бактерій

Ампаро Толоса, Новини медичної генетики

Мільйони бактерій населяють наш кишечник, які сприяють нашому добробуту завдяки різним функціям, пов’язаним з харчуванням, обміном речовин та захистом. Зображення: кишкова паличка. Національний інститут алергії та інфекційних хвороб (NIH).

Мільйони бактерій населяють наш кишечник, які сприяють нашому добробуту завдяки різним функціям, пов’язаним з харчуванням, обміном речовин та захистом. Кишкові бактерії не взаємодіють безпосередньо з епітеліальними клітинами, які вистилають кишечник, але розділені шаром слизу. Це допомагає тому, що його присутність не викликає реакції імунної системи і що стосунки між бактерією та людиною є корисними для обох сторін. Однак деякі бактерії здатні вторгнутися в захисний шар кишечника і викликати запальну реакцію, яка може сприяти розвитку раку товстої кишки.

Два дослідження, нещодавно опубліковані в Science і Cell Host & Microbe, показують, як два типи бактерій працюють разом, сприяючи розвитку раку товстої кишки. Обидві бактерії сприяють створенню мікросередовища, яке викликає хронічне запалення товстої кишки і подальше утворення пухлин товстої кишки.

Хоча більшість випадків колоректального раку є спорадичними, невелика їх частина передається у спадок. Сімейний аденоматозний поліпоз (FAP) - це спадковий стан, що характеризується утворенням доброякісних уражень попередників, які можуть призвести до ураження попередником пухлини. В одному з досліджень дослідники проаналізували слизову оболонку товстої кишки пацієнтів з FAP і виявили ділянки, в яких утворилися біоплівки бактерій, в основному складені з онкогенних штамів бактеріального виду Escherichia coli та Bacteroides fragilis. Слизова кишечника хворих на ФАП показала вищий рівень онкотоксинів, що продукуються бактеріями, порівняно зі здоровими людьми.

Потім команда проаналізувала ефект колонізації кишечника цими бактеріями у модельних мишей на рак товстої кишки. Дослідники виявили, що колонізація товстої кишки одним із двох типів бактерій призвела до дуже мало пухлин. Тим не менше, при колонізації товстої кишки одночасно з двома штамами миші розвивали багато пухлин, що привело до думки, що обидві бактерії співпрацювали в індукції клітин епітелію товстої кишки у напрямку призначення пухлини.

Онкогенні форми кишкової палички та Bacteroides fragilis утворюють два токсини, пов’язані з раком: колібактин (clbB) та Bacteroides fragilis токсин (bft) відповідно. Перший виробляє мутації в ДНК, а другий активує молекулярні шляхи, що сприяють розвитку раку в епітеліальних клітинах товстої кишки. Таким чином, дослідники помітили, що колонізація ободової кишки обома бактеріями збільшує експресію інтерлейкіну-17 - цитокіну, який бере участь у запаленні - і пошкодження ДНК в епітеліальних клітинах. Обидва процеси призвели до прискорення утворення пухлин та збільшення смертності модельних мишей порівняно з тими, в яких використовували один бактеріальний штам.

Крім того, під час різних експериментів з лінією миші, у якої відсутня експресія інтерлейкіну-17, дослідники встановили, що онкогенний штам Bacteroides fragillis сприяє перетравленню слизового шару, що дає можливість онкогенному штаму кишкової палички дотримуватися внутрішньої оболонки товстої кишки і спричиняють генетичне пошкодження клітин, що в кінцевому підсумку призводить до утворення пухлини. "Саме поєднання обох ефектів вимагає співіснування двох бактерій, що створює ідеальну бурю, яка спрямовує розвиток раку товстої кишки". зазначає Синтія Сірс, співробітник Інституту Джонса Хопкінса Блумберга

Кіммель з дослідження раку та режисер роботи.

У другій роботі дослідники характеризують механізм, за допомогою якого онкотоксин, що продукується Bacteroides fragilis, регулює біохімічні сигнальні шляхи, що викликають запалення як механізм до розвитку раку.

Механізм дії двох видів бактерій на розвиток колоректального раку. Інфографіка: Елізабет Кук, медицина Джона Гопкінса.

Перший етап токсину полягає у зміні проникності клітинного шару, що вистилає кишечник, і активізації сигнальних шляхів бета-катеніну та NF-kB в них. Зміна клітинного бар’єру активує імунні клітини, що знаходяться в тканині, які експресують інтерлейкін 17. Цей цитозин діє як сигнал для самих епітеліальних клітин та інших імунних клітин, призначених для активації імунної системи та молекулярних шляхів, опосередкованих Stat3, а також набір більшої кількості імунних клітин в цю область. Все це разом породжує запальну реакцію. Нарешті, онкогенний токсин індукує проліферацію епітеліальних клітин, гіперактивацію шляху Stat3 та утворення мікроскопічних уражень пухлини, які в підсумку призводять до розвитку та росту пухлин.

Обидва твори пропонують різні стратегії, за допомогою яких може стати можливим запобігання або лікування раку товста кишка. По-перше, вони пропонують тим людям, у яких виявлено присутність обох онкогенних бактерій, проходити частіші медичні огляди. З іншого боку, розробка ліків або методів терапії, які запобігали б колонізації цих бактерій у товстій кишці, могла б запобігти їх онкогенній дії. І ще однією можливістю було б створення молекул або вакцин, спрямованих проти токсинів, щоб уникнути їх активізуючої дії на молекулярні шляхи, що призводять до утворення пухлини.