Ľudský mikrobióm a kolorektálny karcinóm

Transcription

1 308 Ľudský mikrobióm a kolorektálny karcinóm RNDr. Soňa Čierniková, PhD. 1, Mgr. Nikola Ďuríková 1, doc. MUDr. Michal Mego, PhD. 2, RNDr. Lenka Wachsmannová, PhD. 1, Viola Števurková 1, doc. RNDr. Vladimír Zajac, CSc. 1 1 Ústav experimentálnej onkológie, Biomedicínske centrum SAV, Bratislava 2 II. onkologická klinika LF UK a NOÚ, Bratislava Slovenská republika patrí medzi krajiny s najvyšším výskytom kolorektálneho karcinómu v celosvetovom meradle. Vysoká incidencia a mortalita na nádory kolorekta prinášajú potrebu odhalenia nových možností v prevencii, diagnostike a terapii. V súčasnosti sa do popredia výskumu viacerých pracovísk dostáva štúdium úlohy gastrointestinálnej mikroflóry v etiológii viacerých ochorení vrátane kolorektálneho karcinómu. Črevné komenzálne baktérie poskytujú svojmu hostiteľovi viaceré benefity, hrajú významnú úlohu vo vývine a funkčnosti črevného imunitného systému, sú aktívne zahrnuté do vývoja a maturácie črevnej mukózy, do prevencie proti infekciám vyvolaným patogénnymi baktériami, ako aj v degradácii metabolických produktov. Udržanie mikrobiálnej symbiózy je z pohľadu ľudského zdravia nevyhnutnosťou. Výsledky analýz zameraných na identifikáciu bakteriálneho zastúpenia u zdravých ľudí a pacientov potvrdili, že zmena zloženia a štruktúry črevnej mikroflóry môže viesť k rozvoju kolorektálnych premalignít. Mechanizmy, ktorými mikroorganizmy prispievajú k iniciácii alebo rozvoju ochorenia, zahŕňajú indukciu chronického zápalu; biosyntézu genotoxických látok, ktoré interferujú s regulačnými mechanizmami bunkového cyklu; produkciu toxických metabolitov a aktiváciu karcinogénnych zložiek stravy. Podľa experimentálnych aj klinických štúdií je možné modulovať porušenie rovnováhy v gastrointestinálnom trakte podávaním probiotík a transplantáciou črevnej mikroflóry. Využitie animálnych modelov najnovšie poukázalo aj na schopnosť črevných baktérií zvyšovať imunitnú odpoveď proti nádorovým bunkám. Odhalenie úlohy mikroorganizmov v tumorigenéze je teda dôležité nielen z pohľadu prevencie, ale aj protinádorovej liečby. Kľúčové slová: kolorektálny karcinóm, mikrobióm, dysbióza gastrointestinálnej mikroflóry, probiotiká, prevencia a liečba malignít Human microbiome and colorectal cancer Slovak Republic is among the countries with the highest incidence of colorectal cancer worldwide. The high incidence and colorectal cancer mortality brings the need for discovery of new possibilities in the prevention, diagnosis and therapy. The study of gut microbiota role in etiology of several diseases, including colorectal cancer is now coming to the forefront of research in numerous experimental institutes. Commensal bacteria provide several benefits to its host, playing an important role in the development and function of the intestinal immune system, involving in the development and maturation of the intestinal mucosa, preventing the infections caused by pathogenic bacteria, and degradating the metabolic products. Sustaining of microbial symbiosis is necessary for human health. Analysis of bacterial composition in healthy subjects and patients has confirmed that the change of composition and structure of the intestinal microflora can lead to the development of colorectal pre-malignities. The mechanisms by which organisms contribute to the initiation or development of the disease include the chronic inflammation induction; biosynthesis of genotoxic agents that interfere