Роль уромікробіому в патогенезі раку сечового міхура (Огляд літератури)
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Анотація
Рак сечового міхура (РСМ) посідає 9-те місце серед усіх злоякісних новоутворень, складаючи близько 3% від загальної онкологічної захворюваності. Це новоутворення частіше діагностується в економічно розвинених країнах. У чоловіків РСМ виявляється приблизно в 3,7 раза частіше, ніж у жінок. Його розвиток зумовлюють як зовнішні фактори ризику, так і внутрішні тригери. Таким чином, комплексний аналіз факторів ризику є запорукою своєчасної профілактики цієї онкологічної патології. Нові підходи до вивчення ролі мікробіому сечостатевої системи дозволяють правильно оцінювати зміни бактеріального спектра від здорових осіб до пацієнтів із РСМ. Це відкриває додаткові можливості для виявлення бактеріальних маркерів, удосконалення діагностики РСМ та розробки перспективних терапевтичних стратегій. Хоча мікробіом сечі у хворих на РСМ загалом подібний до уромікробіому здорових осіб, у групі онкологічних пацієнтів спостерігаються певні відмінності мікробного складу. Зазначені відмінності на видовому рівні включають домінування Howardella, Streptococcus, Sphingobacterium, Actinomyces, Achromobacter, Brevibacterium, Anaerococcus, Pseudomonas, Fusobacterium nucleatum та Ralstonia з переважанням Cutibacterium, Proteobacteria, Firmicutes та Actinobacteria на родовому рівні. Відповідний мікробіом сечі може впливати на екстрацелюлярний матрикс, що спричиняє подальше метастазування пухлини.
Стаття присвячена огляду літературних джерел щодо ролі мікробіому сечі як потенційного фактора виникнення та прогресування РСМ.
Систематичний огляд ролі мікробіому як фактора ризику розвитку РСМ проведено за допомогою баз даних PubMed, Embase та Scopus (включно до cерпня 2024 р.). Згідно з гістологічними даними, усі хворі мали уротеліальний РСМ. У дослідженні використовували як людські, так і тваринні моделі. До аналізу включалися статті, що відповідали таким критеріям: дослідження, у яких порівнювали групу пацієнтів із РСМ та контрольну групу (дослідження «випадок – контроль»); клінічні дослідження із застосуванням метааналізу; роботи, у яких безпосередньо повідомлялося про збільшення або зменшення кількості певних мікробних таксономічних одиниць у групі онкологічних пацієнтів або контрольній групі. Дослідження з недостатньо обґрунтованими даними виключалися з аналізу.
Проаналізовано 214 статей, присвячених вивченню ролі мікробіому сечі в патогенезі РСМ. Після процесу дедуплікації виключено 128 робіт. За результатами додаткового відбору до огляду включено 61 дослідження.
Згідно з даними GLOBOCAN, у 2020 р. поширеність РСМ становила 573 000 нових випадків у всьому світі, а смертність – 213 000 випадків. Основними факторами ризику розвитку цього захворювання є тютюнопаління, вплив професійних шкідливих чинників (ароматичних амінів і поліциклічних ароматичних гідрокарбонатів). Окрім того, мікробіом сечі може відігравати важливу роль у патогенезі РСМ. Cutibacterium, Proteobacteria, Firmicutes та Actinobacteria домінували на родовому рівні. Факторами ризику на видовому рівні слід вважати Howardella, Streptococcus, Sphingobacterium, Actinomyces, Achromobacter, Brevibacterium, Anaerococcus та Pseudomonas. Fusobacterium та Ralstonia можуть бути додатковими маркерами на видовому (генному) рівні.
Отже, тютюнопаління та специфічні професійні шкідливі чинники є одними з найважливіших факторів ризику розвитку РСМ. Мікробіом сечі у хворих на РСМ може відображати вплив тютюнопаління, забруднення навколишнього середовища та харчування. Наявність поліциклічних ароматичних гідрокарбонатів сприяє формуванню специфічної метаболічної ніші, забезпечуючи необхідні метаболічні ресурси для існування певних видів бактерій та обмежуючи розмноження інших таксономічних одиниць. Однак для підтвердження цих результатів необхідні додаткові високоякісні дослідження із застосуванням 16S rRNA-генного секвенування. Це дозволить розробити ефективні стратегії ранньої профілактики та лікування РСМ.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори зберігають авторське право, а також надають журналу право першого опублікування оригінальних наукових статей на умовах ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License, що дозволяє іншим розповсюджувати роботу з визнанням авторства твору та першої публікації в цьому журналі.
