در مطالعه‌ای که اخیراً در Nature منتشر شده است، دانشمندان از مدل‌های موش برای بررسی این موضوع استفاده کردند که چگونه باکتری‌های خاصی مانند سویه‌های اشریشیا کلی که حاوی جزیره پلی‌کتید سنتاز (pks) کدکننده آنزیم‌هایی هستند که ژنوتوکسین کولی‌باکتین تولید می‌کنند، می‌توانند خطر ابتلا به سرطان کولورکتال را افزایش دهند.
این مطالعه بررسی کرد که آیا مسدود کردن مکانیسم های اتصال سم می تواند از سرطان روده بزرگ جلوگیری کند.
پس زمینه
سرطان کولورکتال سالانه بیش از دو میلیون نفر را در سراسر جهان مبتلا می کند و یکی از علل اصلی مرگ و میر ناشی از سرطان است. مطالعات نشان می دهد که این بیماری با سبک زندگی غربی شامل فعالیت بدنی ناکافی و رژیم های غذایی ناسالم مرتبط است و بروز سرطان روده بزرگ به ویژه در افراد زیر 50 سال در حال افزایش است. شواهد قوی وجود دارد که نقش دیس بیوز میکروبیوم روده و برخی باکتری‌های خاص را در ترویج سرطان کولورکتال تأیید می‌کند.
سویه های بیماری زا E. coli و Fusobacterium nucleatum به عنوان عوامل خطر سرطان روده بزرگ شناخته شده اند. برخی از سویه‌های E. coli حامل ژن‌هایی هستند که تولید کولی‌باکتین را ممکن می‌سازند. این سم باعث آسیب دی اکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) می شود و مشخص شده است که هم با بیماری التهابی روده و هم سرطان کولورکتال مرتبط است. این همچنین نشان می دهد که التهاب ناشی از باکتری به طور بالقوه می تواند پیشرفت سرطان کولورکتال را بدتر کند.
در مورد مطالعه
در مطالعه حاضر، محققان مکانیسم‌های اتصالی را بررسی کردند که از طریق آن سم کولی‌باکتین تولید شده توسط سویه pks+ E. coli 11G5 باعث شکستگی‌های دو رشته‌ای در DNA و توقف چرخه سلولی می‌شود تا بفهمند چگونه این سویه‌های باکتریایی بیماری‌زا در ایجاد سرطان کولورکتال نقش دارند. .
مطالعات روی ارگانوئیدهای روده انسان گزارش داده اند که کولی باکتین مستقیماً به DNA متصل می شود و باعث ایجاد جهش هایی می شود که اغلب در بیماران سرطان روده بزرگ شناسایی می شوند. با این حال، فرآیندهایی که به pks+ E. coli اجازه تماس مستقیم با سلول‌های روده را می‌دهد و مکانیسم‌هایی که از طریق آن کولی‌باکتین به DNA سلول میزبان می‌رسد، نامشخص است.
برای بررسی اینکه چگونه pks+ E. coli ممکن است در سرطان روده بزرگ نقش داشته باشد، محققان مجموعه‌ای از آزمایش‌ها را با استفاده از مدل‌های موش و سلول‌های کشت‌شده انجام دادند. آنها از یک مدل موشی با مانع روده مختل برای مطالعه برهمکنش بین لکه‌های pks+ E. coli و پوشش روده استفاده کردند. موش ها به صورت خوراکی در معرض سویه pks+ E. coli قرار گرفتند تا رشد تومور مرتبط با عفونت باکتریایی را مشاهده کنند.
روش‌های هیستوپاتولوژیک و رنگ‌آمیزی ایمنی بر روی نمونه‌های بافتی پس از چهار هفته برای ارزیابی بار تومور، تعیین کمیت حضور E. coli و ارزیابی سطوح تهاجم در کولون انجام شد. اندازه کلنی های باکتریایی و محل قرارگیری در اپیتلیوم روده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت.
سطوح التهاب با تجزیه و تحلیل نشانگرهای التهابی مانند لیگاند کموکاین موتیف C-X-C 1 (CXCL1) و اینترلوکین (IL) 17A و 1β تعیین شد. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل transcriptomic برای بررسی بیان ژن‌های مرتبط با تومور در سلول‌های اپیتلیال و ایمنی کولون انجام شد.
علاوه بر این، محققان از سویه‌های جهش یافته pks+ E. coli 11G5 که فاقد کولی‌باکتین یا یکی از دو ژن چسبنده فیمبریال باکتریایی FimH یا FimlH بودند، استفاده کردند و آن را با سویه 11G5 نوع وحشی مقایسه کردند تا توانایی آنها در اتصال به سلول‌های اپیتلیال را ارزیابی کنند. باعث آسیب DNA شود. این مطالعه همچنین از کشت سلول های کولون انسانی برای اندازه گیری آسیب DNA از طریق سنجش آسیب آزمایشگاهی شامل ایمونوفلورسانس و فلوسیتومتری استفاده کرد.
نتایج
این مطالعه نشان داد که عفونت با سویه pks+ E. coli 11G5 باعث پیشرفت سرطان کولورکتال در موش هایی شد که موانع روده ای ضعیفی داشتند. موش‌های آلوده به سویه pks+ E. coli 11G5 نسبت به موش‌های کنترل که مانع روده‌ای مختل نشدند، شاخص‌های مرتبط با تومور شدیدتری مانند تهاجم بیشتر تومور و افزایش وزن کولون ایجاد کردند.
علاوه بر این، در مقایسه با سویه کنترل E. coli که در مجرای روده باقی مانده بود، سویه pks+ E. coli 11G5 توانست به شدت به سلول‌های اپیتلیال بچسبد و به پوشش روده حمله کند و کلونی‌های باکتریایی بزرگی را تشکیل دهد که مستقیماً مرتبط بودند. با سلول های اپیتلیال روده بزرگ. این نشان داد که سویه pks+ E. coli 11G5 با نفوذ به بافت کولون، پیشرفت سرطان کولورکتال را ارتقا داد.
موش های آلوده همچنین سطوح بالاتری از سایتوکین های پیش التهابی مانند IL-17A، IL1β و CXCL1 را نشان دادند. تجزیه و تحلیل رونویسی همچنین فعال شدن مسیرهایی را نشان داد که باعث رشد تومور می شوند، مانند مسیرهای انتقال اپیتلیال به مزانشیمی.
منبع:news-medical