with cell cycle regulatory mechanisms; toxic metabolites production and activation of carcinogenic dietary components. According to the experimental and clinical studies bacterial dysbiosis can be modulated by administration of probiotics and intestinal microflora transplantation. Animal models revealed the ability of intestinal bacteria to enhance the immune response against tumor cells. Uncovering the role of microorganisms in tumorigenesis is therefore not only important for the prevention, but also for cancer treatment. Key words: colorectal cancer, microbiome, dysbiosis of gut microflora, probiotics, cancer prevention and treatment Onkológia (Bratisl.), 2016; roč. 11(5): Úvod Podľa údajov Národného centra zdravotníckych informácií (NCZI) je kolorektálny karcinóm (KRK) najčastejšia malignita tráviaceho traktu v Slovenskej republike. Posledné známe údaje o výskyte nádorov hrubého čreva a rekta na území SR boli poskytnuté na rok 2009, keď bolo zaznamenaných novodiagnostikovaných prípadov u mužov a u žien (1). V posledných rokoch dosahuje incidencia nádorov kolorekta v SR najvyššie hodnoty aj v kontexte globálneho výskytu (2). V etiológii ochorenia zohrávajú kľúčovú úlohu okrem genetických, najmä environmentálne faktory. Intestinálne baktérie sú v úzkom kontakte s ľudskými epitelovými bunkami, preto je už všeobecne prijímaná myšlienka, že mikroflóra gastrointestinálneho traktu výrazne ovplyvňuje etiológiu KRK. Pokroky v technológiách sekvenovania DNA vytvorili oblasť výskumu nazývanú metagenomika, ktorá umožňuje výskum mikrobiálnych spoločenstiev in situ, čiže bez potreby kultivácie. Tieto prístupy sú založené najmä na sekvenovaní génu pre 16S ribozomálnu RNA, ktorý slúži ako fylogenetický a taxonomický marker na identifikáciu členov mikrobiálnej komunity. Získané údaje ukazujú, že črevná mikroflóra môže byť zložená až zo kmeňov baktérií a v počte génov tento tzv. mikrobióm prevyšuje ľudský genóm až 100-násobne (3). V roku 2008 Národný inštitút zdravia (National institutes of Health NIH) predstavil Projekt ľudského mikrobiómu (Common Fund Human Microbiome Project HMP). Cieľom tejto medzinárodnej štúdie je komplexná charakterizácia ľudského mikrobiómu, aby bolo možné skúmať jeho variácie v súvislosti s populáciou, genotypom, ochoreniami, vekom, výživou a vonkajším prostredím. Inými slovami, ide o snahu vyvinúť referenčnú vzorku sekvencií mikrobiálneho genómu (4).

2 309 Zastúpenie bakteriálnej mikroflóry v tráviacom trakte človeka Ľudská mikroflóra sa začína budovať až po narodení. Okrem spôsobu pôrodu je pre profilovanie mikrobiálnej komunity rozhodujúce aj dojčenie, napriek tomu, že materské mlieko sa dlho považovalo za sterilné. V skutočnosti je však pre dieťa hlavným zdrojom probiotických baktérií zastupujúcich rody Lactobacillus, Enterococcus, a Bifidobacterium. Proces budovania mikroflóry sa ustáli v prvých 2 3 rokoch života. Počas života sa mikrobiálna kompozícia mení, zvyšuje sa diverzita aj početnosť baktérií (obrázok 1) (5). Najväčšiu komplexnosť dosahuje počas dospelosti, pričom niekoľkým stovkám fylotypov dominujú kmene Bacteroidetes a Firmicutes (5). Každý jedinec dosiahne homeostatické štádium zloženia črevnej mikroflóry, ktoré ostáva relatívne stabilné väčšinu dospelosti. Napriek tomu, že kompozícia mikroflóry medzi ľuďmi varíruje na úrovni kmeňov, celkový fylogenetický profil je možné kategorizovať len do limitovaného počtu tzv. enterotypov. Dosiaľ boli identifikované tri hlavné enterotypy, pričom v každom z nich