Mikrobiom jelitowy to złożony ekosystem mikroorganizmów, w tym bakterii, wirusów i grzybów, które zamieszkują nasze jelita. Odgrywa fundamentalną rolę nie tylko w trawieniu, ale także w modulacji układu odpornościowego, metabolizmie i ochronie przed chorobami. 

W ostatnich latach coraz więcej badań dostarcza dowodów na to, że mikrobiom może wpływać na ryzyko rozwoju nowotworów. Zwraca się również uwagę na rolę witamin i minerałów, które mogą oddziaływać na mikroflorę jelitową. Jako lekarz i pasjonatka zdrowia chciałabym przybliżyć, w jaki sposób te dwa elementy – mikrobiom i mikroelementy – łączą się w kontekście raka.

Mikrobiom jelitowy, mikroskładniki a rozwój i leczenie raka

Mechanizmy interakcji między mikrobiomem jelitowym, mikroskładnikami odżywczymi a rozwojem i leczeniem raka są skomplikowane i wielokierunkowe. Mikrobiom jelitowy, składający się z bilionów mikroorganizmów, pełni istotną rolę w funkcjonowaniu układu odpornościowego oraz metabolizmie składników odżywczych.

Niestety, zmiany w mikrobiomie mogą sprzyjać rozwojowi raka, w tym jego inicjacji, progresji czy przerzutom. Z kolei do dysbiozy – zaburzenia równowagi mikroorganizmów jelitowych – mogą prowadzić niedobory mikroelementów.

Dysbioza powoduje zmniejszenie syntezy białek zonuliny-1 i okludyny, które stanowią ważny element strukturalny połączeń ścisłych między enterocytami. W wyniku tego procesu połączenia między nimi tracą swoją funkcję, a błona śluzowa przewodu pokarmowego traci integralność.

Konsekwencją zaburzenia bariery jelitowej jest zwiększona przepuszczalność błony śluzowej przewodu pokarmowego, co prowadzi do przenikania przez nią wielu antygenów i innych szkodliwych substancji.

Nierównowaga w mikrobiomie jelitowym prowadzi do zmniejszenia liczby korzystnych bakterii i zwiększenia liczby bakterii sprzyjających rozwojowi nowotworów. Ponadto dysbioza może wywołać przewlekły stan zapalny.

Badanie próbek kału 61 pacjentów z rakiem płuca wykazało utratę różnorodności mikroflory w porównaniu ze próbkami kału 28 zdrowych osób. U tych pacjentów zaobserwowano znaczący spadek bakterii przeciwzapalnych i produkujących krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFAs) oraz wzrost liczby bakterii promujących nowotwory. Natomiast inne badanie wskazało na powiązanie dysbiozy z rakiem dróg żółciowych (cholangiocarcinoma).

Synergia mikrobiomu i mikroskładników w immunomodulacji i przeciwdziałaniu rakowi

Mikroorganizmy jelitowe mogą wpływać na biodostępność i absorpcję mikroskładników poprzez produkcję metabolitów czy modyfikację pH jelita. Z drugiej strony mikroelementy wpływają na wzrost i aktywność określonych grup bakterii, promując florę fizjologiczną lub patogenną w zależności od ich stężenia.

W kontekście terapii przeciwnowotworowych skład mikrobiomu może wpływać na skuteczność leczenia, w tym immunoterapii oraz chemioterapii. Bakterie jelitowe mogą metabolizować leki, modulować aktywację limfocytów T oraz regulować odpowiedź zapalną w mikrośrodowisku guza.

Mikrobiom jelitowy a rak jelita grubego

Rak jelita grubego jest jednym z najlepiej udokumentowanych przypadków, w którym zmiany w mikrobiomie odgrywają istotną rolę w rozwoju nowotworu. Badania wykazują, że obecność bakterii takich jak Fusobacterium nucleatum czy Escherichia coli z genem colibactyny sprzyja powstawaniu mutacji genetycznych oraz progresji nowotworu.

Pozytywny wpływ mają natomiast bakterie probiotyczne, takie jak Lactobacillus, Bifidobacterium czy Akkermansia muciniphila. Wytwarzają one SCFA, w tym kwas masłowy, który odgrywa istotną rolę w regulacji cyklu komórkowego, apoptozie oraz kontroli zapalenia. Działają również jako modulatory epigenetyczne, wpływając na ekspresję genów odpowiedzialnych za wzrost guza.

Jakie witaminy i minerały wpływają na ryzyko i progresję raka?

W badaniu opublikowanym na łamach Frontiers in Immunology pod uwagę wzięto następujące witaminy i minerały:

Cynk

Niedobór cynku może prowadzić do osłabienia bariery jelitowej, co ułatwia przechodzenie patogenów do organizmu i sprzyja stanom zapalnym. Może również upośledzać działanie enzymów naprawiających DNA. Wzbogacenie diety w cynk może pozytywnie wpłynąć na terapię przeciwnowotworową, wspomagając rozwój korzystnych bakterii, takich jak Prevotella czy Actinobacteria.

Selen

Selen wykazuje silne właściwości antyoksydacyjne i przeciwzapalne. Działa ochronnie na błony komórkowe, ograniczając stres oksydacyjny. Optymalne stężenie tego pierwiastka może wspierać działanie mikrobiomu i chronić przed kancerogenezą.

