CC BY
7
m сч о сч
DOI: 10.17б50/2313-805Х-2023-10-3-3б-49
(«d]
- Роль микоплазм в качестве инфекционного § агента при канцерогенезе
о
и
М.А. Галямина, О.В. Побегуц, А.Ю. Горбачев
о ос
< ФГБУ«Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины им. акад. Ю.М. Лопухина Федерального Э медико-биологического агентства»; Россия, 119435 Москва, ул. Малая Пироговская, 1а и
LU
Контакты: Мария Алексеевна Галямина mrogova@gmail.com
z
¡л В обзоре представлены данные исследований о роли микоплазм в качестве инфекционных агентов при канцероге-
незе, а также их участии в медикаментозной терапии рака и влиянии на исход лечения. Микоплазмы представляют z особый интерес, поскольку обладают уникальными способностями легко прикрепляться к эукариотическим клеткам
> и проникать в них, модулировать их функциональное состояние и вызывать хроническое воспаление, избегая дейст-
® вия иммунной системы хозяина. В обзоре представлены данные, подтверждающие повышенную колонизацию ми-
коплазмами опухолевой ткани по сравнению со здоровой, описаны молекулярные механизмы, с помощью которых микоплазмы активируют экспрессию онкогенов и факторов роста, инактивируют супрессоры опухоли, способству-;Е ют NF-кВ-зависимой миграции опухолевых клеток и модулируют апоптоз, что приводит к аномальному росту и транс-
формации клеток хозяина. Также анализируется эффективность противоопухолевых препаратов при микоплазмен-с^ ной инфекции.
О
^ Ключевые слова: микоплазменная инфекция, канцерогенез, метаболизм нуклеозидов, антиметаболиты
® Для цитирования: Галямина М.А., Побегуц О.В., Горбачев А.Ю. Роль микоплазм в качестве инфекционного агента
при канцерогенезе. Успехи молекулярной онкологии 2023,"10(3)36-49. DOI: 10.17650/2313-805X-2023-10-3-36-49
х а. К
si The role of mycoplasmas as an infectious agent in carcinogenesis
о ж.
и >
M.A. Galyamina, O. V. Pobeguts, A. Yu. Gorbachev
Lopukhin Federal Research and Clinical Center of Physical-Chemical Medicine, Federal Medical Biological Agency; 1a Malaya Pirogovskaya St., Moscow 119435, Russia
Contacts: Mariya Alekseevna Galyamina mrogova@gmail.com
The review presents data on studies of the role of mycoplasmas as infectious agents in carcinogenesis, as well as their participation in cancer drug therapy and the impact on the outcome of treatment. Mycoplasmas are of particular interest because they have unique abilities to readily attach to and enter eukaryotic cells, modulate their functional state, and induce chronic inflammation while evading the host's immune system. The review will highlight the data confirming the increased colonization of tumor tissue by mycoplasmas compared to healthy ones, describe the molecular mechanisms by which mycoplasmas activate the expression of oncogenes and growth factors, inactivate tumor suppressors, promote NF-KB-dependent migration of cancer cells and modulate apoptosis, which results in abnormal growth and transformation of host cells. The review also presents data on the effectiveness of anticancer drugs in mycoplasmal infections.
Keywords: mycoplasmas infection, carcinogenesis, nucleoside metabolism, antimetabolites
For citation: Galyamina M.A., Pobeguts O.V., Gorbachev A.Yu. The role of mycoplasmas as an infectious agent in carcinogenesis. Uspekhi molekulyarnoy onkologii = Advances in Molecular Oncology 2023,"10(3)36-49. (In Russ.). DOI: 10.17650/ 2313-805X-2023-10-3-36-49
BY 4.0
введение
К настоящему времени проведено довольно много исследований, подтверждающих тесную связь между злокачественными новообразованиями и хроническим воспалением, возникающим в результате персис-
тирующих бактериальных или вирусных инфекций. По данным Американского онкологического общества (American Cancer Society, ACS), до 20 % случаев рака во всем мире связаны с инфекционными агентами [1]. Микробиом способен модулировать клеточный
цикл, изменять иммунныи ответ, гормональный метаболизм, поддерживать гомеостаз, влиять на клеточный апоптоз и пролиферацию, вызывать различные заболевания и способствовать проканцерогенному состоянию клеток организма [2—4]. Причинно-следственная связь между различными типами рака и многими онковирусами (вирусы папилломы человека, гепатита В и Эпштейна—Барр), а также бактериями убедительно доказана. Показано, что Streptococcus bovis обладает онкогенными свойствами, способствующими развитию рака толстой кишки, Salmonella thyphi — рака желчного пузыря, Chlamydia pneumoniae — рака легких, Helicobacter pylori — рака желудка [4—8].
В настоящее время получено достаточное количество данных, подтверждающих связь между микоплаз-мами и развитием злокачественных новообразований. Микоплазмы идеально подходят на роль агентов, способствующих трансформации нормальных клеток в опухолевые, поскольку могут вызывать бессимптомное хроническое воспалительное состояние без ущерба для жизнеспособности инфицируемых клеток [9].
идентификация микоплазм в клетках опухолей
Микоплазмы относятся к классу Mollicutes и представляют собой бактерии с минимальным размером генома (от 600 до 2200 тыс. п. о.). Значительная редукция генома этих бактерий связана с паразитическим образом жизни [10]. Из-за отсутствия клеточной стенки микоплазмы активно подвергаются воздействию окружающей среды, поэтому в процессе эволюции они приобрели способность успешно выживать в условиях стресса, избегая влияния иммунной системы хозяина и получая возможность свободно персистировать в организме. Одним из таких механизмов является внутриклеточная инвазия. Многие микоплазмы способны не только прикрепляться к эукариотическим клеткам хозяина, но и проникать в них, свободно реплицироваться, не вызывая клеточной гибели [11, 12]. Другим механизмом является фенотипическая пластичность, обусловленная постоянной сменой поверхностных антигенов [11, 13]. Липопротеины микоплазм могут не только играть роль адгезинов или антигенов, но и активировать провоспалительный ответ [14], модулировать клеточный апоптоз, связывать иммуноглобулины, тем самым инактивируя их функции [15, 16].
Онкогенный потенциал и роль микоплазм в развитии рака начали исследовать с 1950-х годов. Mycoplasma orale (M. orale) — один из первых видов этих бактерий, которых стали связывать с лейкозом человека [17]. Позже во многих исследованиях была показана зависимость между микоплазменной инфекцией и раком предстательной железы (РПЖ), желудка, пищевода, легких и молочной железы. Появилось много сообщений об идентификации микоплазм в злокачественных опухолях либо путем количественной по-лимеразной цепной реакции с детекцией в реальном
времени (кПЦР) и иммуногистохимии, либо косвенно — путем определения антител к белкам микоплазмы в крови пациентов. Анализировались парафинизирован-ные блоки злокачественных опухолей и околоопухолевых тканей, хирургический и биопсийный материал, а также клеточные линии. Так, методом иммуноблот-тинга с использованием специфических зондов рДНК микоплазмы у 11 из 23 (48 %) японских пациентов с раком желудка была обнаружена Mycoplasma hyorhinis (M. hyorhinis) [18]. Удалось даже культивировать эту микоплазму из биоптатов, что является неопровержимым доказательством ее существования в тканях опухолей. Более высокие показатели — около 56 [19] и 54,1 % [20] — были зарегистрированы в опухолях китайских пациентов с использованием иммуногистохимическо-го (ИГХ) анализа. С помощью количественной ПЦР с ИГХ-исследованием в опытной и контрольной группах в 120 парафинизированных образцах желудка были определены представители Mollicutes, в частности M. hyorhinis (в 12 и 2,5 % случаев соответственно). Авторы предполагают, что эти показатели коррелировали с папиллярной гистологической картиной из-за трансформации клеток, вызванной микоплазменной инфекцией [21]. В ходе анализа 46 образцов быстрозамороженных опухолевых тканей с помощью метода секвенирования из геля продуктов ПЦР были выявлены Mycoplasma salivarium (M. salivarium) и Mycoplasma arginini (M. arginini) [22]. Разработанный комбинированный метод (кПЦР + иммуноферментный анализ) для определения 15 видов микоплазм у женщин с раком яичников позволил обнаружить микоплазмы у 60 % протестированных пациенток [23]. В работе S. Banerjee и соавт. показано, что в 74 % случаев рака яичников в злокачественных клетках выявлялась ми-коплазма [24]. С помощью ПЦР у пациенток с раком шейки матки идентифицировали Ureaplasma spp. в 51,4 % случаев, Mycoplasma hominis (M. hominis) — в 34 %, Mycoplasma genitalium (M. genitalium) — в 2,3 % [25]. Предполагают, что эти микоплазмы обладают онкогенным потенциалом и способствуют развитию иммортализации, повышенной миграции и инвазии опухолевых клеток при раке простаты. Методом кПЦР в образцах, полученных от пациентов с повышенным уровнем простатического специфического антигена (ПСА), были выявлены Ureaplasma urealyticum (U. ure-alyticum), M. genitalium и M. hominis [26—29]. Наличие M. hominis коррелировало с тяжестью диагноза. Отмечается значительное увеличение коэффициента инфицирования Mycoplasma spp. злокачественной ткани (35 %) по сравнению с соседней нормальной тканью (7 %). В ходе ПЦР-скрининга биоптатов предстательной железы российских мужчин Ю. Барикова и соавт. обнаружили, что M. hominis присутствовала в 3 раза чаще у пациентов с РПЖ, чем у пациентов с доброкачественной гиперплазией предстательной железы (ДГПЖ). Авторы предполагают, что инфекция M. hominis может быть вовлечена в развитие рака
m сч о сч
>-
из о
—I
о и Z
о
ОС <
о ж.
