Te bakterie produkują testosteron. Nowy trop w terapii raka prostaty

Naukowcy odkryli, że bakteria Actinobaculum massiliense, wyizolowana z ludzkich dróg moczowych, może w warunkach laboratoryjnych przekształcać dehydroepiandrosteron (DHEA) w testosteron. Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie "Nature Communications".

To istotne odkrycie, ponieważ rozwój wielu nowotworów prostaty jest uzależniony od działania androgenów, w tym właśnie testosteronu. Z tego powodu w leczeniu zaawansowanego raka prostaty stosuje się m.in. terapie ograniczające produkcję tego hormonu lub blokujące jego wpływ na komórki nowotworowe.

Autorzy pracy podkreślają jednak, że wykrycie bakterii zdolnej do produkcji testosteronu nie oznacza, że drobnoustrój ten wywołuje raka prostaty. – Nie twierdzimy, że te bakterie powodują raka – zaznaczył Rafael Bernardi, adiunkt Auburn University i współautor badania. – Teraz wiemy, że posiadają one molekularny mechanizm produkcji testosteronu. Ponieważ rak prostaty jest tak ściśle powiązany z sygnalizacją androgenową, warto to zrozumieć.

Jeszcze kilkanaście lat temu powszechnie zakładano, że mocz jest jałowy. Z czasem wykazano jednak, że w układzie moczowym żyją całe społeczności mikroorganizmów, określane jako mikrobiom układu moczowego lub urobiom. Dotychczas badacze koncentrowali się głównie na ustalaniu, jakie bakterie można tam znaleźć oraz czy ich skład różni się u osób zdrowych i chorych. Tym razem postanowili sprawdzić coś więcej – jakie procesy chemiczne mogą przeprowadzać te mikroorganizmy.

Do badań wykorzystano bakterie wyizolowane z próbek moczu pobranych od mężczyzn przed biopsją prostaty. Naukowcy opracowali specjalną metodę przesiewową umożliwiającą wykrywanie drobnoustrojów zdolnych do przekształcania steroidów. W ten sposób zwrócili uwagę na Actinobaculum massiliense. Po dostarczeniu bakteriom DHEA – steroidu naturalnie produkowanego przez organizm – powstawały kolejne związki pośrednie, a ostatecznie testosteron.

Badacze przeanalizowali następnie genom bakterii, poszukując genów odpowiedzialnych za ten proces. Zidentyfikowali dwa potencjalnie ważne enzymy, związane z genami nazwanymi DirA i DirB. Choć oba były do siebie podobne, pierwszy okazał się znacznie bardziej wszechstronny. Enzym DirA mógł uczestniczyć w kilku etapach przemian steroidowych, pozwalając bakterii dojść do testosteronu różnymi drogami. DirB był pod tym względem bardziej ograniczony.

Zespół z Auburn University stworzył trójwymiarowe modele obu enzymów i przeprowadził symulacje pokazujące, jak zachowują się w nich cząsteczki steroidów. Okazało się, że DirA ma stosunkowo przestronne centrum aktywne, dzięki czemu cząsteczka może zmieniać położenie i ustawiać się odpowiednio do kolejnych reakcji chemicznych. W przypadku DirB przestrzeń jest węższa, co ogranicza swobodę ruchu steroidu. – W tej skali chemia zależy od choreografii – wskazał Bernardi. – Steroid musi znajdować się we właściwym miejscu, we właściwym kierunku, we właściwym momencie. Jeden enzym daje mu na to przestrzeń. Drugi nie – dodał.

Raissa Rosa, doktorantka z zespołu badawczego, podkreśliła, że same modele struktury białka nie wystarczają do wyjaśnienia przebiegu reakcji. – Struktura statyczna może nam pokazać, że cząsteczka mieści się wewnątrz białka. Symulacje mówią nam, czy może osiągnąć precyzyjną orientację potrzebną do reakcji i czy ten układ pozostaje stabilny – wyjaśniła.

Odkrycie rodzi kolejne pytanie: czy bakterie zasiedlające drogi moczowe mogą wytwarzać tyle testosteronu, by miało to znaczenie dla tkanek znajdujących się w pobliżu prostaty?

Na razie nie ma na to odpowiedzi. Badanie wykazało jedynie, że bakteria ma biochemiczną zdolność do produkcji testosteronu w warunkach laboratoryjnych. Nie wiadomo jeszcze, czy taki proces zachodzi również w ludzkim organizmie, jaka byłaby ilość powstających w ten sposób androgenów ani czy mogłyby one wpływać na przebieg chorób prostaty.

Badacze chcą teraz sprawdzić, jak często geny DirA i DirB występują w mikrobiomie układu moczowego oraz czy ich obecność wiąże się z poziomem hormonów, schorzeniami prostaty albo reakcją pacjentów na leczenie. – Kolejnym krokiem jest przejście od kwestii molekularnych do znaczenia fizjologicznego – podkreślił Bernardi. – Rozumiemy teraz, jak enzymy bakteryjne mogą przeprowadzać reakcje chemiczne. Istotniejszym pytaniem jest, czy te reakcje chemiczne mają istotny wpływ na złożone środowisko ludzkiego ciała – wyjaśnił.

Odkrycie może mieć znaczenie nie tylko w badaniach nad prostatą. Steroidy obecne w moczu są mierzone m.in. w diagnostyce oraz testach antydopingowych. Jeżeli okaże się, że drobnoustroje mogą zmieniać ich skład już w drogach moczowych, aktywność mikrobiomu może w przyszłości stać się jednym z czynników uwzględnianych podczas interpretacji takich wyników.

Źródło: Polska Agencja Prasowa