Tarmbakterier kontrollerar cancerimmuniteten i levern
Forskare har upptäckt att tarmbakterier kontrollerar tillväxten av cancer i levern genom en tidigare okänd process.
Genom att arbeta med musmodeller fann de att tarmbakterier kan reglera leverns immunsvar mot både primära och metastaserande tumörer.
Även om tidigare studier redan hade avslöjat att de enorma bakteriekolonierna som lever i tarmen kan påverka hur immunsystemet hanterar cancer, var det inte klart hur detta hände i levern.
Den nya studien avslöjar nu att en viss art av Clostridium släkt som finns i tarmen kan blockera antitumöraktivitet i levern genom att ändra gallsyror.
En rapport om forskningen - som leddes av National Cancer Institute (NCI) i National Institutes of Health (NIH) i Bethesda, MD - finns i tidskriften Vetenskap.
Inte bara ger de nya insikter om utvecklingen av cancer i levern, men resultaten väcker också frågan om minskning av vissa mikrober kan hjälpa immunsystemet att bekämpa cancer.
Tarmmikrober och levercancer
Människans matsmältningskanal är hem för en "komplex och dynamisk population" av mikrober, vanligtvis kallad tarmmikrobioten.
Dessa stora kolonier av bakterier och andra mikroorganismer har stor inverkan på människors hälsa och sjukdom; de hjälper immunsystemet att bekämpa patogener och de är väsentliga för matsmältningen och ämnesomsättningen. I levern hjälper de till exempel till att reglera produktionen av gallsyror.
Störningar i tarmmikrobiota har kopplats till utvecklingen av många infektioner och sjukdomar som orsakar inflammation, inklusive de som påverkar levern.
Det finns två typer av tumörer som kan utvecklas i levern: primära och sekundära tumörer. Primära levertumörer uppstår från cancer som börjar i levern.
Sekundära levertumörer - eller metastatiska levertumörer - är tumörer som uppstår från cancer som börjar någon annanstans i kroppen, såsom tjocktarmen.
Forskarna noterar att primär och metastaserad levercancer "är en ledande orsak till cancerrelaterad död i USA."
Lever och tarm är i 'intim' kontakt
I deras studiepapper förklarar forskarna att levern "korspratar med tarmen" och utsätts kontinuerligt för biprodukter av tarmbakterier genom kontakt med blod från tarmarna. Faktum är att blod från tarmen står för 70 procent av leverns blodtillförsel.
Med detta - tillsammans med det faktum att tarmmikrobiota kan påverka leverns immunfunktion och är involverade i produktionen av gallsyror, och att gallsyror spelar en roll i utvecklingen av levercancer - i åtanke bestämde forskarna att undersöka hur alla detta kommer samman för att påverka tillväxten av levertumörer.
Genom att köra tester i musmodeller av primär och metastaserad levercancer upptäckte de att behandling av djuren med antibiotika inte bara minskade tarmbakterierna utan också att det ledde till mindre och färre tumörer.
De fann också att dessa effekter sammanföll med en ökning av antalet naturliga mördarceller (NKC) i levern. NKC är kraftfulla mördare av cancerceller.
Ytterligare tester visade att ökningen av NKC var resultatet av att antibiotika ökade uttrycket av ett cellprotein som heter CXCL16, vilket kallar NKC. Cellerna med detta protein bildar vävnaden, eller endotel, som leder de små blodkärlen som genomsyrar levern.
"Vi frågade oss själva", säger motsvarande studieförfattare Dr Tim F. Greten, vid NCI: s centrum för cancerforskning, "varför har möss som behandlas med antibiotika mer CXCL16-produktion i dessa endotelceller?"
Han säger att den "kritiska punkten" i studien var när de fann att "gallsyror kan kontrollera uttrycket av CXCL16."
Han och hans kollegor fann då att om de "behandlade möss med gallsyror", kunde de "faktiskt ändra antalet NKT-celler i levern och därmed antalet tumörer i levern."
Mer Clostridium främjat cancerspridning
En sista uppsättning experiment avslöjade det Clostridium - ett släkt av bakterier som finns hos människor såväl som möss - spelade en nyckelroll i denna aktivitet.
Ett särskilt intressant resultat var det Clostridium påverkar mängden CXCL16 som finns i levern, när gallan återvinner mellan tarmen och levern.
Att öka mängden av dessa bakterier i tarmen minskade inte bara nivåerna av NKC som finns i levern, men det främjade också cancerspridning i mössen, notera författarna.
I en relaterad perspektivartikel berättar Dr. Nadine Hartmann och Mitchell Kronenberg, från La Jolla Institute for Allergy and Immunology i Kalifornien, drar på höjdpunkter från studien och förklarar att "som för de flesta biologiska system har gallfunktionen olika aspekter."
Och paradoxalt nog hjälper inte gallfunktionen matsmältningssystemet att "emulgera fetter och hjälpa till att absorbera fetter i kosten, men efter modifiering av mikrobiomet förändrar sekundära gallsyror immunfunktionen för att främja levercancer och levermetastaser."
"Denna [studie] är ett utmärkt exempel på hur det vi lär oss av grundläggande forskning kan ge oss insikt i cancer och möjliga behandlingar."
Dr Tim F. Greten