ю
< >
а
<
о
а.
в;
£
о ж.
и >
m сч о сч
>-
и о
-J
о и Z
о
ОС <
о ж.
ю
< >
а
<
о m
а. те
m
о ж.
и >
простаты и, следовательно, рассматриваться в качестве потенциального маркера рака простаты и/или мишени для улучшения результатов профилактики и лечения этого заболевания [29].
Довольно часто проводят ретроспективные исследования архивного материала. Так, группа ученых под руководством S. Saadat изучила парафинизиро-ванные блоки тканей РПЖ и ДГПЖ. По результатам кПЦР M. hominis была выявлена в нескольких образцах, выделенных только из клеток РПЖ. Как предполагают авторы, встречаемость микоплазменной инфекции именно при злокачественном проявлении может свидетельствовать о хронической и бессимптомной колонизации этой бактерией предстательной железы [27]. В более раннем исследовании, в ходе которого также были изучены архивные образцы пациентов с РПЖ, M. genitalium определена в нескольких образцах независимо от степени агрессивности опухоли. Однако, как утверждают авторы, низкая представленность этого персистирующего микроорганизма указывает на его непричастность к развитию РПЖ, независимо от фенотипа опухоли [30]. В ходе исследования парафинизированных тканей пациентов с РПЖ и ДГПЖ у 15 из 50 пациентов с помощью ПЦР-амплификации с дальнейшим секвенированием выявлена уреаплазменная инфекция. В большинстве своем это были больные старше 60 лет с РПЖ и показателем ПСА >4 нг/мл. По мнению авторов, представители класса Mollicutes, а именно Ureaplasmaparvum (U. par-vum) и U. urealyticum, причастны к развитию РПЖ, но эти предположения требуют дальнейших исследований [31]. При тестировании хирургических и биоп-сийных образцов в исследовании M. Osama M. genitalium чаще определялась у молодых пациентов с РПЖ, причем инфицированность микоплазмой коррелировала со злокачественностью данного заболевания [28].
При определении наличия микоплазменной инфекции в различных образцах требуются точность, специфичность и чувствительность методов анализа. Полимеразная цепная реакция и кПЦР являются наиболее простыми и доступными способами детекции, поскольку легко адаптируются под задачи исследователей. Так, при анализе клеточных линий лейкемии — лимфомы метод ПЦР был модернизирован: использовалась смесь праймеров, которые реагировали на ДНК любой микоплазмы. Таким образом, повысилась чувствительность определения, а также были исключены ложноположительные результаты [32]. Часто для идентификации микоплазм в опухолевой ткани используют ИГХ-анализ. Исследований, в которых применялись методы высевания микоплазм на твердые или полужидкие среды, очень мало.
Трудности в культивировании выделенных из био-птатов опухоли микоплазм связаны с тем, что, как известно, их клинические изоляты плохо растут даже в самых богатых культуральных средах. Отсутствие возможности выделять и культивировать микоплазмы
непосредственно из биоптатов опухолей остается довольно сильным аргументом, вызывающим в некоторых случаях сомнения в неопровержимом доказательстве инфицирования ею раковых тканей.
Известные случаи определения микоплазм в различных тканях опухолей и клеточных линиях представлены в табл. 1.
молекулярные механизмы, используемые микоплазмами для развития и поддержания опухолевых клеток
Предложены некоторые молекулярные механизмы, с помощью которых микоплазмы способствуют агрессивности опухолей (рис. 1). Эти бактерии могут действовать на разных уровнях клеточной организации: активировать экспрессию онкогенов, увеличивать продукцию факторов роста, инактивировать су-прессоры опухоли, способствовать NF-кВ-зависимой (NF-kB — ядерный фактор kappa B) миграции опухолевых клеток и модулировать апоптоз, тем самым потенциально помогая аномальному росту и трансформации клеток хозяина [33]. Показано, что они индуцируют хромосомную нестабильность и злокачественные трансформации, таким образом содействуя иммортализации, повышенной миграции и инвазии опухолевых клеток [34]. Было также показано, что ми-коплазменная инфекция может трансформировать клеточные линии, способствуя экспрессии некоторых онкогенов, таких как H-ras и c-myc. Отмечалось, что длительное инфицирование микоплазмой приводит к заметным хромосомным изменениям и неконтролируемому росту клеток [35].
Индуцированная микоплазмами злокачественная трансформация была обнаружена во многих клеточных линиях человека из разных органов, таких как клеточная линия лейомиосаркомы матки человека SK-UT-1B [36], клетки аденокарциномы легкого A549 [37] и клеточная линия нейробластомы человека BE-M17 [38]. S. Feng и соавт. изучили влияние инфекции Mycoplasma fermentans (M. fermentans) и M. hominis на мышиную линию кроветворных клеток 32D, которая, как известно, подвергается интерлейкин-3-зави-симому апоптозу. Было обнаружено, что микоплаз-менная инфекция изменяет свойства клеток 32D, предотвращая их апоптотическую способность и позволяя им расти автономно, независимо от стимуляции интерлейкина-3. Об этом свидетельствовало образование опухолей после инъекции трансформированных 32D-клеток мышам [39]. В ходе изучения роли M. hyor-hinis и M. fermentans при инфицировании опухолевых клеток W. Liu и соавт. выявили, что эти микоплазмы ингибируют рост иммортализованных (32D и COS-7) и опухолевых клеточных линий (HeLa и AGS). Заражение клеточной линии 32D M. hyorhinis и M. fer-mentans приводило к конденсации ядра, деградации клеточного генома и дисрегуляции экспрессии генов,
Таблица 1. Определение микоплазм в различных опухолевых тканях и клеточных линиях Table 1. Detection of mycoplasmas in various tumor tissues and cell lines
Вид опухоли Ткань/клеточная линия 1 Микоплазма Метод детекции Источник Source
Tumor tipe _Tissue/ce" line_\ Mycoplasma Method detection
Острый лимфобласт-ный лейкоз Acute lymphoblastic leukemia Костный мозг Bone marrow M. orale Гель-диффузия, фиксация комплемента (реакция бактериолиза) Gel diffusion complement fixation (bacteriolysis reaction) [17]
Иммуногистохимическое исследование, ПЦР Immunohistochemical examination, [21]
Срезы парафинизированных тканей карциномы желудка Sections of paraffinized tissue of gastric carcinoma PCR
Рак желудка Gastric cancer M. hyorhinis Саузерн-блоттинг, ПЦР Southern blot analysis, PCR [18]
Иммуногистохимическое исследование Immunohistochemical examination [20]
Карцинома пищевода, легких, молочной железы и глиома Esophageal, lung, breast carcinoma and glioma Срезы парафинизированных тканей пищевода, легкого, молочной железы, мозга Sections of paraffinized tissues of the esophagus, lung, breast, brain M. hyorhinis Иммуногистохимическое исследование, ПЦР Immunohistochemical examination, PCR [19]
Срезы парафинизированной ткани яичника Paraffinized ovarian tissue sections Mycoplasma spp. ПЦР с иммуноферментным анализом PCR with enzyme immunoassay [23]
Рак яичников Ovarian cancer Ткани рака яичников, прилегающие к опухоли ткани Ovarian cancer tissue adjacent to tumor tissue Mycoplasma spp., Ureaplas-ma spp. Микробные зонды, секвенирование Microbial probes, sequencing [24]
Замороженные биоптаты опухоли яичников Frozen ovarian tumor biopsies M. salivarium, M. arginini ПЦР, секвенирование PCR, sequencing [22]
Рак шейки матки Cervical cancer Мазок с поврежденных тканей шейки матки Swab from damaged cervical tissue M. genitalium, M. hominis, Ureaplasma spp. ПЦР, метагеномное секвенирование PCR, metagenomic sequencing [25]
Биоптаты рака предстательной железы Prostate cancer biopsies M. hominis ПЦР, кПЦР PCR, qPCR [26]
Срезы парафинизированных тканей предстательной железы Sections of paraffinized prostate tissues Ureaplasma spp. ПЦР, ееквенирование PCR, sequencing [31]
Рак предстательной железы Prostate cancer Хирургические и биопсийные образцы рака предстательной железы и доброкачественной гиперплазии предстательной железы Surgical and biopsy specimens of prostate cancer biopsies and benign prostatic hyperplasia M. genitalium ПЦР PCR [28]
Срезы парафинизированных тканей рака предстательной железы и доброкачественной гиперплазии предстательной железы Sections of paraffinized tissues of prostate cancer and benign prostatic hyperplasia M. hominis ПЦР PCR [27]
Срезы парафинизированных тканей рака предстательной железы Sections of paraffinized tissues of prostate cancer M. genitalium ПЦР PCR [30]
Лимфома Lymphoma Клеточные линии лейкемии — лимфомы Leukemia-lymphoma cell line Mycoplasma spp. кПЦР qPCR [32]
m сч о
СЧ
>-
(J
о
-J
о и z о
ОС <
о ж
to ш и
z <
>
a
<
о
a.
