חוקרים חשפו דפוסי חיידקים ייחודיים במעיים ומאות מטבוליטים צואתיים שהשתנו אצל אנשים עם סרטן הוושט, כאשר חילוף החומרים השומנים בולט כחותמת מפתח.
מחקר: פרופיל מטבולומי בצואה ופרופיל מיקרוביום חושף חוסר ויסות מטבולי של שומנים בסרטן הוושט. קרדיט תמונה: PBXStudio/Shutterstock.com
לאחרונה דוחות מדעיים מחקר חקר קשרים בין מיקרוביוטה של המעי, שינויים מטבוליים בצואה וסרטן הוושט באמצעות RNA מטבולומי מתקדם ו-16S ריבוזומי (rRNA) גישות לריצוף גנים.
סרטן הוושט: תת-סוגים, גורמי סיכון והשקפה קלינית
סרטן הוושט הוא גידול ממאיר אגרסיבי וגורם מוביל לתמותה מסרטן עולמית. שני התת-סוגים ההיסטולוגיים השולטים, קרצינומה של תאי קשקש (SCC) ואדנוקרצינומה (AC), להציג וריאציה גיאוגרפית מובהקת; SCC נפוץ במיוחד בסין, בעוד AC שולט במדינות מערביות.
קרצינומה של תאים קטנים נותרה נדירה אך משמעותית מבחינה קלינית. גורמי הסיכון כוללים שימוש בטבק ואלכוהול (בעיקר עבור SCC), מחלת ריפלוקס כרונית של קיבה ושט ושט בארט (עבור AC), כמו גם חוסרים תזונתיים, השמנת יתר ונטייה גנטית. האטיולוגיה היא אפוא רב-גורמית, המשקפת אינטראקציות מורכבות בין השפעות סביבתיות, תזונתיות, גנטיות וגסטרו-וופאג'יות.
סרטן הוושט בשלב מוקדם הוא לעיתים קרובות אסימפטומטי או מציג תסמינים מעורפלים, מה שמוביל לאבחון בשלבים מתקדמים מקומיים או גרורתיים ב-70-80% מהחולים. למרות ההתקדמות בטיפול, התוצאות נותרו מאתגרות. כתוצאה מכך, יש צורך בדחיפות בתובנות מכניסטיות עמוקות יותר כדי לזהות מטרות טיפוליות חדשות ולהנחות גישות רפואה מדויקות.
המיקרוביוטה של המעי, הכוללת טריליוני מיקרואורגניזמים השוכנים במערכת העיכול, משנה באופן קריטי את הפיזיולוגיה של המארח ואת התקדמות המחלה. זה משפיע על התפתחות הסרטן על ידי השפעה על חילוף החומרים התזונתיים, ויסות החיסון, איתות דלקתי ושלמות מחסום המעי. דיסביוזה מיקרוביאלית קשורה למחלות מגוונות.
גישות עם תפוקה גבוהה כגון רצף rRNA 16S מאפשרות אפיון מקיף של הרכב המיקרוביום והקשרים שלו למצבי מחלה. בנוסף, מטבולומיקה משלימה ניתוח מיקרוביום על ידי זיהוי שינויים הקשורים למחלה במטבוליטים של מולקולות קטנות, ומספקת קריאה פונקציונלית של אינטראקציות מארח-מיקרוב. מיקרוביום משולב ופרופיל מטבולומי מציע אפוא מסגרת רבת עוצמה לבחינת קשרים פוטנציאליים בין שינויים מיקרוביאליים ומטבוליים בסרטן.
מיקרוביוטה משולבת במעיים ופרופיל מטבולי בסרטן הוושט
סך של 34 חולים עם סרטן הוושט (שלבים I-IV) ו-29 מטופלים בריאים תואמים גיל, מגדר ודיאטה נרשמו לבית החולים העם HuLunBuir בשנת 2024. אנשים עם ממאירות קודמת, דלקות במערכת העיכול לאחרונה, שימוש בתרופות רלוונטיות, הפרעות מטבוליות כרוניות או מחלות לב או עיכול מובהקות, והפרעות קרדיו-פולמוניות כרוניות. חולי הסרטן קיבלו בעבר טיפול פליאטיבי אנטי גידולי, כולל הקרנות, כימותרפיה מערכתית, כימותרפיה או משטרי שילוב.
דגימות צואה נאספו לצורך ניתוחי מיקרוביום ומטבולומיים, בעוד שנמדדו גם סמנים ביולוגיים של גידול בסרום. DNA מדגימות צואה הוגבר עבור אזור 16S rRNA V3-V4 עם פריימרים מקודדים ורצף באמצעות פלטפורמת Illumina NovaSeq. המגוון המיקרוביאלי הוערך עם מדדים מבוססים וניתוחים סטטיסטיים.
פרופיל מטבולומי נערך על ידי מיצוי תרכובות מדגימות צואה וניתוחן באמצעות כרומטוגרפיה נוזלית-ספקטרומטריית מסה (LC-MS/MS). מטבוליטים דיפרנציאליים זוהו על סמך חשיבות משתנה בהקרנה (VIP) ציונים, מבחני t ושיעור גילוי כוזב (FDR) התאמה. מתאמי מטבוליט-מיקרוביום הוערכו עם מתאם הדירוג של Spearman והוצגו ב-Cytoscape. רקמת הוושט עברה ניתוח היסטולוגי עם צביעת המטוקסילין ואאוזין.
