Изменение микробиоты кишечника как фактор прогрессирования перидуктального фиброза и развития холангиокациномы

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-25-00432

НазваниеИзменение микробиоты кишечника как фактор прогрессирования перидуктального фиброза и развития холангиокациномы

Руководитель Федорова Ольга Сергеевна, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации , Томская обл

Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-208 - Онкология

Ключевые слова Холангиокарцинома, Микробиота, Перидуктальный фиброз, Трематодоз, Инвазия Opistorchis felineus, Персонифицированная медицина

Код ГРНТИ76.29.49

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В соответствии с мировой статистикой, рак печени занимает шестую позицию среди наиболее распространенных локализаций злокачественных новообразований и является второй по значимости причиной смертности в онкологии вследствие их агрессивности, отсутствия специфических симптомов, длительного бессимптомного течения и способов доклинической диагностики, резистентности к терапии [Banales JM, Cardinale V, Carpino G et al., 2016; GLOBOCAN 2020]. Заболеваемость холангиоцеллюлярным раком растет во всем мире, в настоящее время на его долю приходится 15% всех первичных раков печени и 3% злокачественных новообразований пищеварительного тракта. Наиболее высокая заболеваемость раком печени в мире регистрируется в странах Юго-Восточной Азии и Северной Африки (более 20 случаев на 100 тыс. населения ежегодно) [GLOBOCAN 2020]. В эндемичных по печеночному трематодозу, вызываемому O. felineus регионах Западной Сибири данный показатель более, чем вдвое превышает средние значения по Российской Федерации и миру (более 9 случаев на 100 тыс. населения ежегодно), и онкологические заболевания печени, в частности холангиокарциномы (ХК), является значимым социально-экономическим бременем [Fedorova OS, Kovshirina AE, Odermatt P. et al., 2016]. ХК относится к мультифакторным заболеваниям, в развитии которого принимают участие генетические, инфекционные, экологические, эпидемиологические факторы риска. Также значимыми факторами риска являются первичный склерозирующий холангит / язвенный колит, хронические вирусные гепатиты С и В, носительство вируса Эпштейна – Барр, неалкогольная жировая болезнь печени, холелитиаз и (или) мальформации билиарной системы, пищевые канцерогены (N-динитрозодиметиламин), отложения рентгеноконтрастных веществ (торотраст) в желчных протоках [Patel T., 2011; Palmer W.C., Patel T., 2012; Uddin M.H., Shunyu L., Jin Y, 2016; Woo H., Han J.K., Kim J.H., 2017]. Важную роль в канцерогенезе играют иммунные механизмы: хроническое воспаление приводит к усилению воздействия на холангиоциты провоспалительных медиаторов - интерлейкина-6, фактора некроза опухоли-ɑ, циклооксигеназы-2 и активации сигнального пути Wnt с прогрессированием мутаций в генах-супрессорах опухолей, прото-онкогенах и генах репарации ДНК и повышением риска канцерогенеза [Meng, Changting et al., 2018]. Существуют также экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что у пациентов с ХК на фоне инвазии печеночной трематодой О. viverrini установлено повышение представленности бактерий семейств Bifidobacteriaceae, Enterobacteriaceae и Enterococcaceae, Helicobacteraceae в сравнении с неинвазированными больными [B. Sripa et al., 2016; K.R. Chng, 2016]. Для решения данной проблемы необходимо установить значение микробиоты кишечника в канцерогенезе опухолей билиарного тракта и разработать технологии прогнозирования осложнений инвазии O. felineus. В ходе реализации проекта впервые с использованием технологии секвенирования гена бактериальной 16S рРНК будет охарактеризован таксономический состав кишечной микробиоты и определен его вклад в развитие перидуктального фиброза и ХК на фоне инвазии O. felineus у населения эндемичных регионов. В результате выполнения проекта будет установлена взаимосвязь между особенностями структуры печени по результатам ультразвукового исследования (наличие описторхоз-ассоциированного перидуктального фиброза), клиническими параметрами, данными паразитологического исследования (интенсивность инвазии) и составом сообщества микроорганизмов кишечника у пациентов с ХК на фоне инвазии O. felineus. Впервые будут получены данные о вкладе таксономического разнообразия микробиоты кишечника в развитие онкологической патологии гепатобилиарного тракта, имеющие важное практическое значение для разработки новых технологий прогнозирования осложнений инвазии O. felineus в эндемичных регионах Российской Федерации.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Ковширина А.Е., Федорова О.С., Ковширина Ю.В., Петров В.А. Роль сывороточных и ультрасонометрических маркеров в ранней диагностике злокачественной трансформации перидуктального фиброза печени на фоне инвазии Opisthorchis felineus Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии, 33(6), с. 20-29 (год публикации - 2023)
10.22416/1382-4376-2023-33-6-41-53