в;
Ii
о ж.
и >
Примечание. ПЦР — полимеразная цепная реакция; кПЦР — количественная полимеразная цепная реакция с детекцией в реальном времени.
Note. qPCR — quantitative polymerase chain reaction with real-time detection.
m сч о сч
>-
и о
-J
о и Z
о
ОС <
о ж
ю
< >
а
<
Опухолевая клетка / Tumor cell
О
а. те
£
о ж.
и >
Пролиферация / Proliferation
Модулирование апоптоза / Modulating apoptosis
Bcl-2 Bid
Экспрессия онкосупрессора / Expression oncosuppressor
NLRP3 инфламмасома / W¿fiP3 inflammasome p53 IL-1ß IL-18
Адгезия / Adhesion
Подавление апоптоза / Suppression apoptosis
Экспрессия онкогенов / Expression oncogenes H-ras c-myc
Конденсация ядра / Nuclear condensation Деградация ДНК / Degradation DNA
tß-катенинзависимый Wnt-сигнальный путь / Wnt/ß-catenin-dependent signaling pathway
^ Рост/активация фермента/онкосупрессора/сигнального пути / Indicate growth/activation of an enzyme/oncosuppressor/signaling pathway ^ Снижение активности фермента/онкосупрессора/сигнального пути / Indicate a decrease in enzyme/oncosuppressor/signaling pathway activity
Рис. 1. Молекулярные механизмы, используемые микоплазмами для развития и поддержания опухолевых клеток. Bcl-2 — белок-регулятор, обладающий антиапоптотической активностью; Bid — белок-регулятор, являющийся связующим звеном между двумя направлениями апоптоза; Fas — белок-рецептор на поверхности клетки, который реагирует на внешний сигнал и запускает процесс апоптоза; NF-kB — ядерный фактор kappa B, универсальный фактор транскрипции, контролирующий экспрессию генов иммунного ответа, апоптоза и клеточного цикла; H-ras — уникальная изоформа семейства Ras GTPase, одного из наиболее заметно мутировавших семейств онкогенов в раковых заболеваниях; c-myc —один из наиболее важных факторов транскрипции, регулирующий широкий спектр клеточных функций, включая пролиферацию, рост и апоптоз; IL-ip — интерлейкин-ip; IL-18 — интерлейкин-18
Fig. 1. Molecular mechanisms that mycoplasmas use to develop and maintain tumor cells. Bcl-2 — regulatory protein with anti-apoptotic activity; Bid — regulatory protein that is a link between two directions of apoptosis; Fas — is a receptor protein on the cell surface that responds to an external signal and triggers the apoptosis process; NF-kB — nuclearfactor kappa B, is a universal transcription factor that controls the expression of immune response, apoptosis, and cell cycle genes; H-ras — unique isoform of the Ras GTPase family, one of the most prominently mutatedfamilies of oncogenes in cancer; c-myc — one of the most important transcription factors regulating a wide range of cellular functions, including proliferation, growth and apoptosis; IL-ip — interleukin ip; IL-18 — interleukin 18
связанных с пролиферацией, апоптозом, онкогенезом, сигнальными путями и метаболизмом. Экспрессия генов, кодирующих белки Bcl-2, Bid и p53 и ассоциированных с апоптозом, снижалась, в то время как экспрессия гена, кодирующего апоптозный антиген Fas, увеличивалась. Таким образом, авторы показали, что микоплазменная инфекция ингибирует рост клеток путем модификации профилей экспрессии генов и посттрансляционной модификации белков, связанных с пролиферацией и апоптозом [40]. Д.Ю. Логунов и соавт. изучили влияние 4 видов микоплазм — М. fer-mentans, М. arginini, М. hominis и Mycoplasma arthritidis (M. arthritidis) — на экспрессию гена, кодирующего су-прессор опухоли белок p53, а также на ген NF-kB (оба участвуют в поддержании стабильности клеточного цикла). Эксперименты, проведенные in vitro на панели клеточных линий человека и мышей, показали, что микоплазменные инфекции ингибируют активность p53 и активируют NF-kB. Однако белок микоплазмы, который непосредственно участвует в этом, не был идентифицирован [41]. Исследование Y Wang и соавт. показало, что микоплазмы более успешно заражают клетки гепатоциллюлярной карциномы с нокдауном митохондриального транскрипционного фактора А (TFAM). Как следствие, активируется сигнальный путь NF-kB, увеличивается способность клеток к миграции, инвазии и метастазированию. Было показано, что при снижении этого фактора транскрипции активируется фактор транскрипции Sp1, что влечет за собой повышение уровня аннексина A2 (ANXA2), который взаимодействует с мембранным белком микоплаз-мы [42].
В других исследованиях было показано, что M. hyor-hinis активирует сигнальный путь ß-катенина в опухолевых клетках желудка с участием гликогенсинтазы киназы 3 ß (GSK3ß) и белка-рецептора липопротеи-нов низкой плотности (LRP6). При этом обнаружено взаимодействие между LRP6 и липопротеином p37 M. hyorhinis [43]. Микоплазменный мембранный белок рЗ7 предложен в качестве онкогена. В работах S. Goo-dison и соавт. показана роль липопротеина рЗУ М. hyor-hinis в инвазии клеток линий рака простаты РСЗ и DU 145. Авторы обнаружили, что рЗУ вызывает изменения морфологии и экспрессии генов, кодирующих белки, участвующие в клеточном цикле, сигнальной тран-сдукции и метаболизме [44]. Показано также, что рЗ7 может не только индуцировать экспрессию воспалительных цитокинов, но и задействовать множественные сигнальные пути, активируя протеинкиназы, включая каскад фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3K)/AKT, семейство протеинкиназ C (PKC) и митоген-активиру-емую протеинкиназу (MAPK)/RAS, что увеличивает инвазивность клеток рака предстательной железы [10, 43]. Исследование Y. Zhang и соавт. продемонстрировало, что блокировка взаимодействия белка p37 и его рецептора TLR4 на мембране клеток плоскоклеточного рака пищевода с помощью аптамера ZY3A, способ-
ного нейтрализовать M. hyorhinis на клетках этой опухоли, приводит к ингибированию миграции и инвазии клеток, инфицированных M. hyorhinis in vitro, и мета-стазирования in vivo [45].
В качестве белка-онкогена предложен еще один компонент микоплазмы — шаперон DnaK. F. Benedetti и соавт. удалось обнаружить, что DnaK M. hyorhinis связывает поли (АДФ-рибоза) — полимеразу (PARP), которая играет критическую роль в путях, участвующих в распознавании повреждения и репарации ДНК, и снижает его каталитическую активность. Он также связывает белок USP10 (ключевой регулятор онкосу-прессора p53), тем самым снижая стабильность p53 и противораковые функции. Показано, что неинфи-цированные клетки поглощают экзогенный DnaK, что предполагает возможную функцию в стимулировании клеточной трансформации, помимо прямой мико-плазменной инфекции [46]. Поскольку этот белок консервативен среди бактерий и другие бактериальные DnaK схожи по структуре и аминокислотному составу, авторы предложили новый механизм, при котором компоненты микробиоты человека способны модифицировать активность протеинкиназ, участвующих в канцерогенезе и прогрессировании рака. Роль М. hyorhinis в злокачественной трансформации была также продемонстрирована в работе Y Xu и соавт. [47]. Чтобы уточнить, способствует ли M. hyorhinis развитию опухоли посредством активации инфламмасомы NLRP3 (белковый комплекс, контролирующий созревание важных провоспалительных цитокинов интер-лейкина-ф (ИЛ-1р) и интерлейкина-18 (ИЛ-18) и участвующий в онкогенезе и метастазировании различных видов рака), был проведен анализ продукции цитоки-нов ИЛ-1р и ИЛ-18 моноцитами при инфицировании этой бактерией. Показано, что индуцированная M. hyorhinis секреция цитокина ИЛ-1р была инфлам-масомозависимой in vitro и in vivo. Микоплазма влияла на активность катепсина B, отток K(+), приток Ca(2+) и продукцию активных форм кислорода, необходимых для активации NLRP3 инфламмасомы. Авторы предполагают, что вызванная микоплазмой активация NLRP3 инфламмасомы может быть связана с метаста-зированием рака желудка, а антимикоплазменная терапия — являться эффективным подходом для контроля прогрессирования рака желудка. Был предложен еще один механизм участия микоплазм в поддержании злокачественного перерождения клеток, нарушающий противоопухолевый процесс. Микоплазма подавляет активность естественных клеток-киллеров, которые распознают и устраняют опухолевые или патоген-ин-фицированные клетки [48]. В ходе использования моделей, имитирующих воспалительную среду опухоли, авторы наблюдали, что макрофаги защищают клеточные линии хронического миелоидного лейкоза от атаки клеток-киллеров только тогда, когда они были заражены микоплазмой и находились в состоянии хронической инфекции. Эта работа служит еще одним
m сч о сч
>-
из о
—I
о и Z
о
ОС <
о ж
ю
< >
а
<
о m
а.
