La risposta al trattamento per carcinoma delle cellule squamose del cavo orale sembrerebbe essere associata con la composizione del microbiota locale. Non solo. DMBT1, proteina antimicrobica, potrebbe avere un ruolo nella modulazione del profilo microbico orale.

È quanto si può riassumere dal lavoro di Marcell Costa de Medeiros et al. della University of Michigan School of Dentistry (USA), di recente pubblicato su Microbiome. 

Tumori del cavo orale e microbiota

Molti studi su sviluppo e progressione tumorale hanno mostrato un coinvolgimento del microbiota locale, sia in termini di eziopatologia sia di risposta al trattamento, suggerendo il valore del microbiota in termini di diagnostica e prognostica. 

Non fa eccezione il carcinoma delle cellule squamose (SCC, squamous cell carcinoma), la forma più comune di tumore testa-collo, con un’incidenza di circa 600mila nuovi casi all’anno.  SCC è infatti associato a disbiosi del microbioma orale con, ad esempio, un incremento di Fusobacterium, Prevotella e Gemella contrapposto a una diminuzione di Streptococcus e Rothia. 

L’inter-variabilità e la mancanza di studi focalizzati sui cambiamenti del microbiota nello stesso individuo con il tempo, rende ancora difficile identificare i principali attori coinvolti nello sviluppo e nella progressione di SCC con una ripercussione negativa sulla terapia. 

Con lo scopo di fornire più informazioni per un trattamento efficace, i ricercatori hanno quindi condotto uno studio longitudinale in un’ampia coorte (n=106) di pazienti SCC in radioterapia, con e senza chemio. 

Il microbioma salivare alla diagnosi è stato quindi confrontato con il post-terapia (6 mesi) andando a esaminare gli eventuali cambiamenti in termini di proteine antibatteriche. Di seguito quanto emerso.

I risultati dello studio

Marcati cambiamenti sono stati registrati nel post-terapia. Tra questi:

• Firmicutes ha mostrato un significativo aumento, Bacteroidetes invece un decremento
• a livello di famiglia, un non classificato Bacteroidales, Burkholderiaceae, Erysipelotrichaceae, Flavobacteriaceae, Lachnospiraceae, Neisseriaceae, un non classificato Lactobacillales, Leptotrichaceae, Prevotellaceae, Pasteurellaceae, Peptostreptococcaceae e Porphyromonadaceae sono diminuite; incremento invece per Bifidobacteriaceae, Lactobacillaceae e Pseudomonadaceae
• a livello di OTU, si è visto un significativo decremento post-terapia per un non classificato Pasteurellaceae spp. (OTU0006), Porphyromonas (OTU0028), Leptotrichia (OTU0026), Prevotella (OTU0018), Leptotrichia (OTU0030), Oribacterium (OTU0046), Neisseria (OTU0009), un non classificato Bacteroidales spp. (OTU0035), Leptotrichia (OTU0075), Prevotella (OTU0029), Capnocytophaga (OTU0043), Lachnoanaerobaculum (OTU0045), un non classificato Flavobacteriaceae spp. (OTU0064), un non classificato Lactobacillales spp. (OTU0013) e Prevotella (OTU0002). Solo due invece quelli con un incremento, Streptococcus (OTU0024) e Lactobacillus (OTU0025)
• salendo al livello dei pathway biofunzionali, si è visto un arricchimento di quelli correlati a strutture intracellulare e di membrana o di biosintesi di lipopolisaccaridi, possibile segnale di patogenicità batterica e resistenza agli antimicrobici. Nel post-terapia invece, si ha un arricchimento nel trasporto, sistema di fosfotransferasi e metabolismo degli zuccheri.

Gli effetti sul trattamento

Radioterapia, chirurgia, chemioradioterapia e chemioterapia sono le opzioni di trattamento per SCC. Considerando come il microbioma influenza la risposta terapeutica, i ricercatori hanno quindi indagato i diversi cambiamenti indotti a livello salivare da chemioterapia e chirurgia (maggior numero di pazienti disponibili).

