Stehen Blasenkrebs und Darmbakterien in Verbindung?

Blasenkrebs ist weltweit die zehnthäufigste Krebsart. Das mittlere Erkrankungsalter liegt bei 71,9 Jahren für Männer und 73,4 Jahren für Frauen. Die Krankheit wird oft mit der Exposition gegenüber schädlichen Chemikalien in Verbindung gebracht, wie sie beispielsweise im Tabakrauch vorkommen. Eine neue Studie zeigt, dass die Bakterien in unserem Darm eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Blasenkrebs spielen könnten. Die Wissenschaftler konnten experimentell nachweisen, dass bestimmte Darmbakterien eine Klasse von Karzinogenen, die häufig im Zigarettenrauch vorkommen, in verwandte Chemikalien umwandeln können, die sich in der Blase ansammeln und zu Tumoren führen.

Wie Darmbakterien und Blasenkrebs zusammenhängen

Zu jeder Zeit nennen über 10 Billionen Mikroben unseren Darm ihr Zuhause. Vom Abbau der Nährstoffe in unserer Nahrung bis hin zur Stärkung unserer Immunabwehr gegen Krankheitserreger- spielen diese Mikroben eine wesentliche Rolle in der Art und Weise, wie wir mit der Welt interagieren. Dazu gehört auch – wie eine neue Studie von EMBL-Forschern und Mitarbeitern der Universität Split, Kroatien, zeigt – die Art und Weise, wie der Körper auf Karzinogene reagiert und Krebs entwickelt. Karzinogene sind Chemikalien, die dazu führen können, dass sich normale Zellen in Krebszellen verwandeln, was zu Tumoren und Krebs führt. Sie kommen an verschiedenen Orten vor, wobei Tabakrauch eine der bekanntesten Quellen ist. Forscher haben bereits herausgefunden, dass Mäuse, die dem Nitrosamin BBN, einer der im Tabakrauch enthaltenen Chemikalien, ausgesetzt sind, zuverlässig eine aggressive Form von Blasenkrebs entwickeln. Dies wird daher als gängiges Labormodell für durch Karzinogene verursachten Krebs verwendet.

Das Labor von Janoš Terzi? an der Universität Split in Kroatien untersuchte dieses Modell, als es eine merkwürdige Beobachtung machte. Wenn die Mäuse Antibiotika in einer Dosis erhielten, die 99,9 % ihrer Darmbakterien abtötete, und gleichzeitig BBN ausgesetzt waren, war die Wahrscheinlichkeit, dass sie Tumore entwickelten, viel geringer. Während 90% aller Mäuse, die BBN ausgesetzt waren, Blasentumore entwickelten, waren es bei den Mäusen, die zusätzlich Antibiotika erhielten, nur 10%. Dies führte sie zu der Hypothese, dass die Darmbakterien an der Regulierung der Art und Weise beteiligt sein könnten, wie BBN im Körper verarbeitet wird. Die Abnahme der Tumorinzidenz war dramatisch.

Während einer Konferenz am EMBL Heidelberg traf Terzi? auf Michael Zimmermann, einen Gruppenleiter am EMBL Heidelberg. Die Zimmermann-Gruppe ist auf die Anwendung von Hochdurchsatzverfahren zur Untersuchung der Funktionen des Darmmikrobioms spezialisiert und konzentriert sich dabei hauptsächlich auf einen Prozess namens Biotransformation. Biotransformation ist die Fähigkeit von Mikroorganismen, Chemikalien in ihrer Umgebung zu verändern oder abzubauen. Aus dem ersten Treffen ging eine fruchtbare Zusammenarbeit hervor. Die beiden Gruppen beschlossen, ihr Fachwissen zu bündeln, um zu verstehen, ob und wie Darmbakterien die Reaktion der Mäuse auf das Karzinogen beeinflussen. Mithilfe verschiedener mikrobiologischer und molekularbiologischer Methoden entdeckten die Forscher, dass im Darm der Mäuse lebende Bakterien BBN in BCPN umwandeln können. Wie BBN gehört auch BCPN zu einer Klasse von Verbindungen, die als Nitrosamine bezeichnet werden. Das Team stellte jedoch fest, dass sich BCPN im Gegensatz zu BBN in der Harnblase konzentriert und die Tumorbildung auf mikrobiomabhängige Weise auslöst.

Als Nächstes untersuchten die Forscher über 500 isolierte und kultivierte Bakterien, um die spezifischen Bakterienarten zu identifizieren, die an der Umwandlung von BBN in BCPN beteiligt sind. Sie haben 12 Arten gefunden, die diese krebserregende Biotransformation durchführen können. Die Forscher haben sie sequenziert und waren überrascht, dass viele dieser Arten hautassoziiert sind und im Darm nur in relativ geringer Anzahl vorkommen. Sie spekulierten, dass es einen vorübergehenden Transfer solcher Bakterien von der Haut zum Darm als Folge der Fellpflege der Tiere geben könnte. Es war jedoch wichtig, herauszufinden, ob diese Ergebnisse auch für den Menschen gelten würden.

Mikroorganismen und ihre Wechselwirkungen untereinander

Nach diesen ersten Studien an Mäusen verwendeten die Wissenschaftler menschliche Stuhlproben, um zu zeigen, dass menschliche Darmbakterien auch BBN in BCPN umwandeln können. Als Konzeptbeweis zeigten sie, dass sie auch BBN in BCPN umwandeln konnten, wenn menschlicher Stuhl in den Darm einer Maus transplantiert wurde, die kein eigenes Darmmikrobiom hatte. Die Forscher beobachteten jedoch auch große individuelle Unterschiede in der Fähigkeit des menschlichen Darmmikrobioms, BBN zu metabolisieren, sowie in den an der Biotransformation beteiligten Bakterienarten. „Wir glauben, dass dies die Grundlage für weitere Forschungen bildet, um zu sehen, ob das Darmmikrobiom einer Person eine Veranlagung für chemisch induzierte Karzinogenese darstellt und somit zur Vorhersage des individuellen Risikos und zur möglichen Verhinderung der Krebsentstehung genutzt werden könnte“, sagte Zimmermann. Diese Unterschiede in der interindividuellen Mikrobiota könnten laut Terzi? erklären, warum manche Menschen, obwohl sie potenziellen Karzinogenen ausgesetzt sind, keinen Krebs entwickeln, während andere dies tun.

Bedeutet dies, dass Antibiotika Krebs universell verhindern können? Zimmermann verneint dies und erklärt, dass weitere Studien erforderlich seien, darunter einige, die sie derzeit durchführen, um zu verstehen, wie das Mikrobiom den Stoffwechsel verschiedener Arten von Karzinogenen beeinflusst. Es ist auch wichtig, sich daran zu erinnern, dass Krebs eine multifaktorielle Erkrankung ist – es gibt selten eine einzige Ursache. Die Studie steht im Einklang mit den Querschnittsthemen „Mikrobielle Ökosysteme“ und „Menschliche Ökosysteme“ des EMBL, die in seinem Programm 2022–2026 „Moleküle zu Ökosystemen“ eingeführt wurden. Das Thema „Mikrobielle Ökosysteme“ zielt darauf ab, Mikroorganismen und ihre Wechselwirkungen untereinander und mit ihrer Umgebung zu erforschen, während das Thema „Menschliche Ökosysteme“ die Nutzung der schnell wachsenden menschlichen Datensätze vorsieht, um die Wechselwirkung zwischen Genen und Umwelt und ihre Auswirkungen auf menschliche Phänotypen zu erforschen.