в;
m
о ж.
U >
m сч о сч
>-
и о
-J
о и Z
о
ОС <
о ж
ю
< >
а
<
о
а. те
о ж.
и >
доказательством того, что воспаление, вызванное ми-коплазменной инфекцией, способствует прогрессиро-ванию рака; в данном случае оно связано со снижением активности клеток-киллеров, опосредованной макрофагами. Одним из немногих исследований, в ходе которого обнаружено влияние микоплазмы на трансформацию нормальных клеток в злокачественные, является работа K. Namiki и соавт. Показано, что длительная хроническая инфекция доброкачественных клеток предстательной железы человека BPH-1 двумя видами микоплазмы (M. genitalium и M. hyorhinis) приводит к злокачественной трансформации доброкачественных эпителиальных клеток человека [49].
Таким образом, получено много данных, подтверждающих участие микоплазм в развитии разных типов рака. Были идентифицированы микоплазмы в злокачественных опухолях и в крови больных пациентов, а также предложены некоторые молекулярные механизмы, с помощью которых микоплазмы способствуют агрессивности рака, определены 2 возможных онкогена — липопротеин р37 и шаперон DnaK (рис. 2). Однако молекулярные механизмы и пути воздействия микоплазм исследованы недостаточно. В основном в их качестве рассматриваются активация некоторых сигнальных путей, антиапоптотических белков, инактивация белков-супрессоров опухоли. Большинство молекулярных механизмов, ответственных за дедиф-ференцировку опухоли, агрессивность и развитие рецидивов, еще предстоит открыть. Влияние мико-плазменных инфекций на поддержание и развитие канцерогенеза представлено в табл. 2.
влияние микоплазм на эффективность противоопухолевых препаратов
В начале 1950-х годов впервые сообщалось о синтезе и цитостатической активности аналогов пуриновых нуклеозидов. Несколько исследований продемонстрировали ингибирующую активность против мышиных опухолевых клеток in vitro и in vivo таких соединений, как 6-меркаптопурин, 6-тиогуанин и 2,6-диаминопу-рин. Первоначально они нашли применение в лечении гематологических злокачественных новообразований, но в настоящее время различные производные пиримидиновых и пуриновых нуклеозидов также проявляют активность в отношении нескольких видов рака. Например, такой пиримидиновый аналог нук-леозидов, как гемцитабин (2',2'дифтор-2'дезокси-цитидин), используется при лечении рака мочевого пузыря, поджелудочной железы и легкого [50—52]. В работе M.V. Cronauer и соавт. было показано его ин-гибирующее влияние на пролиферацию опухолевых клеток предстательной железы LNCaP [52]. Большинство антиметаболитов тормозят синтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, необходимых для построения ДНК, инактивируют ферменты, отвечающие за репликацию ДНК. Препараты этой группы могут также снижать эффективность синтеза РНК, нарушать
метаболизм аминокислот и синтез белков. Все это в конечном счете приводит к индукции апоптоза и гибели злокачественных клеток. По химической структуре можно выделить 3 различных класса пуриновых и пиримидиновых антиметаболитов: тиопурины, фторпиримидины и 2'-дезоксирибонуклеозидные аналоги [53]. Синтезированный еще в 1950-х годах 5-фтор-уридин стал одним из основных препаратов противоопухолевой химиотерапии, применяемым, несмотря на 50-летнюю историю, для лечения многих злокачественных новообразований до настоящего времени.
Было обнаружено, что микоплазменные инфекции снижают эффективность противоопухолевых препаратов — аналогов нуклеозидов (антиметаболитов). Показано, что цитостатическая активность антиметаболитов резко (в 20—150 раз) снижалась при инфицировании М. hyorhinis клеточной линии MCF-7, полученной из инвазивной аденокарциномы протоков молочной железы человека. Цитостатическая актив-
Мембрана / Цитоплазма опухолевой клетки / Membrane Tumor cell cytoplasm
, Накопление pjiJ Р-катенина / ' "—в-catenin accumulation
7 , Активация цитокинов / . ' у Activation of cytokines
. Сигнальный путь PI3K/AKT / Signaling pathway PI3K/AKT
ß-катенинзависимый Wnt-сигнальный путь /
Wnt/ß-catenin-dependent signaling pathway
Сигнальный путь NF-kB / Signaling pathway NF-kB
Экспрессия PKC / Proteinkinase PKC
+ Экспрессия MAP-киназ / MAP-kinases expression
^ Восстановление одноцепочечных разрывов ДНК / DNA single-strand break repair
Онкосупрессор p53 / Tumor suppressor p53
Рост/активация фермента/онкосупрессора/сигнального пути / Indicate growth/activation of an enzyme/oncosuppressor/signaling pathway
^ Снижение активности фермента/онкосупрессора/сигнального пути / Indicate a decrease in enzyme/oncosuppressor/signaling pathway activity
Рис. 2. Пути влияния белков-онкогенов микоплазм р37 и DnaK на развитие и поддержание опухолевых клеток. LRP6 — белок-рецептор липопротеинов низкой плотности; PARP — поли (АДФ-рибоза) — по-лимераза; USP10 — ключевой регулятор онкосупрессора p53; PI3K — фосфатидилинозитол-3-киназа; NF-kB — ядерный фактор kappa B; PKC — протеинкиназа С
Fig. 2. Pathways of influence of mycoplasma p37 and DnaK oncogene proteins on the development and maintenance of tumor cells. LRP6low-density lipoprotein receptor-related protein 6. PARP — poly (ADP-ribose) polymerase; USP10 — a key regulator of the p53 tumor suppressor; PI3K — phospha-tidylinositol 3-kinase; NF-kB — nuclear factor kappa B; PKC — proteinkina-se C
ность полностью восстанавливалась в присутствии ингибитора тимидинфосфорилазы (5-хлор-6-[1-(2-иминопирролидинил) метил] урацила гидрохлорида). Снижение цитостатической активности сопровождалось уменьшением включения препарата в нуклеиновые кислоты в случае 5-трифтортимидина [54]. В двух независимых исследованиях S. Liekens и соавт. и V. \0orde и соавт. было показано снижение эффективности противоопухолевых и противовирусных препаратов на основе нуклеозидов при инфицировании микоплазмами [55, 56]. L. Jettë и соавт. обнаружили, что культуры клеток рака толстой кишки НСТ116 в 5 и 100 раз были более устойчивы к 5-фторуридину и 5-фтор-2'-дезок-сиуридину соответственно при инфицировании ми-
коплазмами [57]. Таким образом, микоплазменная инфекция может привести как к уменьшению, так и к увеличению цитостатической активности лекарства в зависимости от того, требует оно дополнительной активации или нет. Эти биологические эффекты могут быть нормализованы путем совместного применения антибиотиков, направленных на микоплазмы, или специфического ингибитора тимидинфосфори-лазы. Активность антиметаболитов, требующих фос-форолиза в качестве стадии активации, была, наоборот, повышена в культурах опухолевых клеток, инфицированных микоплазмами. Цитостатический потенциал 5'-дезокси-5-фторуридина — промежуточного метаболита капецитабина — был увеличен в 30 раз благодаря
Таблица 2. Влияние микоплазменных инфекций на поддержание и развитие канцерогенеза Table 2. Effect of mycoplasma infections on the maintenance and development of carcinogenesis
m сч о сч
>-
(J
о
—I
о и z о
ОС <
о ж
to
< >
а
<
Мико-
M. fer-mentans incognitus, M. hominis
Клеточная линия
A. laidlawii (штамм PG-8) A. laidlawii (strain PG-8)
Лейомиосаркома матки человека SK-UT-1B Human uterine leiomyosarcoma SK-UT-1B
Механизм/результат влияния микоплазменной инфекции
Mechanism/result of influence of mycoplasma infection
Миелоидная клеточная линия мыши 32D ИЛ-3-за-висимая Myeloid cell line of mouse 32D IL-3-dependent
BEAS-2B (имморта-лизованные клетки
бронхиального эпителия человека) BEAS-2B (immortalized human bronchial epithelial cells)
Источник
Существенно изменялся характер распределения клеток по числу хромосом по сравнению с контролем. Происходило постепенное увеличение в 13 раз количества дицентриков в опытных образцах, тогда как количество хроматид-ных разрывов увеличивалось только в 2 раза. Дицентрики появлялись независимо от других типов хромосомных аберраций и увеличивались в количестве по мере удлинения срока контаминации The nature of the distribution of cells according to the number of chromosomes changed significantly in comparison with the control. There was a gradual increase in the number of dicentrics in the experimental samples by 13 times, while the number of chromatid breaks increased only 2 times. Dicentrics appear independently of other types of chromosomal aberrations and increase in number as the duration of contamination increases
Неинфицированные контрольные клетки не экспрессировали BMP2 в среде, не содержащей ИЛ-3. Инфицированные клетки индуцировали экспрессию матричной РНК BMP2 в течение 4 ч после инфекции Uninfected control cells did not express BMP2 in medium without IL-3. Infected cells induced BMP2 matrix RNA expression within 4 hours of infection
Микоплазменная инфекция запускала экспрессию зрелого секретируемого
белка BMP2 в клетках BEAS-2B, которые в норме не экспрессируют его. BMP2 стимулировал пролиферацию клеток BEAS-2B, трансформированных хронической микоплазменной инфекцией. Хронически инфицированные микоплазмой клетки BEAS-2B вызывали низкодифференцированные,
высокозлокачественные и инвазивные опухоли у мышей Mycoplasma infection triggered the expression of the mature secreted BMP2 protein in BEAS-2B cells, which normally do not express BMP2. BMP2 stimulated proliferation of BEAS-2B cells transformed by chronic mycoplasma infection. Chronically infected with mycoplasma, BEAS-2B cells induced low-grade, high-grade, and invasive tumors in mice
[36]
[37]
О m
a.