dominujú iné metabolické dráhy (6). Tieto enterotypy sa odlišujú v dominantnom zastúpení jedného z týchto druhov: Bacterioides pre enterotyp 1; Prevotella pre enterotyp 2; Ruminococcus pre enterotyp 3. Získanie určitého enterotypu závisí od dlhodobého štýlu stravovania. Stravovanie založené na príjme živočíšnej stravy bohatej na tuky a bielkoviny dáva za vznik enterotypu 1 a 3. Strava bohatá na karbohydráty zasa vedie k tvorbe enterotypu 2. V neskorších štádiách života sa mikroflóra stáva opäť dynamická a viac homogénna, pričom je charakteristická zvýšenou prítomnosťou kmeňa Proteobacteria a úbytkom bifidobaktérií. Čo sa týka distribúcie mikroflóry v tráviacom trakte, poznáme dva gradienty. V prvom rade sa hustota osídlenia zvyšuje od proximálnej k distálnej časti tráviaceho systému. Zatiaľ čo žalúdok obsahuje 10 1 mikrobiálnych buniek na gram, hrubé črevo až buniek na gram. Zastúpenie baktérií je menšie v tkanive a mukóze čreva, naopak, vysoké zastúpenie je pozorované v lúmene. Pre proximálnu časť sústavy sú typické aeróbne baktérie, ale v distálnych častiach prevažujú anaeróby. Aeróby vytvárajú tzv. scavenger efekt tým, že spotrebovávajú kyslík v reakciách oxidatívnej fosforylácie pri energetickom metabolizme. Aborálnym smerom klesá redoxný potenciál, čo umožňuje rast anaeróbom citlivým na prítomnosť kyslíka. Rozdiely v zastúpení badáme aj v rámci samotného hrubého čreva a sú dôsledkom rôznych metabolických aktivít Obrázok 1. Zastúpenie bakteriálnej mikroflóry v priebehu života (5) v jednotlivých častiach. V slepom čreve a v proximálnej časti hrubého čreva je kyslé ph (5 6) a veľmi intenzívna fermentácia a produkcia mastných kyselín s krátkym reťazcom, pričom je pre tento úsek príznačný rýchly rast baktérií. Naopak, v distálnej časti sa ph hodnota blíži k neutrálnym hodnotám a dochádza k ustáleniu bakteriálnej populácie. Druhý gradient hovorí o diverzite bakteriálnych fylogenetických skupín, pričom diverzita stúpa v súlade s hustotou osídlenia (7). Úloha mikroflóry vo fyziológii čreva Jednou z hlavných funkcií črevnej mikroflóry je fermentácia nestráviteľných zvyškov potravy a hlienu (mucus) tvoreného bunkami epitelu. Nestráviteľné karbohydráty zahŕňajú polysacharidy, ako sú celulóza, hemicelulóza a pektíny; niektoré oligosacharidy, ktoré sa nestihli stráviť, a neabsorbované cukry a alkoholy. Cieľom takejto fermentácie je tvorba mastných kyselín s krátkym reťazcom, ako sú predovšetkým butyrát, acetát a propionát. Väčšina butyrátu je spotrebovaná epitelom hrubého čreva, keďže je hlavným zdrojom energie pre kolonocyty a prekurzor syntézy lipidov sliznice. Acetát a propionát sa nachádzajú v portálnej krvi a sú metabolizované v pečeni (propionát) alebo v periférnych tkanivách, najmä vo svaloch (acetát). Anaeróbny metabolizmus peptidov a proteínov takisto vyúsťuje do tvorby mastných kyselín s krátkym reťazcom, ale produkuje aj potenciálne toxické zlúčeniny, ako sú amíny, amoniak, fenoly, thioly a indoly. Fyziologické kmene E.coli, ale aj iné baktérie, sa môžu podieľať na tvorbe vitamínov B 12, K 1 a K 2. Časté a dlhodobé užívanie antibiotík môže viesť k narušeniu syntézy týchto vitamínov a ich nedostatku (8). Prítomnosť komenzálnych baktérií je dôležitá aj pre všetky obranné systémy. Biologický tlak črevných mikroorganizmov je nevyhnutný na udržiavanie správnej slizničnej bariérovej funkcie. Špecifická obrana proti invazívnym baktériám je udržiavaná kontinuálnym monitorovaním črevného obsahu črevným imunitným systémom (GALT). Tento