נגישות
review 43

גיליון 43 – המיקרוביום – ספטמבר 2014

האם יש למיקרופלורה השפעות במחלת הסרטן? פרופ' בטי שוורץ

 ביה"ס למדעי התזונה, האוניברסיטה העברית

החיידקים במעיים משחקים תפקיד מפתח במספר רב של מנגנונים הקשורים להיווצרות של סרטן במערכת העיכול. מספר רב של מחקרים דנו בנושא הבוער הזה ברחבי העולם. הסקירה הנוכחית דנה בידע מעודכן על מעורבותם של החיידקים במערכת העיכול בגרימה או במניעה של סרטן, כולל דיון במנגנונים אפשריים. הסקירה המוצגת היא מקיפה ודנה במספר גדול של עדויות ממחקר בבעלי חיים ומחקרים קליניים, הבודקים את המיקרופלורה, או את תפקידם של חיידקים שיכולים לאכלס את המעי באמצעות שימוש של פרוביוטיקה (PRO) ו / או prebiotics (PRE) ואת חלקם במניעה ו/או טיפול בגידולים במערכת העיכול.

  סוגי החיידקים במעיים (המיקרופלורה)

האוכלוסייה הרגילה של חיידקי המעיים הינה אוסף מורכב, דינמי ומגוון של מיקרואורגניזמים, אשר מאכלסים את מערכת העיכול (1). יש בדרך כלל קשר סימביוטי בין אוכלוסיית החיידקים למארח. אינטראקציה זו לטווח ארוך יוצרת תועלת הדדית: המארח (מעי האדם) תורם חומרים מזינים חיוניים הנחוצים להישרדות של החיידקים, והחיידקים מצידם ממלאים תפקידים רבים חיוניים עבור המארח (1). פיתוח שיטות תירבות חיידקים מתוחכמות איפשר זיהוי של מבנים ופונקציות לא ידועות של קהילות החיידקים, ושל יחסי הגומלין בין החיידקים למארח (1). המעיים האנושיים מכילים פי 10 יותר חיידקים (1014) מאשר מספר התאים האאוקריוטים בגוף האדם כולו. יש בפלורה של המעיים פי 100  יותר גנים בהשוואה לגנום האנושי (2). על פי הגישה ה metagenomic, בני אדם הם בעצם "ייצורי-על" (superorganisms), שהגנום שלהם הוא הסכום של הגנים של הגנום האנושי ושל הפלורה במעיים (microbiome)(3). מחקרים מורכבים מסוג מטגנומי (metagenomic) המאופיינים באנליזת הגנום של המיקרופלורה הראו כי מיקרופלורת המעיים מורכבת מהרבה סוגי פריטים הכוללים כ-1000-1500 מיני חיידקים. נוסף לכך הראו, שלכל בן אדם יש לפחות 160 מינים מהסוגים הנ"ל, ושהסוגים האלו הם משותפים (2) במידה רבה באוכלוסייה. החיידקים היותר שכיחים והאחוזים שלהם הם כדלקמן:Firmicutes שמהווים  30.6-83%  והם וכוללים את Clostridium Ruminococcus, Eubacterium, Dorea,Peptostreptococcus, PeptococcusLactobacillus-LBacteroidetes , שמהווים 8-48% וכוללים את משפחת ה Bacteroides;  Actinobacteria שמהווים0.7-16.7%  וכוללים את משפחת ה Bifidobacterium-BF ו Proteobacteria שמהווים 0.1-26.6% וכוללים את משפחת ה Enterobacteriacee(4, 5). מספר מיני חיידקים במערכת העיכול עולה מהפה (פחות מ 200 מינים) עד למעי הגס. מספר החיידקים במעי הגס יכול להגיע לכ- 1010-1012 לגרם של תוכן המעי, כאשר האוכלוסייה הדומיננטית היא האוכלוסייה של אנאירוביים (1). השונות של החיידקים, הן מבחינה כמותית והן מבחינה איכותית לאורך מערכת העיכול, נובעת מגורמים שתלויים במארח (host) (pH, זמן מעבר, חומצות מרה, אנזימי עיכול, ליחה), או לחלופין גורמים שאינם תלויים במארח (חומרי הזנה, תרופות, גורמים סביבתיים) או בגורמים התלויים בחיידקים עצמם (יכולת הידבקות לתאים, אנזימים, פעילות מטבולית) (6).