в;
ü m
о ж.
и >
A549 (клетки Микоплазменная инфекция стимулировала разные уровни экспрессии BMP2
аденокарциномы в клетках A549 разных штаммов (от неопределяемого до высокого). Высокий
легкого) уровень BMP2 коррелировал с микоплазменной инфекцией
A549 (lung Mycoplasma infection stimulated different levels of expression of BMP2 in A549 cells of different
adenocarcinoma cells) strains (from undetectable to high). A high level of BMP2 correlates with mycoplasma infection
M. arginini Две сублинии клеток HeLa (A, B) экспрессировали полноразмерную РНК
BMP2, но только HeLa-B экспрессировала более короткую РНК. Обнаружено, что высокий уровень экспрессии РНК BMP2 и новый транскрипт коррелиру-HELA ют со скрытой инфекцией M. arginini
Two sublines of HeLa cells (A, B) both expressed the full-length BMP2 RNA, but only HeLa-B expressed the shorter RNA. It was found that a high level of BMP2 RNA expression and a new transcript correlate with latent infection with M. arginini
m сч о сч
>-
и о
-J
о и Z
о
ОС <
о ж
ю
< >
а
<
Продолжение табл. 2 Continuation of table 2
О
Мико-
Myco-plasma spp.
M. fermentans, M. pene-trans
Клеточная линия
Нейробластома человека BE-M17 Human neuroblastoma BE-M17
Миелоидная клеточная линия мыши 32D ИЛ-3-за-
висимая Mouse myeloid cell line 32D IL-3-dependent
Механизм/результат влияния микоплазменной инфекции
Mechanism/result of influence of mycoplasma infection
Источник Source
Вызывала окислительный стресс в отсутствие воспалительной реакции с заметно повышенным уровнем повреждения ДНК. Снижала эффективность основного пути, ответственного за восстановление окислительно поврежденной ДНК Induces oxidative stress in the absence of an inflammatory response with markedly increased levels of DNA damage. Reduces the efficiency of the main pathway responsible for the repair of oxidatively damaged DNA
Показана активация NF-kB-пути в ИЛ-3-зависимой клеточной линии 32D, инфицированной несколькими видами микоплазм человека. Микоплазмы продолжали расти в культуре 32D, лишенной ИЛ-3. Не обнаружено признаков аутокринной продукции ИЛ-3 в клетках 32D, инфицированных мико-плазмами. Инактивированные нагреванием микоплазмы или препараты мембран микоплазм могли поддерживать непрерывный рост клеток 32D в культуре без добавления ИЛ-3 в течение значительного периода времени. При удалении инактивированных нагреванием микоплазм клетки 32D быстро погибали. Хроническая инфекция M. fermentans или M. penetrans вызывала злокачественную трансформацию клеток 32D An IL-3-dependent 32D cell line infected with several species of human mycoplasmas rapidly activating NF-kB lives and continues to grow in culture depleted of IL-3. No signs of autocrine production of IL-3 were found in cells infected with mycoplasma. Heat-killed mycoplasmas or mycoplasma membrane preparations alone could maintain continuous growth of 32D cells in culture without the addition of IL-3 for a significant period of time. However, upon removal of heat-inactivated mycoplasmas, 32D cells rapidly apoptated.
Chronic infection with M. fermentans or M. penetrans induced malignant transformation of 32D cells
[38]
[39]
о ж.
и >
M. hyorhinis,
M. fermen-tans
М. fermen-tans,
М. arginini, М. hominis, M. arthri-tidis
Миелоидная клеточная линия мыши 32D ИЛ-3-за-
висимая Mouse myeloid cell line 32D IL-3-dependent
Фибробласты человека и мышей Human and mouse fibroblasts
Ингибировали рост. Вызывали компрессию ядра, деградацию клеточного генома и нарушение регуляции экспрессии генов, связанных с пролиферацией и апоптозом. Связанные с апоптозом белки Bcl-2, Bid и p53 подавлялись, Fas повышалась, а Bax не регулировалась в инфицированных
микоплазмой клетках 32D [40]
Growth inhibited. Caused nuclear compression, cell genome degradation and dysregulation of gene expression associated with proliferation, apoptosis. Apoptosis-associated proteins Bcl-2, Bid, and p53 were down-regulated, Fas was up-regulated, and Bax was down-regulated in mycoplasma-infected 32D cells
Активировала путь NF-kB, а также общие характеристики большинства опухолевых клеток. M. arginini оказывала наиболее сильный эффект по сравнению с протестированными видами. Кроме того, микоплазменная инфекция снижала уровень экспрессии и индуцируемость эндогенного p53-чувствитель-ного гена p21 и ингибировала апоптоз, вызванный генотоксическим стрессом. Инфекция M. arginini делала фибробласты эмбрионов крыс и мышей восприимчивыми к трансформации онкогенными H-Ras, тогда как свободные от микоплазмы клетки подвергались необратимой p53-зависимой остановке роста. Микоплазменная инфекция была так же эффективна, как и опосредованный shRNA-нокдаун экспрессии р53, делала фибробласты грызунов [41] восприимчивыми к Ras-индуцированной трансформации Activates the NF-kB pathway as well as general characteristics of most tumor cells. M. arginini has the strongest effect among the species tested. In addition, mycoplasma infection reduces the level of expression and inducibility of the endogenous p53-sensitive p21 gene and inhibits genotoxic stress-induced apoptosis. M. arginini infection rendered rat and mouse embryonic fibroblasts susceptible to transformation with oncogenic H-Ras, while mycoplasma-free cells underwent irreversible p53-dependent growth arrest. Mycoplasma infection was as effective as shRNA-mediated knockdown of p53 expression in making rodent fibroblasts susceptible to Ras-induced transformation
M. hyorhinis
Миелоидная клеточная линия мыши 32D ИЛ-3-за-
висимая Mouse myeloid cell line 32D IL-3-dependent
Способствовала накоплению ядерного Р-катенина и усиливала экспрессию его нижестоящих генов. Увеличивала подвижность раковых клеток. M. hyorhinis также индуцировала фосфорилирование LRP6 GSK3p-зависимым
образом
Promotes the accumulation of nuclear p-catenin and increases the expression of downstream p-catenin genes. Increases the mobility of cancer cells. M. hyorhinis also induces LRP6 phosphorylation in a GSK3p-dependent manner
[43]
Окончание табл. 2 The end of table 2
Мико-плазма Mycoplasma Клеточная линия Механизм/результат влияния микоплазменной инфекции Источник Source
Сell line Mechanism/result of influence of mycoplasma infection
Микоплазменный белок p37 индуцировал рост, изменял морфологию клеток и увеличивал экспрессию генов в клеточных линиях рака предстательной Клеточные линии железы. Рекомбинантный p37 вызывал увеличение ядер, обозначающее рака простаты РС3 активные анапластические клетки, и увеличивал миграционный потенциал ProstatecDUercell lines клеток PC-3 и DU145 [44] PC3 and DU145 The mycoplasmal p37 protein induced growth, altered cell morphology, and increased gene expression in prostate cancer cell lines. Recombinant p37 caused an increase in nuclei, indicating active anaplastic cells, and increased the migratory potential of PC-3 and DU145 cells
M. hyorhinis Микоплазменная инфекция индуцировала быструю и значительную секрецию ИЛ-1Р и ИЛ-18. За индукцию ИЛ-1Р отвечал мембранный белок микоплазмы, ассоциированный с липидами (LAMP). Секреция ИЛ-1Р была Моноцитарная NLRP3-зависимой in vitro и in vivo. Микоплазма активировала инфламмасому клеточная линия NLRP3 за счет активности катепсина B, оттока K(+), притока Ca(2+) и продук-человека THP-1 ции активных форм кислорода [47] Human monocytic cell Mycoplasma infection induced rapid and strong secretion of IL-1 p and IL-18. The mycoplasma line THP-1 lipid-associated membrane protein (LAMP) was responsible for the induction of IL-1 p. IL-1p secretion was NLRP3 dependent in vitro and in vivo. Mycoplasma activated the NLRP3 inflammasome through cathepsin B activity, K(+) efflux, Ca(2+) influx, and reactive oxygen species production