Посилання
Golovko S. Epidemiology of bladder cancer: Current insight. Health Man. 2024;(1):69–77. doi: 10.30841/2786-7323.1.2024.303382.
Bray F, Laversanne M, Sung H, Ferlay J, Siegel RL, Soeriomataram I, et al. Global cancer statistics 2022: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancer in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2024;74(3):229–63. doi: 10.3322/caac.21834.
Freedman ND, Silverman DT, Hollenbeck AR, Schatzkin A, Abnet CC. Association between smoking and risk of bladder cancer among men and women. JAMA. 2011;306(7):737–45. doi: 10.1001/jama.20111142.
Saginala K, Barsouk A, Aluru JS, Rawla P, Padala SA. Epidemiology of bladder cancer. Med Sci (Basel). 2020;8(1):15. doi: 10.3390/medsci8010015.
Catto JWF, Gordon K, Collinson M, Poad H, Twiddy M, Johnson M, et al. Radical Cystectomy Against Intravesical BCG for High-Risk High-Grade Nonmuscle Invasive Bladder Cancer: Results From the Randomized Controlled BRAVO-Feasibility Study. J Clin Oncol. 2021;39(3):202–14. doi: 10.1200/JCO.20.01665.
Mushtaq J, Thurairaira R, Nair R. Bladder cancer. Surgery. 2019;37(9):529–37. doi: 10.1016./j.mpsur.2019.07.003.
Kates M, Bivalaqua TJ. Tumors of the bladder. In: Partin AW, Dmocholowski RR, Kavusi LR, Peters CA, editors. Campbell-Walsh-Wein Urology. 12th ed. Philadelphia, PA: Elsever; 2020, p. 3073. doi: 10.1007/978-3-031-10668-2_6.
Andolfi C, Bloodworth JC, Papachristos A, Sweis RF. The urinary microbiome and bladder cancer. Susceptibility and immune responsiveness. Bladder Cancer. 2020;6(3):225–35. doi: 10.3233/BLC-200227.
Wu P, Zhang G, Zhao J, Chen J, Chen Y, Huang W, et al. Profiling the urinary microbiota in male patients with bladder cancer in China. Front Cell Infect Microbiol. 2018;(8):167. doi: 10.3389/fcimb.2018.00167.
Bučević PV, Šitum M, Chow CT, Chan LS, Roje B, Terzić J. The urinary microbiom associated with bladder cancer. Sci Rep. 2018;8(1):12157. doi: 10.1038/s41598-018-29054-w.
Bukavina L, Calaway A, Isali I, Prunty M, Ghannoum M, Retuerto M, et al. Characterization and functional analysis of microbiome in bladder cancer. J Clin Oncol. 2022;40(6):541. doi: 10.1200/JCO.2022.40.6_suppl.541.
Alfano M, Canducci F, Nebulony M, Clementy M, Montorsi F, Salonia A. The interplay of extracellular matrix and microbiome in urothelial bladder cancer. Nat Rev Urol. 2016;13(2):77–90. doi: 10.1038nrurol.2015.292.
Bayne CE, Farah D, Herbst KW, Hsieh MH. Role of urinary tract infection in bladder cancer: a systemic review and meta-analysis. World J Urol. 2018;36(8):1181–90. doi: 10.1007/s00345-018-2257-z.
Akhtar S, Al-Shammary A, Al-Abkal J. Chronic urinary tract infection and bladder carcinoma risk: a meta-analysis of case-control and cohort studies. World J Urol. 2018;36(6):839–48. doi: 10.1007/s00345-018-2206-x.
Kiraly O, Gong G, Olipitz W, Multupalani S, Engelward BP. Inflammation-induced cell proliferation potentiates DNA damage-induced mutations in vivo. PLoS Genet. 2015;11(2):e1004901. doi: 10.1371/Journal.pgen.1004901.