systém je schopný rozpoznať rozdiely medzi invazívnymi organizmami a neškodnými antigénmi, ako sú proteíny v potrave a komenzálne mikroorganizmy. Okrem nešpecifickej bariérovej funkcie sú črevné bunky schopné rozpoznať zachované mikrobiálne štruktúry pomocou Toll-Like receptorov. Aktivácia týchto receptorov vyúsťuje do zápalovej imunitnej odpovede, a to vďaka lipolysacharidom, ktoré sú súčasťou bunkovej steny grampozitívnych baktérií. Keď baktérie narušia slizničnú líniu enterocytov, sú atakované bunkami vrodeného imunitného systému, ako sú makrofágy a dendritické bunky. Takto je zabezpečená neustála komunikácia medzi črevnými baktériami a GALT (9). Gastrointestinálna mikroflóra v kolorektálnej tumorigenéze Napriek tomu, že črevná mikroflóra sa dlho považovala výlučne za komenzálnu, v súčasnosti sa čoraz viac dáva do pozornosti jej úloha v etiológii viacerých ochorení vrátane KRK (10). Animálne štúdie ukázali, že prítomnosť špecificky pozmenenej črevnej mikroflóry má priamy súvis s vývinom rakoviny hrubého čreva súvisiacej s kolitídou (colitis-associated cancer) (11). Schulz a kol. potvrdili dôležitosť recipročnej interakcie medzi hostiteľom a environmentálnymi faktormi v selekcii mikroflóry zohrávajúcej úlohu

3 310 Obrázok 2. Schéma pôsobenia črevných baktérií v kolorektálnej karcinogenéze (16) v karcinogenéze. Získané údaje naznačujú, že samotná črevná tumorigenéza sprostredkovaná bakteriálnou dysbiózou môže byť prostredníctvom mikroflóry prenosná medzi jedincami s genetickou predispozíciou (12). Charakterizácia fylogenetického zastúpenia mikroorganizmov v čreve, ako aj stolici pacientov s KRK poukázala na výrazné rozdiely v porovnaní so zdravými osobami. Systematický prehľadový článok publikovaný v roku 2015 ukazuje na zvýšenú prítomnosť baktérií, ako sú Fusobacteria, Alistipes, Porphyromonadaceae, Coriobacteridae, Staphylococcaceae, Akkermansia spp. and Methanobacteriales u pacientov s kolorektálnym karcinómom. Naopak, niektoré taxóny sú výrazne redukované, napríklad Bifidobacterium, probiotické druhy menovite Lactobacillus a Ruminococcus, butyrát produkujúce baktérie konkrétne Faecalibacterium spp., Roseburia a Treponema (13). Výsledky tzv. nested case-control štúdie ukazujú na signifikantnú koreláciu medzi vznikom KRK a užívaním antibiotík (penicilíny, cefalosporíny, nitroimidazoly a TMP-SMX) rok pred diagnostikovaním ochorenia. Potlačenie komenzálnej mikroflóry antibiotikami vedie k vážnym problémom s trávením potravy a rozvoju oportunistickej infekcie. Takéto črevné abnormality často vedú k zvýšeniu permeability črevnej steny a úniku proteínov do krvného obehu, kde pôsobia ako antigén. V prípade penicilínov bolo preukázané zvýšené riziko vzniku tohto typu rakoviny aj pri podaní viac ako 10 rokov pred diagnostikovaním, pričom toto riziko stúpalo úmerne s počtom cyklov užívania a intenzitou dávok týchto antibiotík. Keďže vývin nádorov kolorekta trvá v priemere rokov, tieto výsledky sú v súlade s hypotézou, že prítomnosť, resp. neprítomnosť určitých komenzálnych baktérií má priamy vplyv na vznik KRK u ľudí, a teda, že antibiotická liečba by mohla zohrávať úlohu v etiológii kolorektálnej tumorigenézy. Štatisticky signifikantné výsledky boli dosiahnuté len v prípade penicilínov. Výsledky antibiotík, ktoré sa predpisujú v malej miere, nemali dostatočnú štatistickú silu, čo však nevylučuje ich participáciu v iniciácii ochorenia (14). Okrem prác zameriavajúcich sa na identifikáciu korelačných vzťahov, publikácie z posledného obdobia