Pazienti sottoposti a chemioterapia hanno mostrato una notevole differenza nella struttura della comunità microbica a 6 mesi rispetto al pre-terapia, non in termini di diversità nonostante una riduzioni di ricchezza. In particolare, a sei mesi:

• a livello di phylum, si è visto un aumento dell’abbondanza relativa di Firmicutes e, di contro, una diminuzione di Bacteroidetes e Proteobacteria
• come famiglia, si ha una diminuzione di Prevotellaceae, Pasteurellaceae, Neisseriaceae, Leptotrichiaceae e Lachnospiraceae contro un aumento di Lactobacillaceae e Pseudomonadaceae dopo la chemio
• tra gli OTU, si ha un incremento di Lactobacillus (OTU0025) e una diminuzione di non classificato Pasteurellaceae spp. (OTU0006), Bacteriodales (OTU0035), Porphyromonas (OTU0028), Leptotrichia (OTU0026) e Prevotella (OTU0002).

Nei pazienti trattati con chirurgia invece non si è osservata alcuna differenza sia in struttura sia in diversità della comunità batterica. La ricchezza ha invece mostrato una significativa diminuzione a sei mesi. Più in dettaglio:

• seppur nessuna differenza nell’abbondanza relativa a livello di phyla e famiglia, si è visto una predominanza di Lactobacillales spp. (OTU0013), Leptotrichia (OTU0106), un non classificato Flavobacteriaceae spp. (OTU0064) nel pre-trattamento, di Veillonella (OTU0185) e Pseudomonas (OTU0066) dopo la chirurgia
• pathways correlati al processamento di informazioni genetiche quali traslazione, biosintesi di polisaccaridi e replicazione del DNA hanno dimostrato una maggiore espressione pre-trattamento, quelli coinvolti nel metabolismo degli amminoacidi (D-alanina) dopo trattamento.

Quali invece i cambiamenti associati alla risposta terapeutica? Per scoprirlo, campioni salivari sono stati collezionati da pazienti nel pre- (n=50) e post-chemioterapia (n=33) al fine di identificare potenziali biomarcatori microbici associati all’efficacia terapeutica. 

• al baseline si è vista una marcata differenza nel profilo batterico generale, ma non in diversità e ricchezza tra i rispondenti (n=25) e non (n=8)
• alterazioni invece a sei mesi nella struttura, non in termini di diversità
• entrambi i gruppi hanno infatti mostrato un’abbondanza simile dei phyla Firmicutes, Bacteroidetes e Fusobacteria dopo la terapia. Nessuna differenza significativa anche per famiglie tipicamente associate a disbiosi di tumore orale come Porphyromonadaceae, Prevotellaceae o Fusobacteriaceae. Marcato decremento invece per Streptococcaceae
• analisi statistiche hanno invece dimostrato correlazioni positive tra una buona risposta e l’espressione di Veillonella (OTU0001), Streptococcus (OTU0004), Rothia (OTU0015 eOTU0016), Gemella (OTU0014), Atopobium (OTU0021) e Actinomyces (OTU0023)
• i rispondenti alla terapia hanno poi mostrato un aumento nell’attività di pathways di biosintesi di amminoacidi e metabolismo, i non rispondenti invece nel metabolismo degli zuccheri, di tirosina e nella biosintesi di acidi grassi.

Focalizzandosi su proteine antimicrobiche è stato poi dimostrato come la patologia provochi una diminuzione di DMBT1 nella saliva. DMBT1 costituisce, in condizioni di salute, il 10% delle proteine salivari totali. Dopo il trattamento si è registrato un aumento di 6 volte rispetto al baseline indipendentemente dal tipo di terapia. Perché proprio DMBT1? I suoi livelli salivari sembrerebbero correlati con una specifica popolazione batterica. 

Bassi valori di DMBT1 ha infatti mostrato, ad esempio, un’associazione con un’elevata presenza di Lachnospiraceae (OTU0072),e di un non classificato Candidatus Saccharibacteria spp. (OTU0205), bassa di Treponema (OTU0153 e OTU0980), Streptococcus (OTU0284) e Prevotella (OTU496) nel pre-trattamento. Associazioni anche nel post-terapia.

Conclusioni

Riassumendo quindi, questo studio longitudinale, primo nel suo genere, correla cambiamenti nel microbiota salivare in pazienti con SCC e, questi, all’espressione di una proteina antimicrobica. 

È stato quindi supportato lo sviluppo di biomarcatori salivari non solo per la diagnosi di SCC, ma anche in previsione della risposta terapeutica. Ulteriori studi saranno focalizzati su specie associate con la risposta quali Gemella spp. e Leptotrichia spp. e sui meccanismi che ne stanno alla base.