt6、wnt10a和wnt16的表達水平顯著上調。此外，與對照組相比，Arg組和ArgΔacE組的Wnt10a蛋白表達水平明顯升高，而ArgΔacE組的β-catenin表達水平也明顯升高。這些結果表明，單獨補充精氨酸不能激活Wnt/β-catenin通路，但精氨酸補充和ΔacEcN聯合使用可顯著激活Wnt/β-catenin通路并加速CRC的進展。

腸道微生物群AST通路通過Wnt信號通路加速癌癥進展

03

總結

1. 精氨酸在結直腸癌（CRC）進展中的雙重作用

精氨酸通過多胺合成途徑（如轉化為腐胺）加速CRC進展；

精氨酸通過NOS2產生NO，改善免疫反應，從而緩解CRC進展；

CRC細胞因精氨琥珀酸合成酶和鳥氨酸轉氨甲酰酶活性降低，無法合成精氨酸，表現出精氨酸營養不良。

2. 精氨酸相關治療策略

精氨酸剝奪療法：通過精氨酸脫羧酶、精氨酸脫亞胺酶等分解精氨酸，從腫瘤微環境中去除精氨酸；

精氨酸補充療法：通過增加腫瘤浸潤免疫細胞對精氨酸的利用，增強腫瘤免疫力，延緩CRC進展；

關鍵問題：如何準確剝奪CRC細胞對精氨酸的攝取，同時增加腫瘤浸潤免疫細胞對精氨酸的攝取。

3. 腸道菌群對CRC進展的影響機制

多胺合成途徑：某些細菌（如大腸桿菌、糞腸球菌）增加結腸內容物中腐胺濃度，高濃度腐胺對CRC患者有害，可作為CRC標志物；

NOS2和NO合成途徑：腸道菌群通過LPS激活NOS2表達，影響精氨酸的可用性，進而影響NO合成，NO在CRC進展中具有雙重作用；

腫瘤微環境改變：腸道菌群通過精氨酸分解代謝影響腫瘤微環境，包括細胞因子表達（如CCL2）和巨噬細胞極化（M1和M2巨噬細胞）；

Wnt信號通路：精氨酸補充聯合AST通路阻斷菌株可顯著上調Wnt信號通路，加速CRC進展。

參考資料：

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CA Cancer J. Clin. 2024; 74:229-263

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