Wykorzystanie interakcji pomiędzy dietą, mikrobiomem i gospodarzem w walce z rakiem jelita grubego
Badania wykazały, że jedzenie owoców i warzyw, czyli pokarmów bogatych w substancje fitochemiczne i błonnik, może ograniczać ryzyko chorób przewodu pokarmowego. Jednak większość najkorzystniejszych substancji odżywczych jest odporna na kwas żołądkowy, przez co związki chemiczne o właściwościach przeciwutleniających, zwane polifenolami, docierają do jelita w niemal niezmienionej formie. Gdy polifenole mają styczność z bakteriami jelitowymi i enzymami uwalnianymi przez mikroorganizmy, są one przekształcane w metabolity mikrobiomu jelitowego. To właśnie te metabolity w okolicy jelita grubego mogą wpływać na komórki jelitowe, pomagając zapobiegać chorobom przewodu pokarmowego. Prowadzi to do intrygującego pytania: czy działanie ochronne polifenoli wynika z pierwotnej formy zawartych w nich związków, czy też może z ich metabolitów? Celem finansowanego ze środków UE projektu TRIANGLE jest zbadanie mechanizmów, dzięki którym metabolity pochodzące z diety wchodzą w interakcje z jelitem grubym, wykorzystując organoidy/tumoroidy jelitowe. „Wyniki naszych prac potwierdzają koncepcję, zgodnie z którą metabolity odgrywają decydującą rolę w poprawie zdrowia jelit”, stwierdza Josep Rubert, stypendysta działania „Maria Skłodowska-Curie” z Uniwersytetu w Trydencie. „Naszym celem jest poznanie języka związków pochodzących z jelit i odkrycie, czy mogą one posłużyć za kamień z Rosetty, by wspierać zdrowie jelit. Sądzę, że jesteśmy na właściwej drodze”.
Wartość organoidów
Większość substancji fitochemicznych z diety, takich jak polifenole, wykazuje działanie profilaktyczne skierowane przeciwko nowotworom zarówno u ludzi, jak i zwierząt, bez znaczącego uszkadzania zdrowych komórek. Niedawne badanie wykazało, że najniższe ryzyko nowotworu u ludzi zaobserwowano przy spożywaniu 600 g owoców i warzyw dziennie. Jednak dowody dotyczące antynowotworowego działania polifenoli są niejednoznaczne. Może to wynikać z połączenia dostarczanych polifenoli, działania towarzyszących im związków (zwykle – błonnika), wpływu mikroorganizmów jelitowych lub typu badanego nowotworu. Tak więc badacze z projektu TRIANGLE wykorzystali modele przewodu pokarmowego, aby zbadać procesy, dzięki którym substancje fitochemiczne, zwłaszcza polifenole i błonnik, są przekształcane w metabolity mikrobiomu jelitowego. Umożliwiło to zespołowi rozpoznanie obiecujących metabolitów mikrobiomu jelitowego. Metabolity te następnie wprowadzono do organoidów (i tumoroidów) – organicznych replik tkanek 3D – pojedynczo lub w połączeniu. Reakcje organoidów ludzkiego jelita grubego zmierzono, wykorzystując spektrometrię mas i techniki obrazowania 3D, w tym automatyczne mikroskopy konfokalne. W projekcie TRIANGLE znaleziono dowody na to, że metabolity uwalniane podczas metabolizmu flawan-3-oli przez mikrobiom w przewodzie pokarmowym mogą wspierać zaprogramowaną śmierć komórek (apoptozę) hamującą rozwój nowotworu, wspierając tym samym zdrowie jelit. „Do tej pory mało kto wykorzystywał organoidy jelitowe jako modele raka jelita grubego oraz spektrometrię mas do dokumentowania wpływu metabolitów pochodzących z diety na organoidy/tumoroidy”, dodaje Rubert. „Pozwoliło nam to znacznie lepiej zrozumieć procesy metaboliczne”.
Profilaktyka
Rak jelita grubego stanowi drugą najczęstszą przyczynę zgonów związanych z nowotworami w Europie. Jest to też trzeci najczęściej diagnozowany nowotwór u mężczyzn i drugi u kobiet. Prognozy pokazują, że liczba przypadków raka jelita grubego wzrośnie o 60 % do ponad 2,2 miliona nowych przypadków oraz 1,1 miliona zgonów do 2030 roku. Wynika to ze starzenia się populacji i zwiększonej popularności „zachodniej” diety i stylu życia. TRIANGLE i inne, podobne projekty mogą poprawić zdrowie jednostek poprzez określenie typu i ilości metabolitów mikrobiomu koniecznych do zapobiegania rakowi jelita grubego czy innym chorobom przewodu pokarmowego. „Mając większą wiedzę, możemy określić działania profilaktyczne, takie jak zalecenia dietetyczne i tworzenie precyzyjnych prebiotyków i probiotyków. Ograniczy to częstość występowania choroby i poprawi stan zdrowia, obniżając tym samym koszty opieki zdrowotnej”, wyjaśnia Rubert. Zespół planuje zweryfikować swe ustalenia, wykorzystując modele zwierzęce lub interwencyjne badania nad dietą. Dodatkowo badacze chcą lepiej zrozumieć różnice w metabolitach mikrobiomu jelitowego u zdrowych dawców i u pacjentów z rakiem jelita grubego.
Słowa kluczowe
TRIANGLE, jelito grube, rak, organoid, substancje fitochemiczne, błonnik, przewód pokarmowy, metabolity, polifenole, mikroorganizmy, jelita, dieta