Babjuk M, Burger M, Capoun O, Cohen D, Compérat EM, Dominguez Escrig JL, et al. European Association of Urology Guidelines on Non-muscle-invasive Bladder Cancer (Ta, T1, and Carcinoma in Situ). Eur Urol. 2022;81(1):75–94. doi: 10.1016/j.eururo.2021.08.010.
Whiteside SA, Razvi H, Dave S, Reid G, Burton JP. The microbiome of the urinary tract – a role beyond infection. Nat Rev Urol. 2015;12(2):81–90. doi: 10.1038/nrurol.2014.361.
Wu P, Chen Y, Zhao J, Zhang G, Chen J, Wang J, et al. Urinary microbiom and psychological factors in women with overactive bladder. Front Cell Infect Microbiol. 2017;(7):488. doi: 10.3389/fcimb.2017.00488.
Zitvogel L, Daillère R, Roberti MP, Routy B, Kroemer G. Anticancer effects of the microbiome and its products. Nat Rev Microbiol. 2017;15(8):465–78. doi: 10.1038/nrmicro.2017.44.
Pallares-Mendes R, Brassetti A, Bove AM, Simone G. Insights into the interplay between the urinary microbiome and bladder cancer: A Comprehensive review. J Clin Med. 2024;13(16):4927. doi: 10.3390/jcm13164927.
Gevers D, Kugathasan S, Denson LA, Vázquez-Baeza Y, Van Treuren W, Ren B, et al. The treatment-naive microbiome in new-onset Crohn’s disease. Cell Host Microbe. 2014;15(3):382–92. doi: 10.1016/j.chom.2014.02.005.
Markowski MC, Boorjian SA, Burton JP, Hahn NM, Ingersoll MA, Maleki VS, et al. The microbiome and genitourinary cancer: A Collaborative review. Eur Urol. 2019;75(4):637–46. doi: 10.1016/j.eururo.2018.12.043.
Bukavina L, Isali I, Ginwala R, Sindhani M, Calaway A, Magee D, et al. Global meta-analysis of urinary microbiome: colonization of polycyclyc aromatic hydrocarbon degrading bacteria among bladder cancer patients. Eur Urol Oncol. 2023;6(2):190–203. doi: 10.1016/j.euo.2023.02.004.
Yacouba A, Tidjani AM, Lagier JC, Dubourg G, Raoult D. Urinary microbiota and bladder cancer: A systematic review and a focus on uropathogens. SeminCancer-Biol. 2022;86(3):875–84. doi: 10.1016/j.semicancer.2021.12.010.
Seo JS, Keum YS, Li QX. Bacterial degradation of aromatic compounds. Int J Environ Res Public Health. 2009;6(1):278–309. doi: 10.3390/ijerph6010278.
Boada LD, Henríquez-Hernández LA, Navarro P, Zumbado M, Almeida-González M, Camacho M, et al. Exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and bladder cancer: evaluation from a gene-environment perspective in a hospital-based case-control study in the Canary Islands (Spain). Int J Occup Environ Health. 2015;21(1):23–30. doi: 10.1179/2049396714Y.0000000085.
Mai G, Chen L, Li R, Liu Q, Zhang H, Ma Y. Common Core Bacterial Biomarkers of Bladder Cancer Based on Multiple Datasets. BioMed Res Int. 2019;2019:4824909. doi: 10.1155/2019/4824909.
Chen X, Lu Y, Li R. The Female Vaginal microbiome in Health and Bacterial Vaginosis. Front Cell Infect Microbiol. 2021;(11):631972. doi: 10.3389/fcimb.2021.631972.
Carter KA, Balkus JE, Anzala O, Kimani J, Hoffman NG, Fiedler TL, et al. Association Between Vaginal Bacteria and Bacterial Vaginosis Signs and Symptoms: A Comparative Study of Kenyan and American Women. Front Cell Infect Microbiol. 2022;(12):801770. doi: 10.3389/fcimb.2022.801770.
France MT, Clifford J, Narina S, Rutt L, Ravel J. Complete Genome Sequences of Ezakiella coagulans C0061C1 and Fenollaria massiliensis C0061C2. Microbiol Resour Announc. 2022;11(7):e0044422. doi: 10.1128/mra.00444-22.
Isalia I, Helstrom EK, Uzzo N, Lakshmanan A, Nandwana D, Valentine H, et al. Current Trends and Challenges of Microbiome Research in Bladder Cancer. Curr Oncol Rep. 2024;26:292–8. doi: 10.1007/s11912-024-01508-7.
