кандидат медицинских наук; заведующий группой патоморфологических и иммуногистохимических исследований референс-центра инфекционной и вирусной онкопатологии (Научно-исследовательский институт морфологии человека имени академика А.П. Авцына ФГБНУ «Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского»); ассистент кафедры патологической анатомии медицинского института (ФГАОУ ВО Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы)
старший научный сотрудник группы патоморфологических и иммуногистохимических исследований референс-центра инфекционной и вирусной онкопатологии (Научно-исследовательский институт морфологии человека имени академика А.П. Авцына ФГБНУ «Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского»)
ассистент кафедры патологической анатомии медицинского института (ФГАОУ ВО Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы)
кандидат медицинских наук; руководитель референс-центра инфекционной и вирусной онкопатологии, старший научный сотрудник лаборатории клинической морфологии (Научно-исследовательский институт морфологии человека имени академика А.П. Авцына ФГБНУ «Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского»)
доктор медицинских наук, профессор; директор, заведующая лабораторией клинической морфологии (Научно-исследовательский институт морфологии человека имени академика А.П. Авцына ФГБНУ «Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского»); профессор кафедры патологической анатомии (ФГБОУ ДПО Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования Минздрава России)
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Изучение микробиоты в качестве предиктора злокачественных новообразований пищеварительного тракта – бурно развивающееся направление в медицине. В литературе появляется все больше публикаций, посвященных определению бактериальной флоры опухолей, однако существует предположение, что именно наличие вирусных и бактериальных агентов играет немаловажную роль в развитии злокачественных новообразований того или иного органа пищеварительной системы ввиду изменения генома инфицированных клеток при вирусной инвазии, развитии воспалительной реакции при бактериальных инфекциях. Данный обзор литературы посвящен описанию роли инфекционной флоры в канцерогенезе органов желудочно-кишечного тракта. Описаны перспективные направления исследования микробиоты при злокачественных новообразованиях органов пищеварительной системы и представлены разработки новых подходов к назначению иммунной терапии у пациентов онкологического профиля.
С первых попыток установить связь между бактериальными и вирусными агентами в развитии различных опухолей человека прошло больше 100 лет – тогда французский медик и бактериолог Амадей Боррель впервые высказал идею об их инфекционном происхождении. В конце XIX века немецкий бактериолог Рихард Пфейффер и российский ученый Владимир Валерьянович Подвысоцкий выдвинули паразитарно-инфекционную теорию опухолей. В 1907 году итальянский врач Джузеппе Сифо продемонстрировал данные о передаче папилломы от человека человеку, и уже в 1909 году Илья Ильич Мечников писал: «... раковые заболевания человека обязаны своим происхождением какому-нибудь вирусу, который усердно ищут, но не обнаружили». В следующие десятилетия инфекционная (бактериально-вирусная) теория канцерогенеза подвергалась критике со стороны известных ученых разных стран. В 1946 году в защиту вирусной теории канцерогенеза выступил советский микробиолог и вирусолог Лев Александрович Зильбер, что в дальнейшем позволило по-новому рассмотреть все аспекты данной теории и вызвать интерес научного сообщества к данной проблеме.
Микробиота влияет на множество аспектов канцерогенеза, в том числе способствует пролиферации эпителиальных клеток, созданию воспалительного микроокружения опухоли, стимуляции метастазирования и развитию резистентности к терапии. С другой стороны, микробиота может формировать опухолевое микроокружение, усиливая клеточную активность и повышая чувствительность опухолевых клеток к иммунной терапии [1].
Согласно исследованию C. de Martel et. al., в общей сложности 2,2 миллиона случаев рака было связано с наличием инфекционной патологии, из них около 60% впервые диагностированных злокачественных новообразований ассоциировано с вирусной инфекцией [2].