הוכח בצורה ברורה של-GC יש קשר ישיר ל-HP. חיידק ה HP נחשב לפרו-קרצינוגן טיפוסי, הגורם להתפתחות סוגים שונים של סרטן קיבה. תמיכה בהשערה זו התקבלה בממצאים בהם מיגור מוחלט וחיסול מוצלח של HP לאחר טיפול מתאים הוביל  גם לריפוי של GC ב70-80% מהמקרים 

סוגי סרטן במערכת העיכול והקשר שלהם לחיידקים

רוב המחקרים, הדנים בקשר בין סוגי סרטן במערכת העיכול לחיידקים, התמקדו בסרטן קיבה (GC) או בסרטן המעי הגס (CRC). ההשפעות של החיידקים באזורים אחרים של מערכת העיכול (ושט, מעי דק) אינן ברורות ונדרשים אי לכך מחקרים נוספים.

אדנוקרצינומה של הוושט

אדנוקרצינומה של הוושט (OAC) היא מחלה ממארת שמתפתחת כתוצאה של ריפלוקס (reflux) בין הקיבה לוושט (GERD) שמתרחש לטווח ארוך. לעתים קרובות המחלה מתקדמת ועוברת דרך מצב ביניים Barrett's Esophagus (BE) (סוקר ב (7)). לאחרונה פורסמה מטא אנליזה שכללה 19 מחקרים, שכללו ביחד מעל 1700 מקרים ו 5600 מקרי ביקורת, כאשר המסקנה היא כי קיים קשר הפוך בין הנוכחות שלHelicobacter Pilori   (HP) בקיבה ו-OAC, השפעה זו היא משמעותית יותר כאשר הזן של HP שייך לזני CagA החיוביים (הזנים הפתוגניים ביותר). המטא אנליזה גם גילתה כי לא היה קשר בין HP לקרצינומה של הוושט מסוג squamous carcinoma(8). בניגוד ל OAC, הוכח בצורה ברורה של-GC יש קשר ישיר ל-HP. חיידק ה HP נחשב לפרו-קרצינוגן טיפוסי, הגורם להתפתחות סוגים שונים של סרטן קיבה. תמיכה בהשערה זו התקבלה בממצאים בהם מיגור מוחלט וחיסול מוצלח של HP לאחר טיפול מתאים הוביל  גם לריפוי של GC ב70-80% מהמקרים (9).

סרטן המעי הדק

לסרטן המעי הדק קשר הדוק לדלקת כרונית ולחוסר תפקוד חיסוני, בעיקר במחלות צליאק וקרוהן וגם בתסמונות polyposis. מכיוון, שיש שכיחות נמוכה מאוד של מקרי אדנוקרצינומה במעי הדק, בניגוד מוחלט למתרחש במעי הגס, מניחים שיש שלל גורמים העשויים להיות מעורבים בהתנהגות המנוגדת הזו והם: (1) הבדלים בצפיפות ובטקסונומיה של החיידקים האנאירוביים בתכולת הצואה באזורי המעי הגס לעומת מעי הדק, (2) הבדלים בחילוף החומרים בין שני אזורי המעי, כאשר במעי הגס יש חילוף חומרים מהמעי לכבד דרך המעבר ה-enterohepatic של חומצות מרה ומולקולות אחרות, ו (3) הבדל משמעותי בקצב המעבר של התכולה בין שני אזורי המעי (9).