Byrd AL, Belkaid Y, Serge JA. The human skin microbiome. Nat Rev Microbiol. 2018;16(3):143–55. doi: 10.1038/nrmicro.2017.157.
Martin A, Woolbright BL, Umar S, Ingersoll MA, Taylor JA 3rd. Bladder cancer, inflammageing and microbiomes. Nat Rev Urol. 2022;19(8):495–509. doi: 10.1038/s41585-022-00611-3.
Zeng J, Zhang G, Chen C, Li K, Wen Y, Zhao J, et al. Alterations in urobiome in patients with bladder cancer and implications for clinical outcome: A single-institution study. Front Cell Infect Microbiol. 2020;(10):555508. doi: 10.3389/fcimb.2020.555508.
Sweis R, Golan S, Barashi N, Hull E, Andolfi C, Werntz RP, et al. Association of the commensal urinary microbiome with response to bacillus Calmette-Guerin (BCG) immunotherapy in nonmuscle invasive bladder cancer. J Clin Oncol. 2019;37(7):423. doi: 10.1200/JCO.2019.37.7_suppl.423.
Seow SW, Rahmat JN, Mohamed AA, Mahendran R, Lee YK, Bay BH. Lactobacillus species is more cytotoxic to human bladder cancer cells than Mycobacterium bovis (bacillus Calmette-Gueren). J Urol. 2002;168(5):2236–9. doi: 10.1016/s0022-5347(05)64362-5.
Song CH, Kim YH, Naskar M, Hayes BW, Abraham SN, Noh JH, et al. Lactobacillus crispatus limits bladder uropathogenic E. coli infection by triggering a host type 1interferon response. Proc Natl Acad Sci USA. 2022;119(33):e2117904119. doi: 10.1073/pnas.2117904119.
Min K, Kim H, Lee EH, Park H, Ha Y-S. Bacteria for Treatment: Microbiome in Bladder Cancer. Biomedicines. 2022;10(8):1783. doi: 10.3390/biomedicines10081783.
Chorbinska J, Krajewski W, Novak L, Bardowska K, Zebrowska-Rozanska P, Laczmanski L, et al. Is the urinary and gut microbiome associated with bladder cancer? Clin Med Insights Oncol. 2023;17:11795549231206796. doi: 10.1177/11795549231206796.
Xu W, Yang L, Lee P, Huang WC, Nossa C, Ma Y, et al. Mini-review: perspective of the microbiome in the pathgenesis of urothlial carcinoma. Am J Clin Exp Urol. 2014;2(1):57–61.
Gholizadeh P, Eslami H, Kafil HS. Carcinogenesis mechanisms of Fusobacterium nucleatum. Biomed Pharmacother. 2017;89:918–25. doi: 10.1016/j.biopha.2017.02.102.
Chen Y, Peng Y, Yu J, Chen T, Wu Y, Shi L, et al. Invasive Fusobacterium nucleatum activates beta-catenin signaling in colorectal cancer via a TLR4/P-PAK1 cascade. Oncotarget. 2017;19(8):31802–14. doi: 10.18632/oncotarget.15992.
Forster CS, Cody J, Hsieh Y-J, Lamanna O, Farah D, Stroud C, et al. Profiling of urine bacterial DNA to identify an “Oncobiom” in a mouth model of bladder cancer [Internet]. Health Science Research Commons [Preprint]. 2018. Available from: https://hsrc.himmelfarb.gwu.edu/gw_research_days/2018/SMHS/118/.
Zhou M, Liu Z, Wang J, Zhao Y, Hu B. Sphingomonas relieson chemotaxis to degrade polycyclic aromatic hydrocarbons and maintain dominance in coking sites. Microorganisms. 2022;(10):1109. doi: 10.3390/microorganisms10061109.
Srivastava S, Anand V, Singh P, Roy A. Microbial systems as a source of novel genes for enhanced phytoremediation of contaminated soils. Microbe mediated remeditation of environmental contaminants. Chapter 16. Woodhead Publishing; 2021, p. 177–98. doi: 10.1016/B978-0-12-821199-1.00016-X.