2. Федорова О.С., Ковширина А.Е., Соколова Т.С., Куленич В.В., Огородова Л.М. Исследование микробиоты кишечника у больных холангиокарциномой Бюллетень сибирской медицины, №1, 2025 год (год публикации - 2024)

3. Мелентьева А.П., Паршуткина Т.А., Огородова Л.М., Фёдорова О.С. Иммуномодулирующее действие гемозоина Opisthorchis felineus и его участие в снижении аллергического воспаления через активацию инфламмасомы Российский аллергологический журнал, Том 21, № 2, 2024, С. 295–304. (год публикации - 2024)
https://doi.org/10.36691/RJA16930

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В рамках исследования «Изменение микробиоты кишечника как фактор прогрессирования перидуктального фиброза и развития холангиокациномы» сформулирована цель - установить значение микробиоты кишечника в канцерогенезе опухолей билиарного тракта на фоне инвазии Opisthorchis felineus. В ходе второго года реализации проекта проведено исследование микробиоты кишечника у пациентов с инвазией Opisthorchis felineus в заввисимости от наличия осложненного течения в виде перидуктального фиброза по данным ультразвукового исследования печени и гепатобилиарного тракта. Выполнено ампликонное секвенирование образцов по фрагменту V4 гена 16S рРНК в двух выборках: 1) у пациентов на фоне инвазии O. felineus с выраженным перидуктальным фиброзом по данным ультразвукового исследования гепатобилиарной системы (n=30), 2) у пациентов на фоне инвазии O. felineus без перидуктального фиброза (n=30). Приготовление библиотеки для секвенирования проводилось в соответствии с протоколом (16S Metagenomic Sequencing Library preparation) для MiSeq, Illumina. Секвенирование полученной библиотеки выполнено на приборе Illumina MiSeq, с использованием набора парных прочтений 2×250 пн с добавлением 20% Phix в качестве контроля. Результаты показали статистически значимые различия в альфа-разнообразии микробиоты между представленными группами (p < 0,01). Также с помощью анализа PERMANOVA были установлены значимые различия в видовой структуре кишечной микробиоты между двумя группами (R2 = 0,03, p<0,05). Наиболее представленными типами в микробиоте образцов стула обеих групп пациентов с инвазией O. felineus (с перидуктальным фиброзом и без такового) были Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteriota, Bacteroidota, Verrucomicrobiota. На уровне семейства в двух группах пациентов наиболее представлены Ruminococcaceae, Lachnospiraceae, Acutalibacteraceae, Erysipelatoclostridiaceae, Enterobacteriaceae, Oscillospiraceae, Erysipelotrichaceae, Bacteroidaceae, Akkermansiaceae и др. Наиболее представленные бактерии на уровне рода в группе пациентов на фоне инвазии O. felineus без перидуктального фиброза: Catenibacterium - 10,41 ± 12,15%; Escherichia Shigella - 9,82 ± 16,48%; Faecalibacterium - 8,32 ± 9,08%; Holdemanella - 8,15 ± 17,61%; Roseburia - 7,48 ± 11,51%. В группе пациентов с перидуктальным фиброзом на фоне инвазии O. felineus наиболее представленные роды: Faecalibacterium - 13,86 ± 11,20%; Catenibacterium - 12,51 ± 14,63%; Roseburia - 5,29 ± 5,75%; Gemmiger - 4,94 ± 5,96%; Streptococcus - 4,76 ± 11,98%. Сравнительный анализ наиболее представленных родов между исследуемыми группами с использованием Maaslin2 показали, что микробиота