背景与目的:结肠癌(colorectal cancer,CRC)是世界范围内临床上最常见的恶性消化道肿瘤之一,它的发病率和致死率呈现逐年上升趋势,对人们的健康和生活造成严重的威胁和影响。CRC是一种异质性疾病,主要发生在结肠和直肠,其具体病因目前尚未明了。有研究表明结肠癌是由个人的生活方式、家族遗传和生活环境等多种因素共同作用引起的一种疾病。由于经济的快速发展和西方生活方式的适应性,使暴露于某些环境和生活方式的风险增大,不健康的饮食选择和红肉消费,缺乏身体活动以及肥胖等因素都极大地提高CRC的发病率。通过检测癌前病变和大肠癌筛查可有效降低结肠癌发病率和死亡率。2011年,美国国立癌症研究院和世界癌症研究基金会发布:有令人信服的证据表明,身体活动能大大降低患结肠癌的风险,提示适度增加结肠癌患者的身体活动可能有助于这些人的康复。另有多项meta分析也显示,体力活动可以明显地降低患结肠癌的机率。运动可以改善健康状况,这可能与免疫系统功能的调节有关。通过将整体免疫应答转向Th1应答模式,适度强度运动可以降低感染风险。流行病学资料表明,运动能预防和减轻某些肿瘤的发生和发展,特别是乳腺癌和结肠癌,也包括减轻患子宫内膜癌、晚期前列腺癌以及胰腺癌的风险,还可以降低患其它慢性疾病的风险,如心脏疾病,糖尿病,骨质疏松症和高血压。运动可能通过促进机体免疫细胞的活化,加强胃肠系统的消化与吸收,加速不利代谢产物的清除以及缓解氧化应激的损伤等,从而提高机体免疫监视、免疫防御和免疫应答的功能,在肿瘤的预防与治疗中发挥重要的辅助作用。动物实验研究也证明,运动训练能减缓实验性肿瘤的生长,倾向认为免疫功能的增强可能是抵御肿瘤生长的主要因素,但是其详细作用机制尚未阐明。而且,相反的结果也见报道,我们认为这可能与运动的强度、机体免疫系统的反应性及肿瘤的组织学特性与生长部位有关。因此,本研究主要聚焦于比较不同运动强度对小鼠体内结肠癌细胞生长及其代谢的影响以及与周期调控蛋白的关系,观察CD4~+T细胞亚群Th17、Th 22和Treg的构成与运动干预结肠癌生长的关系。方法:(1)将结肠癌CT26细胞皮下接种到BALB/c小鼠,建立小鼠结肠癌动物模型。(2)荷瘤小鼠随机分为高强度运动组,低强度运动组和静坐组。荷瘤小鼠在跑步机上接受不同运动强度的训练,高强度运动组以14 m/min的速度进行跑步运动,每天运动60 min,一周进行5次,连续5周;低强度运动组以14 m/min的速度进行跑步运动,每天运动30 min,一周进行5次,连续5周;静坐组小鼠在运动期间仍留在跑步机房内的笼子中,以使它们暴露于相似的噪音,即可能与跑步机跑步有关的外部压力。每天称取各组小鼠体重,测量其肿瘤体积和死亡肿瘤重量,观察小鼠存活时间。(3)通过HE染色和TUNEL染色确定不同运动强度对CT26小鼠的肿瘤细胞病理形态的影响,流式细胞术进一步确证肿瘤细胞的凋亡状态。(4)通过qPCR或/和Western blotting检测细胞周期相关基因或蛋白p21、p27、p53、p73、Rb和凋亡相关基因或蛋白Bcl-xL的表达水平,探究细胞周期相关蛋白与运动抑制CT26细胞生长是否关联。(5)用流式细胞术检测不同运动强度荷瘤小鼠的T细胞早、中、晚期活化状态以及Th22、Th17和Treg细胞亚群的变化,并借助IHC染色进一步确定这些细胞亚群的改变,最后通过ELISA检测小鼠血清或T细胞培养上清中IL-4、IL-6、IL-12、TNF-α、IFN-γ、IL-1β和TGF-β的水平。(6)藉全自动生化分析仪分析与代谢功能相关的22个代谢标志物,确定高强度运动对结肠癌小鼠代谢的影响。结果:高强度运动能够抑制小鼠的CT26生长,提高荷瘤小鼠的存活率,其与小鼠肿瘤组织中的凋亡细胞比例增多并伴有严重的肿瘤组织坏死有关。在高强度运动小鼠的肿瘤组织中细胞周期抑制蛋白p53和p21的表达显著高于静坐组和低强度运动组,而抗凋亡相关蛋白Bcl-xL的表达显著低于静坐组。与对照组比较,随运动强度的增加,小鼠T细胞活化百分比明显增高,特别是早期和晚期T细胞活化在高强度运动组显著高于低强度运动组。高强度运动能显著下调CT26小鼠Treg细胞水平和上调Th22细胞水平,而Th17细胞水平无明显变化。高强度运动使荷瘤小鼠血清中IL-12、TNF-α、IFN-γ和IL-6的表达水平持续增加,而IL-1β,IL-4和TGF-β的表达水平降低,CD4~+T细胞亚群的构成比与功能性细胞因子的变化都说明高强度运动明显增强T细胞免疫应答的功能。有趣的是,与正常小鼠相比,荷瘤小鼠的AST、LDH、CKMB、α-HBDH、UREA和ADA的表达水平上升,而ALP和GSP的表达水平却下降,说明高强度运动能逆转AST、CKMB、GSP和UREA到正常水平。结论:高强度运动可能通过多种途径抑制小鼠结肠癌细胞生长:激活P53/P21/P73/Rb信号以阻断细胞增殖,并抑制Bcl-xL促进细胞凋亡;活化T细胞,下调Treg细胞,上调Th22细胞,促进IL-12、TNF-α、IFN-γ和IL-6的表达,从而增强效应性T细胞对肿瘤细胞的攻击;能够部分逆转肿瘤造成的机体代谢功能的紊乱。