סרטן המעי הגס

סרטן מעי גס ספורדי (Sporadic Colorectal Cancer [CRC]) מהווה כ 85-90% מכל מקרי סרטן המעי הגס.  מספר המחקרים והעדויות בהם מוכיחים כי חיידקי המעי הגס מעורבים בהיווצרות גידולי CRC במעי הגס הולכים וגדלים. אוכלוסיית החיידקים והמאפיינים שלהם עוברים שינוי משמעותי כאשר יש התפתחות של סרטן מעי גס. אחת מההוכחות היא ששינויים כאלו חלים כבר באוכלוסייה שהתגלו אצלה נגעים טרום סרטניים, וגם באוכלוסייה בעלת סיכון גבוה להתפתחות המחלה, בהשוואה לנבדקים בריאים ו/או אוכלוסייה בסיכון נמוך לפתח סרטן (10). למרות זאת, טרם הוברר האם השינויים האלה קשורים ישירות לסיבת התפתחות הגידול, או שלחילופין חלים שינויים באוכלוסיית החיידקים כתוצאה מהגידול (11, 12). כדי ללמוד בצורה מעמיקה את סיבת הפעילות של מיקרופלורה זו נבדקה הפעילות הציטוטוקסית (Cytotoxic) והגנוטוקסית (genotoxic) של המיקרופלורה על ידי אנליזת דגימות מי צואה של נבדקים בריאים. הפעילות הציטוטוקסית בודקת את ההשפעה של מי הצואה על שגשוג תאי אפיתל המעי, והפעילות הגנוטוקסית בודקת את הנזק לדנ"א שגורמים מי הצואה לתאי המעי. ייתכן והפגיעה נגרמת על ידי חומצות מרה משניות הנמצאות בריכוזים משמעותיים בתכולת המעי הגס (13). כך הוכיחו, כי במי הצואה אכן קיימים חומרים מסרטנים בתכולת המעי הגס, כמו כן הוכיחו שפעילות גנוטוקסית משמעותית ומוגברת התקבלה על ידי מי הצואה מאנשים הצורכים תזונה עשירה בשומן ובבשר, ולעומת זאת התקבלה פעילות נמוכה יותר על ידי מי צואה מאנשים שצרכו מזון עשיר בסיבים, ואפילו הייתה נמוכה מזו שהתקבלה על ידי מי צואה של אנשים שצרכו תזונה דלה בשומן ובשר (14, 15). עדויות נוספות משמעותיות התומכות במעורבות של מיקרופלורת המעי בהתפתחות סרטן מעי גס מתקבלות ממחקרים בבעלי חיים: עכברים ו/או חולדות הגדלים בתנאים סטריליים לגמרי (ללא חיידקים, Germ free, GF) מפתחים דלקת כיבית  (קוליטיס) וגידולים במעי הגס במספר מופחת באופן משמעותי בהשוואה לאותם בעלי חיים הגדלים בתנאים קונבנציונליים (16, 17). בנוסף, למכרסמים הגדלים בתנאי GF יש בדם היקפי מספר מוגבר של סוגי תאים שמחסלים תאי גידול [תאי  Natural Killers (NK)], מספר מוגבר של לימפוציטים ציטוטוקסיים מסוג T, ותאי B. ממצאים אלו מעידם שלמכרסמי GF יש תגובה חיסונית יעילה יותר נגד סרטן. אוכלוסיית החיידקים (המיקרוביוטה, Microbiota) יכולה לתרום להתפתחות CRC באמצעות שינוי במרכיבים השונים שהחיידקים יוצרים. פעילות זאת נקראת דיסביוסיס (dysbiosis) (18) והיא נגרמת מתכונות מזיקות של חיידקים מסוימים, כתוצאה מכך יש שינוי בהרכב אוכלוסיית החיידקים, וכן שינוי בפעילות המטבולית של חיידקים (19). גורמים רבים יכולים לשנות את אוכלוסיית החיידקים בדרכי העיכול כולל אנטיביוטיקה, מתח נפשי ופיזי, קרינה, תנועת מעיים שונה, תזונה וכו' (19).

אוכלוסיית החיידקים האחראית להתפתחות סרטן במערכת העיכול (dysbiosis)

רוב האינפורמציה הקיימת עד כה על תופעת הdysbiosis  היא תוצאה של מחקרים שבוצעו במקרים של סרטן מעי גס.

