Pilze und Bakterien aktivieren mit Kopf-Hals-Krebs assoziierte Gene

Brasilianische Forschende haben analysiert, wie Candida albicans und Staphylococcus aureus Genexpression und Überleben von Tumorzellen beeinflussen.

Die In-vitro-Studie der Forschenden der São Paulo State University (UNESP) in Araraquara, Brasilien, hat gezeigt, wie Pilze und Bakterien Gene aktivieren können, die mit Kopf-Hals-Krebs assoziiert sind: Der Metabolismus der Biofilme, in denen die Mikroorganismen organisiert sind, stimuliert Tumorzellen, indem Zell-Signalwege favorisiert werden, die für die Tumorentstehung beziehungsweise die Entwicklung von Therapieresistenzen gebraucht werden. Die Ergebnisse liefern gänzlich neue Informationen über die Verbindungen zwischen mikrobiellen Biofilmen und Kopf-Hals-Krebs.

Das Team konnte zeigen, dass die von den Biofilmen sekretierten Metabolite (Sekretom) die Expression von Proto-Onkogenen und mit Tumorwachstum assoziierten Zellzyklus-Genen modulieren können. Die Analyse der Genexpression konzentrierte sich auf Signalwege (EGFR/RAS/RAF/MEK/ERK und EGFR/PI3K/AKT/mTOR), die eine Schlüsselrolle bei der Proliferation von Tumorzellen, deren Differenzierung und Überleben spielen. Veränderungen in der Genexpression dieser Signalwege sind bei verschiedenen Tumortypen hochgradig prävalent.

Die Forschenden analysierten Kopf-Hals-Tumorzellen beziehungsweise Zellen, die von Karzinomen der Mundhöhle stammen. Die Zellen wurden durch Metabolite von Staphyloccocus– bzw. Candida-Biofilmen stimuliert. Beide Mikroorganismen kommen häufig bei Trägern von Zahnersatz vor: Frühere Studien konnte sie bei 30 bis 40 Prozent der untersuchten Personen nachweisen.

Es ist bekannt, dass orale Mikroorganismen eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Krebs spielen. Genetische Marker, die mit dem Vorhandensein bestimmter Mikroben assoziiert sind, konnten für bestimmte Krebstypen identifiziert werden, etwa Magenkrebs. Allerdings gab es bislang keinen Konsens darüber, welche Gene mit Kopf-Hals-Krebs zusammenhängen und es wurden bislang auch keine molekularen Marker gefunden, insbesondere für HPV-negativen Kopf-Hals-Krebs, der eine schlechtere Prognose hat.

Der aktuellen Studie zufolge können Metabolite von C. albicans- und S. aureus-Biofilmen die Homöostase normaler und neoplastischer oraler Epithelzellen gefährden, wobei die Expression zentraler Gene wie CDKN1A, Bcl-2, PI3K, BRAF, hRAS und mTOR verändert wird. Die Folge ist eine Beeinträchtigung der Lebensfähigkeit der Zellen sowie des Zellüberlebens und eine Störung des Zellzyklus.

Das Verständnis des Zellzyklus spielt eine entscheidende Rolle, weil Krebs mit unkontrollierter Zellteilung bzw. -wachstum einhergeht. Versagen von Zellzyklusinhibitoren und übermäßige Signale durch Regulatoren des Zellzyklus kann zur Tumorprogression führen.

Das orale Mikrobiom ist eine vielfältige Gemeinschaft aus bis zu 700 Arten von Viren, Protozoen, Bakterien und Pilzen. Wenn sich Biofilme entwickeln, produzieren diese Metabolite, die zu chronischen Entzündungen oder zur Produktion krebsauslösender Stoffe führen können. Prof. Paula Aboud Barbugli, leitende Autorin der Studie, zufolge zeigen die Ergebnisse, dass die von solchen Biofilmen produzierten und sekretierten Moleküle die Aktivitäten von Wirtszellen modulieren können – auch weit entfernt vom Infektionsherd.

Prof. Carlos Eduardo Vergani weist auf die Implikationen bei der Therapie von PatientInnen mit Kopf-Hals-Krebs hin, die einen Zahnersatz tragen. Die Kontrolle der Biofilme, inklusive Mundhygiene und Reinigen von Zahnersatz, sei “extrem wichtig”, um Entzündungsprozesse zu minimieren. Das wiesen auch frühere Studienergebnisse hin. Die Erkenntnisse der aktuellen Studie zeigen laut Vergani die Zusammenhänge mit der Expression von Genen, die mit der Tumorprogression assoziiert sind. (ja)

Originalpublikation:
Arbeláez MIA et al. Gene Expression in Normal and Neoplastic Oral Epithelial Cells Stimulated With Soluble Factors From Single and Dual Biofilms of Candida albicans and Staphylococcus aureus. Cell Infect Microbiol 25 February 2021.