Аннотация
Введение. Онкологические заболевания являются одной из лидирующих причин смертности в мире. При лечении онкопатологии обычно используются цитостатики. Влияние химиопрепаратов на микробиоценоз пациента и на пробиотические штаммы, вводимые с целью коррекции возникающего дисбиоза, в практической медицине обычно не учитывается.
Цель: разработка метода оценки влияния цитостатиков на представителей микробиоты, пробиотические и аутопробиотические штаммы бактерий для прогнозирования видовых и количественных изменений в составе микробиоценоза и подбора пробиотиков и аутопробиотиков при химиотерапии онкологических заболеваний.
Материал и методы. В работе использованы штаммы из американской коллекции типовых культур (АТСС), пробиотические и аутопробиотические лактобациллы, энтерококки, эшерихии, клинические изоляты энтеробактерий. Определение чувствительности к различным концентрациям цитостатиков (фторурацил, оксалиплатин) проводили капельным и турбидиметрическим методами с использованием плотных и жидких питательных сред (Мюллера-Хинтона и МРС), соответственно.
Результаты. Капельный метод оказался малоинформативным. При помощи турбидиметрического метода определены минимальные ингибирующие концентрации (МИК) для фторурацила и оксалиплатина. Путем введения дополнительных критериев удалось разделить исследованные бактериальные штаммы на чувствительные, обладающие промежуточной чувствительностью и устойчивые к цитостатикам. Выявлены высокая устойчивость энтеробактерий к действию использованных цитостатиков и наличие к ним штаммоспецифической устойчивости пробиотических и аутопробиотических лактобацилл и энтерококков.
Заключение. Предложенный вариант применения турбидиметрического метода с использованием АТСС штаммов эшерихий, энтерококков, лактобацилл, стафилококков для стандартизации метода, может быть рекомендован для практического использования при подборе пробиотиков и аутопробиотиков, прогнозирования изменений микробиоценоза с учетом селективного преимущества устойчивых к цитостатикам представителей микробиоты.
Annotation
Introduction. Oncological diseases are one of the leading causes of mortality all over the world. Cytostatics are usually used for the treatment of oncopathology. However, the effect of chemotherapy on the patient’s microbiocenosis is usually not taken into account in medical practice, as well as its effect on probiotic strains, introduced for correction of occurring dysbiosis.
The aim. The aim was to develop the method of assessing the influence of cytostatics on gut microbiota representatives, probiotic and autoprobiotic strains of bacteria for predicting qualitative and quantitative changes in the composition of microbiocenosis and the selection of probiotics and autoprobiotics in the chemotherapy of oncological diseases.
Material and methods. The American Type Culture Collection (ATCC) strains, probiotic and autoprobiotic lactobacilli, enterococci and escherichia, as well as clinical isolates of enterobacteria were tested in the study. Sensitivity to various concentrations of cytostatics (5-fluorouracil and oxaliplatin) was carried out by drip and turbidimetric methods using solid and liquid nutrient media (Mueller-Hinton and MRS), respectively.
Results. The drip method turned out to be uninformative. Minimal inhibitory concentration (MIC) for 5-fluorouracil and oxaliplatin were determined using the turbidimetric method. By introducing additional criteria, we divided the studied bacterial strains into sensitive, intermediately sensitive and resistant to cytostatics. The greater resistance of enterobacteria to both of used cytostatics and presence of strain-specific resistance of probiotic and autoprobiotic lactobacilli and enterococci were revealed.
Conclusion. The proposed version of the turbidimetric method can be recommended for practical use when selecting probiotics and autoprobiotics as well as for predicting changes in patient’s microbiota, considering the selective advantage of cytostatic-resistant microbiota representatives. Using the ATCC strains of bacteria allows to standardize the method.
Key words: fluorouracil; oxaliplatin; probiotics; autoprobiotics
Список литературы
ЛИТЕРАТУРА (пп. 1-4, 6-8, 10-21, 23-25, 28 см. REFERENCES)
5. Луфт В.М., Луфт А.В. Нутритивная поддержка онкологических больных: возможности и противоречия. Анналы интенсивной терапии. 2008; 2: 43-50.
9. Eрмаченкова К.Ю., Симакова Е.K. Структура группы цитостатических препаратов (классификация). Инновации в науке и практике. Сборник научных статей по материалам XII Международной научно-практической конференции. 2023; 3: 14-20.
22. Сержантов И.A., Жиркова А.Г., Шаповал О.Г. Чувствительность пробиотических штаммов лактобацилл к доксорубицину. Международный журнал экспериментального образования. 2016; 10(2): 261-2.
26. Орлова В.В., Ермоленко Е.И., Ковалис С.А., Суворов А.Н. Влияние цитостатиков на пробиотические, аутопробиотические и референс-штаммы бактерий. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2023; 25(S1): 44.
