Cancella link trovati tra infiammazione, le comunità batteriche e cancro

Aprile 8, 2016 Admin Salute 0 10
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Gli ecologisti sanno da tempo che quando qualche grande cambiamento disturba un ambiente in qualche modo, la struttura degli ecosistemi è destinata a cambiare radicalmente. Inoltre, questo cambiamento nella specie interconnesse "diversità, abbondanze e relazioni a sua volta può avere un effetto di trasformazione per la salute di tutto il paesaggio - causando un ricco bosco o pascolo per diventare definitivamente degradato, per esempio - come l'ecosistema diventa instabile e poi rompe l'ambiente.

Per questo motivo, dovrebbe venire come nessuna sorpresa che una perturbazione significativa nel corpo umano può alterare profondamente la composizione delle comunità microbiche altrimenti stabili co-esistenti al suo interno e che i cambiamenti nel ecologia interna noto come il microbioma umano possono causare imprevisti e conseguenze drastiche per la salute umana.




Un rapporto pubblicato nel numero di agosto 16 edizione on line della rivista Science dà prova di una tale reazione a catena. È noto da tempo che l'infiammazione intestinale è un fattore di rischio per il cancro. Il nuovo studio suggerisce che questo potrebbe essere in parte perché l'infiammazione disturba ecosistemi intestinale che porta a condizioni che permettono patogeni per invadere l'intestino. Questi agenti patogeni possono danneggiare le cellule ospiti aumentando il rischio di sviluppo del cancro del colon-retto.

Gli autori dello studio sono stati Janelle C. Arthur, Ernesto Perez-Chanona, Marcus Mьhlbauer, Sarah Tomkovich, Joshua M. Uronis, Ting-Jia Fan, Christian Jobin, Arlin B. Rogers, Jonathan J. Hansen, e Temitope O. Keku presso la University of North Carolina a Chapel Hill; Barry J. Campbell e Jonathan M. Rhodes presso l'Università di Liverpool; Turki Abujamel e Alain Stintzi presso l'Università di Ottawa; Belgin Dogan e Kenneth W. Simpson presso la Cornell University; e Anthony A. Fodor presso la University of North Carolina a Charlotte.

In una serie di esperimenti condotti sui topi inclini a infiammazione intestinale, i ricercatori hanno scoperto che l'infiammazione si provoca una significativa semplificazione in diverse comunità di microbi intestinali e consente nuove popolazioni batteriche per stabilire maggiori appigli. Tra i taxa batterica invadere l'ecosistema intestinale disturbato, il team di ricerca ha trovato un forte aumento la presenza di E. coli e batteri correlati. Mettendo batteri E. coli in topi che sono state sollevate in condizioni sterili, il team ha anche scoperto che la presenza di E. coli ha promosso la formazione di tumori. Quando regioni del genoma di E. coli noto per essere coinvolto nel danno al DNA sono stati rimossi, la capacità del E. coli per causare tumori era sostanzialmente diminuito.

I ricercatori hanno osservato che i risultati del mouse possono avere implicazioni per la salute umana e, in quanto hanno trovato anche una variante di E. coli con i geni sospetti in alte percentuali di pazienti umani con cancro del colon-retto e la malattia dell'intestino irritabile.

Anthony Fodor, professore associato di bioinformatica a UNC Charlotte, un co-autore di questo studio e membro del Progetto microbioma umano consorzio di NIH, è stato coinvolto anche in un altro studio che ha analizzato le popolazioni batteriche in relazione al cancro del colon-retto, recentemente pubblicato nella rivista della Società Internazionale per Ecologia Microbica (ISME 24 maggio). Questo studio ha esaminato 70 soggetti umani e ha scoperto che molti taxa, tra cui alcuni agenti patogeni in generale legati alla E. coli, erano presenti a livelli più alti nelle biopsie di pazienti con adenomi colorettali, rispetto a biopsie di pazienti sani - i controlli di studio.

Sebbene Fodor ritiene che il risultato, mostrando una correlazione tra la diversità microbica e il cancro negli esseri umani, può avere possibilità di diagnosi mediche future, egli avverte che i risultati erano troppo preliminare per essere utilizzati per trarre conclusioni solide.

"Come al solito negli studi umani, non avevamo causa ed effetto" Fodor osservato. "Non sappiamo se i microbi sono in qualche modo causando condizioni per spostare nell'intestino che causano il cancro o se ci sono condizioni che sono associati con il cancro che aumenterebbero l'apertura dell'intestino a particolari microbi."

Al contrario, Fodor ha detto che lo studio della scienza attuale "è tutto il meccanismo."

