"Екологічна катастрофа", що впливає на мікробні асоціації в організмі людини, може мати кардинальний вплив на здоров'я господаря. Недавні дослідження показують, що порушення мікробного балансу запаленої кишки може бути першим кроком у розвитку раку товстої кишки.

якщо

Для екологів є звичним, що масштабні порушення навколишнього середовища живих істот сильно впливають на структуру житлових спільнот. Зміни, спричинені порушеннями навколишнього середовища, впливають на різноманітність та видовий склад асоціацій, і нестримний ланцюг часто має наслідки для ландшафту в цілому: екосистема стає нестабільною, а сільська місцевість, колись вкрита густим лісом або пишними луками, може назавжди стати пусткою. Тож не дивно, що значні порушення в організмі людини як внутрішнього середовища також порушують баланс інакше стабільних мікробних асоціацій, які мирно співіснують з ним. І зміни у складі спільноти, відомі як мікробіом людини, є несподіваними і іноді можуть мати дуже різкі наслідки для здоров’я господаря.

Запалення порушує роботу кишкової екосистеми

Наука. Автори статті у серпневому номері журналу сперечаються про існування такої ланцюгової реакції. Хронічні запальні захворювання кишкового тракту давно відомі, що схильні до раку, однак до цих пір припускають, що їх причини. Згідно з дослідженням, асоціація може частково пояснюватися тим фактом, що запальний процес порушує природну екосистему кишечника, і за змінених умов патогенні бактерії розмножуються в кишечнику. Небезпечні мікроби, що рясніють руїнами колишньої багатої громади, продовжують пошкоджувати клітини стінок кишечника, збільшуючи ризик раку товстої кишки та прямої кишки.

У серії експериментів на мишах, схильних до запалення кишечника, американські, британські та канадські автори відзначали, що саме запалення призвело до значного зменшення складності здорової кишкової флори, а нові, ненормальні види в збіднілій асоціації ступили. Серед колонізаторів наконечної екосистеми найбільше виділилася відома кишкова паличка та її родичі. Однак у мишей, утримуваних у стерильних умовах, було показано, що наявність кишкової кишкової палички сприяє утворенню пухлини. Однак, коли інфекцію повторювали із модифікованим штамом E. coli, з якого були видалені генетичні елементи, що відповідають за пошкодження ДНК господаря, канцерогенний потенціал бактерій значно зменшився.

Дослідники звернули увагу на паралелі із захворюваннями людини: вони показали, що варіант кишкової палички, що несе гени, відповідальні за пухлину, проліферує не тільки у пацієнтів з раком товстої кишки, але і у пацієнтів з хронічним запаленням (синдром подразненого кишечника).

Що є причиною, а що наслідком?

Один з авторів статті, Ентоні Фодор, професор біоінформатики з Університету Північної Кароліни та член Американського консорціуму з мікробіомів людини, також нещодавно взяв участь у іншому пов'язаному дослідженні. У цьому дослідженні, аналізуючи зразки 70 аденом кишечника (доброякісні, але дегенеративні пухлини) частково здорових людей, було зроблено висновок, що у пацієнтів у кишечнику була значно більша частка патогенних мікроорганізмів, пов’язаних з кишковою паличкою.

Хоча Фодор і вірить у зв’язок між екологічним різноманіттям флори кишечника та раком товстої кишки, наразі він застерігає від далекосяжних висновків про поточні результати. "Як це часто трапляється в медичних дослідженнях, ми поки не бачимо, що є причиною і які наслідки", - попереджає професор. - "Можливо, мікроби створюють сприятливі умови для утворення пухлини, але не можна виключати, що деякі інші стани, пов'язані з розвитком раку, також роблять кишковий тракт вразливим до бактерій, що там спостерігаються. У будь-якому випадку модель миші дозволяє нас накладено на причинно-наслідкові зв’язки ". Він додав, що експерименти, що роз'яснюють канцерогенні властивості кишкової палички, вже зробили важливий крок у цьому напрямку.