Вирусы являются наиболее широко распространенными биологическими объектами в кишечнике человека [3]. Результаты исследования P.G. Cantalupo et. al. свидетельствуют о наличии вирусных агентов в опухолевой ткани. На основании ДНК- и РНК-секвенирования были получены данные об обнаружении различных вирусов: при аденокарциноме пищевода в 6% наблюдениях, плоскоклеточном раке пищевода – в 22,2%, аденокарциноме желудка – в 25,9%, аденокарциноме толстой кишки – в 18,2%, аденокарциноме прямой кишки – в 20,5%, плоскоклеточном раке анального канала – в 24%. Чаще всего в злокачественных новообразованиях желудочно-кишечного тракта обнаруживались вирусы Эпштейна–Барр (Epstein–Barr virus, EBV), цитомегаловирусы (cytomegalovirus, CMV), вирусы герпеса человека типа 6 (human herpesvirus, HHV-6), вирусы папилломы человека типов 6 и 7 (human papillomavirus, HPV Е6, Е7) [4–9]. Тем не менее значение обнаруженных CMV и HHV-6 при раке желудка, а также всех трех видов герпесвирусов при колоректальном раке не изучено. Все, сказанное выше, свидетельствует о вероятном участии отдельных вирусных агентов в канцерогенезе, однако механизм прямого или косвенного воздействия на органы и ткани до конца не изучен. Кроме того, вирусоносительство у человека продолжает оставаться значительной проблемой, так как является фактором риска возникновения новообразований.
Микробиота кишечника человека представляет собой экологическую нишу, которая включает бактерии, дрожжи, вирусы и паразитов, в общей сложности образуя около 100 триллионов микроорганизмов [10]. В свою очередь, термин «микробиом» включает в себя генетический материал этого сообщества [11]. Микробиота кишечника является одним из основных компонентов кишечной экосистемы и играет важную роль в поддержании здоровья человека, обеспечивая функционирование кишечного барьера, а также формирование и созревание иммунной системы, регуляцию метаболизма, влияние на всасывание лекарственных веществ [12]. Микробиота оказывает воздействие на экспрессию широкого спектра генов человека. В частности, определенные штаммы бифидобактерий, лактобацилл и кишечной палочки влияют на макрофаги и дендритные клетки, экспрессию генов муцинов и каспаз эпителиальных клеток, Toll-подобные рецепторы, в связи с чем модулируют иммунологическую активность и апоптоз [13].
Следует отметить, что в толстой кишке фекальная (просветная) микробиота существенно отличается от микробиоты в пристеночном (муциновом) слое стенки кишки (юкста- или мукозальная микробиота). Фекальная микробиота гораздо разнообразнее, чем пристеночная, и является транзиторной, поэтому образцы кала – плохое зеркальное отражение пристеночной микробиоты. Следовательно, адгезивные микробы в более глубоком слое слизи, имеющие доступ к эпителиальным клеткам (прямо или косвенно), скорее всего, являются ключевыми игроками канцерогенеза [14]. При этом микроорганизмы в канцерогенезе напрямую воздействуют на эпителиальную клетку, так и опосредованно влияют на опухолевый процесс, вызывая воспалительный ответ.
R. Mirzae et al. на примере возможных путей развития колоректального рака демонстрируют следующий каскад событий [15].
В процессе нарушения состава нормальной микробиоты и работы иммунных клеток, включая интерлейкины (IL), высвобождаются трансформирующий фактор роста-бета (TGF-β), фактор роста эндотелия сосудов (vascular endothelial growth factor, VEGF) и фактор некроза опухоли (tumor necrosis factor, TNF).
Провоспалительные цитокины увеличивают проницаемость межклеточных пространств слизистой оболочки кишки, нарушая работу рецепторов опознавания паттерна (pattern recognition receptors, PRR), которые участвуют в укреплении клеточных соединений для поддержки эпителиального барьера.
Факторы роста и цитокины вызывают воспаление, которое отрицательно влияет на дифференцировку эпителиальных клеток толстой кишки, содействуя выживаемости и росту диспластических клеток.
Опухолевые и бактериальные клетки сами по себе также могут самостоятельно производить большое количество цитокинов. Так, в случае, если воспаление сохраняется, продолжающееся распространение воспалительных сигналов, затруднение апоптоза и повышенные уровни факторов роста способствуют развитию рака. Несомненно, важно отметить, что при заболеваниях, в прогрессировании которых играет роль микробиота, нарушение целостности эпителиальных слоев приводит к тому, что микроорганизмы и их метаболиты проникают в компартменты, обычно не имеющие тесного контакта с микроорганизмами. Это событие ускоряет прогрессирование опухоли за счет проопухолевых факторов, таких как хемокины и цитокины, действующих как факторы роста и стимулирующие миграцию злокачественных клеток, усиливая ангиогенез [16].
