Poznato je da mikrobi utječu na probavu, raspoloženje i opće zdravlje, a sada su istraživači s Princetona pokazali da je pomak u mikrobiomu povezan s rakom - barem u ugroženoj podvrsti lisica koja se nalazi samo na jednom otoku uz kalifornijsku obalu.
Njihovo istraživanje sugerira proces u nekoliko koraka:prvo, lisice Santa Catalina veličine mačke zaražene su ušnim grinjama, koji mijenjaju mikrobiom lisica i dopuštaju da se zaraza stafilokokom zahvati. Dok Staphylococcus pseudintermedius bjesni, infekcija otporna na antibiotike dovodi do kronične upale ušiju lisica. U tom okruženju upaljenog tkiva, tumori mogu cvjetati. Znanstvenici su u časopisu iznijeli svoja otkrića Molekularna ekologija .
"Zaista smo bili uzbuđeni što smo pronašli tako jasne rezultate, "rekla je Alexandra DeCandia, prvi autor rada i diplomski student u laboratoriju Bridgett vonHoldt, izvanredni profesor ekologije i evolucijske biologije na Sveučilištu Princeton. "Sve što smo pronašli - smanjena raznolikost vrsta, promjene u sastavu zajednice, prekomjerno bogatstvo potencijalno patogenih vrsta - odgovara našim očekivanjima. "
Projekt je započeo tijekom očuvanja na otoku Santa Catalina, kada su istraživači primijetili da otprilike polovica odraslih lisica ima tumore u ušima. To je jedna od najvećih stopa tumora ikada zabilježenih u divljini, što je potaknulo nastavak studije.
Rani radovi pokazali su vezu između infekcije grinja ušiju i rasta tumora. Većina istraživača teoretizirala je da ušne grinje dovode do kronične upale, što je u konačnici izazvalo rast tumora. DeCandia i vonHoldtov tim željeli su znati igra li mikrobiom također ulogu u ovom sustavu.
Ta usredotočenost na raznolikost unutar mikrobioma čini njihov rad izvrsnim primjerom kretanja polja u budućnosti. Tek smo nedavno saznali koliko je mikrobiom važan za zdravlje pojedinca - bilo da je riječ o životinji ili o čovjeku. Prethodno, znanstvenici su pregledali samo dio slike. Sigurno nisu gledali mikrobiome - nisu čak imali ni alate za to. ... Ispitujući to, shvatili smo da nedostatak raznolikosti u toj mikrobiološkoj zajednici, u kombinaciji s genetikom lisica, najbolje nam pomaže razumjeti ne samo prijetnju ove bolesti, već i drugih bolesti. Ovo je zaista nova paradigma za razumijevanje prijetnji ugroženim vrstama. "
George Amato, direktor konzervatorske genomike u Američkom prirodoslovnom muzeju
Ugrožene lisice Santa Catalina jedna su od šest podvrsta lisica Channel Island (Urocyon littoralis) koje žive na šest od osam Kanalskih otoka uz obalu južne Kalifornije. Nekoliko podvrsta, uključujući one na Santa Catalini (U. littoralis catalinae), napravili su impresivne skokove s ruba izumiranja - što je rezultiralo da su svi genetski nevjerojatno slični, gotovo klonovi jedni drugih.
Gotovo potpuni nedostatak genetske raznolikosti lisica čini ih fascinantnim subjektima istraživanja, rekao je DeCandia.
"Genetsku raznolikost obično promatramo kao dobru i neophodnu stvar, "održava." Održava organizme zdravima - pomislite na negativne učinke na zdravlje povezane s križanjem - i pomaže populacijama da prežive neočekivane promjene u svom okruženju. No, unatoč tome što nema gotovo nikakve genetske varijacije, ove lisice pokazuju vrlo malo znakova lošeg zdravlja ili depresije u srodstvu. To nas dovodi do toga da se zapitamo postaju li drugi oblici raznolikosti - poput njihovih rezidentnih organizama - važni igrači zdravlja i imuniteta. Zato smo naše istraživanje usmjerili na mikrobiome i bolesti ovih lisica. "
Veza između mikroba i raka bila je neočekivano otkriće, Rekao je DeCandia. "Kad smo prvi put krenuli u istraživanje, jednostavno smo htjeli okarakterizirati mikrobiom na nekoliko različitih mjesta tijela u lisica. Baš kao što bi se prirodoslovci iz 19. stoljeća udarili u novo stanište i katalogizirali vrste, izvorno smo namjeravali katalogizirati mikrobe. Međutim, nakon što ste pomnije pogledali ušne kanale, otkrili smo da postoji mnogo varijacija povezanih sa statusom infekcije grinjama. Zatim smo okrenuli rad da se gotovo u potpunosti usredotočimo na mikrobe ušnih kanala povezane s infekcijom grinja! "
Sa svojim suradnicima iz Zaštite otoka Catalina, obrisali su desetke lisica kako bi prikupili mikrobe, zatim ekstrahirao DNA kako bi se utvrdilo koji su mikrobi prisutni u svim njihovim uzorcima - i u kojem relativnom broju.
"Budući da mikrobi postoje u zajednici, relativna proporcija je važna, "Rekao je DeCandia.
Otkrili su da ušni kanali zaraženi grinjama imaju značajno različite mikrobne zajednice od neinficiranih ušiju. Sveukupno bogatstvo vrsta bilo je manje, a relativno je brojnost bila iskrivljena prema jednoj bakterijskoj vrsti:S. pseudintermedius, što je uobičajeno za kanide (uključujući pse) i može postati oportunistički patogen kada su zajednice narušene - primjerice infestacijom grinja.
Staph mikrob tada formira biofilmove otporne na antibiotike koje je imunološkom sustavu "nevjerojatno teško iskorijeniti", rekao je DeCandia. Kao rezultat, ovaj soj stafilokoka povezan je s kroničnom upalom u mnogih vrsta.
Znanstvenici i dalje pokušavaju razjasniti uzročno -posljedične veze - na primjer, donose li grinje mikrobe stafilokoke ili su bili prisutni, ali latentni sve dok grinje nisu uzrokovale dovoljno strukturno oštećenje da stafilokoku omogući porast populacije - ali niz korelacija je jasan:infekcija grinjama povezana je s proliferacijom S. pseudintermedius, što je povezano s kroničnom upalom povezanom s tumorigenezom.
Jedno veliko otvoreno pitanje je zašto, od šest podvrsta lisica Channel Island, samo tri imaju grinje, a samo jedna - lisice s otoka Catalina - pokazuju značajan rast tumora.
Nova studija pojačava prethodna istraživanja u kojima su članovi vonHoldtova laboratorija, uključujući Kennedyja Leveretta iz razreda 2020. proučavao promjene u mikrobiomu kože povezane sa sarkoptičnom šugom, koju uzrokuje druga vrsta grinja. Gledali su kojote, crvenih lisica i sivih lisica te su pronašli izuzetno dosljedne znakove mikrobnih poremećaja koji su se gotovo točno podudarali s istraživanjem otočne lisice:Zaražene jedinke smanjile su raznolikost mikrobioma i povećale brojnost S. pseudintermedius.
"Razmatrano zajedno, ove dvije studije sugeriraju da je ova mikrobna vrsta važan igrač u mikrobiomima kanida i da može djelovati u brojnim bolestima, "Rekao je DeCandia.