Різноманітність лякає зменшенням

Як перший крок у дослідженні, описаному в Science, була виявлена ​​чітка кореляція між запаленням кишечника як патофізіологічним станом та змінами у складі мікробних спільнот кишечника. Ключову роль в експериментах зіграв генетично модифікований штам миші, з якого був вибитий ген імунорегуляторної сигнальної молекули, що називається інтерлейкін-10 (IL10). Оскільки IL10, як правило, бере участь у придушенні запальної реакції, миші без IL10 мають природжену схильність до проникнення в запалення кишечника.

Дослідники в першу чергу показали, що генетично сприяє запалення кишечника призводить до лякаючого зниження різноманітності бактеріального співтовариства. Не було виявлено суттєвої різниці у мікробній мінливості тварин із дефіцитом IL10 із суто кишковим запаленням або вже карциномою, що свідчить про те, що лінія поділу не між запаленням та раком, а між інтактом та запаленням.

У той час як загальна кількість видів у бактеріальному співтоваристві кишечника суттєво зменшилася, існували деякі очевидні користувачі вимирання, і саме кишкова паличка, кількість особин у запальному середовищі перевищила норму в 100 разів.

Винуватцями є коліформні бактерії

Потім дослідники взялися за вивчення причинно-наслідкового зв'язку між кишковою паличкою та раком товстої кишки, про що підозрювали, але ще не довели. Для цього мишей з дефіцитом IL10 вирощували в абсолютно стерильних умовах без бактерій, і вводили лише вибраний штам E. coli (позначений NC101) та, як контроль, іншу поширену кишкову бактерію, Enterococcus faecalis. Сильне запалення кишечника розвинулось у обох груп мишей, вже сприйнятливих до запалення, але незабаром злоякісні пухлини з’явились у 80 відсотків мишей, інфікованих кишковою паличкою, тоді як їхні інфіковані Enterococcus faecalis аналоги не розвинули поширення раку. Цей експеримент досить чітко підтвердив гіпотезу про те, що не запалення в цілому, а кишкова паличка, яка росте саме в запальному середовищі, є причиною раку.

Дослідникам у літературі було відомо, що деякі штами кишкової палички несуть генофонд, який називається "острів pks", що може спричинити пошкодження ДНК у клітинах-хазяїнах - а пошкодження ДНК, як відомо, є попередником утворення пухлини. NC101, використаний для вищезазначених експериментів, виявився штамом, що містить цю небезпечну групу генів, але коли також тестували модифіковану версію NC101, з якої був видалений острів pks, збудник мав значно нижчий канцерогенний потенціал, хоча його запальна здатність не була зменшено. З цього вчені дійшли висновку, що взаємодії патоген-хазяїн, відповідальні за розвиток запалення, не є такими, як ті, що беруть участь у дегенерації пухлини запаленої кишки.

Нарешті, дослідницька група хотіла пояснити у людей, чи існує зв'язок між бактеріями, що переносять ркс, і раком товстої кишки. На додаток до 24 здорових контролів, у дослідження було включено 35 пацієнтів із хронічним запаленням (синдром подразненого кишечника) та 21 пацієнт із раком товстої кишки. У той час як лише у 5 із 24 здорових пацієнтів було встановлено, що бактерії оснащені ПК, що відповідає 20%, 40 відсотків пацієнтів із запаленням кишечника та 66,7 відсотків хворих на рак товстої кишки виявили патогени, здатні пошкодити ДНК. За словами Фодора, результати особливо захоплюючі, оскільки вперше вони показують тісний зв’язок між зміненою кишковою флорою та злоякісним переродженням запального захворювання кишечника, прогнозуючи тим самим можливість майбутніх терапевтичних втручань, спрямованих на викорінення бактерій, що викликають пухлину розвиток раку.