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目前,随着饮食结构和生活方式的改变,结直肠癌的发病率逐年上升,此外,溃疡性结肠炎(UC)是一种慢性非特异性炎性肠道疾病,长期慢性结肠炎症也可诱导结肠癌(CRC)的发生,严重威胁人类健康,因此,利用膳食营养干预,预防结肠炎及结肠癌的发生发展具有重要的现实意义。富氢水是富含氢气的水,研究表明其具有抗炎、抗氧化等生物学活性。本研究首先利用DSS及AOM-DSS建立UC及CRC小鼠模型,同时给予小鼠自由饮用富氢水,分别观察富氢水对UC及CRC的预防作用及其分子机制;其次,利用皮下接种建立结直肠癌移植瘤小鼠模型,进一步探究富氢水对结肠肿瘤的抑制作用及其分子机制。研究结果如下:(1)富氢水对UC的预防作用及其机制。与UC模型组相比,富氢水干预后显著改善结肠炎小鼠临床症状,表现为血便、腹泻症状减轻,疾病活动指数降低,在急性病变恢复期可较早促进体重的恢复,小鼠结肠增加了约0.3cm,显著提高胸腺指数(P<0.05);病理学观察结果表明富氢水可明显减轻结肠隐窝的破坏,改善中性粒细胞浸润及腺体增生等病变;免疫组化结果表明,富氢水可显著降低Ki67蛋白的表达;富氢水还可显著增加血清抗氧化酶SOD(64.1±8.4U/mL)、CAT(5.4±0.9U/mL)的活性及GSH(40.0±13.8μmol/L)的水平,提高细胞因子IL-27(21.8±13.7pg/mL)及降低TNF-α水平(4.8±1.4pg/mL)(P<0.05)。此外,基因芯片和QPCR验证结果显示,与NC组相比,UC组有891条基因异常表达,而富氢水干预可使异常表达基因数明显降低,为212条(70条上调,142条下调),与UC组相比,富氢水干预可引起57条基因表达上调,包括17条炎症相关基因,其中8条与IFN-γ表达相关。(2)富氢水对CRC的抑制作用。与CRC模型组相比,富氢水干预后可显著改善结肠炎小鼠临床症状,表现为血便、腹泻症状减轻,疾病活动指数降低,在急性病变恢复期可较早促进体重的恢复,小鼠结肠增加了约0.7cm,肿瘤生成数量较模型组明显减少,显著提高脾指数(P<0.05);病理学观察结果表明富氢水可明显减轻结肠隐窝的破坏,改善中性粒细胞浸润及腺体增生等病变;免疫组化结果表明,富氢水可显著降低Ki67蛋白的表达;炎症因子方面,富氢水可显著增加TNF-α(15.2±9.0pg/mL)和IL-22(76.0±50.6pg/mL)(P<0.05)的水平,而降低IL-27(24.7±14.7pg/mL)的水平。(3)富氢水对结直肠癌荷瘤小鼠的抑制作用及其机制。与模型组相比,富氢水干预可显著抑制小鼠肿瘤的形成,减小肿瘤体积和重量(P<0.05)。免疫组化方面,富氢水可降低Ki67蛋白表达,增强细胞凋亡;此外,富氢水还显著降低GSH,增加GSSG的水平(P<0.05),GSSG/GSH比值为1.48,显著高于对照组(P<0.05);基因芯片和QPCR结果表明富氢水干预可影响IFN-γ相关基因(ISGs)的表达。结论:富氢水可通过调节细胞内氧化还原平衡,调节炎症反应,抑制CRC细胞增殖,促进细胞凋亡,调节IFN-γ相关基因的表达,从而有效地预防UC和CRC的发生及发展。