Система бета-глюкуронидазы, кишечная микрофлора и развитие опухолей толстой кишки

Система бета-глюкуронидазы, кишечная микрофлора и развитие опухолей толстой кишки

Автор: Хумаири Ахмед Хамид, Аль-Газали Мояд Имран, Новочадов Валерий Валерьевич, Корчагина Анастасия Александровна

Журнал: Природные системы и ресурсы @ns-jvolsu

Рубрика: Биология и биотехнология

Статья в выпуске: 4 т.9, 2019 года.

Бесплатный доступ

Настоящий обзор посвящен вопросам участия кишечной микрофлоры и связанных с ее жизнедеятельностью особенностей люминального метаболизма в возникновении и последующем развитии опухолей толстой кишки, прежде всего колоректального рака. В работе проанализированы проблемы повышения частоты этого заболевания в последнее время, участие генетических факторов в формировании высокого риска прогрессирования опухолей толстой кишки. Отдельное значение, по мнению авторов, имеют микробные ассоциации и последствия взаимодействия между отдельными видами микроорганизмов. Роль кишечной микрофлоры во многом может быть сведена к активности секретируемых ей ферментов, изменяющих соотношение ключевых метаболитов в просвете кишки и ее проницаемость, что отражается на скорости метаболизма и обновлении клеток эпителия. С этих позиций детально рассмотрены особенности строения и биохимические характеристики бета-глюкуронидазы, как ключевого фермента, участвующего в канцерогенезе рассматриваемой локализации. Приведены основные сведения о роли бета-глюкуронидазы в клиренсе ксенобиотиков, физиологические и патологические последствия активности этого фермента в просвете толстой кишки. Кратко описаны современные методы определения активности, выделения и очистки бета-глюкуронидазы, в том числе с использованием хромогенных субстратов. В конце обзора авторы приводят ряд подходов, основанных на использовании бета-глюкуронидазы, для адресной системы доставки терапевтических средств к опухоли, как элемента комплексной химиотерапии колоректального рака.

Еще

Бета-глюкуронидаза, кишечная микрофлора, толстая кишка, колоректальный рак, канцерогенез

Короткий адрес: https://sciup.org/149131467

IDR: 149131467   |   DOI: 10.15688/nsr.jvolsu.2019.4.5

Список литературы Система бета-глюкуронидазы, кишечная микрофлора и развитие опухолей толстой кишки