dokazujú kauzálny vzťah medzi črevnou mikroflórou a vznikom, či progresiou KRK. Pri iniciácii nádorového procesu hovoríme o tzv. driver baktériách, ktoré rôznymi mechanizmami prispievajú k poškodzovaniu DNA črevných epitelových buniek. Druhy ako Bacteroides, Shigella, Citrobacter, Salmonella E.coli sú prítomné v nadbytku najmä v skorých štádiách KRK vrátane adenómov a vymiznú z kancerózneho tkaniva s progresiou nádoru. Po naštartovaní procesu tumorigenézy dochádza k zmenám prostredia v čreve, čoho výsledkom je nadmerný rast oportunistických baktérií tzv. passenger baktérií a pokles v počte driver baktérií. Passenger baktérie podporujú rozvoj nádoru, ale sú aj súčasťou zdravej mikroflóry, i keď v minimálnom množstve. Vznikom nádorového mikroprostredia dochádza k ich zvýhodneniu a premnoženiu (15). Mechanizmy iniciácie a propagácie KRK črevnými baktériami Mechanizmy, ktorými črevné mikroorganizmy prispievajú k iniciácii alebo rozvoju KRK, zahŕňajú indukciu chronického zápalu; biosyntézu genotoxických látok, ktoré interferujú s regulačnými mechanizmami bunkového cyklu; produkciu toxických metabolitov a aktiváciou karcinogénnych zložiek stravy (obrázok 2) (16). Chronický zápal je asociovaný so zvýšeným rizikom vzniku kolorektálnych malignít, a to pomocou indukcie mutácií, inhibíciou apoptózy alebo stimuláciou angiogenézy a proliferácie buniek črevného epitelu. K vzniku chronického zápalu dochádza vďaka nerovnováhe v zastúpení črevnej mikroflóry, čo pomáha zvyšovaniu permeability mukózy, translokácii baktérií a aktivácii systémov vrodenej a získanej imunity. Aktivácia mechanizmov vrodenej imunity vedie k nadmernému uvoľňovaniu prozápalových cytokínov ako IL-12, IL-23, TNF-α a INF-γ s následnou aktiváciou buniek vrodeného imunitného systému (T- aj B-lymfocytov) a rôznych zápalových mediátorov. Jedným z hlavných dôsledkov takejto zápalovej odpovede je aktivácia transkripčných faktorov špecifických kľúčových signálnych dráh ako NF- κb a STAT3 v epitelových bunkách čreva (17). Chronický zápal takisto dáva za vznik reaktívnym formám kyslíka a dusíka, čo vedie k oxidatívnemu stresu, poškodeniu DNA, nadmernej proliferácii, až napokon k tvorbe kolorektálnych adenómov a karcinómov. Zápalové procesy však môžu byť suprimované pomocou IL-10 derivovaného z T a T regulačných lymfocytov. Enterotoxické Bacteroides fragilis patria medzi driver baktérie vďaka genotoxickému efektu ich toxínu na epitelové bunky čreva. Tento toxín stimuluje uvoľnovanie buniek epitelu (z angl. shedding) vďaka štiepeniu E-kadherínu, čím sa do cytoplazmy uvoľní dovtedy viazaný β-katenín a dochádza k aktivácii Wnt signálnej dráhy. Okrem narušenia črevnej bariéry poškodením medzibunkových adherentných spojení sa teda spustí aj nadmerná proliferácia. Toxín Bacteroides fragilis navyše aktivuje NF- κb, čoho výsledkom je uvoľňovanie cytokínov podieľajúcich sa na zápalovej odpovedi mukózy čreva. Napriek tomu, že toxín Bacteroides fragilis je považovaný za toxín, ktorý sa na vzniku KRK podieľa v najvyššej miere, súčasné štúdie ukazujú, že toxíny, ktoré sú najviac transkribované v nádorových tkanivách pacientov, produkujú baktérie E.coli, Salmonella enterica a Shigella flexneri (18). Niektoré komenzálne kmene E.coli sú schopné produkovať kolibaktín (z angl. colibactin), ktorý spôsobuje dvojvláknové zlomy DNA v kolonocytoch. Mechanizmy systému opráv zlyhávajú v oprave týchto lézií, čo má za následok akumuláciu chromozomálnych abnormalít, a teda aj mutácií vedúcich k tumorigenéze.

4 312 Okrem toxínov môžu byť do procesov vzniku nádorov hrubého čreva a rekta zapojené aj produkty fermentácie proteínov. V prípade, že dochádza k zvýšenému príjmu proteínov stravou, v hrubom čreve vzniká nadbytok sulfidov, nitrátov, amínov, amoniaku a aminokyselín s rozvetveným reťazcom (19). Tieto produkty fermentácie proteínov môžu stimulovať rast sulfát redukujúcich baktérií ako Deltaproteobacteria a Firmicutes. Práve produkcia sulfánu môže navodiť poškodenie črevnej sliznice a spôsobiť závažné poškodenie DNA v ľudských bunkách. Črevná mikroflóra zohráva dôležitú úlohu aj v metabolizme žlčových kyselín. Sekundárne žlčové kyseliny sa považujú za genotoxické a podporujúce procesy tumorigenézy. Kyselina deoxycholová poškodzuje mukózu črevného traktu, podieľa sa na zvyšovaní oxidačného stresu, poškodzovaní DNA a podporuje rast nádorov (20). Modulácia črevnej mikroflóry Experimentálne aj klinické štúdie dokázali, že porušenie rovnováhy v gastrointestinálnom trakte je možné modulovať účinkom probiotík. V bežne dostupných probiotikách sú najčastejšie zastúpené bakteriálne rody Lactobacillus a Bifidobacterium a indikáciou na ich podávanie je napr. rotavírusová infekcia, rádioterapia, chemoterapia a antibiotická liečba (21). Probiotické baktérie produkujú antimikrobiálne látky, ako sú bakteriocíny, kyselina mliečna, reuterín, peroxid vodíka a dekonjugované žlčové kyseliny, vďaka ktorým sú schopné inhibovať patogénne baktérie. Niektoré probiotické baktérie môžu súperiť s patogénmi o nutrienty alebo adherovať na bunky črevného epitelu a fyzicky tak blokovať adherovanie patogénov. V našich štúdiách sme potvrdili, že probiotické baktérie E. faecium M-74 by mohli vytesniť patogénne baktérie u pacientov s familiárnou adenomatóznou polypózou (22). Vplyvom kombinácie probiotika a prebiotika na kolorektálny karcinóm sa zaoberala štúdia SYNKAN. Prebiotiká sú selektívne fermentované zložky potravy (inulín a trans-galakto-oligosacharidy), ktoré umožňujú špecifické zmeny aktivity, ako aj kompozície črevnej mikroflóry, pričom tieto zmeny pôsobia pozitívne na zdravie konzumenta. Súčasťou projektu SYNKAN bola: a) in vitro štúdia zameraná na selekciu najvhodnejšieho synbiotického preparátu, b) in vivo štúdia zameraná na aplikáciu najvhodnejšieho preparátu potkanom s chemicky indukovaným KRK, c) intervenčná klinická štúdia zameraná na účinky preparátu na ľudí. Výsledky projektu preukázali, že podávanie Lactobacillus rhamnosus a Bifidobacterium animalis ssp. Lactis BB-12 v kombinácii s inulínom a oligofruktózou viedlo k výraznému zníženiu výskytu rakoviny hrubého čreva, k zvýšeniu produkcie butyrátu, k zníženiu poškodenia DNA a aj k stimulácii imunitného systému prostredníctvom NK buniek a zvýšených hladín IL-10 produkovaných v Peyerových plakoch (23). Účinnosť a bezpečnosť probiotického kmeňa E. faecium M74 u neutropenických pacientov so solídnymi a hematologickými malignitami sa hodnotila v dvoch malých klinických štúdiách. Výsledky poukázali na bezpečnosť podávaného probiotického kmeňa, no jeho účinnosť v prevencii febrilnej neutropénie u leukemických pacientov nebola preukázaná (24, 25). Najnovšia štúdia na súbore pacientov s kolorektálnym karcinómom liečených chemoterapiou s irinotecanom potvrdila bezpečnosť aplikácie probiotík onkologickým pacientom a poukázala na zníženie výskytu a závažnosti gastrointestinálnej toxicity podávanej liečby (26). Na riešenie závažných dysbióz však probiotiká nespĺňajú kvantitatívne požiadavky. Jedna orálna dávka probiotík obsahuje väčšinou 3- až 4-násobne nižší počet mikroorganizmov ako hrubé črevo. Tento počet baktérií sa ešte prestupom cez tráviaci trakt výrazne redukuje. Navyše, ex vivo kultiváciou môže pri baktériách dôjsť k strate adaptácií na prostredie čreva. Z týchto dôvodov je v súčasnosti veľká snaha o zavedenie tzv. transplantácie črevnej mikroflóry do klinickej praxe. Prenos vzorky črevnej mikroflóry zo zdravého donora na založenie stabilnej mikrobiálnej komunity predstavuje sľubný liečebný proces mnohých ochorení vrátane chronických zápalových ochorení čreva (27). Záver Človek existuje vo vzájomnej symbióze s mikroorganizmami, ktoré kolonizujú kožu a slizničné epitelové tkanivá. Udržanie mikrobiálnej symbiózy je z pohľadu ľudského zdravia nevyhnutnosťou. Komplex interakcií medzi hostiteľom a gastrointestinálnou mikroflórou sa v súčasnosti dostáva do popredia výskumu viacerých pracovísk. Hoci črevná mikroflóra môže potenciovať a podporovať chronický zápal a tumorigenézu, niektoré údaje z myšacích modelov poukázali na schopnosť črevných baktérií redukovať poškodenie indukované chemicky a zmierniť zápalové reakcie, ktoré vedú k vzniku nádorov v hrubom čreve (28). Navyše, mikroflóra dokáže zvyšovať imunitnú odpoveď proti nádorovým bunkám mobilizovaním buniek imunitného systému, a to nielen v čreve, ale aj v rámci celého tela. Preto je odhalenie úlohy mikroorganizmov v tumorigenéze dôležité nielen z pohľadu prevencie, ale aj protinádorovej liečby. Štúdie na zvieratách liečených prostredníctvom imunoterapie poukázali na prvotné zmenšenie nádorovej masy, ktoré bolo zastavené eradikáciou črevnej mikroflóry podaním antibiotík (29). Podobné pozorovania zníženej odpovede na protinádorovú liečbu po podaní antibiotík sa preukázali aj v skupine zvierat liečených cyklofosfamidom (30). Ak by sa tieto výsledky potvrdili aj u ľudí, je možné, že by sa prítomnosť, resp. neprítomnosť určitých druhov črevných baktérií mohla brať do úvahy pri výbere vhodnej nádorovej terapie. Navyše, v prípade stanovenia bakteriálnych druhov zodpovedných za naštartovanie imunitného systému a zlepšenej odpovede na podávanú liečbu sa otvára možnosť modulácie mikroorganizmov v prospech vylepšenia účinkov terapie. Poďakovanie Práca a experimenty boli podporené grantmi vedeckej grantovej agentúry VEGA 2/0170/13 a 2/0096/11 a grantom Agentúry pre podporu výskumu a vývoja APPV Literatúra 1. Diba ChS. (ed.) Incidencia zhubných nádorov v Slovenskej republike Národné centrum zdravotníckych informácií. Národný onkologický register SR ISBN Holmes D. A disease of growth. Nature. 2015;521(7551):S2 S3. 3. Mai V, Draganov PV. Recent advances and remaining gaps in our knowledge of assotiations between gut microbiota and human health. J Gastroenterol. 2009;15(1): Peterson J, NIH HMP Working Group, et al. Genome Res. 2009;19(12): Ottman N, Smidt H, de Vos WM, et al. The function of our microbiota: who is out there and what do they do? Front Cell Infect Microbiol. 2012;2: Hollister EB, Gao C, Versalovic J. Compositional and functional features of the gastrointestinal microbiome and their effects on human health. Gastroenterology. 2014;146(6): Sekirov I, Russell SL, Antunes LC, et al. Gut microbiota in health and disease. Physiol. Rev. 2010;90(3): Zbořil V. a kolektív. Mikroflóra trávicího traktu. Praha: Grada Publishing Macpherson A, Uhr T. Induction of protective IgA by intestinal dendritic cells carrying commensal bacteria. Science. 2004;303(5664): Ciernikova S, Mego M, Hainova K, et al. Modification of microflora imbalance: future directions for prevention and treatment of colorectal cancer? Neoplasma. 2015;62(3): Klimesova K, Kverka M, Zakostelska Z, et al. Altered gut microbiota promotes colitis-associated cancer in IL-1 receptor-associated kinase M-deficient mice. Inflamm Bowel Dis. 2013;19(6): Schulz MD, Atay C, Heringer J, et al. High-fat-diet-mediated dysbiosis promotes intestinal carcinogenesis independently of obesity. Nature. 2014;514(7523):