חיידקים בוושט

עד לאחרונה, לא פורסמו מחקרים המתארים את מגוון חיידקי הוושט בחולים הסובלים מאדנוקרצינומה בוושט (20). במחקר שפורסם רק לאחרונה בדקו את חיידקי הוושט של חולים עם GERD, BE, OAC בהשוואה לאנשים בקבוצת ביקורת. המחקר הראה, שחלה ירידה משמעותית במספר החיידקים מכל הסוגים בחולי GERD ובחולי BE למעט חיידקים מסוג קמפילובקטר, שהוכח שהם מיישבים את הוושט של חולי GERD וחולי BE במספרים הולכים וגדלים. באותו מחקר הוכח שהזן השולט הוא קמפילובקטר מסוג Concisus. בחולי GERD וBE , בהם אומת שהוושט מיושב על ידי מספר מוגבר של חיידקי קמפילובקטר הוכח,  שבדמם של הנבדקים יש רמות גבוהות של IL-18  (21). התפקיד שיש ל IL-18 ב OAC לא נחקר עדיין; עם זאת, כבר בעבר דווח על הקשר בין הרמות בסרום של IL-18 ומחלת האדנוקרצינומה במקרי סרטן אחרים (22).

חיידקים בקיבה

בהקשר לתפקיד המיקרוביוטה וdysbiosis בקיבה במחקרים שנערכו לאחרונה, בדקו את אוכלוסיית החיידקים בקיבה בחולים עם GC וגילו להפתעתם שהקיבה מיושבת על ידי קהילת חיידקים מורכבת לא שונה באופן מאוד משמעותי מקבוצת הביקורת, אבל בכול זאת יש לה ייחודיות מסוימת. למשל; ב GC נמצא שאוכלוסיית החיידקים הטיפוסית התחלפה על ידי מינים שונים השייכים לסוגים של  Streptococcus LVeillonellaו Prevotella, שתפקידם בהתפתחות GC טרם נקבע (23).

חיידקים במעי הדק

בהקשר לסרטן מעי דק, מספר חוקרים סוברים, כי זיהומים של HP וקמפילובקטר jejuni קשורים לסיכון לפתח לימפומה של המעי דק, במיוחד במחלת small intestinal diseaseimmunoproliferative(24). הוצע, כי שגשוג יתר של חיידקי המעי הדק עלול להגדיל את הסיכון להתפתחות אדנוקרצינומה  במעי הדק, שכן החיידקים האנאירוביים המאכלסים את המעיים יוצרים אנזימים כגון glucuronidase, glucosidase sulfatase reductase, ו decarboxylase, אשר פועלים על מצעים שונים (מרה חומצות, חומצות שומן, וכו'), והפעילות האנזימטית עשויה לגרום לייצור מטבוליטים מסרטנים  (25). עם זאת, המחקרים בתחום סרטן המעי הדק הם נדירים והראיות הן מוגבלות למדי; מחקרים נוספים נדרשים כדי להבהיר את תפקידם הייחודי של החיידקים בהיווצרות של סרטן המעי הדק.

