Van microben is bekend dat ze de spijsvertering beïnvloeden, stemming en algehele gezondheid, en nu hebben Princeton-onderzoekers aangetoond dat een verschuiving in het microbioom verband houdt met kanker - althans in een bedreigde ondersoort van vossen die alleen op één eiland voor de kust van Californië te vinden is.
Hun onderzoek suggereert een proces in meerdere stappen:de Santa Catalina-vossen ter grootte van een kat worden besmet met oormijten, die het microbioom van de vossen veranderen en een stafylokokbesmetting toelaten. Terwijl Staphylococcus pseudintermedius hoogtij viert, de antibioticaresistente infectie leidt tot chronische ontsteking van de oren van de vossen. In die omgeving van ontstoken weefsel, tumoren kunnen bloeien. De onderzoekers hebben hun bevindingen beschreven in het tijdschrift Moleculaire ecologie .
"We waren erg enthousiast om zulke duidelijke resultaten te vinden, " zei Alexandra DeCandia, de eerste auteur op het papier en een afgestudeerde student in het lab van Bridgett vonHoldt, een universitair hoofddocent ecologie en evolutionaire biologie aan de Princeton University. "Alles wat we vonden -- verminderde soortendiversiteit, verschuivingen in de samenstelling van de gemeenschap, overvloed aan potentieel pathogene soorten - passen binnen onze verwachtingen."
Het project begon tijdens de inspanningen voor natuurbehoud op het eiland Santa Catalina, toen onderzoekers merkten dat bij ongeveer de helft van de volwassen vossen tumoren in hun oren groeiden. Dat is een van de hoogste tumorcijfers ooit waargenomen bij dieren in het wild, onmiddellijk vervolgonderzoek uit te lokken.
Vroeg werk toonde een verband aan tussen oormijtinfectie en tumorgroei. De meeste onderzoekers theoretiseerden dat oormijten leidden tot chronische ontstekingen, uiteindelijk leiden tot de groei van tumoren. Het team van DeCandia en vonHoldt wilden weten of het microbioom ook een rol speelde in dit systeem.
Die focus op diversiteit binnen het microbioom maakt hun werk een uitstekend voorbeeld van waar het veld in de toekomst naartoe gaat. We hebben pas onlangs geleerd hoe belangrijk het microbioom is voor de gezondheid van een individu - of het nu een dier of een mens is. Eerder, wetenschappers hebben slechts een deel van het beeld onderzocht. Ze keken zeker niet naar microbiomen - ze hadden niet eens tools om het te doen. ... Door dat te onderzoeken, we zijn gaan begrijpen dat een gebrek aan diversiteit in die microbiële gemeenschap, gecombineerd met de genetica van de vossen, best helpt ons niet alleen de dreiging van deze specifieke ziekte te begrijpen, maar ook van andere ziekten. Dit is echt een nieuw paradigma voor het begrijpen van bedreigingen voor bedreigde diersoorten."
George Amato, directeur conservatie genomics bij het American Museum of Natural History
De bedreigde Santa Catalina-vossen zijn een van de zes ondersoorten van de Channel Island-vossen (Urocyon littoralis) die op zes van de acht Kanaaleilanden voor de kust van Zuid-Californië leven. Een aantal van de ondersoorten, waaronder die op Santa Catalina (U. littoralis catalinae), hebben indrukwekkende oplevingen gemaakt van de rand van uitsterven -- met als resultaat dat ze genetisch allemaal ongelooflijk op elkaar lijken, bijna klonen van elkaar.
Het bijna totale gebrek aan genetische diversiteit van de vossen maakt ze fascinerende onderzoeksonderwerpen, zei DeCandia.
"We beschouwen genetische diversiteit doorgaans als een goede en noodzakelijke zaak, " zei ze. "Het houdt organismen gezond - denk aan de negatieve gezondheidseffecten die verband houden met inteelt - en helpt populaties onverwachte veranderingen in hun omgeving te overleven. Maar ondanks dat er bijna geen genetische variatie is, deze vossen vertonen zeer weinig tekenen van een slechte gezondheid of inteeltdepressie. Dat brengt ons ertoe ons af te vragen of andere vormen van diversiteit - zoals hun ingezeten organismen - belangrijke spelers worden op het gebied van gezondheid en immuniteit. Daarom hebben we ons onderzoek gericht op het microbioom en de ziekte bij deze vossen."
