XVII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2025

Введение

С развитием исследований микробиома кишечника было признано, что микробиом кишечника оказывает важное и далеко идущее влияние на многие заболевания человека, включая рак. Поэтому все больше исследователей сосредотачиваются на лечении кишечной флоры при опухолях[1]. Микробиом человека представляет собой сложное сообщество микроорганизмов, населяющих различные части тела, в частности, кишечник. Современные исследования показывают, что микробиом играет важную роль в поддержании здоровья, влияет на иммунные реакции и общее состояние организма. В последние годы внимание ученых все больше обращается на связь между микробиомом и злокачественными новообразованиями.

В качестве примера опосредованного воздействия микробиома на возникновение опухолей можно привести связь ожирения, патологического воспалительного ответа на фоне резистентности к инсулину и измененный энергетический метаболизм, установленную ранее [2]. Так, установлена корреляция между возникновением большинства опухолей ЖКТ и длительным потреблением диеты богатой жирами. Данное наблюдение было продемонстрировано в эксперименте для женских особей мышей, которых кормили высокожирной пищей в течение беременности. Такой режим питания приводил к повышению вероятности возникновения опухолей печени и легкого в двух последующих поколениях [3, 4]. Повышение риска возникновения опухолей наблюдалась также при переносе микробиоты от мышей, получавших высокожирную диету, и снижалось при лечении пробиотиками с Lactobacillus reuteri. Сходные закономерности выявлены и для нарушения состава микробима при длительном применении антибактериальных препаратов [5,6].

Существует несколько примеров прямого карциногенного действия различных микроорганизмов. Широкие эпидемиологические исследования, направленные на выявление особенностей микробиоты или дисбизов на возникновение опухолей, позволили идентифицировать несколько патогенных организмов, обозначенных в классификации Международного агентства по исследованию рака (МАИР) как группа 1. В эту группу включены 7 вирусов, 2 вида паразитов и один вид бактерий [7]. Например, Helicobacter pylori, единственный бактериальный штамм, наличие которого значимо повышает риск возникновения рака, а также лимфомы желудка. Тем не менее, более половины мировой популяции инфицированы Helicobacter pylori и у большинства хроническая инфекция приводит лишь к возникновению гастрита с различной тяжестью течения, а трансформация хронической инфекции в атрофию, метаплазию и рак является скорее редкостью. История этого открытия началась в июле 1984 года, когда молодой гастроэнтеролог из Австралии Барри Маршал выпил говяжий бульон с патогенной бактерией Helicobcater pylory с целью доказать то, что последняя вызывает воспаление слизистой желудка, что, в свою очередь, может быть первым шагом к возникновению рака желудка. В течение недели после приема взвеси бактерий у него появилась обильная рвота и «зловонный» запах изо рта, а при биопсии стенки желудка в слизистой были выявлены многочисленные спиралевидные микроорганизмы, что подтверждало его концепцию[8].

Основные механизмы влияния микробиома на развитие злокачественных новообразований:

1. Иммунная регуляция: Микробиом непосредственно взаимодействует с иммунной системой, способствуя формированию ответной реакции на опухолевые клетки. Нормальная микробиота стимулирует активность Т-клеток и других элементов иммунной системы, что может способствовать подавлению опухолевого роста.

2. Продукция метаболитов: Бактерии в кишечнике способны производить ряд метаболитов, таких как короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA). Эти соединения могут лишь ограниченно прерывать воспалительные процессы и замедлять пролиферацию раковых клеток.

3. Модуляция воспалительных процессов: Некоторые виды микроорганизмов могут способствовать развитию хронического воспаления, которое является одним из факторов риска для развития рака. Например, уровни определенных бактерий, таких как Helicobacter pylori, связаны с повышенным риском рака желудка.

4. Генетические изменения: Микробы могут влиять на генетический матричный активность клеток, приводя к мутациям и другим изменениями, которые могут предрасполагать к онкологии.

5. Метаболизм лекарств: Микробиом может влиять на фармакокинетику и фармакодинамику противораковых препаратов, изменяя их эффективность и токсичность[9].

Клинические исследования.

Исследование влияния микробиома на формирование злокачественных новообразований — это актуальная и активно развивающаяся область науки. Методы и подходы, которые могут использоваться для изучения этого влияния:

1. Пробиотические и пребиотические исследования: Изучение воздействия пробиотиков и пребиотиков на микробиоту и их связь с риском развития рака. Например, можно проводить клинические испытания с использованием пробиотиков для оценки их воздействия на состояние здоровья пациентов с определёнными онкологическими заболеваниями.

2. Геномные и метагеномные исследования: Использование секвенирования ДНК для анализа микробиома у пациентов с раком и здоровых контролей. Это поможет выявить отличия в составе микробиоты, которые могут быть связаны с развитием опухолей.

3. Изучение механизма взаимодействия: Проведение лабораторных исследований для понимания того, как микроорганизмы могут влиять на метаболизм, иммунный ответ и воспалительные процессы, способствующие канцерогенезу.

4. Эпидемиологические исследования: Проведение крупных исследований, которые могут выявить корреляции между состоянием микробиома, образованием злокачественных новообразований и образами жизни (диета, физическая активность и т.д.).