Гепатоцеллюлярная Микоплазменная инфекция усиливалась при нокдауне транскрипционного карцинома HCC фактора А (TFAM) в клетках HCC, способствуя их метастазированию, а также SNU-739, SNU-368 миграции и инвазии за счет активации сигнального пути NF-kB [4,] Hepatocellular carcinoma Mycoplasma infection was enhanced by transcription factor A (TFAM) knockdown in HCC HCC SNU-739, cells, promoting their metastasis, as well as migration and invasion due to activation of the SNU-368 NF-kB signaling pathway
Хроническая микоплазменная инфекция способствовала макрофагальной Клеточная линия Mycoplasma ХМЛ защите клеток ХМЛ от клеток-киллеров [48] spp. cmt ll г Chronic mycoplasma infection contributed to the macrophage protection of CML cells from CML cell line killer cells
BPH-1 достигали независимого прикрепления и роста, а также повышенной миграции и инвазии. Злокачественность была подтверждена образованием Доброкачественные ^ v ксенотрансплантатных опухолей у бестимусных мышей. Такие изменения клетки предстатель- M. genita- „ г приводили к увеличению кариотипической энтропии, проявляющейся ной железы человека lium, BPH 1 накоплением хромосомных аберраций и полисомией [49] M. hyorhinis „ . BPH-1 achieved independent attachment and growth, as well as increased migration and Benign human prostate cells BPH1 invasion. Malignancy was confirmed by the formation of xenograft tumors in athymic mice. Such changes led to an increase in karyotypic entropy, manifested by the accumulation of chromosomal aberrations and polysomy
m сч о сч
>-
из о
—I
о и Z
о
ОС <
о ж
ю ш и
Z <
>
а
<
о m
а.
в;
m
о ж.
U >
Примечание. ХМЛ — хронический миелоидный лейкоз; ИЛ-3 — интерлейкин-3; ИЛ-lß — интерлейкин-lß; ИЛ-18 — интерлей-кин-18; NF-kB — ядерный фактор kappa B.
Note. CML — ehronic myeloid leukemia; IL-3 — interleukin 3; IL-1ß — interleukin 1ß; IL-18 — interleukin 18; NF-kB — nuclear factor kappa B.
кодируемой микоплазмой тимидинфосфорилазе, эффективно превращающей пролекарство в его активный метаболит 5-фторуридин [58]. Показано, что инфицирование микоплазмой может стимулировать изменения в метаболизме пиримидина в клетках злокачественных опухолей [59]. В частности, отмечались активация процесса катаболизма нуклеозидов и снижение активности их синтеза de novo в инфицированных микоплазмой эукариотических клетках [60].
У микоплазм сильно редуцированы метаболические пути, и синтезировать нуклеозиды de novo они не способны. Однако эти бактерии имеют ферменты, участвующие в процессе катаболизма нуклеозидов,
в результате которого они получают не только нуклео-тиды для построения ДНК, но и энергию (рис. 3). Г. Фисунов и соавт. изучили протеомный профиль ми-коплазм и реконструировали карту энергетического метаболизма M. hominis. Было обнаружено, что эта бактерия может использовать нуклеозиды в качестве источника углерода. Применение нуклеозидов пири-мидинового ряда позволяет ей переходить в состояние, подобное персистерам, что дает возможность быть устойчивой к антибиотикам, избегать действия иммунной системы, свободно персистировать внутри организма хозяина и вызывать хронические инфекции [61, 62]. Возможно, эта особенность метаболизма
m сч о сч
>-
и о
-J
о и Z
о
ОС <
о ж
ю
< >
а
<
Нуклеозид I Nucleoside
О
а. те
£ m
о ж.
Внеклеточное пространство / Extracellular space
Мембрана / Membrane
- vvi^
Цитоплазма I Cytoplasm
Азотистое основание / Nitrogenous base
Нуклеозид I Nucleoside
I1
deoA тимидинфосфорилаза I deoA thymidine phosphorylase
Или / Or
Рибозо-1 -фосфат / Ribose-1-phosphate Дезоксирибозо-1-фосфат / Deoxyribose-1-phosphate
i
deoB фосфопентомутаза I deoB phosphopentomutase
i
Рибозо-5-фосфат I Ribose-5-phosphate Дезоксирибозо-5-фосфат I Deoxyribose-5-phosphate
Фосфорибозил пирофосфат (PRPP) I Phosphoribosyl pyrophosphate (PRPP)
1
deoС дезоксирибозофосфат альдолаза I deoC deoxyribose phosphate aldolase
4r
Синтез нуклеотидов / Nucleotide synthesis
Глицеральдегид-З-фосфат I Glyceraldehyde-3-phosphate
Гликолиз / Glycolysis
Рис. 3. Схема катаболизма нуклеозидов в клетках микоплазм Fig. 3. Scheme of nucleoside catabolism in mycoplasma cells
U >
микоплазм объясняет их стремление инфицировать именно злокачественные клетки, когда доступность к определенным питательным веществам повышена. Предполагают, что ферментативная активность одного из основных ферментов катаболизма нуклеозидов пиримидинового ряда микоплазм — тимидинфосфо-рилазы DeoA — может быть инструментом, снижающим эффективность пиримидиновых антиметаболитов (аналоги пиримидиновых нуклеозидов, такие как 5-фтор-2'-дезоксиуридин 5-трифтортимидин и 5-галогенированные 2'-дезоксиуридины, могут разлагаться тимидинфосфорилазой микоплазм до неактивных оснований) (рис. 4). Интересно, что тими-динфосфорилаза не только является ключевым ферментом катаболизма нуклеозидов пиримидинового ряда, но и идентична тромбоцитарному фактору роста эндотелиальных клеток (platelet-derived endothelial cell growth factor, PD-ECGF) [63, 64]. Роль нуклеозидного метаболизма в развитии опухоли, а также механизмы влияния микоплазм на эффективность антиметаболитов требуют дальнейшего исследования.
Опухолевая клетка / Tumor cell
Пиримидиновые антиметаболиты I Pyrimidine antimetabolites
/
5-фтор-2-дезоксиуридин I 5-fluoro-2-deoxyuridine 5-трифтортимидин I 5-trifluorothymidine ' 1 -дезоксиуридин I l-deoxyuridine -
Неактивные основания
нуклеотидов/ Inactive nucleotide base
Рис. 4. Влияние микоплазм на эффективность противоопухолевых препаратов
Fig. 4. Effect of mycoplasmas on the efficacy of anticancer drugs
заключение
Таким образом, получено достаточное количество данных, подтверждающих повышенную колонизацию микоплазмами опухолевой ткани по сравнению со здоровой, их участие в злокачественной трансформации клеток, влияние на течение онкологического заболевания и исход лечения. Предложены некоторые молекулярные механизмы, с помощью которых микоплазмы способствуют иммортализа-ции, пролиферации и инвазивности опухолевых клеток, определены два возможных онкогена мико-плазм — липопротеин р37 и шаперон DnaK. Однако молекулярные механизмы и пути воздействия мико-
плазм в процессе онкогенеза требуют дальнейшего всестороннего исследования. Следует уделить более пристальное внимание изучению хронической инфекции, особенно при новообразованиях, даже если они носят доброкачественный характер. Необходимо также дальнейшее исследование взаимодействия ми-коплазм с нуклеозид-производными противоопухолевыми препаратами, поскольку это увеличит шансы на благоприятный исход лечения онкологических заболеваний. Нельзя исключать, что микоплазмы могут быть потенциальным маркером рака или мишенью для улучшения профилактики и терапии этой патологии.
m сч о сч
>-
из о
—I
о и Z
о
ОС <
о ж
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
ю
1. Hansen J.P., Ali W.M., Sivadasan R. et al. Bacteria-cancer interface: awaiting the perfect storm. Pathogens 2021;10(10):1321.
