Individuare precocemente il tumore del colon-retto attraverso l’analisi del microbiota orale? Un’ipotesi suggestiva che potrebbe rivelarsi concreta, almeno secondo uno studio effettuato in Cina e pubblicato di recente sulla rivista Theranostics.

Tumore al colon, dieta e microbiota

Il tumore al colon è la terza neoplasia più frequente nella popolazione e la seconda causa di morte tra i tumori maligni in tutto il mondo. Ha origine principalmente da un polipo adenomatoso che si sviluppa in adenoma colon-rettale avanzato con displasia di alto grado fino a diventare invasivo.

La dieta e lo stile di vita sono cruciali per la composizione e la funzione microbica intestinale: possono influenzare l’espressione genica dell’ospite, la regolazione metabolica e la risposta immunitaria locale e sistemica.

La disbiosi del microbiota si riferisce alla composizione batterica alterata e lo studio dei disturbi del microbiota orale e intestinale è di grande importanza per esplorare il meccanismo di carcinogenesi colon-rettale. Pochi studi si sono concentrati finora sulle differenze nei profili del microbiota orale tra i pazienti con CRA e CRC e quelli di soggetti sani.

Questo studio si concentra sulle differenze nei profili del microbiota orale tra i pazienti affetti da adenoma del colon retto (CRA) o da neoplasia colon-rettale (CRC) e i soggetti sani, per stabilire ulteriori marcatori diagnostici basati su unità tassonomiche operative microbiche orali.

I campioni orali sono stati raccolti effettuando un tampone con scraping dell’interno di entrambe le guance e, nei pazienti con CRC o con CRA, sono stati eseguiti prima di qualsiasi intervento chirurgico.

Nessuno dei partecipanti ha riferito recenti malattie del cavo orale o è stato trattato con farmaci secondo il NIH Human Microbiome Project – Core Microbiome Sampling Protocol.

Per la coorte CRC, i criteri di esclusione erano:

1) diagnosi di CRC ereditario o associato all’infiammazione

2) un ciclo di trattamento preoperatorio attivo

Per la coorte CRA, i criteri di esclusione erano:

1) diagnosi di poliposi adenomatosa familiare

2) precedente storia di CRC.

Sono stati quindi arruolati 253 casi di cui 58 controlli sani, 34 pazienti con adenoma del colon retto e 161 pazienti con tumore del colon retto; non si sono evidenziate differenze significative nelle caratteristiche cliniche e per età, sesso, BMI, consumo di alcol e abitudini di fumo tra i tre gruppi.

L’estrazione orale del DNA per l’analisi del microbioma è stato effettuato utilizzando il kit Mag-Bind Blood & Tissue DNA HDQ 96 (M6399-01, Omega, Inc, USA) secondo le linee guida del produttore. L’integrità e le dimensioni del DNA sono state verificate mediante elettroforesi su gel di agarosio all’1,0% e le concentrazioni di DNA sono state determinate utilizzando lo spettrofotometro NanoDrop (NanoDrop, Germania).

Cosa rivela l’analisi del microbioma orale

Il microbiota orale è stato valutato utilizzando il sequenziamento dell’rRNA MiSeq 16S. Sono state identificate un totale di 4.986.545 sequenze geniche di rRNA 16S di alta qualità, con un conteggio mediano delle letture di 17.693 (compreso tra 9677 e 75385) per campione.

Sono stati calcolati gli indici di diversità alfa per valutare la diversità batterica tra i tre gruppi. Il gruppo CRC e il gruppo CRA hanno mostrato una maggiore diversità rispetto ai controlli sani. In particolare, il microbiota orale del gruppo CRA ha mostrato il più alto grado di diversità.

Si è osservato che la diversità batterica orale è maggiore nelle malattie del cavo orale. Per via ematogena ed enterale, i batteri patogeni orali possono traslocare nel tratto gastrointestinale e indurre varie malattie gastrointestinali, il che ha suggerito che la maggiore diversità del microbiota orale nel gruppo CRA può essere un alto rischio di cancerogenesi gastrointestinale.

Il Fusobacterium è noto per essere associato ad adenomi e carcinomi colorettali. In questo studio, è stato riscontrato una maggiore rappresentazione di Fusobacterium nella cavità orale di pazienti con tumori del colon-retto, specialmente nel gruppo CRA. 

Pertanto, ipotizziamo che il Fusobacterium nel cavo orale possa portare alla sua colonizzazione nella mucosa del colon e promuovere ulteriormente la cancerogenesi del colon-retto. In pratica il Fusobacterium potrebbe fare da “driver”.

Secondo uno studio di Tjalsma et al., al contrario, Fusobacterium potrebbe agire come un “passeggero” secondo il classico “modello guidatore-passeggero”. Pertanto, il ruolo definito di questa specie orale nella patogenesi del CRC è ancora oggetto di dibattito.

Il diagramma di Venn ha mostrato che 1500 dei 2181 OTU totali erano condivisi tra i tre gruppi, mentre 1550 dei 2140 OTU erano condivisi tra i gruppi CRA e CRC. In particolare, 266 OTU erano uniche per il gruppo CRC. I risultati hanno mostrato quindi una diversa distribuzione della flora microbica orale tra i tre gruppi. 

Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria e Fusobacteria erano i cinque phyla batterici dominanti nei tre gruppi.

