Specyficzne szczepy bakterii E. coli - przyczyną raka jelita grubego

Rak jelita grubego jest trzecim najczęściej występującym i najbardziej śmiertelnym rodzajem raka. W dodatku częstość jego występowania rośnie, zwłaszcza wśród młodych ludzi.

Jak sama nazwa wskazuje, bakterie Escherichia coli licznie zamieszkują jelito grube (colon) i zwykle są nieszkodliwe. Nowe dowody wskazują jednak, że istnieją szczepy, których obecność może sprzyjać rozwojowi raka jelita grubego.

Zespoły prof. Larsa Vereecke i prof. Hana Remauta z Vlaams Instituut voor Biotechnologie w Gandawie (Belgia) badały mechanizmy, jakie prowadzą do rozwoju nowotworów jelita grubego. Jedną z bakterii podejrzewanych o sprzyjanie rozwojowi raka jest E. coli, która wytwarza toksynę zwaną "kolibaktyną". Kolibaktyna jest zdolna do wiązania i uszkadzania ludzkiego DNA, powodując mutacje, które mogą zwiększać ryzyko zachorowania na raka. Bakterie pks+ i wywoływane przez nie mutacje są wyjątkowo liczne u pacjentów z rakiem jelita grubego.

Do tej pory nie było jasne, w jaki sposób pks+ E. coli może dotrzeć do ściany jelita i ją uszkodzić. Eksperymenty naukowców z Gandawy wykazały, że bakterie te przełączają się między stanem "swobodnego pływania" a trybem "osiadłym", w którym przyczepiają się do wyściełającego jelito grube nabłonka.

Bakterie mogą przywierać do nabłonka dzięki pilusom - długim, cienkim włóknom białkowym na powierzchni bakterii, które kończą się adhezynami. Adhezyny mogą wiązać się z receptorami na komórkach nabłonka jelitowego.

"Odkryliśmy, że to wiązanie pilusów znacząco zwiększa liczbę, rozmiar i agresywność guzów jelita grubego" - powiedziała Maude Jans (VIB-UGent), pierwsza autorka badania (DOI:10.1038/s41586-024-08135-z).

"Nasze eksperymenty ujawniają, że wiązanie pks+ E. coli z nabłonkiem jelitowym można uznać za krytyczny etap w rozwoju raka jelita grubego" - wskazał prof. Lars Vereecke, starszy autor badania. - "Odkryliśmy, że poprzez zakłócanie tych mechanizmów wiązania bakterii, rozwój guza może zostać silnie osłabiony".

"Udało nam się zidentyfikować specyficzne bakteryjne adhezyny, które pośredniczą w wiązaniu z komórkami jelita grubego: FimH i FmlH" - wyjaśniła dr Magdalena Kolata (VIB-VUB), współautorka badania. - "Postawiliśmy hipotezę, że wiązanie tych adhezyn pozwala bakteriom na produkcję genotoksyny kolibaktyny w pobliżu komórek nabłonkowych, co prowadzi do uszkodzenia DNA i rozwoju raka".

Dalsze badania wykazały, że usunięcie adhezyn pozbawia bakterie zdolności do dostarczania kolibaktyny i powodowania uszkodzeń DNA.

"Na podstawie naszych odkryć przetestowaliśmy podejście terapeutyczne, aby zapobiec przywieraniu bakterii, wykorzystując cząsteczki, które blokują wiązanie tych adhezyn bakteryjnych. Co niezwykłe, mogliśmy radykalnie zahamować uszkodzenia DNA i rozwój guza w modelach przedklinicznych" - podkreśliła dr Jans. - "To podejście terapeutyczne jest bardzo obiecujące, ponieważ - w przeciwieństwie do antybiotyków -skutecznie atakuje szkodliwe szczepy E. coli, nie wpływając na pożyteczne mikroorganizmy jelitowe".

Autorzy podkreślają, że zachodni styl życia (niewłaściwa dieta, brak ruchu) może sprawić, że nasza ściana jelita staje się bardziej dostępna dla szkodliwych bakterii, w tym pks+ E. coli.

Tajemnicą pozostawało, dlaczego niektóre szczepy E. coli zatwierdzone i stosowane jako probiotyki (żywe bakterie uważane za sprzyjające zdrowiu) przenoszą geny pks, ale nie powodują zwiększonego ryzyka zachorowania na raka w eksperymentach laboratoryjnych.

"Wykazujemy, że takie szczepy rzeczywiście wytwarzają kolibaktynę i adhezyny FimH i FmlH używane przez szczepy patogenne do dostarczania toksyny do komórek nabłonkowych" - powiedział starszy współautor prof. Han Remaut (VIB-VUB). - "Okazuje się, że te szczepy posiadają wariant FimH, który nie jest zbyt dobry w wiązaniu, przez co kolibaktyna nie dociera do celu".

Jednak autorzy wykazali, że wystarczy kilka mutacji, aby przywrócić silne wiązanie FimH i genotoksyczną aktywność tych szczepów, podkreślając, że stosowanie ich jako łagodnych probiotyków może wymagać ponownego rozważenia.

Paweł Wernicki