Lawal AT. Polycyclic aromatic hydrocarbons. A review. Cogent Environ Sci. 2017;(3):1339841. doi: 10.1080/23311843.2017.1339841.
Shanahan ER, Shah A, Koloski N, Walker MM, Talley NJ, Morrison M, et al. Influence of cigarette smoking on the human duodenal mucosa associated microbiota. Microbiome. 2018;6(1):150. doi: 10.1186/s40168-018-0531-3.
Mansour B, Monyok A, Makra N, Gajdacs M, Vadnay I, Ligeti B, et al. Bladder cancer related microbiota: examining differences in urine and tissue samples. Sci Rep. 2020;10(1):11042. doi: 10.1038/s41598-020-67443-2.
Pederzoli F, Ferrarese R, Amato V, Locatelli I, Alchera E, Lucianò R, et al. Sex-specific Alterations in the Urinary and Tissue Microbiome in Therapy-naïve Urothelial Bladder Cancer Patients. Eur Urol Oncol. 2020;3(6):784–8. doi: 10.1016/j.euo.2020.04.002.
Hourigan SK, Zhu W, Wong W, Clemency NC, Provenzano M, Vilboux T, et al. Studying the urine microbiome in superficial bladder cancer: samples obtained by midstream voiding versus cystoscopy. BMC Urol. 2020;20(1):5. doi: 10.1186/s12894-020-0576-z.
Hussein AA, Elsayed AS, Durrani M, Jing Z, Iqbal U, Gomez EC, et al. Investigating the association between the urinary microbiome and bladder cancer: An exploratory study. Urol Oncol. 2021;39(6):370.e9–e19. doi: 10.1016/j.urolonc.2020.12.011.
La Vecchia C, Negri E, D’Avanzo B, Savoldelli R, Franceschi S. Genital and urinary tract diseases and bladder cancer. Cancer Res. 1991;51(2):629–31.
Jiang X, Castelao JE, Groshen S, Cortessis VK, Shibata D, Conti DV, et al. Urinary tract infections and reduced risk of bladder cancer in Los Angeles. Br J Cancer. 2009;100(5):834–9. doi: 10.1038/sj.bjc.6604889.
Perez-Carrasco V, Soriano-Lerma A, Soriano M, Gutiérrez-Fernández J, Garcia-Salcedo JA. Urinary Microbiome: Yin and Yang of the Urinary Tract. Front Cell Infect Microbiol. 2021;11:617002. doi: 10.3389/fcimb.2021.617002.
Roperto S, Di Guadro G, Leonardi L, Pagnini U, Manco E, Paciello O, et al. Bacterial isolates from the urine of cattle affected by urothelial tumors of the urinary bladder. Res Vet Sci. 2012;93(3):1361–6. doi: 10.1016/j.rvsc.2012.06.009.
McConnell MJ, Actis L, Pachón J. Acinetobacter baumannii: human infections, factors contributing to pathogenesis and animal models. FEMS Microbiol Rev. 2013;37(2):130–55. doi: 10.1111/j.1574-6976.2012.00344.x.
Murphy EC, Frick IM. Gram-positive anaerobic cocci-commensals and opportunistic pathogens. FEMS Microbiol Rev. 2013;37(4):520–53. doi: 10.1111/1574-6976.12005.
Irrazabal T, Belcheva A, Girardin SE, Martin A, Philpott DJ. The multifaceted role of the intestinal microbiota in colon cancer. Mol Cell. 2014;54(2):309–20. doi: 10.1016/j.molcel.2014.03.039.
Shrestha E, White JR, Yu SH, Kulac I, Ertunc O, De Marzo AM, et al. Profiling the urinary microbiome in men with positive versus negative biopsies for prostate cancer. J Urol. 2018;199(1):161–71. doi: 10.1016/j.juro.2017.08.001.
Vermeulen SH, Hanum N, Grotenhuis AJ, Castano-Vinyals G, van der Heijen AG, Aben KK, et al. Recurrent urinary tract infection and risk of bladder cancer in the Nijmegen study. Br J Cancer. 2015;112(3):594–600. doi: 10.1038/bjc.2014.601.
Lambiase A. The family Sphingobacteriacea. In: The procaryotes: other major lineages of bacteria and the archaea. Berlin: Springer; 2014, p. 907–14. doi: 10.1007/978-3-642-38954-2_136.
