Vedci z Princetonu našli spojenie medzi mikróbmi a rakovinou ohrozených kalifornských líšok

Môžu stafylokokové mikróby viesť k rakovine?

O mikróboch je známe, že ovplyvňujú trávenie, nálada a celkové zdravie, a teraz vedci z Princetonu ukázali, že posun mikrobiómu je spojený s rakovinou - prinajmenšom v ohrozenom poddruhu líšok, ktorý sa nachádza iba na jednom ostrove pri kalifornskom pobreží.

Ich výskum naznačuje niekoľkostupňový proces:Po prvé, líšky Santa Catalina vo veľkosti mačky sú zamorené ušnými roztočmi, ktoré menia mikrobióm líšok a umožňujú uchytenie stafylokokovej infekcie. Pretože sa Staphylococcus pseudintermedius rozmáha, infekcia odolná voči antibiotikám vedie k chronickému zápalu uší líšok. V tom prostredí zapáleného tkaniva, nádory môžu prekvitať. Vedci podrobne opísali svoje zistenia v časopise Molekulárna ekológia .

„Boli sme skutočne nadšení, že sme našli také jasné výsledky, “povedala Alexandra DeCandia, prvý autor na papieri a postgraduálny študent v laboratóriu Bridgett vonHoldt, docent ekológie a evolučnej biológie na Princetonskej univerzite. „Všetko, čo sme našli - znížená druhová diverzita, zmeny v zložení komunity, nadbytok potenciálne patogénnych druhov - vyhovuje našim očakávaniam. “

Projekt sa začal počas ochranárskych snáh na ostrove Santa Catalina, keď si vedci všimli, že zhruba polovici dospelých líšok rastú v ušiach nádory. To je jeden z najvyšších výskytov nádorov u voľne žijúcich živočíchov, okamžitá následná štúdia.

Raná práca ukázala prepojenie medzi infekciou ušného roztoča a rastom nádoru. Väčšina vedcov sa domnievala, že ušné roztoče vedú k chronickému zápalu, v konečnom dôsledku vyvolať rast nádorov. Tím DeCandie a vonHoldta chcel vedieť, či v tomto systéme zohral úlohu aj mikrobióm.

Vďaka zameraniu na rozmanitosť v mikrobióme je ich práca vynikajúcim príkladom toho, kam sa bude oblasť v budúcnosti pohybovať. Len nedávno sme sa dozvedeli, aký dôležitý je mikrobióm pre zdravie jednotlivca - či už je to zviera alebo človek. Predtým vedci skúmali iba časť obrázku. Mikrobiómy určite nepozerali - nemali na to ani nástroje. ... tým, že to preskúmam, pochopili sme, že nedostatok rozmanitosti v tejto mikrobiálnej komunite, v kombinácii s genetikou líšok, najlepšie nám pomáha porozumieť nielen hrozbe tejto konkrétnej choroby, ale aj iných chorôb. Toto je skutočne nová paradigma na pochopenie hrozieb pre ohrozené druhy. “

George Amato, riaditeľ konzervatívnej genomiky v Americkom prírodovednom múzeu

Ohrozené líšky Santa Catalina sú jedným zo šiestich poddruhov líšok Channel Island (Urocyon littoralis), ktoré žijú na šiestich z ôsmich Normanských ostrovov pri pobreží južnej Kalifornie. Niekoľko poddruhov, vrátane tých na Santa Catalina (U. littoralis catalinae), urobili pôsobivé odrazy na pokraji vyhynutia - výsledkom je, že sú si všetci geneticky neuveriteľne podobní, navzájom takmer klony.

Takmer celkový nedostatok genetickej rozmanitosti líšok z nich robí fascinujúce subjekty výskumu, povedala DeCandia.