חיידקים במעי הגס

בהקשר לסרטן מעי גס (CRC) נמצא, שחיידקים מסוימים נפוצים יותר בצואה של חולי הסרטן לעומת קבוצת הביקורת. מחקר שבוצע לאחרונה הראה, כי בחולי CRC אוכלוסייתBacteroides fragilis הועשרה, ואילו בקבוצת הביקורת אוכלוסייתvulgatusBacteroides, וuniformis  Bacteroidesהועשרה. כמו כן, אוכלוסיית החיידקים השייכים לסוגים של אנטרוקוקוס, Escherichia  Shigella, קלבסיאלה, סטרפטוקוקוס ו Peptostreptococcus הועשרה באופן משמעותי יותר בחולי CRC, בעוד שאוכלוסיית החיידקים השייכים לסוגRoseburia וסוגי חיידקים המייצרים בוטיראט כגון Lachnospiraceae מספרם היה נמוך יותר בצורה משמעותית (26). מעקב אחר הפרופיל האנטיגני של Streptoccocus bovis/ gallolyticus  איפשר להבחין בין חולי CRC לקבוצת הביקורת (סוקר ב (27)). פרופיל אנטיגני זה התגלה גם בחולים שפיתחו פוליפים, דבר המצביע על כך שההדבקה מתרחשת בשלב מוקדם במהלך היווצרות הנגע הסרטני (28). אנליזה של אוכלוסיית החיידקים הנצמדים לרירית המעי הגס של חולים הסובלים מ CRC הראתה ספירה נמוכה באופן משמעותי של Bifidobacterium (BF), במיוחד  longumBF בהשוואה לחולי דלקת (29). מחקר שעשה אנליזה של ההרכב של אוכלוסיית החיידקים בצואה במקרי אדנומה מצא מספר גדול באופן משמעותי של  ProteobacteriaDorea ,Faecalibacterium, וירידה משמעותית ברמות של BacteroidetesBacteroides spp , וspp  Coprococcusלעומת קבוצת הביקורת (30). יתר על כן, על פני השטח של רירית האדנומה במעי הגס הייתה ירידה של פי 20 בחיידקי רירית אופייניים (comensal) בהשוואה לרקמה הנורמאלית (31). בהקשר זה מחקר נוסף גילה, באופן מפתיע, כי רקמת CRC הייתה קשורה בייצוג יתר של חלק מחיידקי ה- commensals – דוגמה לזה הם חיידקי Coriobacteridae, במיוחד מהסוג של Slackia (שהוכח בעבר שמסוגלים לגרום למוות מתוכנן (אפופטוזיס) של תאים סרטניים) ובנוסף חיידקים מסוג Collinsella,Roseburia,Fusobacterium וFaecalibacterium (שלושת סוגי החיידקים האחרונים הינם חיידקים המסוגלים לייצר בוטיראט בכמויות גדולות). לעומת זאת,אוכלוסיית החיידקים מסוגEnterobacteriaceae  הכוללים SerratiaKluyveraCronobacterShigella, ו  Salmonella spp הייתה נמוכה בצורה משמעותית ברקמת חולי CRC(18).

פעילות מועילה של אוכלוסיית החיידקים בסרטן מסוג CRC

בין הפעילויות המועילות של אוכלוסיית חיידקי המעיים על המארח האנושי, רבות קשורות בהגנה מפני סרטן בעיקר מסוג CRC (סוקר ב  (32)): לחיידקים תפקיד חשוב בהתמיינות הסדירה של תאי האפיתל במעי, וכן בבקרה על השגשוג של תאי האפיתל; בקרה על ההתפתחות של מחסום האפיתל (33); יצירת קשר הדוק יותר בין התאים מסוג tight junctions; הגנה מפני זנים פתוגניים; תרומה להבשלה והתפתחות של רקמת הלימפה הקשורה במערכת העיכול (GALT gut-associated lymphoid tissue). מערכת ה GALT הינה חלק מהמערכת החיסונית המולדת, כאשר לקולטנים ממשפחת ה NOD (nucleotide-binding oligomerization domain receptors) ולקולטנים ממשפחת ה  TLR (או Toll like receptors) יש תפקיד חשוב. היבטים חיוביים נוספים נובעים מהתסיסה של פחמימות שלא ניתנות לעיכול, כדי לייצר חומצות שומן קצרות שרשרת – Short-chain fatty acids (SCFA); ה SCFA החשובה ביותר היא בוטיראט, אשר הוכח שיש לה תפקיד חשוב בוויסות של גדילת תאי מעי והתמיינותם, כמו כן היא מעכבת את התפשטות התאים הסרטניים של המעי הגס תוך כדי גרימת תהליך האפופטוזיס  של תאים אלו. פעילויות אלו דווחו לגבי תאי אדנומה של מעי הגס ותאי סרטן המעי הגס (3435). ההשפעות האנטי-סרטניות של בוטיראט כוללות גם גרימת ביטוי מוגבר של סמנים של התמיינות (phosphatasealkaline) (36) ושל גנים הקשורים להגנה מפני מצבי עקה של תאי אפיתל המעי כגון הגן ל-  Glutathione – -transferases -S ושל גנים אחרים. כמו כן בוטיראט גורמת לדיכוי ביטוי של ציקלו-אוקסיגנז מסוג 2, הקשור עם סינתזת פרוסטגלנדינים (סוקר ב (37)). בנוסף, בוטיראט משנה את האפיגנום (epigenome), אשר מהווה סמן לאופן סידור הכרומטין, באמצעות עיכוב של אנזימים מסוג deacetylaseshistone שגורמים לדאצטילציה של היסטונים המצויים בכרומטין (38). היבטים נוספים בהקשר למטבוליזם של חומצות מרה ודגרדציה מוגברת של כימיקלים מזיקים (xenobiotics)  או של מסרטנים המצויים במזון (39).

במי הצואה אכן קיימים חומרים מסרטנים. פעילות גנוטוקסית משמעותית ומוגברת התקבלה על ידי מי הצואה מאנשים הצורכים תזונה עשירה בשומן ובבשר, ולעומת זאת התקבלה פעילות נמוכה יותר על ידי מי צואה מאנשים שצרכו מזון עשיר בסיבים, ואפילו הייתה נמוכה מזו שהתקבלה על ידי מי צואה של אנשים שצרכו תזונה דלה בשומן ובשר 

שינויים מטבולומיים (metabolomic) בסרטן במערכת העיכול

המחקרים שפורסמו עד כה התמקדו בסוג סרטן CRC בלבד, וטרם הופיעו עבודות הקשורות לשינויים מטבולומיים במקרי סרטן מערכת עיכול אחרים. לאחרונה בוצעה השוואה בין דגימות מי צואה (FW)  מחולי CRC ו polyposis , בהשוואה לקבוצת ביקורת, והתוצאות הראו רמות גבוהות יותר של ואלין, לאוצין, איזולאוצין, גלוטמאט וטירוזין ורמות נמוכות יותר של methylamine בחולים בהשוואה לקבוצת הביקורת (40). ניתוח נוסף של FW הוכיח ירידה ברמות של אצטט ובוטיראט בחולי CRC לעומת ביקורת, בעוד שהרמות של פרולין וציסטאין היו בקורלציה עם חומרת מחלת ה-CRC(41). הסביבה התאית (Microenvironment) שמתקבלת עקב נוכחות הגידול היא שונה לגמרי מהסביבה התאית שיש לתאים במעי בריא. הוכח שבגידולים של המעי הגס בהשוואה לביופסיות ריריות נורמאליות יש עלייה משמעותית בריכוז של חומצת חלב, גלוטמט, אספרטאט, טאורין, spermine, גלוטתיון ו glycerophosphoethanolamine, וזה מלווה בירידה משמעותית בסוגים שונים של inositol(42). מחקר נוסף שנערך לאחרונה מצא ריכוזים גבוהים של רוב חומצות האמינו להוציא גלוטמין בגידולים במעי הגס. ברקמת הגידול הוכח, שרמות המטבוליטים השייכים למעגל tricarboxylic acid cycle   היו גבוהות יותר, בעוד שרמות גלוקוז ופירובט ירדו (42). Chan et al.(43)זיהו עשרה מטבוליטים ייחודיים שהופרדו מדגימות הגידול. ריכוז שומנים, גלוקוז ופוליאתילן גליקול היה נמוך יותר בגידולים מאשר ברירית נורמאלית, ואילו ריכוזן של תרכובות המכילות כולין, טאורין, אינוזיטול, גליצין, חומצת החלב, phosphoethanolamine ו phosphocholine היה גבוה יותר בדגימות גידולי CRC  (43).

