Некоторые микроорганизмы, обычно населяющие полость рта, способны достигать кишечника и прикрепляться к его стенкам в местах, где их присутствие в норме минимально. Новое научное исследование выявило, что взаимосвязь между микробиомами ротовой полости и кишечника претерпевает изменения при развитии онкологических заболеваний желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и может быть использована для диагностики этих состояний.

Микробиом играет важную роль в регуляции иммунной системы и поддержании метаболического баланса организма. Состав микрофлоры значительно варьируется в зависимости от участка пищеварительного тракта, что обусловлено такими факторами, как кислотность желудка, доступность кислорода, особенности диеты и активность иммунной защиты. Бактерии из ротовой полости регулярно попадают в пищеварительную систему, однако у здоровых людей они редко заселяют кишечник.

В случае нарушения защитных барьеров организма взаимодействие между микробиомами различных отделов может усиливаться. Для изучения этого процесса биологи и врачи из Университета Ёнсе и Чоннамского национального университета (Южная Корея) провели анализ парных образцов микробиома ротовой полости и кишечника.

В исследование были включены данные 507 участников: 129 человек без патологий, 215 с метаболическими нарушениями, 77 пациентов с раком желудка и 86 – с колоректальным раком. В общей сложности ученые обработали 1010 образцов; у 502 участников удалось получить одновременно материал из ротовой полости и кишечника. Результаты исследования были опубликованы в статье вышла в журнале Cell Host & Microbe.

Специально разработанный показатель, известный как индекс MF (mouth-to-feces), был создан исследователями. Этот индекс демонстрирует долю бактериальных последовательностей, которые полностью идентичны в образцах, взятых из ротовой полости и кишечника одного индивидуума. Для проведения такого сравнения применялись ампликонные варианты последовательностей – определенные участки ДНК, предназначенные для различения близких вариантов бактерий.

У пациентов с онкологическими заболеваниями этот показатель демонстрировал существенно более высокие значения: в среднем 3,63 при раке желудка и 3,09 при колоректальном раке по сравнению с 1,19 у людей без патологий. Это указывает на то, что взаимодействие между микробиомом ротовой полости и кишечника было усилено примерно в 2,6-3 раза. У участников с метаболическими нарушениями подобной тенденции не наблюдалось.

При этом выявленная связь оказалась не просто количественной. В образцах пациентов, страдающих онкологическими заболеваниями, были обнаружены бактерии, способные перемещаться по маршруту «рот – опухоль – кишечник». Особое внимание привлекла бактерия Streptococcus anginosus: Этот вид стрептококка чаще наблюдался на начальных этапах заболевания как при раке желудка, так и при колоректальном раке. В ротовой полости его распространенность составляла 0,034% среди пациентов с раком желудка и 0,028% при колоректальном раке, в то время как у здоровых людей этот показатель был равен 0,004%.

Для оценки возможности использования этой находки в диагностических целях, исследователи использовали алгоритм машинного обучения для выявления признаков рака на основе характеристик бактериальной передачи. Обучение модели проводилось на данных основной корейской выборки, после чего были выполнены проверки с использованием независимых наборов данных. Внешняя проверка включала четыре когорты с парными образцами из ротовой полости и кишечника, а дополнительные тесты проводились на выборках, где доступен был только один тип образцов.

Особого внимания заслуживает результат, полученный при анализе образцов из ротовой полости. Проведенная проверка показала, что модель способна определять наличие колоректального рака по микробным маркерам даже без проведения анализа каловых масс.

Наиболее показательное сравнение было проведено с анализом кала на скрытую кровь – общепринятым методом скрининга колоректального рака. В небольшой группе из 66 человек разработанная MF-модель обеспечивала выявление рака в 92,9% случаев, тогда как чувствительность теста на скрытую кровь составила 61,0%.

На данный момент неясно, оказывают ли обнаруженные бактерии влияние на развитие онкологических заболеваний или же они просто получают преимущество в среде, измененной раком. Кроме того, дифференциация бактерий на уровне штаммов оказалась невозможной, и результаты могут быть подвержены влиянию таких факторов, как диета, принимаемые лекарственные препараты, состояние иммунной системы и другие индивидуальные особенности. Для подтверждения применимости метода в широкой популяции необходимы более масштабные исследования с участием разнообразных групп населения.