образцов стула пациентов с перидуктальным фиброзом характеризуется увеличением представленности Ruminococcus, Flavonifractor, Holdemanella, Bacteroides, Alistipes, Phocaeicola, Lachnospira, Collinsella, Ligilactobacillus, Clostridium, Gemmiger, Faecalibacterium, Phascolarctobacterium, Dysosmobacter, Acetatifactor, Evtepia, Allisonella, Brevundimonas, Ochrobactrum в сравнении с пациентами без перидуктального фиброза. Представленность бактерии родов Pseudomonas, Aureimonas, Stenotrophomonas и Streptococcus была выше в группе пациентов с описторхозом без перидуктального фиброза. В дальнейшем проведено исследование микробиоты кишечника как фактора прогрессирования перидуктального фиброза и развития холангиокациномы у больных описторхозом. Выявлено значимое увеличение индекса разнообразия Шеннона в группах пациентов с перидуктальным фиброзом (p = 0.014) и холангиокарциномой (p < 0.001) по сравнению с группой пациентов с описторхозом. Индекс Симпсона был значимо повышен в группе пациентов с перидуктальным фиброзом по сравнению с пациентами с описторхозом (p = 0.014). Индекс Chao1 был значимо повышен в группе пациентов с холангиокарциномой со сравнению с группами пациентов с перидуктальным фиброзом (p < 0.001) и группой пациентов с описторхозом (p < 0.001). При оценке бета-разнообразия между группами были обнаружены значимые различия на уровне родов при использовании расстояний Эйтчисона (R2 = 0.15, p < 0.001) и Жаккара (R2 = 0.19, p < 0.001). В результате сравнительного анализа у пациентов с перидуктальным фиброзом было выявлено увеличение представленности родов бактерий Ruminococcus, Alistipes, Oscillospiraceae UCG-003, неклассифицированных родов семейства Ruminococcaceae, неклассифицированных родов класса Clostridia, а также снижение представленности родов Pseudomonas, Stenotrophomonas, Escherichia Shigella относительно группы пациентов с описторхозом без перидуктального фиброза. У пациентов с холангиокарциномой было выявлено увеличение представленности родов бактерий Bacteroides, Faecalibacterium, Prevotella, Alistipes, Stenotrophomonas, Anaerostipes, Pseudomonas, Eubacterium coprostanoligenes group, Lachnospira, а также снижение представленности родов Roseburia, Collinsella, Holdemanella, Catenibacterium, Escherichia Shigella, Blautia, Streptococcus и Clostridium относительно группы пациентов с описторхозом. Таким образом, в ходе реализации второго года проекта впервые охарактеризован таксономический состав микробиоты кишечника у пациентов с инвазией Opisthorchis felineus в зависимости от наличия перидуктального фиброза по данным ультрасонометрических показателей. Впервые получены данные о роли изменения микробиоты кишечника как фактора прогрессирования перидуктального фиброза и развития холангиокарциномы.

Публикации

Возможность практического использования результатов
Практическое использование результатов данного проекта возможно при разработке новых прецизионных диагностических технологий для верификации социально значимых заболеваний (включая онкологические). Сформированная база данных, содержащая метагеномные данные о составе микробиоты кишечника (https://doi.org/10.5281/zenodo.14284537) может быть использована в решении научно-исследовательских и технологических задач.