Микробиом человека находится в тесной взаимосвязи с процессами обмена веществ и играет важнейшую роль в поддержании здоровья или развитии болезней. Микробные сообщества, обитающие в разных частях организма, включая желудочно-кишечный тракт, легкие и мочеполовые пути, способны как помогать в жизнедеятельности, так и провоцировать заболевания. Они влияют на экспрессию генов, иммунную систему и даже метаболические процессы, что делает их объектом исследований.
Микробиом и его роль в организме
Микробиом представляет собой совокупность микроорганизмов (бактерий, вирусов и грибов), находящихся в симбиозе с организмом человека.
Эти микроорганизмы обитают практически на всех поверхностях тела, включая кожу, слизистые оболочки и внутренние органы. Исследования последних лет показали, что нарушение баланса микробиома может привести к патологиям, включая аутоиммунные и воспалительные заболевания, а также онкологические процессы.
Влияние микробиома на развитие рака
Микробиом человека играет ключевую роль в поддержании здоровья, участвуя в регуляции иммунного ответа, метаболизме и защите от патогенов. Однако изменения в составе микробиоты могут создавать условия для возникновения онкологических заболеваний. Современные исследования фокусируются на выявлении механизмов, через которые микробиота влияет на процесс канцерогенеза, включая воздействие на воспалительные реакции, мутации ДНК и активацию онкогенов.
Онкология будет тесно связана с микробиома в таких заболеваниях:
-
Кишечная микробиота и колоректальный рак
Кишечник является самым густонаселенным микробами органом человека. В норме здесь обитают более 1000 видов бактерий, большинство из которых анаэробны. Дисбаланс микрофлоры (дисбиоз) способствует размножению патогенных бактерий, что связано с повышенным риском образования опухолей в толстом кишечнике. Исследования выявили связь между присутствием бактерий рода Fusobacterium, Peptostreptococcus, Bacteroides и Escherichia coli и развитием колоректального рака.
-
Микробиом мочи и рак мочевого пузыря
Ранее считалось, что моча здорового человека стерильна, однако последние исследования опровергли это мнение, выявив до 40 видов полезных бактерий в моче. Нарушения микробиома мочи могут быть связаны с развитием рака мочевого пузыря, хотя для подтверждения этой теории требуются дополнительные исследования.
-
Микробиом легких и рак легкого
Долгое время легкие считались стерильным органом, но было доказано, что они содержат микрофлору, представленную, в частности, бактериями рода Bacteroidetes и Firmicutes. У пациентов с раком легких микробное сообщество легких отличается от здоровых людей. Бактерии рода Haemophilus, Veillonella, Enterobacter и другие могут способствовать воспалительным процессам и стимулировать рост опухоли.
-
Микробиом печени и гепатоцеллюлярная карцинома
Печень, играя роль барьера между кишечником и системным кровотоком, подвергается воздействию бактерий и их токсинов, проникающих из кишечника. Нарушение микрофлоры кишечника способствует хроническим воспалительным процессам, которые могут привести к циррозу и развитию рака печени.
Исследования показали, что состав микробиоты кишечника влияет на уровень короткоцепочечных жирных кислот и первичных желчных кислот, которые могут оказывать либо протективное, либо проонкогенное воздействие. Применение препаратов, модулирующих состав микрофлоры, рассматривается как перспективное направление в лечении гепатоцеллюлярной карциномы.
Какие питательные среды можно использовать при диагностике
Для диагностики микробиома при онкологических заболеваниях используются питательные среды, способные поддерживать рост различных микроорганизмов, включая бактерии, грибы и вирусы. Эти среды выбираются в зависимости от вида исследуемого биоматериала (кал, моча, мокрота, ткани) и предполагаемого микроорганизма. Вот основные типы питательных сред, которые могут применяться:
-
Агар Мюллера-Хинтона: для выявления чувствительности микробиоты к антибиотикам.
-
Среда Сабуро: для культивирования грибов, в том числе плесневых и дрожжеподобных.
-
Среда МакКонки: выявляет энтеробактерии, включая Escherichia coli, характерные для дисбиоза.
-
Среда Эндо: помогает обнаружить грамотрицательные бактерии, часто встречающиеся при онкопатологиях.
-
Среда Клиглера: для выявления продукции сероводорода и утилизации углеводов.
-
Среда Тиогликолевая: поддерживает рост анаэробов, часто встречающихся при опухолевых процессах
Эти среды применяются в зависимости от целей исследования (выявление патогенов, изучение состава микробиоты или метаболической активности), а также от предполагаемой локализации онкологического процесса.
Роль микробиома в модуляции иммунитета
Микробиом активно взаимодействует с иммунной системой, модулируя её реакции. Кишечная микрофлора стимулирует созревание иммунных клеток и усиливает защитный барьер слизистых оболочек.
Этот эффект распространяется и на другие органы, такие как легкие, благодаря системному иммунному ответу.
Будущие направления исследований
Для улучшения состояния микробиома и профилактики раковых заболеваний применяются пребиотики, пробиотики и синбиотики:
-
Пребиотики стимулируют рост полезных бактерий, восстанавливая микрофлору.
-
Пробиотики – живые микроорганизмы, которые приносят пользу здоровью. Например, Lactobacillus spp. могут снижать уровень условно-патогенной микрофлоры и регулировать иммунный ответ.
-
Синбиотики сочетают свойства пребиотиков и пробиотиков, оказывая взаимно усиливающее воздействие.
Понимание роли микробиома в поддержании здоровья и развитии рака открывает новые горизонты в медицине. Исследования в этой области помогут создать эффективные методы профилактики, диагностики и лечения онкологических заболеваний.