חילוף חומרים של החיידקים במערכת העיכול וסיכון לסרטן מערכת העיכול

המחקרים שפורסמו עד כה מדווחים שמקרים של סרטן מאופיינים ברמות אבנורמאליות של המטבוליטים שמייצרים החיידקים. למשל מימן גופרתי (H2S) הוא התוצר של חיזור סולפט שמקורו בבשר שמבוצע על ידי החיידקים. H2S עשוי לגרום להיווצרות CRC דרך נזק לדנ"א, יצירה של רדיקלים חופשיים וגרימת דלקת ברירית (44). H2S יכול לגרום גם לפרוליפרציה מוגברת של תאי אפיתל במעי הגס (השפעה ההפוכה מזו של בוטיראט) יחד עם עיכוב של cytochrome-oxidase, והפרעה בניצול בוטיראט, בסינתזת ריר ובמתילציה של דנ"א (45). הוכח שריכוזי H2S היו גבוהים בצורה משמעותית בחולים שעברו ניתוח ל CRC, ופיתחו מאוחר יותר CRC מחדש, בהשוואה לאלו שלא פיתחו (46). יכולת המעי הגס לעשות דטוקסיפיקציה של רעלנים כגון H2S היא ירודה בחולים שפיתחו CRC(47). כמו כן נמצא ש Reactive oxygen species (ROS) עלולים לגרום לנזק לדנ"א, וריכוזם מוגבר יותר ב CRC(48). הוכח שהחיידק Enterococcus faecalis מייצר סופראוקסידים ברמות גבוהות (49) וגם HP מייצר בקיבה רמות גבוהות של ROS(50). השינוי שנגרם ל-DNA כתוצאה מנזק חמצוני הוא אחד מהגורמים החשובים ביותר המעורבים במוטגנזה שמובילה בסופו של דבר להיווצרות מחלת הסרטן (51). בנוסף, כמויות גדולות של מי חמצן מיוצרות ומופרשות על ידי תאי אדם סרטניים (52), מנגנון שעשוי לשפר את היכולת החודרנית של הגידול וגם לתרום לשיגשוגו. חומצות מרה הידרופוביות (משניות) מיוצרות על ידי המיקרופלורה. ריכוזן עולה במיוחד כשהתזונה כוללת צריכת שומן גבוהה, והמטבוליזם מתרחש דרך שפעול האנזים החיידקי 7 alfa-dehydroxylation (הנפוץ בקלוסטרידיום) (53). חומצות מרה משניות גורמות להפרעות מיטוטיות, לנזק בדנ"א, להשפעות אנטי אפופטוטיות וליצירה מוגברת של ROS, המעלה כאמור את הסיכון לפתח CRC(54). נוסף לכך הוכח, שרמות גבוהות של חומצות מרה בצואה קשורות לסיכון מוגבר לפתח CRC בבני אדם (55). תרכובות מסוג N-nitroso (NOC) מיוצרות מניטרטים (בעיקר מבשר אדום) על ידי חיידקי מעי. הוכח ש NOC הם חומרים מסרטנים מאוד, מכיוון שהם מסוגלים לגרום לאלקילציה ולפעילות גנוטוקסית של ה-DNA(56). מטבוליטים אחרים שהחיידקים מייצרים הם aglycones מסוימים (מסרטנים במכרסמים), אמינים ארומטיים (לא הוכחו כמסרטנים באופן ברור) ואצטאלדהיד (מטבוליט שמקורו מאתנול, מולקולה בעלת פעילות מסרטנת חזקה, היכולה לגרום לסרטן בכל מערכת העיכול) (57). אנזימים חיידקיים Beta-glucuronidase המיוצר על ידי הפלורה (במיוחד בפלורה הטיפוסית שנובעת מדיאטות שגורמות לסיכון גבוה לחלות ב-CRC) מעורב במחלת ה CRC, על ידי יצירת מטבוליטים מסרטנים והאצת קצב הגדילה של הנגע הסרטני (58). לשליש מסוגי חיידקי ה-Clostridia יש פעילות של Beta-glucuronidase. בניגוד ל-Clostridia, ב-Bacteroides ו BF חיידקים שהוכחו שהם קשורים בהגנה מפני תהליכים סרטניים, אין התבטאות של האנזים  Beta-glucuronidase(59). באוכלוסיות שנמצאות בסיכון גבוה לחלות ב- CRC, או לחילופין בחולי CRC, נמדדו רמות גבוהות יותר באופן משמעותי יחסית לקבוצת הביקורת של פעילות -Beta-glucuronidase בצואה (60).