Miedź

Podwyższone poziomy miedzi stwierdzono w liniach komórek rakowych, tkankach i surowicy pacjentów, co sugeruje jej rolę w proliferacji komórek i progresji raka.

Żelazo

Żelazo jest niezbędne dla bakterii zasiedlających nasze jelita, ale jego nadmiar może sprzyjać rozwojowi patogennych bakterii, co zwiększa ryzyko raka jelita grubego.

Witamina D

Naukowcy zauważyli, że witamina D kontroluje proliferację komórek nowotworowych oraz moduluje odpowiedź komórek odpornościowych w mikrośrodowisku guza. Jej odpowiedni poziom może wspomagać terapię przeciwnowotworową. Witamina D pomaga również w utrzymaniu równowagi mikrobiomu jelitowego, ograniczając namnażanie niepożądanych bakterii.

Witaminy z grupy B

Kompleks witamin B odgrywa wieloaspektową rolę w regulacji aktywności komórek odpornościowych, przeżywalności bakterii oraz zdrowiu mikrobiomu jelitowego. Metaanaliza wykazała, że zwiększone stężenie witaminy B2 (ryboflawiny) we krwi i diecie może zmniejszać ryzyko raka jelita grubego, a suplementacja tiaminą może hamować procesy nowotworowe w niektórych typach raka.

Witamina A

Witamina A ma interesujący związek z mikrobiomem jelitowym. Badania pokazują, że jej poziom w osoczu może wpływać na skład mikroorganizmów jelitowych (suplementacja wspomaga wzrost korzystnych mikroorganizmów, takich jak Lactobacillus i Bacteroidetes).  Ponadto witamina A wykazuje działanie ochronne, szczególnie w kontekście raka płuc i prostaty.

Witamina E

Obniżone poziomy witaminy E powiązano z wyższym ryzykiem zachorowania na raka. W badaniach na myszach zaobserwowano, że tokotrienol modyfikuje skład mikrobiomu jelitowego, potencjalnie przywracając jego bardziej korzystny stan.

Witamina C

Witamina C jest silnym antyoksydantem. Jej optymalne spożycie może być powiązane ze zmniejszonym ryzykiem rozwoju różnych typów raka – w tym raka żołądka, pęcherza moczowego, piersi, szyjki macicy, prostaty, trzustki czy glejaka.

Witamina K

Przeciwzapalne i przeciwutleniające działanie witaminy K zapobiega starzeniu się komórek i wykazuje potencjalne działanie przeciwnowotworowe w raku trzustki i prostaty.

Jaki dieta wpływa na mikrobiom jelitowy w kontekście raka?

Dieta jest jednym z najważniejszych czynników kształtujących mikrobiom jelitowy. Zróżnicowana dieta, bogata w błonnik, sprzyja rozwojowi bakterii fermentujących, które wytwarzają SCFA, w tym kwas masłowy, octowy i propionowy. Te metabolity korzystnie wpływają na stan nabłonka jelitowego, mają działanie przeciwzapalne i mogą hamować proliferację komórek nowotworowych.

Wnioski z badania opublikowanego w Frontiers in Immunology są następujące:

  • Dieta bogata w warzywa zwiększa liczebność bakterii rozkładających błonnik z rodziny Firmicutes oraz syntezę krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFAs).
  • Wysokie spożycie tłuszczu może zmieniać skład mikrobiomu, co może wpływać na ryzyko i rokowanie raka jelita grubego.
  • Dieta bogata w błonnik prowadzi do wzrostu bakterii produkujących SCFAs, co w mysim modelu raka jelita grubego wykazuje działanie proapoptotyczne i przeciwzapalne.
  • Eliminacja tłuszczu zwierzęcego z diety wykazała znaczną redukcję bakterii z rzędu Bacteroides.

Jakie mechanizmy przeciwnowotworowe wykazują probiotyki?

Probiotyki mogą działać na wielu poziomach, wykazując właściwości przeciwnowotworowe:

  • modulują odpowiedź immunologiczną, aktywując komórki NK, makrofagi i limfocyty T;
  • zwiększają produkcję cytokin przeciwnowotworowych (np. IL-12);
  • poprawiają szczelność bariery jelitowej, zapobiegając translokacji bakterii i toksyn;
  • produkują metabolity (SCFA) o działaniu antyproliferacyjnym i przeciwzapalnym;
  • ograniczają kolonizację przez bakterie patogenne poprzez konkurencję o składniki odżywcze i miejsca adhezji.

Niektóre szczepy probiotyczne, takie jak Lactobacillus rhamnosus GG czy Bifidobacterium breve, wykazują zdolność wzmacniania odpowiedzi na immunoterapię przeciwnowotworową oraz redukcji działań niepożądanych chemioterapii, m.in. biegunek i uszkodzeń śluzówki jelita.

Badanie opublikowane w Frontiers in Immunology podkreśla, że biotyki (prebiotyki, probiotyki, synbiotyki i postbiotyki) wywierają korzystne efekty poprzez wiele mechanizmów, w tym produkcję SCFAs (szczególnie maślanu), modulację odpowiedzi immunologicznej i wzmocnienie bariery jelitowej.

Źródło: Exploring micronutrients and microbiome synergy: pioneering new paths in cancer therapy