Говоря о микробиоте, важно упомянуть еще об одном термине – «опухолевая микробиота». По мере совершенствования методов исследования выяснилось, что микробиота также присутствует в опухолевых тканях, ранее считавшихся стерильными [17].
Y. Chen et al., изучая микробиоту при раке поджелудочной железы, приводят ряд идей, которые могут пролить свет на механизм появления бактерий в ткани опухоли [18].
Раковые клетки уклоняются от распознавания иммунными клетками с помощью различных механизмов, что приводит к недостаточной силе работы иммунных клеток в опухоли, а глубокие слои новообразования обеспечивают сохранность микроорганизмов, позволяя избежать иммунного клиренса.
Гипоксический характер глубоких слоев многих солидных опухолей приводит к низкому содержанию кислорода по сравнению с периферическими отделами новообразования и окружающей здоровой тканью, что обеспечивает среду для выживания анаэробных бактерий.
Сильно дезорганизованная неоваскуляризация, медленный кровоток и кровоизлияния внутрь опухоли приводят к попаданию бактерий из системы кровообращения в опухолевую ткань.
Бактерии попадают непосредственно через протоки, сообщающиеся с внешним миром. Например, бактерии попадают в поджелудочную железу из двенадцатиперстной кишки.
Опухолевая ткань имеет некоторые метаболиты (такие как рибоза, аспарагиновая кислота и другие), оказывающие благоприятное воздействие на бактерии.
Микробиота слизистой оболочки пищевода имеет сложный состав, и, согласно данным зарубежных коллег, при отсутствии патологии в пищеводе преобладают бактерии рода
Последовательность метаплазия–дисплазия–карцинома была изучена достаточно хорошо, доказана связь развития опухоли с HPV, в то время как данные о распространенности HPV у пациентов с аденокарциномой пищевода, составляющей от 13 до 35%, являются достаточно спорными ввиду редкой встречаемости этой злокачественной опухоли [22]. Так, в систематическом обзоре X. Li et al. HPV-ассоциированная аденокарцинома пищевода составила от 3,2% до 9,1% [8].
В последние годы накоплен большой массив данных, которые показывают, что кроме
Известно, что состав микробиоты различается в разных гистологических типах РЖ. Так, при перстневидноклеточной карциноме характерно присутствие в микробиоте
Роль EBV в развитии РЖ изучена достаточно хорошо, и уже описаны механизмы инициации канцерогенеза [30]. Одновременно роль других герпес-вирусов в формировании злокачественной опухоли недостаточно понятна, хотя, по данным научной литературы, существует статистически значимая разница в обнаружении CMV и HHP-6 в злокачественной опухоли желудка по сравнению с наличем этих вирусов при других заболеваниях. Зарубежные коллеги в 2022 году провели исследование по выявлению EBV, CMV и HHV-6 у пациентов с раком желудка и гастритом. Полученные результаты свидетельствовали о том, что содержание двух вирусов – EBV и CMV – достоверно выше в собственно опухоли по сравнению с интактной частью желудка, в то время как присутствие EBV достоверно не различалось в участках выраженного гастрита и при отсутствии воспалительных изменений. При анализе содержания CMV выявлено достоверное увеличение как при раке желудка и гастрите по сравнению с числом CMV в интактных участках слизистой оболочки желудка. Существенное различие выявляемости HHV-6 в карциноме желудка и при гастрите по сравнению с таковой в интактных участках желудка не отмечено [31].
Гипотеза о влиянии бактерий на развитие рака толстой кишки не нова. Еще в 1969 году V. Aries et al. опубликовали статью, в которой были отражены данные о бактериальной микробиоте как возможном этиологическом факторе развития злокачественных новообразований в толстой кишке [32].
Точный механизм возникновения и прогрессирования колоректального рака полностью не выяснен. Считается, что он является результатом обширного и сложного взаимодействия между генетическими факторами и особенностями окружающей среды. С канцерогенезом толстой кишки связаны несколько факторов, которые влияют на микробиоту кишечника, – это ожирение, рацион с высоким содержанием жиров, курение и частое употребление алкоголя [33].