  • A Metagenomic Р-Glucuronidase Uncovers a Core Adaptive Function of the Human Intestinal Microbiome / K. Gloux [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2010. - Vol. 108, suppl. 1. - P. 4539-4546. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas. 1000066107.
  • Alleviating Cancer Drug Toxicity by Inhibiting a Bacterial Enzyme / B. D. Wallace [et al.] // Science. -2010. - Vol. 330, iss. 6005. - P. 831-835. DOI: https:// doi.org/10.1126/science. 1191175.
  • Altobelli, E. Role of Urinary Biomarkers in the Diagnosis of Adenoma and Colorectal Cancer: a Systematic Review and Meta-Analysis / E. Altobelli, P. M. Angeletti, G. Latella // J. Cancer. 2016. - Vol. 7, № 14. - P. 1984-2004. DOI: https://doi.org/10.7150/ jca. 16244.
  • Р-Glucuronidase Activity Determination as an Indirect Estimate of Escherichia Coli: Development of a Miniaturized Assay and Its Application to Seawater Samples / G. Caruso [et al.] // J. Clin. Microbiol. Biochem. Technol. - 2017. - Vol. 3, № 3. - P. 46-50. DOI: https://doi.org/10.17352/jcmbt.000027.
  • Р-Glucuronidase Activity in Germ-Free, Monoassociated and Conventional Mice / M. E. Cardona, E. Norin, T. Midtvedt // Mcrob. Ecol. Health Dis. - 2009. -Vol. 18, № 1. - P. 38-41. DOI: https://doi.org/10.1080/ 08910600600733264.
  • ß-Glucuronidases of Opportunistic Bacteria are the Major Contributors to Xenobiotic-Induced toxicity in the Gut / P. Dashnyam, R. Mudududdla, T.J. Hsieh // Sci. Rep. - 2018. - Vol. 8, № 1. - P. e16372. DOI: https:/ /doi.org/10.1038/s41598-018-34678-z.
  • Carmody, R. N. Host-Microbial Interactions in the Metabolism of Therapeutic and Diet-Derived Xenobiotics / R. N. Carmody, P. J. Turnbaugh // J. Clin. Invest. - 2014. - Vol. 124, № 10. - P. 4173-4181. DOI: https://doi.org/10.1172/JCI72335.
  • Colorectal Cancer Screening in the United States: Trends from 2008 to 2015 and Variation by Health Insurance Coverage / J. S. de Moor [et al.] // Prev. Med. -2018. - Vol. 112. - P. 199-206. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.ypmed.2018.05.001.
  • Contributions of the Interaction Between Dietary Protein and Gut Microbiota to Intestinal Health / N. Ma [et al.] // Curr. Protein Pept. Sci. - 2017. -Vol. 18, № 8. - P. 795-808. DOI: https://doi.org/10.2174/ 1389203718666170216153505.
  • Familial Risk and Heritability of Colorectal Cancer in the Nordic Twin Study of Cancer / R. E. Graff [et al.] // Clin. Gastroenterol. Hepatol. - 2017. - Vol. 15, № 8. - P. 1256-1264. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.cgh.2016.12.041.
  • Forbes, N. S. Engineering the Perfect (Bacterial) Cancer Therapy / N. S. Forbes // Nat. Rev. Cancer. - 2010. - Vol. 10. - P. 785-794. DOI: https:// doi.org/10.1038/nrc2934.
  • Fusobacterium is Associated with Colorectal Adenomas / A. N. McCoy [et al.] // PLoS One. - 2013. - Vol. 8, № 1. - P. e53653. DOI: https://doi.org/10.1371/ journal.pone.0053653.
  • Fusobacterium Nucleatum Infection is Prevalent in Human Colorectal Carcinoma / M. Castellarin [et al.] // Genome Res. - 2012. - Vol. 22, №2. - P. 299-306. DOI: https://doi.org/10.1101/ gr.126516.111.
  • Gut Bacteria and Their Metabolites: Which One is the Defendant for Colorectal Cancer? / S. Tarashi [et al.] // Microorganisms. - 2019. - Vol. 7, № 11. - P. e561. DOI: https://doi.org/10.3390/ microorganisms7110561.
  • Gut Microbiome Development Along the Colorectal Adenoma-Carcinoma Sequence / Q. Feng [et al.] // Nat Commun. - 2015. - Vol. 11. - P. e6528. DOI: https://doi.org/10.1038/ncomms7528.
  • Häuselmann, I. Altered Tumor-Cell Glycosylation Promotes Metastasis / I. Häuselmann, L. Borsig // Front. Oncol. - 2014. - Vol. 4. - P. e28. DOI: https://doi.org/10.3389/fonc.2014.00028.
  • Human Gut Microbiome and Risk for Colorectal Cancer / J. Ahn [et al.] // J. Natl. Cancer Inst. - 2013. - Vol. 105, №24. - P. 1907-1911. DOI: https://doi.org/10.1093/jnci/djt300.
  • Identification of Novel Mutations by Exome Sequencing in African American Colorectal Cancer Patients / H. Ashktorab [et al.] // Cancer. - 2015. - Vol. 121, № 1. - P. 34-42. DOI: https://doi.org/10.1002/cncr.28922.
  • Lehouritis, P. Bacterial-Directed Enzyme Prodrug Therapy / P. Lehouritis, C. Springer, M. Tangney // J. Control Release. - 2013. - Vol. 170. -P. 120-131. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.jconrel.2013.05.005.
  • Leystra, A. A. Gut Microbiota Influences Experimental Outcomes in Mouse Models of Colorectal Cancer / A. A. Leystra, M. L. Clapper // Genes (Basel). -2019. - Vol. 10, № 11. - P. e900. DOI: https://doi.org/ 10.3390/genes10110900.
  • Lysosomal Exoglycosidases and Cathepsin D in Colon Adenocarcinoma / N. Waszkiewicz, B. Zalewska-Szajda [et al.] // Pol. Arch. Med. Wewn. -2012. - Vol. 122, № 11. - P. 551-556.
  • Major Anaerobic Bacteria Responsible for the Production of Carcinogenic Acetaldehyde from Ethanol in the Colon and Rectum / A. Tsuruya [et al.] // Alcohol Alcohol. - 2016. - Vol. 51, № 4. - P. 395-401. DOI: https://doi.org/10.1093/alcalc/agv135.
