Princeton-Forscher finden Verbindung zwischen Mikroben und Krebs bei bedrohten kalifornischen Füchsen

Können Staphylokokken zu Krebs führen?

Es ist bekannt, dass Mikroben die Verdauung beeinflussen, Stimmung und allgemeine Gesundheit, und jetzt haben Princeton-Forscher gezeigt, dass eine Verschiebung des Mikrobioms mit Krebs in Verbindung gebracht wird – zumindest bei einer bedrohten Unterart von Füchsen, die nur auf einer Insel vor der kalifornischen Küste zu finden ist.

Ihre Forschung legt einen mehrstufigen Prozess nahe:Erstens, die katzengroßen Santa Catalina Füchse werden von Ohrmilben befallen, die das Mikrobiom der Füchse verändern und eine Staphylokokkeninfektion ermöglichen. Da Staphylococcus pseudintermedius grassiert, die antibiotikaresistente Infektion führt zu einer chronischen Entzündung der Fuchsohren. In dieser Umgebung von entzündetem Gewebe, Tumore können gedeihen. Die Forscher detailliert ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Molekulare Ökologie .

„Wir haben uns sehr über so klare Ergebnisse gefreut, " sagte Alexandra DeCandia, der Erstautor der Arbeit und Doktorand im Labor von Bridgett von Holdt, außerordentlicher Professor für Ökologie und Evolutionsbiologie an der Princeton University. „Alles, was wir gefunden haben – reduzierte Artenvielfalt, Veränderungen in der Zusammensetzung der Gemeinde, Überfluss an potenziell pathogenen Arten – entspricht unseren Erwartungen."

Das Projekt begann während der Naturschutzbemühungen auf der Insel Santa Catalina, als Forscher bemerkten, dass etwa die Hälfte der erwachsenen Füchse Tumore in ihren Ohren hatten. Das ist eine der höchsten Tumorraten, die jemals bei Wildtieren beobachtet wurde. eine sofortige Nachuntersuchung veranlassen.

Frühe Arbeiten zeigten einen Zusammenhang zwischen Ohrmilbeninfektion und Tumorwachstum. Die meisten Forscher stellten die Theorie auf, dass Ohrmilben zu chronischen Entzündungen führen, letztendlich das Wachstum von Tumoren auslösen. Ob das Mikrobiom in diesem System auch eine Rolle spielt, wollten DeCandia und das Team von vonHoldt wissen.

Dieser Fokus auf Diversität innerhalb des Mikrobioms macht ihre Arbeit zu einem hervorragenden Beispiel dafür, wohin sich das Feld in Zukunft bewegen wird. Wir haben erst vor kurzem erfahren, wie wichtig das Mikrobiom für die Gesundheit eines Menschen ist – egal ob Tier oder Mensch. Vorher, Wissenschaftler untersuchten nur einen Teil des Bildes. Sie haben sich sicherlich nicht Mikrobiome angesehen – sie hatten nicht einmal Werkzeuge dafür. ... Indem man das untersucht, Wir haben verstanden, dass ein Mangel an Vielfalt in dieser mikrobiellen Gemeinschaft, kombiniert mit der Genetik der Füchse, hilft uns am besten, nicht nur die Bedrohung dieser speziellen Krankheit, sondern auch anderer Krankheiten zu verstehen. Dies ist wirklich ein neues Paradigma, um Bedrohungen für gefährdete Arten zu verstehen."

George Amato, Direktor für Konservierungsgenomik am American Museum of Natural History

Die bedrohten Santa Catalina Füchse sind eine von sechs Unterarten der Kanalinselfüchse (Urocyon littoralis), die auf sechs der acht Kanalinseln vor der Küste Südkaliforniens leben. Mehrere der Unterarten, einschließlich der auf Santa Catalina (U. littoralis catalinae), haben beeindruckende Erholungen vom Rand des Aussterbens gemacht -- mit dem Ergebnis, dass sie sich alle genetisch unglaublich ähnlich sind, fast Klone voneinander.

Die fast völlige fehlende genetische Vielfalt der Füchse macht sie zu faszinierenden Forschungsobjekten, sagte DeCandia.