סמנים ביולוגיים, שינויים מיקרוביאליים ושינויים מטבוליים בסרטן הוושט
סמנים ביולוגיים SCC, CYFRA21-1 ו-CA72-4 היו מוגברים באופן מובהק בחולי סרטן הוושט, בעוד CEA ו-CA19-9 לא הראו הבדל משמעותי. ניתוח היסטולוגי גילה חדירת רקמת סרטן מתקדמת משלב I לשלב IV, כאשר שלבים מתקדמים מציגים מעורבות נרחבת של תאי קשקש ומעבר מהיפרפלזיה של אפיתל קשקש להיפרפלזיה לא טיפוסית ברקמות סמוכות.
רצף גנים של 16S rRNA זיהה 9 פילות, 13 מחלקות, 27 סדרים, 45 משפחות, 100 סוגים ו-147 מינים, עם 6,513,919 קריאות חוקיות (ממוצע 103,396 קריאות/דגימה). מספר מדדים של גיוון אלפא נבדלו באופן משמעותי בין חולי סרטן הוושט ובקרות, כולל Observed Features, Chao1, Faith PD ו-Pielou Evenness, בעוד שמדדים של שאנון וסימפסון לא היו שונים באופן משמעותי. גיוון בטא גם שונה באופן משמעותי במבנה הקהילה המיקרוביאלית הכולל בין הקבוצות.
החיידקים הנפוצים ביותר במעיים בסרטן הוושט היו Firmicutes (49.5%), Proteobacteria (17.1%), Verrucomicrobiota (12.6%) ו-Bacteroidota (10.0%). ברמת הסוג, כלולות טקסיות בולטות אקרמנסיה (12.6%), Escherichia-Shigella (8.9%), Subdoligranulum (5.8%), בלוטיה (5.1%), ו Bacteroides (4.31%).
בהשוואה לביקורות, לחולי סרטן הוושט היה שפע גבוה יותר של Verrucomicrobiota, Actinobacteriota, Euryarchaeota ו-Desulfobacterota, בעוד Bacteroidota ו-Firmicutes היו נפוצים יותר בביקורות. סוגים כגון אקרמנסיה, דיאליסטרו Prevotella היו מועשרים בסרטן, ואילו Bacteroides, רומבוציהו Fusicatenibacter היו גבוהים יותר בבקרות.
פרופיל מטבולומי חשף 792 מטבוליטים דיפרנציאליים, המעורבים בעיקר במטבוליזם של חומצות שומן, חומצות אמינו וחומצות גרעין. חיזוי פונקציונלי באמצעות PICRUST2 זיהה 30 מסלולי KEGG (אנציקלופדיה של קיוטו של גנים וגנומים) חזויים דיפרנציאליים, הקשורים בעיקר לביו-סינתזה של סטרואידים, ביו-סינתזה של חומצות שומן, מטבוליזם של גליצרוליפידים ומטבוליזם של סוכר אמינו וסוכר נוקלאוטידים. מטבולומיים גם הצביעו על העשרה במסלולי חילוף החומרים של שומנים, כולל הובלת חומצות שומן, מטבוליזם של חומצה לינולאית וויסות PPARA של חילוף החומרים השומנים.
ניתוח אסוציאציות זיהה מתאמים משמעותיים בין מיקרואורגניזמים במעיים ומטבוליטים. אשכולות חיידקים מרכזיים (קלוסטרידיה, בציליות, Bacteroidota, קוריובקטריה) היו קשורים עם מטבוליטים המעורבים באיתות GPCR (קולטן G-protein-coupled), הובלת ויטמינים, מטבוליזם של נוקלאוזידים, מטבוליזם של פורין ומטבוליזם של חומצה לינולנית. נצפו מתאמים חיוביים ושליליים כאחד.
בניתוח חתך חקרני המרובד לפי שלב הסרטן, השפע היחסי של סוגים מסוימים, במיוחד Prevotella ו אליסטיפסהיה גבוה יותר בקבוצות בשלב מאוחר יותר. עם זאת, המספר הקטן של חולים בכל שלב, במיוחד שלושת החולים עם מחלה בשלב I, פירושו שיש לפרש את הממצאים הללו בזהירות. מטבוליטים המציגים דפוסים הקשורים לשלב הועשרו בעיקר במסלולי חילוף החומרים של שומנים, במיוחד מטבוליזם של גליצרוליפידים וחומצות שומן.
חתימות מטבוליות ומיקרוביאליות בהתקדמות סרטן הוושט
המחקר הנוכחי זיהה הבדלים ברורים בסמנים ביולוגיים בסרום, בהרכב המיקרוביוטה של המעי ובפרופילים המטבוליים בין אנשים עם סרטן הוושט ובקרות בריאות. יש לציין, חוסר ויסות משמעותי במטבוליזם של שומנים וחומצות אמינו, יחד עם סימנים מיקרוביאליים ומטבוליים ספציפיים, היה קשור לסרטן הוושט ולשלב המחלה.
עם זאת, החוקרים ציינו כי עיצוב החתך הרטרוספקטיבי, גודל המדגם הקטן, טיפול קודם נגד גידולים והיעדר בקרה תזונתית סטנדרטית היו יכולים להשפיע על התוצאות. שינויים תזונתיים הקשורים לסרטן הוושט המתקדם, כולל מעברים מתזונה מוצקה לנוזלת, תמיכה תזונתית וצריכת אנרגיה מופחתת הנגרמת על ידי דיספאגיה מתקדמת, עשויים גם הם לתרום למיקרוביום ולבדלים מטבוליים שנצפו.
