Jak ćwiczenia fizyczne zmieniają mikrobiom, aby skuteczniej walczyć z rakiem

Badanie przeprowadzone na University of Pittsburgh (USA) odkryło zaskakujący mechanizm stojący za korzyściami płynącymi z ćwiczeń fizycznych w walce z rakiem. Według naukowców ćwiczenia nie tylko zmniejszają rozmiar guza u myszy, ale także poprawiają odpowiedź na immunoterapię poprzez modyfikację mikrobiomu jelitowego.

Badania opublikowane w czasopiśmie Cell zidentyfikowały związek mrówczanu, wytwarzany przez bakterie jelitowe u zwierząt ćwiczących, jako odpowiedzialny za te korzystne efekty. Ten sam związek został również powiązany z lepszymi wynikami u pacjentów z czerniakiem.

„Już wiedzieliśmy, że ćwiczenia poprawiają skuteczność immunoterapii nowotworowej, a także modyfikują mikrobiom. Nie wiedzieliśmy jednak, jak te dwa czynniki są ze sobą powiązane” — wyjaśnia Marlies Meisel, starsza autorka badania i profesor w Katedrze Immunologii w Pitt School of Medicine. „Nasza praca pokazuje, że zmiany w mikrobiomie jelit wywołane ćwiczeniami wzmacniają układ odpornościowy i poprawiają immunoterapię dzięki formatowi”.

Zespół kierowany przez Catherine Phelps porównał myszy, które ćwiczyły przez cztery tygodnie, z myszami osiadłymi. Aktywne myszy rozwijały mniejsze guzy i żyły dłużej, gdy miały do ​​czynienia z agresywną formą czerniaka. Jednak korzyści te zniknęły, gdy zwierzęta były leczone antybiotykami lub hodowane bez mikrobiomu, co potwierdza, że ​​bakterie jelitowe były kluczowe.

„Kiedy wyeliminowaliśmy bakterie, ćwiczenia nie miały już żadnego wpływu na raka. Zaskakujące było, że wszystko zależało od mikrobiomu ” – zauważa Phelps.

Wykorzystując narzędzia sztucznej inteligencji, naukowcy zidentyfikowali mrówczan jako metabolit wytwarzany przez bakterie, które wygenerowały te pozytywne efekty. W modelach czerniaka, gruczolakoraka i chłoniaka doustne podawanie mrówczanu znacząco zmniejszyło wzrost guza i zwiększyło skuteczność immunoterapii opartej na inhibitorach punktów kontrolnych układu odpornościowego.

Aby sprawdzić, czy te ustalenia są istotne dla ludzi, zespół przeanalizował próbki krwi od pacjentów z zaawansowanym czerniakiem leczonych immunoterapią. Osoby z wyższym poziomem mrówczanu we krwi miały lepsze przeżycie bez progresji.

Przeprowadzili również przeszczepy kału u myszy, wykorzystując próbki od pacjentów z wysokim lub niskim poziomem mrówczanu. Myszy, które otrzymały mikrobiotę od pacjentów z wysokim poziomem mrówczanu, wykazały zwiększoną aktywność komórek T i lepszą kontrolę guza.

Przeszczep kału jest już badany jako terapia poprawiająca wyniki immunoterapii u pacjentów, którzy nie reagują . Nie jest jednak do końca jasne, dlaczego niektóre stolce „super dawcy” dają lepsze rezultaty.

„Chcemy opisać biomarkery metaboliczne, aby zidentyfikować superdawców FMT, ponieważ to prawdziwa czarna skrzynka” — zauważa Meisel. „Obecnie wszyscy skupiają się na gatunkach bakterii, ale nasze badania sugerują, że nie chodzi tylko o to, jakie mikroby są obecne, ale co robią i jakie metabolity produkują”.