Princeton -forskere finder sammenhæng mellem mikrober og kræft hos truede californiske ræve

Kan Staph -mikrober føre til kræft?

Det er kendt, at mikrober påvirker fordøjelsen, humør og generel sundhed, og nu har Princeton -forskere vist, at et skift i mikrobiomet er forbundet med kræft - i hvert fald i en truet underart af ræve, der kun findes på en ø ud for Californiens kyst.

Deres forskning tyder på en proces i flere trin:Først, de Santa Catalina-ræve i kattestørrelse bliver ramt af øremider, som ændrer rævenes mikrobiom og tillader en stafylokokinfektion at tage fat. Da Staphylococcus pseudintermedius løber voldsomt, den antibiotikaresistente infektion fører til kronisk betændelse i rævenes ører. I det miljø med betændt væv, tumorer kan blomstre. Forskerne detaljerede deres fund i tidsskriftet Molekylær økologi .

"Vi var virkelig begejstrede for at finde så klare resultater, "sagde Alexandra DeCandia, den første forfatter på papiret og en kandidatstuderende i laboratoriet hos Bridgett vonHoldt, lektor i økologi og evolutionær biologi ved Princeton University. "Alt, hvad vi fandt - reduceret artsdiversitet, ændringer i samfundets sammensætning, overflod af potentielt patogene arter - passer inden for vores forventninger. "

Projektet startede under bevarelsesindsatsen på øen Santa Catalina, da forskere bemærkede, at omtrent halvdelen af ​​de voksne ræve havde tumorer, der voksede i ørerne. Det er en af ​​de højeste tumorsatser, der nogensinde er observeret i dyreliv, medfører øjeblikkelig opfølgende undersøgelse.

Tidligt arbejde viste en sammenhæng mellem øremideinfektion og tumorvækst. De fleste forskere teoretiserede, at øremider førte til kronisk betændelse, i sidste ende udløser væksten af ​​tumorer. DeCandia og vonHoldts team ønskede at vide, om mikrobiomet også spillede en rolle i dette system.

Det fokus på mangfoldighed inden for mikrobiomet gør deres arbejde til et glimrende eksempel på, hvor feltet vil bevæge sig i fremtiden. Vi har først for nylig lært, hvor vigtig mikrobiomet er for en persons helbred - uanset om det er et dyr eller et menneske. Tidligere har forskere undersøgte kun en del af billedet. De kiggede bestemt ikke på mikrobiomer - de havde ikke engang værktøjer til at gøre det. ... Ved at undersøge det, vi har forstået, at mangel på mangfoldighed i det mikrobielle samfund, kombineret med rævenes genetik, bedst hjælper os med at forstå ikke kun truslen om denne særlige sygdom, men også andre sygdomme. Dette er virkelig et nyt paradigme for at forstå trusler mod truede arter. "

George Amato, direktør for bevaringsgenomik ved American Museum of Natural History

De truede Santa Catalina -ræve er en af ​​seks underarter af Channel Island -ræve (Urocyon littoralis), der lever på seks af de otte Kanaløer ud for kysten af ​​det sydlige Californien. Flere af underarterne, herunder dem på Santa Catalina (U. littoralis catalinae), har gjort imponerende rebounds fra randen af ​​udryddelse - med det resultat, at de alle er utroligt ens genetisk, næsten kloner af hinanden.

Rævenes næsten totale mangel på genetisk mangfoldighed gør dem til fascinerende forskningsemner, sagde DeCandia.

"Vi ser typisk genetisk mangfoldighed som en god og nødvendig ting, "sagde hun." Det holder organismer sunde - tænk på de negative sundhedseffekter, der er forbundet med indavl - og hjælper befolkningerne med at overleve uventede ændringer i deres miljø. Men på trods af næsten ingen genetisk variation, disse ræve viser meget få tegn på dårligt helbred eller indavlsdepression. Det får os til at spekulere på, om andre former for mangfoldighed - såsom deres bosatte organismer - bliver vigtige aktører inden for sundhed og immunitet. Derfor fokuserede vi vores undersøgelse på mikrobiomet og sygdommen hos disse ræve. "

Forbindelsen mellem mikrober og kræft var et uventet fund, Sagde DeCandia. "Da vi først tog ud for at lave denne undersøgelse, vi ville simpelthen karakterisere mikrobiomet på tværs af et par forskellige kropssteder i rævene. Ligesom naturforskere fra 1800-tallet ville lade sig ind i en ny habitat og katalogart, vi havde oprindeligt til hensigt at katalogisere mikrober. Imidlertid, efter at have set nærmere på øregange vi fandt ud af, at der var stor variation forbundet med mideinfektionsstatus. Vi drejede derefter papiret til at fokusere næsten udelukkende på øregangsmikrober forbundet med mideinfektion! "

Med deres samarbejdspartnere fra Catalina Island Conservancy, de tørrede snesevis af ræve for at indsamle mikrober, ekstraherede derefter DNA for at bestemme, hvilke mikrober der var til stede i alle deres prøver - og i hvilke relative mængder.

"Da mikrober findes i et samfund, relativ andel betyder noget, "Sagde DeCandia.

De fandt ud af, at mide-inficerede øregange havde betydeligt forskellige mikrobielle samfund end ikke-inficerede ører. Samlet artrigdom var lavere, og relativ overflod var skævt mod én bakterieart:S. pseudintermedius, som er almindelig på canids (inklusive hunde) og kan blive et opportunistisk patogen, når samfund forstyrres - f.eks. ved angreb af mider.

Staph-mikroben danner derefter antibiotikaresistente biofilm, der er "utroligt vanskelige" for immunsystemet at udrydde, sagde DeCandia. Som resultat, denne staph -stamme er forbundet med kronisk betændelse hos mange arter.

Forskerne forsøger stadig at afklare årsag og virkningsforhold - f.eks. om miderne bringer staph -mikrober ind, eller om de var til stede, men latente, indtil miderne forårsagede tilstrækkelig strukturel skade til, at staph kunne få et befolkningsboom - men rækken af ​​korrelationer er klar:mideinfektion er forbundet med en spredning af S. pseudintermedius, som er knyttet til den kroniske betændelse forbundet med tumorigenese.

Et stort udestående spørgsmål er, hvorfor af de seks Channel Island fox -underarter, kun tre har mider, og kun en - Catalina -øens ræve - viser betydelig tumorvækst.

Den nye undersøgelse styrker tidligere forskning, hvor medlemmer af vonHoldts laboratorium, herunder Kennedy Leverett i klasse 2020, studeret ændringer i hudens mikrobiom forbundet med sarkoptisk skabb, som er forårsaget af en anden art mide. De kiggede på coyoter, røde ræve og grå ræve og fandt bemærkelsesværdigt konsekvente signaturer af mikrobiel forstyrrelse, der næsten nøjagtigt matchede ørevæksundersøgelsen:Inficerede individer havde reduceret mikrobiomdiversitet og større forekomst af S. pseudintermedius.

"Betragtes sammen, disse to undersøgelser tyder på, at denne mikrobielle art er en vigtig spiller i canid -mikrobiomer og kan fungere i en række sygdomme, "Sagde DeCandia.

• Tarmbakterier hjælper med at regulere sammentrækning og afslapning af tyktarmsmuskler
• Tarmmikrober i hvepse hjælper med at overvinde pesticider