A livello di phylum, i proteobatteri, Bacteroidetes e Fusobacteria erano significativamente inferiori nel gruppo CRC rispetto al gruppo CRA.

A livello di genere, Fusobacterium, Prevotella e Porphyromonas erano significativamente arricchiti nel gruppo CRA rispetto al gruppo CRC. Phylum Fusobacteria e Bacteroidetes erano significativamente più alti nel gruppo CRA rispetto al gruppo di controllo, mentre Streptococcus, Gemella e Megamonas erano significativamente più bassi nei soggetti affetti da CRA rispetto al gruppo di controllo.

I risultati hanno mostrato che la flora batterica era più rappresentata nel gruppo CRC rispetto al gruppo di controllo, specialmente per i phyla Fusobacteria e Bacteroidetes, e per i generi Fusobacterium, Prevotella e Veillonella.

Cavo orale e rischio oncologico

Sempre più evidenze dimostrano che il microbioma del cavo orale è capace di colonizzazione ectopica e di produrre una gamma straordinariamente ampia di metaboliti microbici con il potenziale di promuovere la cancerogenesi attraverso la modulazione di percorsi legati all’omeostasi energetica, all’apporto nutrizionale e all’equilibrio immunologico.

Sono stati identificati specifici marcatori microbici orali per distinguere i pazienti con CRA o CRC da controlli sani e verificato la loro efficacia diagnostica utilizzando modelli di classificazione casuale.

I risultati mostrano che i cinque classificatori OTU ottimali basati su markers possono distinguere efficacemente i pazienti con adenoma del colon retto o tumore del colon retto dai controlli sani nella coorte di diagnosi e convalida.

Diversi studi hanno riportato correlazioni tra il microbiota orale e patologie dell’apparato gastro intestinale: Farrell et al. ha osservato per esempio cambiamenti nel microbiota orale tra pazienti affetti da cancro del pancreas e pancreatite cronica;  Lu et al. ha identificato la disbiosi del microbiota della superficie della lingua in pazienti con cancro al fegato, che può fornire un potenziale biomarcatore diagnostico nuovo e non invasivo del cancro del fegato.

Un altro studio ha dimostrato che un’elevata espressione di batteri commensali orali come Corynebacterium e Kingella era correlata a un ridotto rischio di cancro a cellule squamose della testa e del collo.

È stato inoltre riscontrato un cambiamento significativo nella composizione della flora microbica orale del gruppo CRC rispetto a quella dei controlli sani. Secondo Flemer et al. diversi taxa orali erano differentemente abbondanti nel CRC rispetto ai controlli nelle popolazioni occidentali.

In questo studio invece, la composizione differenziata del microbioma orale è distinta da quella di Flemer et al., e questo può essere spiegato dalle diverse abitudini alimentari e dalle diverse razze dei soggetti. Insieme, questi risultati indicano un cambiamento globale significativo nel microbiota orale tra i tre gruppi.

Secondo un’analisi funzionale utilizzando PICRUSt, la via di trasporto della membrana era diminuita nei gruppi CRA e CRC rispetto a quella nei controlli sani, il che potrebbe avere un potenziale impatto sulla risposta immunitaria antitumorale.

Al contrario, la via della motilità cellulare era sovrarappresentata nei gruppi CRA e CRC, il che può promuovere l’invasione e la migrazione del tumore. Inoltre, sono stati identificati due tipi di CAG (CAG patogeno e CAG del biofilm) dai primi 20 generi batterici tra i tre gruppi. I batteri patogeni CAG come Fusobacterium, Treponema e Porphyromonas sono coinvolti nella colonizzazione tardiva di biofilm orali e malattie umane tra cui CRC e parodontite giovanile.

Questi risultati suggeriscono che esiste una potenziale relazione tra il microbioma intestinale e il metaboloma nel CRC. Gli adulti producono in media> 1000 ml di saliva al giorno, quasi tutta penetra nel tratto gastrointestinale.

Il tratto gastrointestinale inferiore viene invaso quotidianamente da circa 1011 batteri della cavità orale, che possono essere rilevati nel microbiota orale e fecale di circa il 45% delle persone testate.

Come convertitori chimici, i microbi metabolizzano i nutrienti. I metaboliti risultanti possono promuovere la tossicità cellulare e soppressione o progressione del tumore attraverso molteplici meccanismi, come l’alterazione dei flussi metabolici per promuovere il metabolismo anabolico, l’inibizione degli enzimi competitivi e la modifica delle proteine ​​di segnalazione. Pertanto, la flora microbica orale può influenzare quella microbica intestinale.

Conclusioni

Le limitazioni principali di questo studio sono il confronto nelle composizioni del microbiota orale tra i tre gruppi, senza approfondire potenziali meccanismi coinvolti nello sviluppo della neoplasia del colon-retto; si tratta di uno studio monocentrico;  i biomarcatori sono altamente dipendenti dall’etnia e dovrebbero essere convalidati in una fetta di popolazione più ampia; l’utilizzo solo di tamponi orali per raccogliere campioni, il che può portare a risultati distorti a causa della distribuzione non uniforme del microbioma orale. Ulteriori studi, come la costruzione dello speciale xenotrapianto basato sul microbiota bersaglio per studi in vivo e in vitro, sono necessari per sviscerare i meccanismi della disbiosi del microbiota orale nel meccanismo di cancerogenesi del colon-retto.