Διερεύνηση της προστατευτικής δράσης της τοξίνης cholera-toxin του βακτηρίου Vibrio cholerae στην καρκινογένεση
Creators: name: Αφαλωνιάτη, Χαρά Π.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Καρκίνος
Cholera-toxin
DMBA
Μικροβίωμα
Cancer
Microbiome

description: Κατά την εξέλιξη των προνεοπλασματικών αλλοιώσεων σε νεοπλασία σημαντικό ρόλο παίζει εκτός από το μικροπεριβάλλον του όγκου και το μακροπεριβάλλον και πιο συγκεκριμένα η αλληλεπίδραση ανάμεσα στο ανοσοποιητικό, το ενδοκρινικό και το νευρικό σύστημα, καθώς και στο μικροβίωμα του εντέρου. Τη σπουδαιότητα του ανοσοποιητικού συστήματος και του μικροβιώματος ενισχύει η θεωρία των «συνθηκών υγιεινής», σύμφωνα με την οποία τα αντιγονικά ερεθίσματα που λαμβάνουν δια της πεπτικής οδού οι κάτοικοι των αναπτυσσόμενων χωρών σε νεαρή ηλικία, εξαιτίας των κακών συνθηκών υγιεινής, είναι πιθανό να τους προστατεύουν από αυτοάνοσα νοσήματα και αλλεργίες αργότερα στη ζωή τους. Ένα νόσημα που υπάρχει ακόμη στις αναπτυσσόμενες χώρες, αλλά έχει εξαλειφθεί από τις αναπτυγμένες, είναι η διαρροϊκή νόσος χολέρα που προκαλείται από την τοξίνη cholera toxin (CT) του βακτηρίου Vibrio cholerae. Η CT είναι γνωστή για την ισχυρή ανοσοενισχυτική και ανοσορρυθμιστική της δράση. Βασικός στόχος της παρούσας διατριβής ήταν να διερευνήσει εάν η χορήγηση της CT από το στόμα σε νεαρή ηλικία και πριν την έναρξη της καρκινογένεσης μπορεί να λειτουργήσει προστατευτικά στην εξέλιξη της τελευταίας σε ιστούς απομακρυσμένους από το γαστρεντερικό σύστημα. Επιπλέον, διερευνήθηκαν οι μηχανισμοί μέσω των οποίων η CT ασκεί την πιθανή προστατευτική της δράση. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν δύο πειραματισμοί, ένας μακροπρόθεσμος για να αξιολογηθεί το αποτέλεσμα της καρκινογένεσης και ένας βραχυπρόθεσμος για να εξεταστούν διάφοροι παράγοντες στο μικροπεριβάλλον των δυσπλαστικών/ προνεοπλασματικών αλλοιώσεων. Οι πειραματισμοί πραγματοποιήθηκαν σε θηλυκούς ποντικούς της φυλής FVB/N. Χρησιμοποιήθηκε το καρκινογόνο 7,12-διμεθυλοβενζο ανθρακένιο [dimethylbenzanthracene (DMBA)] και η χορήγηση της CT έγινε κατά την περίοδο του απογαλακτισμού και πριν την έναρξη της καρκινογένεσης. Τα αποτελέσματα του μακροπρόθεσμου πειραματισμού έδειξαν ότι η χορήγηση της CT είχε προστατευτική δράση στην εξέλιξη της καρκινογένεσης σε ιστούς απομακρυσμένους από το γαστρεντερικό σύστημα. Πιο συγκεκριμένα, η χορήγηση της CT μείωσε την καρκινογένεση στο μαστό, στον πνεύμονα και στη μη αδενική μοίρα του στομάχου και αύξησε το ποσοστό επιβίωσης των ποντικών. Τα αποτελέσματα του βραχυπρόθεσμου πειραματισμού έδειξαν ότι η CT δεν κατέστειλε την καρκινογένεση παρεμποδίζοντας την εμφάνιση προνεοπλασματικών αλλοιώσεων, αλλά πιθανώς άλλαξε το περιβάλλον των τελευταίων καθιστώντας το λιγότερο ευνοϊκό για την εξέλιξη τους σε νεοπλασία. Η δράση αυτή της CT συσχετίσθηκε κυρίως με αλλαγές στην έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με την καρκινογένεση (π.χ. Her2, c-Myc, p21), τη φλεγμονή (π.χ. Runx, Id), το ανοσοποιητικό σύστημα (Il1b, Il10, Ifng, Gata3, T-bet, Rorc) και τα βακτήρια του εντέρου (π.χ. Tlr4, Card9). Πολύ σημαντική ήταν, επίσης, η αύξηση της απόπτωσης, η μείωση του αριθμού των ουδετερόφιλων και οι μεταβολές στη βακτηριακή χλωρίδα του εντέρου, με κυριότερη την αύξηση των λακτιβάκιλλων στην ομάδα DMBA+CT. Συμπερασματικά, η χορήγηση της CT σε πολύ νεαρή ηλικία και πριν την έναρξη της καρκινογένεσης, παρόλο που δεν εμπόδισε τη δημιουργία προνεοπλασματικών αλλοιώσεων, κατέστειλε την καρκινογένεση σε ιστούς απομακρυσμένους από το γαστρεντερικό σύστημα και αύξησε το ποσοστό επιβίωσης των ποντικών. Η δράση αυτή της CT σχετίσθηκε κυρίως με αλλαγές στην έκφραση γονιδίων, στο ανοσοποιητικό σύστημα και στη βακτηριακή χλωρίδα του εντέρου.  