DOI: 10.3390/pathogens10101321
2. Liu H.-X., Tao L.-L., Zhang J. et al. Difference of lower airway microbiome in bilateral protected specimen brush between lung cancer patients with unilateral lobar masses and control subjects. Int J Cancer 2018;142(4):769-78. DOI: 10.1002/ijc.31098
3. Chambers L.M., Bussies P., Vargas R. et al. The microbiome and gynecologic cancer: current evidence and future opportunities. Curr Oncol Rep 2021;23(8):92. DOI: 10.1007/s11912-021-01079-x
4. Littman A.J., Jackson L.A., Vaughan T.L. Chlamydia pneumoniae and lung cancer: epidemiologic evidence. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2005;14(4):773-8. DOI: 10.1158/1055-9965.EPI-04-0599
5. Vogelmann R., Amieva M.R. The role of bacterial pathogens
in cancer. Curr Opin Microbiol 2007;10(1):76-81. DOI: 10.1016/ j.mib.2006.12.004
6. Ellmerich S., Scholler M., Duranton B. et al. Promotion
of intestinal carcinogenesis by Streptococcus bovis. Carcinogenesis 2000;21(4):753-6. DOI: 10.1093/carcin/21.4.753
7. Touati E. When bacteria become mutagenic and carcinogenic: lessons from H.pylori. Mut Res 2010;703(1):66-70. DOI: 10.1016/ j.mrgentox.2010.07.014
8. Scanu T., Spaapen R.M., Bakker J.M. et al. Salmonella manipulation of host signaling pathways provokes cellular transformation associated with gallbladder carcinoma. Cell Host Microbe 2015;17(6):763-74. DOI: 10.1016/j.chom. 2015.05.002
9. Tsai S., Wear D.J., Shih J.W. et al. Mycoplasmas and oncogenesis: persistent infection and multistage malignant transformation. Proc Nat Acad Sci 1995;92(22):10197-201. DOI: 10.1073/pnas.92.22.10197
10. Razin S., Yogev D., Naot Y. Molecular biology and pathogenicity of mycoplasmas. Microbiol Mol Biol Rev 1998;62(4):1094-56. DOI: 10.1128/MMBR.62.4.1094-1156.1998
11. Kornspan J.D., Tarshis M., Rottem S. Invasion of melanoma cells by Mycoplasma hyorhinis: enhancement by protease treatment. Infect Immun 2010;78(2):611-7. DOI: 10.1128/IAI.01017-09
12. Matyushkina D., Pobeguts O., Butenko I. et al. Phase transition of the bacterium upon invasion of a host cell as a mechanism
of adaptation: a Mycoplasma gallisepticum model. Sci Rep 2016;24:6:35959. DOI: 10.1038/srep35959
13. Citti C., Nouvel L.X., Baranowski E. Phase and antigenic variation in mycoplasmas. Future Microbiol 2010;5(7):1073-85.
DOI: 10.2217/fmb.10.71
14. Zuo L.L., Wu Y.M., You X.X. Mycoplasma lipoproteins and Tolllike receptors. J Zhejiang Univ Sci B 2009;10(1):67-76.
DOI: 10.1631/jzus.B0820256
15. Arfi Y., Minder L., Di Primo C. et al. MIB-MIP is a mycoplasma system that captures and cleaves immunoglobulin G. Proc Natl Acad Sci 2016;113:5406-11. PMID: 27114507. DOI: 10.1073/ pnas.1600546113.
16. Grover R.K., Zhu X., Nieusma T. et al. A structurally distinct human mycoplasma protein that genericallyblocks antigen-antibody union. Science 2014;343(6171):656-61. DOI: 10.1126/ science.1246135
17. Hayflick L., Koprowski H. Direct agar isolation of Mycoplasmas from human leukaemic bone marrow. Nature 1965;205(4972):713-4. DOI: 10.1038/205713b0
18. Sasaki H., Igaki H., Ishizuka T. et al. Presence of Streptococcus DNA sequence in surgical specimens of gastric cancer. Japanese
J Cancer Res 1995;86(9):791-4. DOI: 10.1111/j.1349-7006.1995. tb03086.x
19. Huang S., Li J.Y., Wu J. et al. Mycoplasma infections and different human carcinomas. World J Gastroenterol 2001;7(2):266-9. DOI: 10.3748/wjg.v7.i2.266
20. Ji J.-F., Zhang J., Shou C.-C. et al. Mycoplasma hyorhinis in gastric cancer. Chinese J Cancer Res 2002;14(2):84-7. DOI: 10.1007/ s11670-002-0019-2
21. Nascimento Araujo C.D., Amorim A.T., Barbosa M.S. et al. Evaluating the presence of Mycoplasma hyorhinis, Fusobacterium nucleatum, and Helicobacter pylori in biopsies of patients with gastric cancer. Infect Agent Cancer 2021;16(1):70. DOI: 10.1186/s13027-021-00410-2
22. Quirk J.T., Kupinski J.M., DiCioccio A.R. Detection
of Mycoplasma ribosomal DNA sequences in ovarian tumors by nested PCR. Gynecol Oncol 2001;83(3):560-2. DOI: 10.1006/ gyno.2001.6446
23. Chan P.J., Seraj I.M., Kalugdan T.H. et al. Prevalence
of mycoplasma conserved DNA in malignant ovarian cancer detected using sensitive PCR-ELISA. Gynecol Oncol 1996;63(2):258-60. DOI: 10.1006/gyno.1996.0316
24. Banerjee S., Tian T., Wei Z. et al. The ovarian cancer oncobiome. Oncotarget 2017;8(22):36225-45. DOI: 10.18632/oncotarget. 16717
25. Klein C., Samwel K., Kahesa C. et al. Mycoplasma co-infection is associated with cervical cancer risk. Cancers (Basel) 2020;12(5):1093. DOI: 10.3390/cancers12051093
26. Erturhan S.M., Bayrak O., Pehlivan S. et al. Can mycoplasma contribute to formation of prostate cancer? Int Urol Nephrol 2013;45(1):33-8. DOI: 10.1007/s11255-012-0299-5
27. Saadat S., Karami P., Jafari M. et al. The silent presence
of Mycoplasma hominis in patients with prostate cancer. Pathog Dis 2020;78(7):ftaa037. DOI: 10.1093/femspd/ftaa037
< >
a
<
О
a.
в;
Ii
m
о ж.
и >
m сч о сч
>-
и о
-J
о и z о
ОС <
о ж
ю
< >
а
<
о m
а. те
m
о ж.
и >
28. Miyake M., Ohnishi K., Hori S. et al. Mycoplasma genitalium infection and chronic inflammation in human prostate cancer: detection using prostatectomy and needle biopsy specimens. Cells 2019;8(3):212. DOI: 10.3390/cells8030212
29. Barykova Y.A., Logunov D.Y., Shmarov M.M. et al. Association of Mycoplasma hominis infection with prostate cancer. Oncotarget 2011;2(4):289-97. DOI: 10.18632/ oncotarget.256
30. Yow M.A., Tabrizi S.N., Severi G. et al. Detection of infectious organisms in archival prostate cancer tissues. BMC Cancer 2014;14:579. DOI: 10.1186/1471-2407-14-579
31. Abdul-Wahab O.M.S., Al-Shyarba M.H., Mardassi B.B.A. et al. Molecular detection of urogenital mollicutes in patients with invasive malignant prostate tumor. Infect Agent Cancer 2021;16(1):6. DOI: 10.1186/s13027-021-00344-9
32. Uphoff C.C., Drexler H.G. Detection of mycoplasma in leukemia-lymphoma cell lines using polymerase chain reaction. Leukemia 2002;16(2):289-93. DOI: 10.1038/sj.leu.2402365
33. Zhang S., Tsai S., Lo S.-C. Alteration of gene expression profiles during mycoplasma-induced malignant cell transformation. BMC Cancer 2006;6(1):116. DOI: 10.1186/1471-2407-6-116
34. Yacoub E., Saed Abdul-Wahab O.M., Al-Shyarba M.H. et al. The relationship between mycoplasmas and cancer: is it fact or fiction? Narrative review and update on the situation. J Oncol 2021;2021:9986550. DOI: 10.1155/2021/9986550
35. Zhang B., Shih J.W., Wear D.J. et al. High-level expression of H-ras and c-myc oncogenes in mycoplasma-mediated malignant cell transformation. Proc Soc Exp Biol Med 1997;214:359-66.
DOI: 10.3181/00379727-214-44104
36. Полянская Г.Г., Ефремова Т.Н., Эндер Н.А. Влияние микоплазменной контаминации клеточной линии лейомиосаркомы человека SK-UT-IB на кариотипическую структуру. Цитология 1998;40(1):23-30.
Polianskaia G.G., Efremova T.N., Ender N.A. Effect of mycoplasma contamination of the human uterine leiomyosarcoma cell line SK-UT-1B on karyotype structure. Tsitologiia = Cytology 1998;40(1):23-30. (In Russ.).