"Wir betrachten genetische Vielfalt typischerweise als eine gute und notwendige Sache, “ sagte sie. „Es hält die Organismen gesund – denken Sie an die negativen gesundheitlichen Auswirkungen, die mit Inzucht verbunden sind – und hilft den Populationen, unerwartete Veränderungen in ihrer Umgebung zu überleben. Aber obwohl es fast keine genetische Variation gibt, diese Füchse zeigen nur sehr wenige Anzeichen einer schlechten Gesundheit oder einer Inzuchtdepression. Das führt uns zu der Frage, ob andere Formen der Vielfalt – wie zum Beispiel ihre ansässigen Organismen – wichtige Akteure für Gesundheit und Immunität werden. Deshalb haben wir unsere Studie auf das Mikrobiom und die Krankheit dieser Füchse konzentriert."

Der Zusammenhang zwischen Mikroben und Krebs war ein unerwarteter Fund, sagte DeCandia. „Als wir zum ersten Mal mit dieser Studie begannen, Wir wollten einfach das Mikrobiom an einigen verschiedenen Körperstellen der Füchse charakterisieren. So wie Naturforscher des 19. Jahrhunderts einen neuen Lebensraum betreten und Arten katalogisieren würden, Ursprünglich wollten wir Mikroben katalogisieren. Jedoch, nach genauerem Betrachten der Gehörgänge, Wir fanden heraus, dass es viele Variationen im Zusammenhang mit dem Milbeninfektionsstatus gab. Wir haben das Papier dann gedreht, um uns fast ausschließlich auf Mikroben im Gehörgang zu konzentrieren, die mit Milbeninfektionen in Verbindung stehen!"

Mit ihren Mitarbeitern der Catalina Island Conservancy, Sie tupften Dutzende von Füchsen ab, um Mikroben zu sammeln, extrahierte dann DNA, um zu bestimmen, welche Mikroben in all ihren Proben vorhanden waren – und in welcher relativen Häufigkeit.

"Da Mikroben innerhalb einer Gemeinschaft existieren, relativer Anteil ist wichtig, “, sagte DeCandia.

Sie fanden heraus, dass mit Milben infizierte Gehörgänge signifikant andere mikrobielle Gemeinschaften aufwiesen als nicht infizierte Ohren. Der Artenreichtum war insgesamt geringer, und die relative Häufigkeit war auf eine Bakterienart verzerrt:S. pseudintermedius, die bei Caniden (einschließlich Hunden) häufig vorkommt und zu einem opportunistischen Krankheitserreger werden kann, wenn Gemeinschaften gestört werden – beispielsweise durch einen Milbenbefall.

Die Staphylokokken-Mikrobe bildet dann antibiotikaresistente Biofilme, die für das Immunsystem "unglaublich schwer" zu beseitigen sind. sagte DeCandia. Als Ergebnis, dieser Staphylokokkenstamm wird bei vielen Arten mit chronischen Entzündungen in Verbindung gebracht.

Noch versuchen die Forscher, die Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge aufzuklären - zum Beispiel ob die Milben die Staphylokokken einbringen oder vorhanden waren, aber latent vorhanden waren, bis die Milben genügend strukturellen Schaden anrichteten, um den Staphylokokken einen Populationsboom zu ermöglichen – aber die Kette der Korrelationen ist klar:Eine Milbeninfektion ist mit einer Vermehrung von S. Pseudointermedius, die mit der chronischen Entzündung verbunden ist, die mit der Tumorentstehung verbunden ist.

Eine wichtige offene Frage ist, warum der sechs Unterarten des Kanalinsel-Fuchses, nur drei haben Milben und nur einer – die Catalina Island Füchse – zeigt ein signifikantes Tumorwachstum.

Die neue Studie bekräftigt frühere Forschungen, in denen Mitglieder von vonHoldts Labor, darunter Kennedy Leverett der Klasse von 2020, untersuchten Veränderungen des Hautmikrobioms im Zusammenhang mit Sarcoptesräude, die durch eine andere Milbenart verursacht wird. Sie sahen Kojoten an, Rotfüchse und Graufüchse und fanden bemerkenswert konsistente Signaturen mikrobieller Störungen, die fast genau mit der Inselfuchsstudie übereinstimmten:Infizierte Personen hatten eine reduzierte Mikrobiomdiversität und eine höhere Häufigkeit von S. pseudintermedius.

„Zusammen betrachtet, diese beiden Studien legen nahe, dass diese mikrobielle Spezies ein wichtiger Akteur im Caniden-Mikrobiom ist und bei einer Reihe von Krankheiten wirken kann. “, sagte DeCandia.

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