  • Meta-Analysis of Fecal Metagenomes Reveals Global Microbial Signatures That are Specific for Colorectal Cancer / J. Wirbel [et al.] // Nat. Med. -2019. - Vol. 25, № 4. - P. 679-689. DOI: https://doi.org/ 10.1038/s41591-019-0406-6.
  • Metagenomic and Metabolomic Analyses Reveal Distinct Stage-Specific Phenotypes of the Gut Microbiota in Colorectal Cancer / S. Yachida [et al.] // Nat. Med. - 2019. - Vol. 25, № 6. - P. 968-976. DOI: https://doi.org/10.1038/s41591-019-0458-7.
  • Human ß-Glucuronidase: Structure, Function, and Application in Enzyme Replacement Therapy / H. Naz [et al.] // Rejuvenation Res. - 2013. -Vol. 16, № 5. - P. 352-363. DOI: https://doi.org/10.1089/ rej.2013.1407.
  • Novel Colon Cancer Susceptibility Variants Identified from a Genome-Wide Association Study in African Americans / H. Wang [et al.] // Int. J. Cancer. -2017. - Vol. 140, № 12. - P. 2728-2733. DOI: https:// doi.org/10.1002/ijc.30687.
  • Pellock, S. J. Glucuronides in the Gut: Sugar-Driven Symbioses Between Microbe and Host / S. J. Pellock, M. R. Redinbo // J. Biol. Chem. - 2017. -Vol. 292, № 21. - P. 8569-8576. DOI: https://doi.org/ 10.1074/jbc.R116.767434.
  • Pharmacological Targeting of Bacterial ß-Glucuronidase Alleciates Nonsteroidal Anti-Inflammatory Drug-Induced Enteropathy in Mice / A. LoGuidice [et al.] // J. Pharmacol. Exp. Ther. - 2012. -Vol. 341, № 2. - P. 447-454. DOI: https://doi.org/ 10.1124/jpet. 111.191122.
  • Potential of Fecal Microbiota for Early-Stage Detection of Colorectal Cancer / G. Zeller [et al.] // Mol. Syst. Biol. - 2014. - Vol. 10. - P. e766. DOI: https:/ /doi.org/10.15252/msb.20145645.
  • Ridlon, J. M. Taurocholic Acid Metabolism by Gut Microbes and Colon Cancer / J. M. Ridlon, P. G. Wolf, H. R. Gaskins // Gut Microbes. - 2016. -Vol. 7, №№ 3. - P. 201-215. DOI: https://doi.org/10.1080/ 19490976.2016.1150414.
  • Role of Intestinal Flora in Colorectal Cancer from the Metabolite Perspective: a Systematic Review / S. Han [et al.] // Cancer Manag. Res. - 2018. - Vol. 10. -P. 199-206. DOI: https://doi.org/10.2147/ CMAR.S153482.
  • Saint-Georges-Chaumet, Y. Microbiota-Mitochondria Inter-Talk: Consequence for Microbiota-host Interaction / Y. Saint-Georges-Chaumet, M. Edeas // Pathog. Dis. - 2016. - Vol. 74, №№ 1. - P. ftv096. DOI: https://doi.org/10.1093/femspd/ftv096.
  • Serum Beta-Glucuronidase in Colon Cancer Patients Dependent on Alcohol and Nicotine: Preliminary Report / N. Waszkiewicz [et al.] // Prog. Health Sci. - 2012. - Vol. 2, №№ 2. - P. 64-69. DOI: https:/ /doi.org/10.5604/17322693.1064081.
  • Serum ß-Glucuronidase as a Potential Colon Cancer Marker: a Preliminary Study / N.Waszkiewicz [et al.] // Post^py Hig. Med. Dosw. - 2015. - Vol. 69. -P. 436-439. DOI: https://doi.org/10.5604/ 17322693.1148704.
  • Shuwen, H. Can Mitochondria DNA Provide a Novel Biomarker for Evaluating the Risk and Prognosis of Colorectal Cancer? / H. Shuwen, Y. Xi, P. Yuefen // Dis. Markers. - 2017. - P. e5189803. DOI: https://doi.org/10.1155/2017/5189803.
  • Siegel, R. L. Cancer Statistics, 2019 / R. L. Siegel, K. D. Miller, A. Jemal // C. A. Cancer J. Clin. - 2019. - Vol. 69. - P. 7-34. DOI: https://doi.org/ 10.3322/caac.21551.
  • Superoxide-Hydrogen Peroxide Imbalance Interferes with Colorectal Cancer Cells Viability, Proliferation and Oxaliplatin Response / V. F. Azzolin [et al.] // Toxicol. In Vitro. - 2016. - Vol. 32. - P. 8-15. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tiv.2015.12.001.
  • The Biological Role of D-Glucaric Acid and its Derivatives: Potential Use in Medicine / R. Zoltaszek [et al.] // Post^py Hig. Med. Dosw. - 2008. - Vol. 62.-P. 451-462.
  • The Microbial Pharmacists Within Us: a Metagenomic View of Xenobiotic Metabolism / P. Spanogiannopoulos [et al.] // Nat. Rev. Microbiol. -2016. - Vol. 14, №№ 5. - P. 273-287. DOI: https://doi.org/ 10.1038/nrmicro.2016.17.
  • The Role of Fusobacterium nucleatum in Colorectal Cancer: from Carcinogenesis to Clinical Management / C. H. Sun [et al.] // Chronic Dis. Transl. Med. - 2019. - Vol. 5, №№ 3. - P. 178-187. DOI: https:// doi.org/10.1016/j.cdtm.2019.09.001.
  • Thomas, A. M. Metagenomic Analysis of Colorectal Cancer Datasets Identifies Cross-Cohort Microbial Diagnostic Signatures and a Link with Choline Degradation / A. M. Thomas, P. Manghi, F. Asnicar // Nat. Med. - 2019. - Vol. 25, №№ 4. - P. 667-678. DOI: https://doi.org/10.1038/s41591-019-0405-7.
  • Vinke, P. C. The Role of Supplemental Complex Dietary Carbohydrates and Gut Microbiota in Promoting Cardiometabolic and Immunological Health in Obesity: Lessons from Healthy Non-Obese Individuals / P. C. Vinke, S. El Aidy, G. van Dijk // Front Nutr. - 2017. - Vol. 4. - P. e34. DOI: https://doi.org/ 10.3389/fnut.2017.00034.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp