Микробиота мочи и рак мочевого пузыря

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

В последние десять лет в Российской Федерации наблюдается тенденция к росту заболеваемости раком мочевого пузыря (РМП), которая в 1,4 раза выше, чем в мире [1]. В Санкт-Петербурге в 2021 г. распространенность РМП составила 87,8 на 100 000 населения, что является максимальным по России; минимальный показатель (51,8 на 100 000 населения) зарегистрирован в Северо-Кавказском федеральном округе [2]. Среди всех злокачественных новообразований РМП составляет 9 % и занимает третье место в структуре опухолей, уступая раку верхних дыхательных путей и раку желудка [3, 4]. В мире ежегодно диагностируются более 500 000 случаев РМП, что ставит его на 9-е место в структуре новообразований [5, 6], при этом летальность составляет около 200 000 в год [7]. Во всех странах мужчины болеют РМП в 3,4–3,7 раза чаще, чем женщины [6, 8]; в России эта разница составляет 5,7 раза [1]. Достоверно чаще РМП болеют люди старше 60 лет. Улучшение качества диагностики за последний 10 лет привело к раннему выявлению РМП: если в 2012 г. опухоль выявляли на I стадии у 37,4 % пациентов, то к 2021 г. этот показатель вырос до 56,7 % [2]. Однако у четверти пациентов она прогрессирует до инвазивно-мышечного РМП. Рецидивы после проведенной операции, возникающие у 40–80 % пациентов, требуют повторных вмешательств, вследствие чего лечение РМП является крайне дорогостоящим [3, 5].

Авторами проведен систематический поиск текущих публикаций баз данных PubMed, Medline, еLibrary, Web of Science, Google Scholar с использованием ключевых слов: «microbiota», «microbiome», «bladder cancer». Таким образом, в обзор включены источники литературы, представляющие собой отечественные и зарубежные фундаментальные обзоры, метаобзоры, оригинальные исследования по теме, опубликованные до июня 2024 г.

ЭТИОЛОГИЯ РАКА МОЧЕВОГО ПУЗЫРЯ

Несмотря на то что РМП имеет четкие географические различия [5], он считается хорошо изученным заболеванием. Однако этиология его продолжает вызывать вопросы. Достоверно установлено, что генетические мутации, курение табака, некоторые химические вещества (β-нафтиламины — риск РМП до 86,7 %, бензидин, 4-аминодифенин, нитраты, нитриты) и лекарственные препараты (анальгетики, кодеин, пиоглитазон, хлорнафазин), хлорированная вода, ионы тяжелых металлов, диета с преобладанием соленого, жареного мяса, крепкого сладкого кофе и бедная растительными компонентами обладают канцерогенным эффектом по отношению к слизистой оболочке мочевого пузыря [3, 8–14]. Прямая связь между РМП и контактом с химическими веществами объясняет высокий уровень заболеваемости у работников, занятых в производстве анилиновых красителей, неорганических кислот, пороха, резиновых изделий, ядохимикатов, а также работающих в газоперерабатывающей, электродной, коксохимической, алюминиевой, нефтехимической, резиновой и текстильной промышленности, на скотобойнях. Механизм воздействия ароматических аминосоединений на уротелий был раскрыт в 60-е годы прошлого века и заключается в превращении аминов в активный канцероген 2-амино-1-нафтол, который инактивируется соединением с серной и глюкуроновой кислотами и выделяется с мочой. Под воздействием ферментов мочи (β-глюкуронидаза, сульфатаза), которым отводится ведущая роль, происходит гидролиз указанных соединений с высвобождением активного 2-амино-1-нафтола, оказывающего канцерогенное воздействие на уротелий. Установлено повышение активности β-глюкуронидазы в моче больных на ранней стадии РМП в 2 раза. На пролиферацию тканей уротелия, приводящую к появлению атипичных клеток на морфологическом уровне, влияют микроэлементы, например никель, и чрезмерный прием таких препаратов, как фенацетин, анальгин, ацетилсалициловая кислота, кофеин, кодеин на фоне избытка кремния в воде [11, 15–17].

По статистике, в мире выросло количество курящих табак женщин, но РМП у них встречается достоверно ниже, чем у мужчин [6, 8]. Это объясняют тем фактом, что канцерогенные метаболиты триптофана (3-оксиантраниловая кислота, 3-оксикинуренин, ксантуреновая и 8-оксихинальная кислоты), найденные в моче у 60 % больных РМП, присутствуют в моче у женщин периодически и зависят от гормонального фона. Нельзя также недооценивать тот факт, что хроническая задержка мочи, обусловленная доброкачественной гиперплазией предстательной железы, способствует более длительному контакту канцерогенов мочи с уротелием и малигнизации клеток мочевыводящих путей [11].

Помимо описанных выше механизмов возникновения РМП в злокачественном перерождении уротелия значительную роль играют биоканцерогены, такие как Shistosoma haematobium, вирус папилломы человека и герпесвирусы [8, 18–20]. Триггером канцерогенеза считают накопление свободных радикалов в процессе воспаления, сопровождающим шистосомоз. Еще в XIX в. Р. Вирхов связал высокую частоту РМП с шистосомозом и нашел в раковой опухоли лимфоциты [21]. S. haematobium также стимулируют бактериальную коинфекцию, в частности сальмонеллезную [20], и способствуют изменению количества Fusobacterium spp., Sphingobacterium spp. и Enterococcus spp. [3, 22, 23], роль которых в канцерогенезе доказана. Продолжают изучаться отдельные генотипы вируса папилломы человека и уже показано, что пять генотипов вируса высокого онкогенного риска встречаются у 20 % пациентов с РМП, а вирус папилломы человека 16-го типа выделен из 95,5 % гистологических образцов опухоли [8, 18, 19]. Простой вирус герпеса 2-го типа достоверно чаще обнаруживается в тканях мочевого пузыря, а антитела к этому вирусу — в сыворотке крови пациентов с РМП по сравнению с больными циститом и здоровыми [19].

МИКРОБИОТА МОЧИ ЗДОРОВЫХ ЛЮДЕЙ

Первые предположения о бактериальной природе рака появились еще в XVIII в., когда было сделано предположение о связи туберкулеза и рака легких [21]. Но только развитие диагностических методов медицинской микробиологии и изучение микробиома человека привели к пониманию того, что моча здорового человека в мочевом пузыре не является стерильной, и там могут находиться несколько десятков бактерий [6, 8, 24, 25], состав которых зависит от пола, возраста и сопутствующих заболеваний [23]. Четыре типа — Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria и Bacteroidetes — присутствуют в более чем 94 % образцов мочи с преобладанием родов Streptococcus, Veillonella [26, 27], Bifidobacterium, Lactobacillus, Actinomyces [26], которые были найдены во всех образцах, и Corynebacterium [27]. Актиномицеты, в частности Actinotignum massiliense, Actinotignum urinale и Actinotignum timonense, относящиеся к условно-патогенным бактериям, гораздо реже выделялись из мочи здоровых людей, но чаще сопутствовали инфекциям мочевыводящих путей [6]. Так, A. massiliense выделены у женщин с циститом [28], а А. timonense — при терминальной стадии почечной недостаточности [29].

У мужчин и женщин имеются различия в видовом составе бактерий мочи. В большинстве работ описана связь микробиоты влагалища и мочевыводящих путей женщин; в то время как в статьях, опубликованных за последние 10 лет, перечень микроорганизмов гораздо шире. У женщин достоверно чаще присутствуют представители родов Mycobacterium, Bacteroides [3], Lactobacillus, Prevotella и Gardnerella [30], в то время как у мужчин преобладают Opitutales, Klebsiella [3] и Corynebacterium [30]. Один из видов лактобацилл — Lactobacillus mulieris — был найден у женщин только в моче и отсутствовал во влагалище [31]. Гораздо меньше встречается статей, в которых описаны различия микробиоты в зависимости от возраста; иногда группы состоят всего из одного участника. Тем не менее удалось выявить различия в составе бактерий в зависимости от возраста. В возрастной группе женщин 20–49 лет наиболее распространенными родами были Gardnerella, Lactobacillus и Streptococcus; в группе 50–69 лет чаще встречались Peptinophilus, Parvimonas, Streptococcus, Lactobacillus, Fastidiosipila, а также Escherichia, Shigella, Actinotignum и Williamsia; в группе старше 70 лет наиболее распространенные роды — Streptococcus, Lactobacillus и Corynebacterium. У мужчин независимо от возраста преобладали Anaerococcus, Corynebacterium, Peptoniphilus, Staphylococcus, Streptococcus [27, 32]. Скорее всего, изменения микробиоты в зависимости от возраста у женщин объясняются гормональными изменениями в организме.

МИКРОБИОТА МОЧИ И УРОТЕЛИЯ, ХАРАКТЕРНАЯ ДЛЯ РАКА МОЧЕВОГО ПУЗЫРЯ

Материалом для секвенирования 16S рРНК обычно является средняя порция мочи как наиболее доступная для исследования. В образцах мочи самыми многочисленными типами были Firmicutes с численностью 33 %, за ними следуют Proteobacteria (29 %), Actinobacteria (23 %), Bacteroidetes (4 %) [5, 26, 27, 33] и Cyanobacteria (7 %) [27]. Сравнивая типы бактерий в моче больных РМП и здоровых, в большинстве работ сделан акцент на различия между образцами (бета-разнообразие) [3, 5, 34–38], в то время как другие авторы достоверного различия не видят [34, 39], либо находят их только у пациентов мужского пола [22, 40].

При РМП в моче чаще других обнаруживаются бактерии родов Acinetobacter [3, 8, 27, 34, 41, 42], Sphingobacterium [3, 8, 27, 34, 41], Anaerococcus [3, 8, 22, 27, 34], Fusobacterium [8, 34], Rubrobacter, Atoposites [27], Geobacillus [27, 41], Actinomyces [26, 35], Achromobacter, Brevibacterium [35], Brucella [35, 41], Actinobaculum, Facklamia, Bacteroides, Faecalibacterium [3], Veillonella [5, 43], Varibaculum [5], Cupriavidus, Anoxybacillus, Pelomonas, Ralstonia [41], Pseudomonas [22], представители семейства Enterobacteriaceae — Klebsiella [6, 22], Enterobacter [6], Tepidimonas [40], Escherichia–Shigella [41, 43], Streptococcus, Enterococcus, Corynebacterium, Fusobacterium [44] и уменьшается количество Serratia, Proteus [3, 6, 8, 34], Roseomonas [3, 8, 34], Prevotella [3, 41, 40, 43], Massilia [3], Lactobacillus, Ruminococcaceae [41], Veillonella [40].

Среди видов, для которых установлена связь с РМП, можно отметить Fusobacterium nucleatum, обнаруженную у 26 % больных РМП [45], и Actinomyces europaeus — находки этой бактерии имеют положительную корреляцию с РМП [3, 8, 26] и не зависят от пола, курения и стадии заболевания [26]. В то же время более высокая численность других видов актиномицетов в образцах здоровой ткани связана с более низкой частотой рака мочевого пузыря у женщин и предполагает защитную роль этого рода [36]. В другом исследовании, наоборот, подчеркивается разница в численности Bacteroidaceae, Erysipelotrichales, Lachnospiraceae, Bacteroides в мочевыводящих путях курильщиков с РМП, у которых эти таксоны были значительно выше, чем у некурящих с аналогичным диагнозом [14]. Это исследование противоречит работе М. Moynihan с соавторами, которые не нашли разницы у курящих и некурящих пациентов с РМП [39].

В катетеризированной моче количество Veillonella [6, 44], Acinetobacter, Actinomyces, Aeromonas, Anaerococcus, Pseudomonas, Roseomonas, Tepidomonas [6], Corynebacterium [44], Fusobacterium, Actinobaculum, Facklamia и Campylobacter [27] было повышено при РМП по сравнению с контрольными группами, в то время как Lactobacillus [6] и Ruminococcus [44] снижены.

В работе J. Hrbacek и соавт. [43] на 49 пациентах мужского пола было продемонстрировано, что количество бактерий значительно различается в первой и во второй порциях свободно выпущенной мочи, а также в образцах катетеризированной мочи. Виды, присутствовавшие в мочевом пузыре (Corynebacterium glucuronolyticum, Enterococcus faecalis и Staphylococcus epidermidis), всегда обнаруживались и в свободно выпущенной моче [43]. В. Oresta и соавт. [44], сравнивая бактерии катетеризированной и средней порции мочи, нашли единственный таксон (Corynebacterium), который был достоверно увеличен у больных РМП по сравнению с контрольной группой.

Бактерии выделяли также из образцов тканей во время удаления опухоли путем трансуретральной резекции. В образцах тканей были представлены: Firmicutes (34 %), Actinobacteria (23 %), Proteobacteria (22 %), Bacteroidetes (15 %) и Cyanobacteria (8 %). В большинстве исследований описано «пять подозрительных родов» (Akkermansia, Bacteroides, Clostridium, Enterobacter и Klebsiella), которые преобладают в образцах тканей по сравнению с мочой. Помимо перечисленных, в ткани опухоли встречаются Cupriavidus, Pelomonas, Acinetobacter, Anoxybacillus, Escherichia–Shigella, Geobacillus, Ralstonia, Sphingomonas [27, 41], Burkholderia [33], Barnesiella, Parabacteroides, Prevotella, Alistipes, Lachnospiracea, Staphylococcus [36, 41], Burkholderiaceae [44]. Обращает на себя внимание достоверное различие в количестве бактерий, особенно Acinetobacter spp., в опухолевой ткани и прилежащей здоровой слизистой оболочке, где бактерий больше и по количеству, и по разнообразию [33]. В ряде работ доказано, что внутриопухолевая микробиота и микробиота мочи не полностью эквивалентны [33], а ДНК Fusobacterium, Cupriavidus, Pelomonas не обнаружена ни в одном образце опухоли, в то же время она всегда присутствовала в моче [27]. Тем не менее встречаются публикации, в которых приводятся данные о соответствии между этими двумя группами [46].

Разнообразие видов бактерий, найденных разными исследователями в моче при РМП, говорит о том, что пока не обнаружен биоканцероген среди бактерий, провоцирующий развитие малигнизации. Для некоторых родов бактерий (стрептококков, энтеробактерий) получены противоречивые результаты [6, 8, 22, 34, 44]. На сегодняшний день только для отдельных видов бактерий выявлена достоверная корреляция между инфекциями, вызванными Streptococcus pyogenes [6] и Staphylococcus aureus [34], и РМП.

Новым направлением в исследовании связи микробиоты мочи и РМП стал поиск бактерий, по изменению которых можно делать прогноз о течении и исходе заболевания. В работе Y. Qiu и соавт. [37] показано, что пациенты с рецидивом РМП имели более высокое α-разнообразие по сравнению с пациентами без рецидива. Многими авторами было обнаружено, что в опухолях низкой степени злокачественности преобладали Enterococcus spp. [33, 36]. Однако попытки найти такие маркеры в моче потерпели неудачу. Сообщается, что в моче больных группы высокого риска рецидива и прогрессирования было отмечено более высокое разнообразие и содержание порядков: Lactobacillales, Corynebacteriales, Bacteroidales, Pseudomonadales и Enterobacteriales; семейств: Staphylococcaceae, Streptococcaceae, Corynebacteriaceae, Prevotellaceae [22]; родов: Herbaspirillum, Porphirobacter, Bacteroides [8, 33, 34, 38], Gemella, Faecalibacterium, Aeromonas [34], Micrococcus, Brevibacterium [3], Veilonella [33, 44], Corynebacterium [33, 37, 44], Pseudomonas, Staphylococcus, Acinetobacter [37]; вида: F. nucleatum [3]. При сравнении микробиоты при инвазивно-мышечном и неинвазивно-мышечном РМП у исследователей также нет единого мнения. Преобладают публикации, в которых приводятся различия в бактериях при рецидивах неинвазивно-мышечного РМП (увеличение представителей Anoxybacillus, Massilia, Thermomonas, Brachybacterium, Micrococcus, Nocardioides [33], Campylobacter [6], Corynebacterium, Staphylococcus [3, 6], Acinetobacter [3], Cupriavidus [3, 35], Herbaspirillum, Gemella, Porphyrobacter, Aeromonas Bacteroides, Faecalibacterium [34]) и инвазивно-мышечного РМП (Haemophilus [3, 6, 35], Veillonella [3, 35], Bacteroides, Faecalibacterium [33, 38]), в то время как другие авторы не выявили разницы в составе микробиоты [27].

ВОЗМОЖНЫЕ МЕХАНИЗМЫ КАНЦЕРОГЕНЕЗА, СВЯЗАННЫЕ С МИКРОБИОТОЙ

Поверхностный слой уротелия мочевого пузыря составляют зонтичные клетки, покрытые внеклеточным матриксом из гликозаминогликанов. Основным механизмом, провоцирующим развитие опухоли, признано хроническое воспаление. Но для этого бактериям необходимо «закрепиться» на уротелии и образовать биопленку, с которой связаны все хронические инфекции организма, а в мочевом пузыре — с более высоким риском злокачественного перерождения зонтичных клеток [3]. На выборке из более 6 тыс. человек показана высокая корреляция рецидивирующего цистита (три случая за год и более) с развитием РМП у мужчин и женщин в менопаузе; при этом не леченные антибиотиками инфекции мочевыводящих путей чаще встречаются в анамнезе у пациентов с инвазивно-мышечным раком [47].

Для адгезии на поверхности клеток у грамотрицательных бактерий имеются по крайней мере 15 адгезинов, локализованных на фимбриях и пилях, особенно выраженные у E. coli и Klebsiella pneumoniae; у грамположительных бактерий (Staphylococcus saprophyticus, анаэрококки и E. faecalis) роль адгезинов выполняют поверхностно расположенные белки клеточной стенки. Инвазии бактерий через внеклеточный матрикс и вглубь уротелия способствуют ферменты коллагеназа, гиалуронидаза, эластаза. Проникновение бактерий вызывает в клетках воспалительный процесс, который инициируется выбросом провоспалительных цитокинов — фактора некроза опухоли альфа, интерлейкина (ИЛ) 6 и ИЛ-17, гранулоцитарного колониестимулирующего фактора [30, 48, 49]. Помимо этого, некоторые бактерии, такие как F. nucleatum, поддерживают хроническое воспаление за счет расщепления кадгерина 1-го типа [50, 51], ингибируют апоптоз за счет гиперстимуляции TLR2 (от англ. Toll-like receptor — Толл-подобные рецепторы) и TLR4 опосредованного воспаления [33, 51, 52], стимулируют пролиферацию раковых клеток (F. nucleatum, Streptococcus gallolyticus) [36, 50]. В конечном итоге репаративные процессы клетки истощаются, в то время как активация TLR4 способствует выживанию опухолевых клеток в условиях нехватки питательных веществ и индуцирует выработку фактора роста эндотелия сосудов [53]. Анаэрококки, помимо воспаления, вызывают ремоделирование внеклеточного матрикса и реэпителизацию [34], в результате непрерывная регенерация эпителиальных клеток мочевого пузыря вызывает нестабильность генома и увеличивают вероятность мутации [33], а Acinetobacter может способствовать метастазированию опухоли [3, 42]. Хроническое воспаление запускает выработку внутриклеточных активных форм кислорода, которые вызывают разрывы ДНК, ингибируют репарацию повреждений ДНК, подавляют экспрессию родственных РНК и белков и способствуют ангиогенезу в микроокружении. Помимо этого, нарушается внутриклеточный сигнальный путь, особенно передача сигналов STAT3 (от англ. signal transducer and activator of transcription 3 — сигнальный белок и активатор транскрипции). Этот белок является одним из белков-посредников, обеспечивающих ответ клетки на сигналы, поступающие через рецепторы интерлейкинов и факторов роста, и играет решающую роль в возникновении и распространении рака мочевого пузыря [33].