"In generale, per arrivare a meccanismo, è necessario essere in grado di fare esperimenti e non si può fare esperimenti sugli esseri umani," ha detto. "Gli studi di modello di topo ci permettono di testare le teorie di causalità." Fodor ha sottolineato che gli studi del mouse del laboratorio Jobin erano abbastanza elegante in restringimento in su un collegamento causale tra microbi e il cancro del colon-retto. "E 'incredibile come questo è venuto fuori in modo pulito."

Il primo passo nella studio ha stabilito una chiara connessione tra la condizione fisiologica di infiammazione intestinale e una successiva variazione comunità microbiche nell'intestino.

Legenda studi erano IL10 -/- topo, un modello di topo che è geneticamente incline a infiammazione intestinale perché è allevato mancare un gene che sopprime la risposta infiammatoria. Usando una tecnica che permette ai ricercatori di individuare varietà batteriche esaminando le varianti in un gene specifico (16S rRNA), il team ha confrontato le comunità batteriche nelle viscere infiammate di IL10 -/- topi con quelli in buona salute normale ("wild type") topi. Essi hanno scoperto che la diversità dei diversi tipi di batteri è stata significativamente più bassa nei topi con infiammazione geneticamente facilitato. Tra i IL10 -/- mice, tuttavia, il team ha scoperto una piccola differenza nella diversità microbica tra topi che avevano semplicemente infiammazione e quelli che hanno avuto anche il cancro, indicando l'infiammazione è stato il fattore critico che interessano le popolazioni microbiche.

"Un cambiamento nella comunità microbica è associata a infiammazione," Fodor ha osservato. "E 'interessante il fatto che la comunità microbica sta effettivamente cambiando con lo stato di malattia, il che indica che è o risponde o contribuire allo stato di malattia."

Nonostante il calo complessivo nella diversità, la squadra ha trovato che la presenza di E. coli è stata notevolmente aumentata (di un fattore 100) da infiammazione.

I ricercatori erano curiosi o meno riusciti a trovare prove di una relazione causa-effetto tra E. coli e il cancro del colon-retto. Per sondare questo, il team ha sollevato sterile (priva di batteri) IL10 -/- mice e poi inoculato ogni mouse o con una variante di E. coli (denominato NC101) o Enterococcus faecalis, un altro batterio intestinale comune. Entrambi i gruppi di infiammazione inclini topi hanno sviluppato una grave infiammazione intestinale (colite), ma, in maniera significativa, l'80 per cento dei topi infetti coli E. sviluppato anche il cancro colorettale, mentre i topi Enterococcus faecalis inoculati rimaste senza cancro.

L'esperimento sembrava dimostrare che era la presenza di E. coli in un ambiente infiammato, piuttosto che all'infiammazione stesso, che ha portato al cancro. "Questo inizia ad arrivare al meccanismo" Fodor ha osservato, "perché questo sosterrebbe abbastanza fortemente che ci sia qualcosa nel E. coli che sta causando i topi di sviluppare il cancro."

Dalla revisione della letteratura su E. coli e batteri associati, i ricercatori sapevano che alcuni ceppi di E. coli contengono una serie di geni conosciuti come "l'isola PKS" che sono stati implicati in percorsi che causano danni al DNA. Sorprendentemente, i ricercatori hanno scoperto che quando i topi sono stati inoculati con una modificata NC101 E. coli in cui l'isola pks era stato rimosso, i topi ancora sviluppato l'infiammazione, ma ha avuto un tasso notevolmente ridotto di formazione del tumore. I ricercatori hanno concluso che le interazioni ospite-microbica che permettono E. coli a causare l'infiammazione sono distinti dalle interazioni che causano l'infiammazione che per progredire al cancro.

Il team ha poi cercato di soggetti umani per vedere se ci fosse una specifica associazione di PKS contenenti batteri con tumore del colon-retto. Il team ha esaminato 24 persone sane, 35 con malattia dell'intestino irritabile (che comprende infiammazione intestinale) e 21 con cancro colorettale.

"Sorprendentemente, abbiamo trovato il bug con PKS a solo 5 su 24 controlli (20% nelle persone sane), ma se si guardano le persone con malattia infiammatoria intestinale, il bug e PKS stati presenti in 14 su 35 (40%, ) e con le persone con tumore del colon-retto è stato 15 su 21 (66,7%), "Fodor ha osservato.

"Questi risultati sono entusiasmanti perché suggeriscono ci può essere un collegamento diretto tra l'evoluzione del microbioma intestinale e la progressione da infiammazione al cancro", ha detto Fodor. "Se siamo in grado di comprendere le vie attraverso le quali gli agenti patogeni cellule ospiti danno nel contesto di infiammazione di accoglienza, potremmo essere in grado di formulare un approccio personalizzato alla prevenzione del cancro in quale particolare taxa patogeni o geni sono mirati in vulnerabili sotto-popolazioni umane."

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