description: Tumor micro- and macroenvironment play important roles in the progression of preneoplastic lesions to neoplasia. More specifically, the interplay between the immune, endocrine and nervous systems, as well as the gut microbiome constitute crucial interactions during this process. The importance of the immune system and the microbiome is highlighted by the “hygiene hypothesis”, according to which antigenic stimuli received through the digestive tract by residents of developing countries at a young age, due to poor hygiene conditions, may potentially protect them from autoimmune diseases and allergies later in life. A disease that still exists in the developing countries, but has been eradicated from the developed ones is cholera, a diarrheal disease caused by the cholera toxin (CT) produced by the pathogenic bacterium Vibrio cholerae. CT also is known for its strong immunosuppressive and immunomodulatory effects. The aim of the present study was to investigate whether early life CT consumption, before the onset of carcinogenesis, may suppress cancer in tissues distantly located from the gut. Additionally, the molecular mechanisms through which CT exerts its potential protective effect were explored. For this purpose, two experiments were performed; a long-term which was used to evaluate the outcome of carcinogenesis and a short-term which aimed to examine various factors within the microenvironment of the dysplastic/preneoplastic lesions. Experiments were performed in female FVB/N mice. The carcinogen 7,12-dimethylbenzanthracene [dimethylbenzanthracene (DMBA)] was used and CT was administered during the weaning period and before the onset of carcinogenesis. The results of the long-term experiment revealed that CT had a protective effect on the progression of carcinogenesis. Specifically, CT administration reduced carcinogenesis in the mammary gland, lung and nonglandular stomach and promoted the survival of mice. The results of the short-term experiment showed that CT administration did not prevent the formation of preneoplastic lesions, but it rather changed their environment, making it less favorable for their progression to neoplasia. This CT effect was mainly associated with changes in the expression of genes related to carcinogenesis (e.g. Her2, c-Myc, p21), inflammation (e.g. Runx, Id), immune system (Il1b, Il10, Ifng, Gata3, T-bet, Rorc) and gut bacteria (e.g. Tlr4, Card9). Also, significant alterations were the increase in apoptosis, the decrease in neutrophils and changes in the gut bacterial flora, with the increase in Lactobacillaceae population being the most prominent one. In conclusion, it was demonstrated that early life CT administration before the onset of carcinogenesis, although it did not prevent the formation of preneoplastic lesions, it suppressed carcinogenesis in tissues distantly located from the gut and promoted survival. The beneficial outcome of CT was found to co-exist with long-term effects of CT on gene expression, immune system and gut bacterial flora.