5 Borges-Canha M, Portela-Cidade JP, Dinis-Ribeiro M, et al. Role of colonic microbiota in colorectal carcinogenesis: a systematic review. Rev Esp Enferm Dig. 2015;107(11): Nobel YR, Cox LM, Kirigin FF, et al. Metabolic and metagenomic outcomes from early-life pulsed antibiotic treatment. Nat Commun. 2015;6: Tjalsma H, Boleij A, Marchesi JR, et al. A bacterial driver passenger model for colorectal cancer: beyond the usual suspects. Nature Reviews Microbiology. 2012;10: Nistal E, Fernández-Fernández N, Vivas S, et al. Factors Determining Colorectal Cancer: The Role of the Intestinal Microbiota. Front Oncol. 2015;5: Keku TO, Dulal S, Deveaux A, et al. The gastrointestinal microbiota and colorectal cancer. American Journal of Physiology - Gastrointestinal and Liver Physiology. 2015;308(5):G351 G Schwabe RF, Wang TC. Bacteria deliver a genotoxic hit. Science. 2012;338: Nyangale EP, Mottram DS, Gibson GR. Gut microbial activity, implications for health and disease: the potential role of metabolite analysis. J Proteome Res. 2012;11(12): Rubin DC, Shaker A, Levin MS. Chronic intestinal inflammation: inflammatory bowel disease and colitis-associated colon cancer. Front Immunol. 2012;3: Mego M, Holec V, Drgona L, et al. Probiotic bacteria in cancer patients undergoing chemotherapy and radiation therapy. Complement Ther Med. 2013;21(6): Mego M, Májek J, Konceková R, et al. Intramucosal bacteria in colon cancer and their elimination by probiotic strain Enterococcus faecium M-74 with organic selenium. Folia Microbiol. 2005;50(5): Van Loo J, Clune Y, Bennett M, Collins JK. The SYN- CAN project: goals, set-up, first results and settings of the human intervention study. Br J Nutr. 2005;93 Suppl1:S91 S Mego M, Ebringer L, Drgona L, et al. Prevention of febrile neutropenia in cancer patients by probiotic strain Enterococcus faecium M -74. Pilot study phase I. Neoplasma. 2005;52: Mego M, Koncekova R, Mikuskova E, et al. Prevention of febrile neutropenia in cancer patients by probiotic strain Enterococcus faecium M-74. Phase II study. Support Care Cancer. 2006;14: Mego M, Chovanec J, Vochyanova-Andrezalova I, et al. Prevention of irinotecan induced diarrhea by probiotics: a randomized double blind, placebo controlled pilot study. Complement Ther Med. 2015;23(3): Borody TJ, Khoruts A. Fecal microbiota transplantation and emerging applications. Nature reviews gastroenterology and hepatology. 2012;9: Zhan Y, Chen PJ, Sadler WD, et al. Gut microbiota protects against gastrointestinal tumorigenesis caused by epithelial injury. Cancer Res. 2013;73(24): Iida N, Dzutsev A, Stewart CA, et al: Commensal bacteria control cancer response to therapy by modulating the tumor microenvironment. Science. 2013;342(6161): Viaud S, Saccheri F, Mignot G, et al: The intestinal microbiota modulates the anticancer immune effects of cyclophosphamide. Science. 2013;342(6161): RNDr. Soňa Čierniková, PhD. Oddelenie genetiky Ústav experimentálnej onkológie BMC SAV Dúbravská cesta 9, Bratislava sona.ciernikova@savba.sk