37. Jiang S., Zhang S., Langenfeld J. et al. Mycoplasma infection transforms normal lung cells and induces bone morphogenetic protein 2 expression by post-transcriptional mechanisms. J Cell Biochem 2008;104(2):580-94. DOI: 10.1002/jcb.21647
38. Ji Y., Karbaschi M., Cooke M.S. Mycoplasma infection of cultured cells induces oxidative stress and attenuates cellular base excision repair activity. Mut Res 2019;845:403054. DOI: 10.1016/j.mrgentox. 2019.05.010
39. Feng S.-H., Tsai S., Rodriguez J., Lo S.-C. Mycoplasmal infections prevent apoptosis and induce malignant transformation
of interleukin-3-dependent 32D hematopoietic cells. Mol Cell Biol 1999;19(12):7995-8002. DOI: 10.1128/mcb.19.12.7995
40. Liu W., Shou C. Mycoplasma hyorhinis and Mycoplasma fermentans induce cell apoptosis and changes in gene expression profiles of 32D cells. Biol Res 2011;44(4):383-91.
41. Logunov D.Y., Scheblyakov D.V., Zubkova O.V. et al. Mycoplasma infection suppresses p53, activates NF-kB and cooperates
with oncogenic Ras in rodent fibroblast transformation. Oncogene 2008;27(33):4521-31. DOI: 10.1038/onc.2008.103
42. Wang Y., Wang G., Hong X. et al. Downregulated mitochondrial transcription factor A enhances mycoplasma infection to promote the metastasis of hepatocellular carcinoma. Cancer Sci 2023;114(4):1464-78. DOI: 10.1111/cas.15715
43. Liu X., Rong Z., Shou C. Mycoplasma hyorhinis infection promotes gastric cancer cell motility via ß-catenin signaling. Cancer Med 2019;8(11):5301-12. DOI: 10.1002/cam4.2357
44. Goodison S., Nakamura K., Iczkowski K.A. et al. Exogenous mycoplasmal p37 protein alters gene expression, growth and morphology of prostate cancer cells. Cytogenet Genome Res 2007;118(2-4):204-13. DOI: 10.1159/000108302
45. Zhang Y., Zhang H., Sun X. et al. Nucleic acid aptamer controls mycoplasma infection for inhibiting the malignancy of esophageal squamous cell carcinoma. Mol Ther 2022;30(6):2224—41.
DOI: 10.1016/j.ymthe.2022.02.018
46. Benedetti F., Cocchi F., Latinovic O.S. et al. Role of mycoplasma chaperone DnaK in cellular transformation. Int J Mol Sci 2020;21(4):1311. DOI: 10.3390/ijms21041311
47. Xu Y., Li H., Chen W. et al. Mycoplasma hyorhinis activates the NLRP3 inflammasome and promotes migration and invasion
of gastric cancer cells. PLoS One 2013;8(11). DOI: 10.1371/journal. pone.0077955.e77955
48. Choo Q.W.W., Koean R.A.G., Chang S.C. et al. Macrophages protect mycoplasma-infected chronic myeloid leukemia cells from natural killer cell killing. Immunol Cell Biol 2020;98(2):138-51. DOI: 10.1111/imcb.12309
49. Namiki K., Goodison S., Porvasnik S. et al. Persistent exposure
to mycoplasma induces malignant transformation of human prostate cells. PLoS One 2009;4(9):e6872. DOI: 10.1371/journal.pone.0006872
50. Karampelas T., Skavatsou E., Argyros O. et al. Gemcitabine based peptide conjugate with improved metabolic properties and dual mode of efficacy. Mol Pharm 2017;14(3):674-85. DOI: 10.1021/ acs.molpharmaceut.6b00961
51. Emons G., Gorchev G., Sehouli J. et al. Efficacy and safety
of AEZS-108 (INN: zoptarelin doxorubicin acetate) an LHRH agonist linked to doxorubicin in women with platinum refractory or resistant ovarian cancer expressing LHRH receptors: a multicenter phase II trial of the AGO-study group (AGO GYN 5). Gynecol Oncol 2014;133(3):427-32. DOI: 10.1016/j.ygyno.2014.03.576
52. Cronauer M.V., Klocker H., Talasz H. et al. Inhibitory effects of the nucleoside analogue gemcitabine on prostatic carcinoma cells. Prostate 1996;28(3):172-81. DOI: 10.1002/(SICI)1097-0045(199603)28:3<172::AID-PROS4>3.0.CO;2-H
53. Parker W.B. Enzymology of purine and pyrimidine antimetabolites used in the treatment of cancer. Chem Rev 2009;109(7):2880-93. DOI: 10.1021/cr900028p
54. Bronckaers A., Balzarini J., Liekens S. The cytostatic activity of pyrimidine nucleosides is strongly modulated by Mycoplasma hyorhinis infection: implications for cancer therapy. Biochem Pharmacol 2008;76(2):188-97. DOI: 10.1016/j.bcp.2008.04.019
55. Liekens S., Bronckaers A., Perez-Perez M.J. et al. Targeting platelet-derived endothelial cell growth factor/thymidine phosphorylase for cancer therapy. Biochem Pharmacol 2007;74(11):1555-67. DOI: 10.1016/j.bcp.2007.05.008
56. Vande Voorde J., Gago F., Vrancken K. et al. Characterization of pyrimidine nucleoside phosphorylase of Mycoplasma hyorhinis: implications for the clinical efficacy of nucleoside analogues. Biochem J 2012;445(1):113-23. DOI: 10.1016/j.bcp.2008.04.019
57. Jetté L., Bissoon-Haqqani S., Le François B. et al. Resistance of colorectal cancer cells to 5-FUdR and 5-FU caused
by Mycoplasma infection. Anticancer Res 2008;28(4B):2175-80.
58. Ishikawa T., Kamimura H., Tsuchiya A. et al. Clinical efficacy
of intra-arterial pharmacokinetic chemotherapy with 5-fluorouracil, CDDP, gemcitabine, and angiotensin-II in patients with advanced pancreatic cancer. Hepatogastroenterology 2007;54(80):2378-82.
59. Johnson S.M. The importance of B-cells and ecto-5'nucleotidase in Mycoplasma fermentans infection and the relevance to rheumatoid arthritis. Immunology 2008;123(2):187-96.
DOI: 10.1111/j.1365-2567.2007.02686.x
60. Merkenschlager M., Kardamakis D., Rawle F.C. et al. Rate
of incorporation of radiolabelled nucleosides does not necessarily reflect the metabolic state of cells in culture: effects of latent mycoplasma contamination. Immunology 1988;63(1):125—31.
61. Fisunov G.Y., Pobeguts O.V., Ladygina V.G. et al. Thymidine utilisation pathway is a novel phenotypic switch of Mycoplasma hominis. J Med Microbiol 2022;71(1):001468. DOI: 10.1099/ jmm.0.001468
62. Rakovskaya I.V., Ermolaeva S.A., Levina G.A. et al. Microcolonies: a novel morphological form of pathogenic Mycoplasma spp. J Med Microbiol 2019;68(12):1747-58. DOI: 10.1099/jmm.0.001081
63. Ishikawa F., Miyazono K., Hellman U. et al. Identification of angiogenic activity and the cloning and expression
of plateletderived endothelial cell growth factor. Nature 1989;338(6216):557-62. DOI: 10.1038/338557a0 64. Akiyama S., Furukawa T., Sumizawa T. et al. The role of thymidine phosphorylase, an angiogenic enzyme, in tumor progression. Cancer Sci 2004;95(11):851-7. DOI: 10.1111/j.1349-7006.2004. tb02193.x
Вклад авторов
М.А. Галямина, О.В. Побегуц: подбор литературы по теме статьи, написание текста статьи, редактирование, подготовка таблиц и рисунков; А.Ю. Горбачев: обзор литературы по теме статьи, редактирование. Autors' contribution
M.A. Galyamina, O.V. Pobeguts: selection of literature on the topic of the article, writing the text of the article, editing, preparation of tables and figures; A.Yu. Gorbachev: literature review on the topic of the article, editing.
ORCID автора / ORCID of author
М.А. Галямина / M.A. Galyamina: https://orcid.org/0000-0002-3216-4320 О.В. Побегуц / O.V. Pobeguts: https://orcid.org/0000-0001-5265-7627 А.Ю. Горбачев / A.Yu. Gorbachev: https://orcid.org/0000-0002-2743-5835
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare that they have no conflicts of interest.
m сч о сч
>-
(J
о
—I
о и z о
ОС <
о ж
ю
< >
а
<
Финансирование. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда, (грант № 23-24-00189, https://rscf.ru/project/ 23-24-00189/).
Funding. This research was supported by the Russian Science Foundation (grant No. 23-24-00189, https://rscf.ru/project/23-24-00189/).
О
a.
в;
ü m
о ж.
и >
Статья поступила: 13.03.2023. Принята к публикации: 13.06.2023. Article submitted: 13.03.2023. Accepted for publication: 13.06.2023.