Микроорганизмы, расщепляющие мочевину, такие как Proteus mirabilis и Ureaplasma urealyticum, повышают рН мочи, что приводит к кристаллизации кальция, магния и фосфатов в моче и образованию струвитных (инфицированных) камней [54].

Помимо способности вызывать хроническое воспаление у бактерий описаны механизмы прямого повреждающего действия на ДНК клетки. Так, энтеробактерии с помощью колибактина образуют межцепочечные поперечные связи путем алкилирования адениновых фрагментов на противоположных цепях ДНК, что приводит к ее повреждению [51, 55], эпителиально-мезенхимальную трансформацию и метаболическое перепрограммирование [3]. У микроцистина цианобактерий описан канцерогеный механизм [56]; с учетом, что эти бактерии обнаружены в 7 % проб мочи и 8 % тканей опухоли, рассматривается их роль в развитии РМП [27]. Церамиды и сфингофосфолипиды Sphingobacterium spiritivorum могут вызывать фрагментацию ДНК, активацию каспазы-3, изменения морфологии и укорочение клеточного цикла [34, 57]. Известна способность E. faecalis продуцировать внеклеточный супероксид в высоких концентрациях, вызывая тем самым повреждение клеточной ДНК [58]; Eubacterium, культивируемые в тканях мочевого пузыря, вызывали пролиферацию опухолевых клеток посредством пути фосфорилирования ECM1/ERK1/2/MMP9 [33]. Это один из ключевых и наиболее хорошо изученных сигнальных путей, который участвует в регуляции транскрипции и пролиферации эндотелиальных клеток при ангиогенезе.

Микоплазмы активируют экспрессию онкогенов, увеличивают продукцию факторов роста, инактивируют супрессоры опухоли, способствуют миграции опухолевых клеток и модулируют апоптоз, тем самым потенциально помогая аномальному росту и трансформации клеток хозяина. Помимо этих механизмов их фермент связывает полимеразу, которая играет критическую роль в распознавании повреждения и репарации ДНК, и тем самым снижает его каталитическую активность. Длительная персистенция Mycoplasma genitalium и Mycoplasma hyorhinis в нормальных клетках линии BPH-1 приводила к злокачественной трансформации эпителиальных клеток человека [59–64].

Влиять на сдерживание или, наоборот, развитие РМП могут и метаболиты, образующиеся кишечной микробиотой, к которым относятся производные триптофана, желчные кислоты, N-оксид триметиламина, короткоцепочечные жирные кислоты. Индолеамин 2,3-диоксигеназа 1 — ключевой фермент метаболизма триптофана — повышает противоопухолевый иммунитет и ингибирует ангиогенез при РМП. Исследование показало, что уровень триптофана в плазме крови был значительно снижен, а в моче повышен у пациентов с РМП [65, 66]. Концентрация желчных кислот, включая хенодезоксихолевую, гликурсодезоксихолевую и гликохенодезоксихолевую кислоты, повышается в образцах мочи больных РМП по сравнению со здоровыми контрольными группами. Фарнезоидный Х-рецептор (ядерный рецептор, который может активироваться путем связывания с желчными кислотами) ингибирует миграцию, инвазию и ангиогенез раковых клеток мочевого пузыря in vitro [33]. С. He и соавт. [13] выявили у пациентов с РМП дисбактериоз кишечной микробиоты, который выражался в снижении численности Clostridium и Prevotella, снижении концентрации масляной кислоты и нарушении структурной целостности кишечника, что они связали с ограничением фруктов в рационе [13].

Таким образом, у бактерий описано несколько путей для канцерогенеза: разрушение барьера, воспаление, индукция генных мутаций, влияние на внутриклеточную передачу сигналов, прямое и опосредованное повреждение ДНК. В то же время длительная бессимптомная бактериурия, активизируя иммунную систему, защищает от рецидива РМП. В исследованиях рецидив неинвазивно-мышечного РМП наблюдался у 40 % пациентов без бактериурии и только у 25 % пациентов со скрытой бактериурией [3, 33]. Важен баланс между микробиотой и иммунной системой: иммуносупрессивная терапия у пациентов с трансплантированной почкой увеличивает риск заболеть РМП в 100 раз [11].

РОЛЬ БАКТЕРИЙ ПРИ ЛЕЧЕНИИ РАКА МОЧЕВОГО ПУЗЫРЯ

Исторически для профилактики рецидивов неинвазивно-мышечного РМП используют вакцину Bacille Calmette Guérin (BCG, БЦЖ). Аттенуированный вакцинный штамм Mycobacterium bovis колонизирует стенку мочевого пузыря, вступает во взаимодействие с уротелием, населяющими его бактериями и клетками иммунной системы [33, 67–70]. Ключевую роль во взаимодействии эпителия и M. bovis играют интегрин альфа-5 (мембранный белок, гликопротеин из надсемейства интегринов), который индуцирует остановку цикла опухолевых клеток, и фибронектин, способствующий уничтожению опухоли NK-клетками. БЦЖ также вызывает пролиферацию и дифференцировку Т-клеток, несущих CD4⁺-рецептор [3], и снижение в течение полугода уровня провоспалительного цитокина ИЛ-1β [71]. Но если действие вакцины БЦЖ на иммунные клетки достаточно хорошо изучено, то связь между микробиотой мочевого пузыря и реакцией на M. bovis остается спорной. Даже у одних и тех же авторов в разных работах приводятся противоречивые сведения по изменению численности представителей рода Corynebacterium у пациентов, ответивших и не ответивших на введение БЦЖ рецидивом РМП. При положительном эффекте после введения вакцины отмечено увеличение в моче Lactobacillus, Serratia, Brochothrix, Negativicoccus, Escherichia–Shigella, Pseudomonas [3, 6, 33, 35], Ureaplasma и увеличение численности Aerococcus на фоне рецидива [33].

За долгое время применения внутрипузырной инстилляции БЦЖ стали известны местные и системные побочные эффекты, такие как цистит, снижение емкости мочевого пузыря, системное воспаление [67]. Возраст пациентов также может играть роль в эффективности терапии: с возрастом эффективность вакцины снижается [72]. Все это, а также стоимость самой вакцины заставляет искать новые пути для профилактики рецидивов РМП. Одним из кандидатов рассматривается другой вакцинный штамм — против брюшного тифа. На модели мышей было продемонстрировано, что внутрипузырное введение Ty21a контролирует РМП через дендритные клетки и Т-клеточно-зависимый механизм [73].

Не стоит забывать, что собственные бактерии пациентов, обнаруженные в моче, обладают защитными свойствами, как например Mycobacterium и Bacteroidetes, выделенные из женских мочевыводящих путей [3]. Lactobacillus gasseri, характерная для второго типа влагалищной микробиоты и присутствующая в мочевом пузыре при воспалении [74], способна в экспериментах ингибировать раковые клетки [75]. L. mulieris, выделенные из мочи пациентов с рецидивирующей инфекцией мочевыделительной системы, выделяют биосурфактанты, при непосредственном участии которых происходит разрушение биопленки патогенов [76]. Именно поэтому лактобактерии в качестве пробиотиков используют с 90-х годов прошлого века для предотвращения рецидивов РМП. Грамположительные бактерии, к которым относятся и лактобактерии Lactobacillus casei и Lactobacillus rhamnosus, за счет особенностей строения клеточной стенки обладают хорошей адсорбционной способностью, в том числе веществ, провоцирующих рак (тяжелые металлы, кадмий, пестициды) [8]. У пациентов с РМП, находящихся на химиотерапии и принимавших пробиотик, содержащий L. casei, частота рецидивов была на 15 % ниже, чем у тех, кто получал только химиотерапию, а L. casei превосходила эффект от БЦЖ в снижении роста опухоли у мышей [22]. Еще один пробиотик на основе Bifidobacterium, Lactobacillus и Veillonella также показал выраженные защитные свойства против рецидива РМП [26]. Другое исследование выявило, что препарат на основе Butyricicoccus pullicaecorum, вырабатывающих бутират, увеличивает противовоспалительный потенциал клеток. На клеточных линиях РМП и моделях мышей было продемонстрировано, что бутират опосредует противоопухолевое действие на уроэпителиальные клетки мочевого пузыря [3]. Работы по изучению механизма действия пробиотических штаммов показали неоднозначный эффект от их применения. Настораживает факт способности лактобацилл к образованию агрегатов с E. coli, что расценивается как вариант симбиоза, в результате чего кишечная палочка получает возможность выживать и размножаться [76]. С учетом, что E. coli обладает ферментом β-глюкуронидазой, а именно этот фермент повышен в моче у больных РМП на ранних стадиях, увеличение количества этого вида бактерий может быть неблагоприятным сигналом.

Помимо пробиотиков для лечения рака можно использовать онколитические бактерии [77]. Знание о тропизме отдельных бактерий к клеткам опухоли и развитие геномных технологий позволит в будущем запрограммировать доставку рекомбинантных бактерий, кодирующих цитотоксические молекулы, непосредственно в опухоль, чтобы добиться ее лизиса [3].

Новым направлением в лечении РМП стала терапия, ингибирующая иммунные контрольные точки. Препарат является ингибитором белка запрограммированной гибели клеток, но он эффективен не более чем у 30 % больных. Одной из причин неудач рассматривается микробиом мочевого пузыря, в котором решающую роль в ответе на иммунную терапию отводят Leptotrichia, Roseomonas и Propionibacterium [33, 34], и Bifidobacterium pseudolongum, Lactobacillus johnsonii, Olsenella, обитающим в кишечнике [33].

ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ СВЯЗИ МИКРОБИОТЫ С РАКОМ МОЧЕВОГО ПУЗЫРЯ

При анализе публикаций, посвященных связи микробиоты с РМП, в первую очередь обращает на себя внимание противоречивость полученных данных даже при сравнении таких таксонов, как отделы, классы и семейства. На уровне высших таксонов нет единого мнения по трем из четырех отделов: Actinobacteria, Bacteroidetes и Pseudomonadota [2, 33, 41]. Из 17 семейств только два (Corynebacteriaceae и Streptococcaceae) встречаются в статьях у разных авторов, но и по ним имеются расхождения [33, 46]. Гораздо больший интерес представляет анализ на уровне родов бактерий, обнаруженных в моче пациентов с РМП, несмотря на разноплановость выборки по полу, возрасту (который часто не указан) и характеристике РМП (см. таблицу).

 

Таблица. Изменение численности бактерий, выделенных из средней порции мочи больных раком мочевого пузыря (РМП), по сравнению со здоровыми пациентами

Table. Changes in the number of bacteria isolated from the midstream urine of patients with bladder cancer compared to healthy individuals

Род	Изменения количества бактерий	Количество пациентов с РМП	Источник публикации
Acinetobacter	Увеличено	31	[34]
		10	[27]
		24	[42]
		22	[41]
		40	[37]
Actinobaculum	Увеличено	12	[45]
	Снижено	32	[36]
Actinomyces	Увеличено	29	[26]
Akkermansia	Увеличено в/пузырно	10	[27]
Anaerococcus	Увеличено	8	[78]
		31	[34]
Anoxybacillus	Увеличено в/пузырно	10	[27]
	Увеличено	62	[22]
		22	[41]
Atopostipes	Увеличено	31	[34]
Bacteroides	Увеличено при рецидиве	31	[34]
	Увеличено в/пузырно	10	[27]
	Увеличено	38	[38]
Bifidobacterium	Снижено	29	[26]
Brachybacterium	Увеличено	62	[22]
Brochothrix	Увеличено при неинвазивно-мышечном РМП	43	[35]
Campylobacter	Увеличено	12	[45]
Clostridium	Увеличено в/пузырно	10	[27]
Corynebacterium	Увеличено	24	[42]
	Увеличено	51	[44]
		24	[42]
		40	[37]
	Снижено	12	[45]
Cupriavidus	Увеличено при неинвазивно-мышечном РМП	43	[35]
	Увеличено	22	[41]
Enterobacter	Увеличено в/пузырно	10	[27]
Enterococcus	Увеличено	24	[42]
		51	[44]
Escherichia–Shigella	Увеличено в/пузырно	10	[27]
	Увеличено при неинвазивно-мышечном РМП	43	[35]
	Увеличено	22	[41]
Eubacterium	Снижено	31	[34]
Facklamia	Увеличено	12	[45]
Faecalibacterium	Увеличено	38	[38]
Fusobacterium	Увеличено	12	[45]
		51	[44]
Geobacillus	Увеличено	31	[34]
		22	[41]
	Увеличено в/пузырно	10	[27]
Haemophilus	Увеличено при инвазивно-мышечном РМП	43	[35]
Herbaspirillum	Увеличено при рецидиве	31	[34]
Klebsiella	Увеличено у женщин	49	[46]
	Увеличено	10	[27]
Lactobacillus	Снижено	29	[26]
	Увеличено	22	[41]
		24	[42]
Methylorubrum	Уувеличено	34	[5]
Micrococcus	Увеличено	62	[22]
Negativicoccus	Увеличено при неинвазивно-мышечном РМП	43	[35]
Pelomonas	Увеличено	22	[41]
Porphirobacter	Увеличено при рецидиве	31	[34]
Prevotella	Снижено	22	[41]
		22	[40]
Proteus	Снижено	31	[34]
Pseudomonas	Увеличено	8	[78]
		40	[37]
	Увеличено при неинвазивно-мышечном РМП	43	[35]
Ralstonia	Увеличено в/пузырно	10	[27]
	Увеличено	22	[41]
Roseomonas	Снижено	31	[34]
Rubrobacter	Увеличено	31	[34]
Ruminiclostridium	Снижено	31	[34]
Ruminococcus	Снижено в моче из катетера	51	[44]
	Снижено	22	[41]
Serratia	Снижено	31	[34]
	Увеличено при неинвазивно-мышечном РМП	43	[35]
Sphingobacterium	Увеличено	31	[34]
Sphingomonas	Увеличено в/пузырно	10	[27]
	Увеличено	22	[41]
Staphylococcus	Увеличено	24	[42]
		40	[37]
Stenotrophomonas	Увеличено	24	[42]
Streptococcus	Снижено	12	[45]
		29	[26]
	Увеличено	8	[78]
		24	[42]
		51	[44]
Tepidimonas	Увеличено	22	[40]
Ureaplasma	Увеличено	24	[42]
Varibaculum	Увеличено	34	[5]
Veilonella	Снижено	12	[45]
		29	[26]
	Увеличено	34	[5]
	Увеличено при инвазивно-мышечном РМП	43	[35]
	Увеличено, в том числе в/пузырно	51	[44]

 

Такое разнообразие в родах и различия в данных можно объяснить несколькими причинами:

