放射性肠炎(RIE)是肿瘤放射治疗中一种严重的剂量限制性毒性反应,目前尚无针对性机制疗法。肠道微生物群可调控放射性损伤,但将其应用于临床治疗仍存在诸多挑战。
2026年5月27日,南通大学薛万江、胡懿淋、Chen Junjie共同通讯在Advanced Science(IF=14.1)在线发表题为β-Elemene Rescues Radiation-Induced Enteritis by Orchestrating a Host-Microbiome Circuit That Fuels Epigenetic DNA Repair的研究论文。
本研究证实,天然产物β-榄香烯(β-elemene)可通过协同调控宿主与肠道微生物应答,发挥防治RIE的作用。β-榄香烯可直接修复肠上皮细胞中因辐射受损的乳酸转运体MCT1与其分子伴侣CD147的相互作用,提升细胞摄取乳酸的能力。
β-榄香烯可选择性富集格氏乳杆菌,促进肠道内乳酸生成。宿主细胞摄取能力提升与乳酸含量增加共同启动代谢-表观遗传级联反应:乳酸介导染色质相关蛋白RBBP4发生乳酸化修饰,进而招募EP300,激活关键DNA损伤修复基因的转录。本研究进一步证实EP300具备乳酸转移酶活性,由此形成自我放大的正反馈环路,持续增强损伤修复信号。
该研究完整阐释了药物-微生物-代谢物-表观基因组调控轴,提出“预激活+供能”的全新治疗策略,即单一药物可调控跨界信号交流,促进组织修复再生。
放疗是腹盆腔恶性肿瘤的核心治疗手段,但放射线易损伤邻近正常组织,引发严重的剂量限制性毒性,极大限制了其临床应用。放射性肠炎(RIE)是最主要的并发症,高达90%的患者会出现腹泻、恶心、腹痛等急性胃肠道症状。这些症状不仅严重降低患者生活质量,还常导致治疗中断或放疗减量,进而影响肿瘤局部控制效果。其病理生理机制主要为肠道黏膜急性炎症、隐窝干细胞凋亡,继而引发肠绒毛萎缩、肠道屏障功能受损,病情进一步可进展为肠纤维化、肠狭窄等慢性病变。
尽管RIE发病率高、临床危害大,目前临床仍以对症支持治疗为主,仅能缓解症状,无法修复黏膜损伤、逆转修复障碍。临床上亟需靶向发病机制、可主动促进肠上皮再生的新型干预手段。
越来越多研究证实,肠道微生物群是调控机体放射应答的关键因素。高能电离辐射会严重扰乱肠道菌群稳态,主要表现为有益的厚壁菌门丰度下降,致病性变形菌门过度增殖。这种菌群失衡并非单纯的伴随现象,而是加重黏膜损伤的核心致病因素:它会破坏肠道屏障、加剧局部炎症反应,并减少丁酸等保护性代谢产物的生成,也让肠道菌群成为极具潜力的治疗靶点。
但现有干预手段仍存在明显短板。粪便微生物群移植(FMT)虽展现出一定应用前景,却面临标准化不足、菌群定植效果不稳定、安全性存疑等问题。单一益生菌的疗效往往短暂,且作用效果具有菌株依赖性。基于以上局限,一个关键问题亟待解答:能否摒弃广谱菌群替换的传统思路,利用小分子药物精准、稳定地重塑肠道微生态,进而激活机体自身修复程序?
天然产物是生物活性化合物的重要来源,且整体安全性良好,是研发靶向机制疗法的理想方向。天然倍半萜类化合物β-榄香烯是极具潜力的候选药物。目前唯一获美国食品药品监督管理局批准的放射防护药氨磷汀,因易引发低血压等严重全身毒性,临床应用受限;而β-榄香烯临床应用历史悠久,对正常组织几乎无细胞毒性,安全性优势显著,也为其用于减轻放疗所致正常组织损伤奠定了重要基础。
从现代药理学角度分析,探究β-榄香烯与肠道菌群的相互作用具备充分理论依据。天然倍半萜类化合物口服后全身生物利用度较低,但常在胃肠道局部发挥显著药效,提示其主要作用靶点并非仅局限于宿主细胞,还包括肠道内复杂的微生物群落。高能辐射会彻底破坏肠道微生态平衡,因此探究肠道菌群是否为口服β-榄香烯发挥RIE防护作用的首要感应界面与核心介导因子,具备充分的合理性与研究价值。
图形摘要(图源自Advanced Science)
本研究提出假设:肠道微生物群是β-榄香烯发挥放射防护作用不可或缺的介导因素。其主要作用机制并非单纯直接保护宿主细胞,而是通过调控肠道微生态产生治疗信号,进而激活机体修复通路。
本研究结合RIE小鼠在体模型、菌群与代谢组分析、体外细胞实验开展综合验证,系统检验上述假设,并阐明其依赖肠道微生物的作用机制。本研究旨在构建基于药物-菌群-宿主信号轴的RIE治疗新策略,为研发新一代靶向肠道菌群的放射防护药物奠定理论与实验基础。
参考消息:https://doi.org/10.1002/advs.202521445