„Genetickú diverzitu zvyčajne považujeme za dobrú a potrebnú vec, "povedala." Udržiava organizmy zdravé - myslite na negatívne účinky na zdravie súvisiace s príbuzenským krížením - a pomáha populáciám prežiť neočakávané zmeny prostredia. Napriek tomu, že nemá takmer žiadne genetické variácie, tieto líšky vykazujú veľmi málo známok zlého zdravia alebo depresie príbuzenského kríženia. To nás núti zamyslieť sa nad tým, či sa iné formy rozmanitosti - napríklad ich rezidentné organizmy - stanú dôležitými hráčmi v oblasti zdravia a imunity. Preto sme našu štúdiu zamerali na mikrobiómy a choroby týchto líšok. “

Spojenie medzi mikróbmi a rakovinou bolo neočakávaným nálezom, Povedala DeCandia. „Keď sme sa prvýkrát pustili do tejto štúdie, jednoducho sme chceli charakterizovať mikrobióm na niekoľkých rôznych miestach tela v líškach. Rovnako ako by prírodovedci 19. storočia účtovali poplatky za nový biotop a katalógové druhy, pôvodne sme chceli katalogizovať mikróby. Avšak, po bližšom pohľade na zvukovody, zistili sme, že so stavom infekcie roztočmi je spojených veľa variácií. Potom sme papier otočili, aby sa takmer úplne zameral na mikróby zvukovodu spojené s infekciou roztočmi! "

So svojimi spolupracovníkmi z organizácie Catalina Island Conservancy, vyterili desiatky líšok, aby zhromaždili mikróby, potom extrahovali DNA, aby určili, ktoré mikróby boli prítomné vo všetkých ich vzorkách - a v akom relatívnom zastúpení.

„Keďže mikróby existujú v rámci komunity, záleží na relatívnom pomere, “Povedala DeCandia.

Zistili, že ušné kanáliky infikované roztočmi majú výrazne odlišné mikrobiálne spoločenstvá ako neinfikované uši. Celkové druhové bohatstvo bolo nižšie, a relatívna hojnosť bola skreslená k jednému bakteriálnemu druhu:S. pseudintermedius, čo je bežné u psov (vrátane psov) a môže sa stať oportunistickým patogénom, keď sú komunity narušené - napríklad zamorením roztočmi.

Stafálny mikrób potom vytvorí biofilmy odolné voči antibiotikám, ktoré je pre imunitný systém „neuveriteľne ťažké“ odstrániť, povedala DeCandia. Ako výsledok, tento kmeň stafylokokov je u mnohých druhov spojený s chronickým zápalom.

Vedci sa stále pokúšajú objasniť vzťahy príčin a následkov - napríklad či roztoče prinášajú stafylokokové mikróby alebo boli prítomné, ale boli latentné, kým roztoče nespôsobili dostatočné štrukturálne poškodenie, ktoré umožnilo nárastu populácie stafylokokov - reťazec korelácií je však jasný:infekcia roztočmi je spojená s proliferáciou S. pseudintermedius, ktorý je spojený s chronickým zápalom spojeným s tumorigenézou.

Jednou z najdôležitejších otázok je, prečo zo šiestich poddruhov líšky Channel Channel, iba traja majú roztoče a iba jedna - líška na ostrove Catalina - vykazuje výrazný rast nádoru.

Nová štúdia posilňuje predchádzajúci výskum, v ktorom členovia vonHoldtovho laboratória, vrátane Kennedyho Leveretta z Triedy 2020, študoval zmeny v mikrobióme pokožky súvisiace so sarkoptovým svrabom, čo je spôsobené iným druhom roztočov. Pozreli sa na kojoty, červené líšky a sivé líšky a našli pozoruhodne konzistentné podpisy mikrobiálneho narušenia, ktoré sa takmer presne zhodovali so štúdiou líšky ostrovnej:Infikovaní jedinci mali zníženú diverzitu mikrobiómov a vyšší výskyt S. pseudintermedius.

„Keď to spolu zvážime, tieto dve štúdie naznačujú, že tento mikrobiálny druh je dôležitým hráčom v psích mikrobiómoch a môže fungovať pri mnohých chorobách, “Povedala DeCandia.

• Črevné baktérie pomáhajú regulovať kontrakciu a relaxáciu svalov hrubého čreva
• Črevné mikróby vo vosách pomáhajú prekonať pesticídy