1. Недостаточное количество образцов. Большинство данных получено на нескольких пациентах (от пяти человек с РМП), выборка при этом не может считаться репрезентативной. Это объясняет тот факт, что при одном и том же состоянии в моче обнаруживается разный состав и количество бактерий.
2. Не во всех исследованиях авторы указывают пол, возраст и национальность пациентов. Пол может являться основным фактором, так как микробиота мочи здоровых мужчин и женщин и пациентов с РМП отличается по содержанию видов. Преимущественно исследования были проведены в Азии и Америке, реже — в Европе и Африке. Недавние эксперименты на мышиной модели показали, что образование опухоли под действием химического канцерогена по-разному изменяют микробиоту у молодых и старых животных [72]. Выявленная гетерогенность микробиоты мочи людей без привязки к полу, а возможно возрасту и расе не позволяет идентифицировать ассоциированную с РМП микробиоту.
3. Тестирование образцов мочи, полученных разными способами. Способность микробиоты мочи отражать микробиоту опухолевой ткани на сегодняшний день является дискуссионной темой. Следовательно, важно изучить внутриопухолевую микробиоту при РМП, чтобы судить о ее метаболической активности и функциональном значении. Показано, что характеристика бактериальных ДНК из первой и средней порции свободно выпущенной мочи и мочи, полученной при помощи катетеризации, существенно различается, а бактериальная ДНК в последнем случае имеет профиль, подобный таковому для мочи, полученной путем надлонной пункции. Исследования микробиоты и микробиома мочи целесообразно проводить на моче, выпущенной при помощи катетера, поскольку именно она находится в непосредственном контакте с уротелием.
4. Количество выявленных таксономических единиц для отдельных образцов мочи существенно варьирует (от 20 до 500), что объясняется применяемыми методами исследования. Современные приемы поиска микробиоты мочевыводящих путей в основном основаны на секвенировании вариабельной области гена 16S рРНК, которое не позволяет отличить живые бактерии от мертвых или обнаружить микромицеты, вирусы и простейших. Технология на основе коротких прочтений (секвенирование 2-го поколения) не позволяет выходить за рамки гена 16S рРНК, поэтому таксономическая идентификация образцов обычно остается на уровне рода или даже семейства. Известно, что виды бактерий в пределах рода обладают различным набором факторов вирулентности, ферментов и т. п. Следовательно, для установления точной связи между отдельными представителями микробиоты мочи и РМП может потребоваться картирование конкретных микробов, аналогичное исследованию микробиоты кишечника при колоректальном раке. Не идентифицируя бактерии до вида, невозможно подбирать среди них кандидатов на роль пробиотиков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На сегодняшний день точное определение роли конкретных микробов в онкогенезе РМП по-прежнему остается большой проблемой. Поэтому выбор тактики лечения и профилактика рецидивов не могут опираться на прогностические биомаркеры, поскольку они не позволяют дифференцировать группы пациентов и делать отдаленные прогнозы.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией. Личный вклад каждого автора: Д.Н. Майстренко, Д.А. Гранов, С.Ю. Румянцева — концепция исследования, анализ литературных данных, редактирование текста рукописи; И.Ю. Лисицын, О.Е. Молчанов, О.Е. Пунченко — поиск и анализ литературных данных, редактирование текста рукописи, написание текста рукописи.

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

ADDITIONAL INFO

Authors’ contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the study, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the article, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the study. Personal contribution of each author: D.N. Maistrenko, D.A. Granov, S.Yu. Rumyantseva — concept of the study, analysis of literary data, editing the text of the manuscript; I.Yu. Lisitsyn, O.E. Molchanov, O.E. Punchenko — search and analysis of literary data, writing the text of the manuscript, editing the text of the manuscript.

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Об авторах

Игорь Юрьевич Лисицын

Российский научный центр радиологии и хирургических технологий им. акад. А.М. Гранова

Автор, ответственный за переписку.
Email: urologlis@mail.ru

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Дмитрий Николаевич Майстренко

Российский научный центр радиологии и хирургических технологий им. акад. А.М. Гранова

Email: may64@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-8174-7461
SPIN-код: 7363-4840

д-р мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Дмитрий Анатольевич Гранов

Российский научный центр радиологии и хирургических технологий им. акад. А.М. Гранова

Email: da_granov@rrcrst.ru
ORCID iD: 0000-0002-8746-8452
SPIN-код: 5256-2744

д-р мед. наук, профессор, академик РАН

Россия, Санкт-Петербург

Светлана Юрьевна Румянцева

Российский научный центр радиологии и хирургических технологий им. акад. А.М. Гранова

Email: si_rumiantseva@rrcrst.ru

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Олег Евгеньевич Молчанов

Российский научный центр радиологии и хирургических технологий им. акад. А.М. Гранова

Email: molchanovo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3882-1720
SPIN-код: 5557-6484

д-р мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Ольга Евгеньевна Пунченко

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова; Институт экспериментальной медицины

Email: olga.punchenko@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-1847-3231
SPIN-код: 5029-7130

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Список литературы

Дополнительные файлы