Bet kuriuo metu daugiau nei 10 trilijonų mikrobų mūsų žarnyną vadina savo namais. Nuo maistinių medžiagų skaidymo maiste iki imuniteto nuo patogenų stiprinimo šie mikrobai atlieka esminį vaidmenį bendraujant su pasauliu. Tai apima (kaip parodyta naujame EMBL tyrėjų ir bendradarbių iš Splito universiteto, Kroatija) tyrime, tai, kaip organizmas reaguoja į kancerogenus ir vystosi vėžys. Tyrimas publikuojamas žurnale Gamta.
Kancerogenai yra cheminės medžiagos, dėl kurių įprastos ląstelės gali virsti vėžinėmis ląstelėmis ir sukelti navikus ir vėžį. Jų galima rasti daugelyje vietų, o tabako dūmai yra vienas žinomiausių šaltinių.
Mokslininkai anksčiau nustatė, kad jei pelės yra veikiamos nitrozamino BBN – vienos iš tabako dūmuose randamų cheminių medžiagų, joms patikimai išsivysto agresyvi šlapimo pūslės vėžio forma. Todėl jis naudojamas kaip įprastas kancerogenų sukelto vėžio laboratorinis modelis.
Janos Terzić laboratorija Splito universitete, Kroatijoje, tyrinėjo šį modelį, kai atliko smalsų stebėjimą. Jei pelės buvo šeriamos antibiotikais doze, kuri naikina 99,9 % jų žarnyno bakterijų, tuo pačiu metu, kai jos buvo veikiamos BBN, tikimybė, kad joms susidarys navikai, buvo daug mažesnė.
„Nors 90% pelių, kurios buvo paveiktos BBN, išsivystė šlapimo pūslės navikai, tik 10% tų, kurios taip pat gavo antibiotikų, tai padarė. Tai leido mums daryti prielaidą, kad žarnyno bakterijos gali būti susijusios su BBN apdorojimo organizme reguliavimu. “, – sakė Blanka Roje, viena iš pirmųjų tyrimo autorių ir mokslų daktarė. Kroatijos Splito universiteto medicinos mokyklos Vėžio tyrimų laboratorijos studentas.
„Niekada nepamiršiu matyti BBN ir BCPN juostas plonasluoksnėse chromatografijos plokštelėse po bakterijų ir BBN inkubacijos per naktį.”
„Sergamumo augliais sumažėjimas buvo toks dramatiškas, kad iš pradžių suabejojau rezultatais, manydamas, kad kažkur eksperimente padarėme klaidą. Todėl eksperimentą pakartojome penkis kartus, kol galiausiai tapome „tikinčiaisiais”, – sakė Terzić.
„Buvo fantastiška suvokti, kad gydydami – šiuo atveju antibiotikais – galėjome panaikinti vėžio vystymąsi.
Dalyvaudamas konferencijoje EMBL Heidelberge, Terzić susitiko su Michaelu Zimmermannu, EMBL Heidelbergo grupės lyderiu. „Zimmermann“ grupė specializuojasi didelio našumo metoduose, skirtuose žarnyno mikrobiomų funkcijoms tirti, daugiausia dėmesio skiriant procesui, vadinamam biotransformacija. Biotransformacija yra mikroorganizmų gebėjimas pakeisti arba skaidyti chemines medžiagas savo aplinkoje.
Pirmasis susitikimas paskatino vaisingą bendradarbiavimą. Abi grupės nusprendė sujungti savo patirtį, kad suprastų, ar žarnyno bakterijos paveikė pelių reakciją į kancerogeną ir kaip jos.
Naudodami įvairius mikrobiologijos ir molekulinės biologijos metodus, mokslininkai išsiaiškino, kad pelės žarnyne gyvenančios bakterijos gali paversti BBN į BCPN. Kaip ir BBN, BCPN priklauso junginių, vadinamų nitrozaminais, klasei.
Tačiau komanda nustatė, kad, skirtingai nei BBN, BCPN koncentruojasi šlapimo pūslėje ir sukelia naviko formavimąsi priklausomai nuo mikrobiomo.
Toliau mokslininkai ištyrė daugiau nei 500 išskirtų ir kultivuotų bakterijų, kad nustatytų specifines bakterijų rūšis, susijusias su BBN pavertimu BCPN. „Mes radome 12 rūšių, kurios gali atlikti šią kancerogeno biotransformaciją“, – sakė Boyao Zhang, pirmasis tyrimo autorius ir buvęs mokslų daktaras. Zimmermann grupės mokinys.
„Mes suskirstėme jas ir nustebome, kad daugelis tų rūšių buvo susijusios su oda, o jų gausa žarnyne yra gana maža. Spėliojome, kad gali būti trumpalaikis tokių bakterijų pernešimas iš odos į žarnyną dėl Tačiau buvo svarbu išsiaiškinti, ar šios išvados bus teisingos ir žmonėms.
Po šių pradinių tyrimų su pelėmis mokslininkai panaudojo žmogaus išmatų mėginius, kad parodytų, jog žmogaus žarnyno bakterijos taip pat gali paversti BBN į BCPN. Kaip koncepcijos įrodymą jie parodė, kad jei žmogaus išmatos būtų persodintos į pelės, kuri neturėjo savo žarnyno mikrobiomo, žarnyną, jie taip pat galėtų paversti BBN į BCPN.
Tačiau mokslininkai taip pat pastebėjo didelius individualius žmogaus žarnyno mikrobiomo gebėjimo metabolizuoti BBN, taip pat bakterijų rūšių, dalyvaujančių biotransformacijoje, skirtumus.
„Manome, kad tai sudaro pagrindą tolesniems tyrimams, siekiant išsiaiškinti, ar žmogaus žarnyno mikrobiomas yra polinkis į chemiškai sukeltą kancerogenezę, todėl gali būti naudojamas prognozuojant individualią riziką ir galimai užkirsti kelią vėžio vystymuisi”, – sakė Zimmermannas.
„Šis tarpindividualių mikrobiotų skirtumas gali paaiškinti, kodėl kai kurie žmonės, nepaisant galimų kancerogenų poveikio, nesuserga vėžiu, o kiti susirgo“, – pridūrė Terzić.
Ar šios išvados reiškia, kad antibiotikai gali visuotinai užkirsti kelią vėžiui? Ne, žinoma, ne, sako Zimmermannas.
„Dėl to reikia atlikti daugiau tyrimų, įskaitant kai kuriuos, kuriuos atliekame šiuo metu, kad suprastume, kaip mikrobiomas įtakoja įvairių tipų kancerogenų metabolizmą. Taip pat svarbu prisiminti, kad vėžys yra daugiafaktorinė liga – retai būna viena priežastis.”