Изучено канцерогенное действие
Энтеротоксин, продуцируемый
В опубликованном недавно обзоре G. Pani et al. всесторонне освещено влияние
Несмотря на тот факт, что основным местом обитания
Эрадикация
Второй этап исследования A. Ralser et al. был посвящен влиянию
G. Li et al. провели уникальное исследование по изучению связи между виромом слизистой оболочки кишки и колоректальным раком. Авторы выявили, что при колоректальном раке преобладают эукариотические вирусы, а не бактериофаги. Доминирующим вирусом, выявленным в опухоли при колоректальном раке, является Anelloviridae, а у пациентов с интактной слизистой оболочкой преобладает вирус Podoviridae, относящийся в семейству бактериофагов [39]. Этот факт крайне важен, ведь, по данным A. Varsani et al., вирусами семейства Anelloviridae заражено более 90% населения планеты на всех континентах [40]. Исследователи показали наличие количественной связи Torque teno virus (TTV), принадлежащего к семейству Anelloviridae, с прогрессированием колоректального рака. В ходе исследования зарубежных коллег установлено, что на первых двух стадиях заболевания вирусная нагрузка TTV была максимальной, в то время как при прогрессировании злокачественной опухоли на следующих стадиях заболевания концентрация TTV существенно снижалась [39].
Рак анального канала считается достаточно редкой патологией и составляет около 3% всех новообразований желудочно-кишечного тракта. При этом начиная с 1970 года отмечена тенденция к росту заболеваемости на 2% в год. Это может быть связано как с половым поведением населения, так и увеличением числа ВИЧ-инфицированных пациентов [41]. D. Machalek et al. выделили три группы риска, в которых встречаемость рака анального канала наиболее высока [42]:
1) женщины, у которых ранее был аногенитальный HSIL или рак, связанный с HPV;
2) пациенты с иммунодефицитом, в том числе ВИЧ-инфицированные и реципиенты трансплантатов органов;
3) мужчины, практикующие секс с мужчинами.
Наличие в анамнезе таких состояний, как анальные трещины и свищи анального прохода, способствует инфицированию вирусом [43]. Этот факт подтверждает роль микротравм в проникновении вируса к эпителиальным клеткам базального слоя кожи с возможным последующим развитием рака.
Большинство случаев рака анального канала связано с HPV онкогенными подтипами высокого риска, особенно типами 16 и 18 [43, 44], в то время как интраэпителиальные неоплазии низкой степени злокачественности чаще всего ассоциированы с HPV типов 6 и 11 [45].
По данным Центра по контролю и заболеваемости США, до 97% всех случаев плоскоклеточного рака анального канала возникает в результате инфицирования HPV [46]. Исследование K. Yamada et al. показало, что 85% пациентов с плоскоклеточным раком анального канала были инфицированы HPV [47].
Важно отметить, что в патоморфологической практике при диагностике интраэпителиальной неоплазии или плоскоклеточного рака анального канала необходимо проведение иммуногистохимического исследования с антителами к p16, так как имеются данные, что HPV- положительный статус коррелирует с более благоприятным прогнозом [48, 49].
Наряду с этим важным этапом патоморфологического исследования является диагностика PD-L1 статуса опухоли. По данным литературы, у большинства пациентов с неметастатическим плоскоклеточным раком анального канала положительный PD-L1 статус; при этом не выявлена корреляция между HPV и экспрессией иммунного биомаркера PD-L1 [50, 51].
Исследование иммуногистохимических признаков микросателлитной нестабильности должно рассматриваться как обязательный этап диагностики. Несмотря на то, что микросателлитная нестабильность выявляется всего в 5% случаев колоректального рака, данный факт может служить обоснованием назначения таргетной терапии ингибиторами контрольных точек [52].
По мере получения новых данных по составу вирусной и бактериальной флоры кишечника выявляется возрастающее значение кишечной микробиоты человека в канцерогенезе. Эти знания оказывают существенное влияние на лечение и профилактику пациентов, относящихся к группе риска по инфицированию. Основываясь на данных литературы, следует понимать, что, несмотря на отсутствие уточненных тонких механизмов этиопатогенеза опухоли, есть четкое понимание связи между рядом вирусов и бактерий и злокачественными новообразованиями. Это обстоятельство демонстрирует важность междисциплинарного подхода в изучении данной проблемы как среди ученых, так и практикующих клиницистов разных специальностей.