5. Модели животных: Использование модельных животных для изучения влияния микробиома на канцерогенез. Например, можно создать геноинженерные модели с изменённым микробиомом и наблюдать за развитием опухолей.

6. Метаболомные исследования: Сравнение метаболитов, произведённых микробиотой у здоровых людей и пациентов с раком. Это может помочь понять, какие продукты обмена веществ способствуют росту опухолей.

7. Клинические наблюдения: Изучение случаев, когда изменения в микробиоме (например, после антибактериальной терапии) совпадают с развитием или прогрессированием рака.

Эти методы могут дать ценную информацию о том, как микробиома влияет на канцерогенез и открывать новые перспективы для лечения и профилактики рака[10,11].

Заключение

Микробиом оказывает значительное влияние на формирование злокачественных новообразований через различные механизмы, включая изменение состава микрофлоры, продукцию токсинов, взаимодействие с иммунной системой и участие в метаболических процессах. Понимание этих механизмов позволит разработать новые подходы к профилактике и лечению онкологических заболеваний, основанные на коррекции состава микробиома и использовании пробиотиков и пребиотиков.

Список литературы:

1. Sang Y, Zheng K, Zhao Y, Liu Y, Zhu S, XieX,ShangL,LiuJ,LiL.Efficacyandregulatorystrategies ofgutmicrobiotainimmunotherapy:anarrativereview.doi: 10.21037/tcr-24-316 https://www.researchgate.net/publication/380017453_Efficacy_and_regulatory_strategies_of_gut_microbiota_in_immunotherapy_a_narrative_review

2. Conroy M.J., Dunne M.R., Donohoe C.L., Reynolds J.V. Obesity-associated cancer: an immunological perspective // Proc Nutr Soc. – 2016. – Vol. 75, № 2. – P. 125–138.

3. Poutahidis T., Varian B.J., Levkovich T., Lakritz J.R., Mirabal S., Kwok C., Ibrahim Y.M., Kearney S.M., Chatzigiagkos A., Alm E.J., Erdman S.E. Dietary microbes modulate transgenerational cancer risk // Cancer Res. – 2015. – Vol. 75, № 7. – P. 1197–1204.

4. Masuyama H., Mitsui T., Nobumoto E., Hiramatsu Y. The Effects of High-Fat Diet Exposure In Utero on the Obesogenic and Diabetogenic Traits Through Epigenetic Changes in Adiponectin and Leptin Gene Expression for Multiple Generations in Female Mice // Endocrinology. – 2015. – Vol. 156, № 7. – P. 2482–2491. /Zitvogel L, Ma Y, Raoult D, Kroemer G, Gajewski TF. The microbiome in cancer immunotherapy: Diagnostic tools and therapeutic strategies. Science. 2018 Mar 23;359(6382):1366-1370. doi: 10.1126/science.aar6918. PMID: 29567708.

5. Xuan C., Shamonki J.M., Chung A., Dinome M.L., Chung M., Sieling P.A., Lee D.J. Microbial dysbiosis is associated with human breast cancer // PLoS One. – 2014. – Vol. 9, № 1. – P. e83744. Vivarelli S, Salemi R, Candido S, Falzone L, Santagati M, Stefani S, Torino F, Banna GL, Tonini G, Libra M. Gut Microbiota and Cancer: From Pathogenesis to Therapy. Cancers (Basel). 2019 Jan 3;11(1):38. doi: 10.3390/cancers11010038. PMID: 30609850; PMCID: PMC6356461.

6. Vivarelli S, Salemi R, Candido S, Falzone L, Santagati M, Stefani S, Torino F, Banna GL, Tonini G, Libra M. Gut Microbiota and Cancer: From Pathogenesis to Therapy. Cancers (Basel). 2019 Jan 3;11(1):38. doi: 10.3390/cancers11010038. PMID: 30609850; PMCID: PMC6356461.

7. Dzutsev A., Badger J.H., Perez-Chanona E., Roy S., Salcedo R., Smith C.K., Trinchieri G. Microbes and Cancer // Annu Rev Immunol. – 2017. – Vol. 35. – P. 199–228.

8. Zhang SH, Zhu X, Li BM, Li H. The effect of virulence genotypes of Helicobacter pylori on eradication therapy in children. Saudi J Gastroenterol. 2018 Jul-Aug;24(4):249-254. doi: 10.4103/sjg.SJG_579_17. PMID: 29652033; PMCID: PMC6080151.

9. Cheng WY, Wu CY, Yu J. The role of gut microbiota in cancer treatment: friend or foe? Gut. 2020 Oct;69(10):1867-1876. doi: 10.1136/gutjnl-2020-321153. Epub 2020 Aug 5. PMID: 32759302; PMCID: PMC7497589.

10. Vallianou NG, Tzortzatou-Stathopoulou F. Microbiota and cancer: an update. J Chemother. 2019 Apr;31(2):59-63. doi: 10.1080/1120009X.2018.1541046. Epub 2019 Jan 16. PMID: 30646834.

11. /Zitvogel L, Ma Y, Raoult D, Kroemer G, Gajewski TF. The microbiome in cancer immunotherapy: Diagnostic tools and therapeutic strategies. Science. 2018 Mar 23;359(6382):1366-1370. doi: 10.1126/science.aar6918. PMID: 29567708.