Het verband tussen microben en kankers was een onverwachte vondst, aldus DeCandia. "Toen we voor het eerst aan deze studie begonnen, we wilden gewoon het microbioom karakteriseren over een paar verschillende lichaamssites in de vossen. Net zoals 19e-eeuwse natuuronderzoekers een nieuwe habitat zouden binnenstormen en soorten zouden catalogiseren, we waren oorspronkelijk van plan microben te catalogiseren. Echter, na nauwkeuriger naar de gehoorgangen te hebben gekeken, we ontdekten dat er veel variatie was in verband met de infectiestatus van mijten. Vervolgens hebben we het papier gedraaid om ons bijna volledig te concentreren op microben in de gehoorgang die verband houden met mijtinfectie!"
Met hun medewerkers van de Catalina Island Conservancy, ze veegden tientallen vossen af om microben te verzamelen, vervolgens geëxtraheerd DNA om te bepalen welke microben aanwezig waren in al hun monsters - en in welke relatieve hoeveelheden.
"Omdat microben binnen een gemeenschap bestaan, relatieve proporties zijn belangrijk, ' zei DeCandia.
Ze ontdekten dat met mijt geïnfecteerde gehoorgangen significant andere microbiële gemeenschappen hadden dan niet-geïnfecteerde oren. De algemene soortenrijkdom was lager, en relatieve overvloed was scheef in de richting van één bacteriesoort:S. pseudintermedius, wat vaak voorkomt bij hondachtigen (inclusief honden) en een opportunistische ziekteverwekker kan worden wanneer gemeenschappen worden verstoord - zoals door een plaag van mijten.
De stafylokokmicrobe vormt vervolgens antibioticaresistente biofilms die "ongelooflijk moeilijk" zijn voor het immuunsysteem om uit te roeien, zei DeCandia. Als resultaat, deze stam van stafylokok is bij veel soorten in verband gebracht met chronische ontstekingen.
De onderzoekers proberen nog steeds de oorzaak en gevolg-relaties te verduidelijken - bijvoorbeeld, of de mijten de stafylokokmicroben binnenbrengen of dat ze aanwezig waren maar latent aanwezig waren totdat de mijten voldoende structurele schade aanrichtten om de stafylokok te laten groeien - maar de reeks correlaties is duidelijk:mijtinfectie is gekoppeld aan een proliferatie van S. pseudo-intermedius, die verband houdt met de chronische ontsteking die gepaard gaat met tumorigenese.
Een belangrijke openstaande vraag is waarom, van de zes ondersoorten van de Kanaaleilandvos, slechts drie hebben mijten en slechts één - de vossen van Catalina Island - vertonen een significante tumorgroei.
De nieuwe studie versterkt eerder onderzoek waarin leden van het laboratorium van vonHoldt, waaronder Kennedy Leverett van de Class of 2020, bestudeerde veranderingen in het huidmicrobioom geassocieerd met sarcoptische schurft, die wordt veroorzaakt door een andere mijtsoort. Ze keken naar coyotes, rode vossen en grijze vossen en vonden opmerkelijk consistente kenmerken van microbiële verstoring die bijna exact overeenkwamen met het onderzoek naar de eilandvos:geïnfecteerde individuen hadden een verminderde microbioomdiversiteit en een hogere abundantie van S. pseudintermedius.
"Samen bekeken, deze twee studies suggereren dat deze microbiële soort een belangrijke speler is in het microbioom van de hond en mogelijk bij een aantal ziekten functioneert, ' zei DeCandia.
Schimmels en bacteriën in de darm kunnen evenzeer van invloed zijn op de menselijke gezondheid als op de ernst van de ziekte
Op geitenmelk gebaseerde formule goed voor de darmgezondheid van zuigelingen
Onderzoek koppelt SARS-CoV-2-prevalentie,
Risico op tandvleesaandoeningen en slokdarm- en maagkanker
Menselijke coronavirussen hebben organische materialen nodig om efficiënt tussen oppervlakken te kunnen worden overgedragen
Een smalle slokdarm openen
Darmmicrobioom kan een rol spelen bij ernstige COVID-19
De huidige wereldwijde COVID-19-pandemie wordt veroorzaakt door bèta-coronavirus ernstig acuut respiratoir syndroom coronavirus-2 (SARS-CoV-2), die meer dan 22,1 miljoen mensen heeft besmet en wereldw
Mensen versus virussen - Kunnen we uitsterven in de nabije toekomst voorkomen?
Deskundige stelt dat door de mens veroorzaakte veranderingen in de omgeving kunnen leiden tot het ontstaan van ziekteverwekkers, niet alleen van buiten maar ook van ons eigen microbioom, die de weg
Prikkelbare darmziekte verhoogt het risico op dementie
Wetenschappers hebben lang de link tussen de darm en de hersenen onderzocht. Nutsvoorzieningen, een nieuwe studie toont aan dat oudere volwassenen met chronische ontsteking van het spijsverteringskana