חיידקים ושינויים אפיגנטיים בסרטן במערכת העיכול

סוגי סרטן למיניהם במערכת העיכול גם מושפעים משינויים אפיגנטיים (סוקר ב(61). השינויים האלו מאופיינים על ידי פעילות של hypomethylation של הדנ"א הגנומי הכללי, דבר המוביל לחוסר יציבות גנומית ולהפעלת אונקוגנים. פעילות זו יוצאת לפועל במקביל לתהליך היפרמתילציה של אזורי הפרומוטוריםהעשירים באזורים Cytosine-phosphate-Guanine (איי CpG)הגורמים להשתקה של גנים מדכאי סרטן. שינויים אלו מלווים בהגברת מודיפיקציה של היסטונים ומשפיעים גם על פרופיל של ה microRNA. פעילות זו קשורה לעיכוב ביטוי של גנים מדכאי גידולים, דבר הגורם להתקדמות מחלת ה CRC(62). במחקר שנערך לאחרונה מצאו 147 hypermethylations ו 27 hypomethylations של גנים המקודדים לחלבונים שהיו קשורים לעתים ל- CRC. מהגנים שהתגלו, עשרה מהם היו hypermethylated במאה אחוז של מקרי CRC. נמצאו עוד גנים רבים אחרים שהיו hypermethylated בלמעלה מ 50% מהמקרים של CRC. בנוסף, hypermethylations 11 ו 96 hypomethylations של miRNAs היו קשורים גם עם CRC   (61). אחד מהשינויים האפיגנטיים הנפוצים היום הוא ברמת המתילציה של אזורי האיים העשירים באיזורי CpG של רצף ה-DNA המקודד ל miR-137 הגורם להפחתת הביטוי של הmiR- הנ"ל. תופעה זו הינה אירוע אפיגנטי מוקדם ותכוף בסרטן מעי גס, המתרחש ב 81%  ממקרי CRC וב 14% של הרירית שנראית נורמאלית אבל סמוכה לאזורי הגידול. ההשתקה של miR-137 יכולה להשפיע על ביטוי של כ -500 גנים, שמהווים מטרות של miR-137(62). השינויים ש-miR-137 משפיע הוא ברמה של ביטוי של mRNA בשלל גני המטרה והוא יכול לגרום לשינויים של פי 2-20, ובמקביל יכול לגרום גם לשינויים בביטוי חלבון. ישנן מולקולות miR נוספות, שמשפיעות על מספר דומה של  גני המטרה, וגם הן מושפעים משינויים אפיגנטיים וגם להן השפעה חשובה על ההתפתחות של CRC. מחקר שנערך לאחרונה ב CRC באדם הראה, כי ביטוי הגן המדכא גידולים p21 המגיב ל miR, תלוי בבקרתו של בוטיראט שכאמור קודם הוא תוצר הפעילות המטבולית החיידקית (63). הפעילות האפיגנטית של מתילציה יכולה גם להשתנות על פי שינויים באוכלוסיית החיידקים ה commensal ולגרום בעקבות כך לשינויים ב DNA(64).

פרוביוטיקה, פרה-ביוטיקה, סינביוטיקה וסרטן במערכת העיכול

מכיוון שחיידקים מעורבים בהיווצרות של סרטן במערכת העיכול, מניפולציות מסוימות יכולות להיות מועילות ועשויות להיות להן השפעות המונעות את התפתחות הגידול. אי לכך החיידקים יכולים להיות מוגדרים כטיפוליים ממש או כאמצעי טיפול מניעתיcancer-preventive/therapeutic  (65). רוב המחקרים שבוצעו עד כה הם ב CRC. לאחרונה סוגי סרטן מערכת העיכול אחרים (כמו קיבה והוושט) החלו להיחקר גם כן. על פי ההגדרה הקלסית, פרוביוטיקה (PRO) הם חיידקים חיים אשר, כאשר ניתנים בכמות מספקת, מקנים יתרון בריאותי למארח (66). רוב הזנים של PRO שייכים ל L ו-BF, אבל יש גם שימש ב thermophilus סטרפטוקוקוס, אנטרוקוקוס, Escherichia coli וSaccharomycesboulardii(66). פרה-ביוטיקה, Prebiotic ( (PREהוא מרכיב מזון שאינו נעכל, וכך בצורה סלקטיבית מעודד צמיחה ו/או פעילות של אחד, או מספר מצומצם של חיידקים במעי הגס, שיש להם השפעה מועילה, כפי שהוכח שלאחר צריכתם חל שיפור בבריאות של בן האדם הצורך והמשמש כמארח של החיידקים. PRE נמצא בשימוש נרחב במחקרים הקשורים ל- CRC, ה-PRE הנפוצ<