27. Орлова В.В., Ковалис С.А., Новикова Н.С., Ильина А.С., Барышникова Н.В., Ермоленко Е.И. и др. Способ подбора пробиотических и аутопробиотических штаммов микроорганизмов по устойчивости к цитостатикам при терапии колоректального рака. Патент РФ RU2835581; 2025.
29. Ермоленко Е.И., Алехина Г.Г., Кащенко В.А., Захаренко А.А., Тен О.А., Морозова А.С. и др. Микробиота кишечника при комбинированном лечении колоректального рака с использованием аутопробиотиков. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2023; (10): 63-76. DOI: 10.31146/1682-8658-ecg-218-10-63-76.
30. Хакимова Л.Р., Потапова С.М., Ахметова Л.Р., Гимранова И.А. Изучение биологических свойств аутоштаммов Lactobacillus spp. для создания пробиотиков. Клиническая лабораторная диагностика. 2023; 68 (8): 480-8. DOI: 10.51620/0869-2084-2023-68-8-480-488.
REFERENCES
Sung H., Ferlay J., Siegel R.L., Laversanne M., Soerjomataram I., Jemal A., Bray F. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J. Clin. 2021; 71(3): 209-49. DOI: 10.3322/caac.21660.
Abhyankar D, McKee KT Jr, Vukojevic P. Gut microbiota and response to immunotherapeutic drugs in oncology: more questions than answers. Clin. Med. Insights Oncol. 2020; 14: 1179554920933868. DOI: 10.1177/1179554920933868.
Kim J., Lee H.K. Potential role of the gut microbiome in colorectal cancer progression. Front. Immunol. 2022; 12: 807648. DOI: 10.3389/fimmu.2021.807648.
Cammarota G., Ianiro G. Gut microbiota and cancer patients: a broad-ranging relationship. Mayo Clin. Proc. 2017; 92(11): 1605-7. DOI: 10.1016/j.mayocp.2017.09.009.
Luft V.M., Luft A.V. Nutritional support for cancer patients: opportunities and contradictions. Annaly intensivnoy terapii. 2008; 2: 43-50. (in Russian)
Zhao Y., Liu Y., Li S., Peng Z., Liu X., Chen J., Zheng X. Role of lung and gut microbiota on lung cancer pathogenesis. J. Cancer Res. Clin. Oncol. 2021; 147(8): 2177-86. DOI: 10.1007/s00432-021-03644-0.
Matsukawa H., Iida N., Kitamura K., Terashima T., Seishima J., Makino I. et al. Dysbiotic gut microbiota in pancreatic cancer patients form correlation networks with the oral microbiota and prognostic factors. Am. J. Cancer Res. 2021; 11(6): 3163-75. PMID: 34249452; PMCID: PMC8263681.
Tesolato S., Ortega-Hernández A., Gómez-Garre D., Claver P., De Juan C., De la Serna S. et al. Gut microbiota profiles in feces and paired tumor and non-tumor tissues from colorectal cancer patients. Relationship to the body mass index. PLoS One. 2023 Oct 5; 18(10): e0292551. DOI: 10.1371/journal.pone.0292551.
Ermachenkova K.Yu., Simakova E.K. The structure of the cytostatic drugs group (classification). Innovatsii v nauke I praktike. Collection of scientific articles based on the materials of the XII International Scientific and Practical Conference. 2023; 3: 14-20. (in Russian)
Hamilton-Miller J.M. Antimicrobial activity of 21 anti-neoplastic agents. Br. J. Cancer. 1984; 49(3): 367-9. DOI: 10.1038/bjc.1984.58.
Bodet C.A. 3rd, Jorgensen J.H., Drutz D.J. Antibacterial activities of antineoplastic agents. Antimicrob. Agents Chemother. 1985; 28(3): 437-9. DOI: 10.1128/AAC.28.3.437.
Li H.L., Lu L., Wang X.S., Qin L.Y., Wang P., Qiu S.P. et al. Alteration of gut microbiota and inflammatory cytokine/chemokine profiles in 5-fluorouracil induced intestinal mucositis. Front. Cell Infect. Microbiol. 2017; 7: 455. DOI: 10.3389/fcimb.2017.00455.
Stringer A.M., Gibson R.J., Logan R.M., Bowen J.M., Yeoh A.S., Hamilton J., Keefe D.M. Gastrointestinal microflora and mucins may play a critical role in the development of 5-Fluorouracil-induced gastrointestinal mucositis. Exp. Biol. Med. (Maywood). 2009; 234 (4): 430-41. DOI: 10.3181/0810-RM-301.
Stringer A.M., Gibson R.J., Bowen J.M., Logan R.M., Ashton K., Yeoh A.S. et al. Irinotecan-induced mucositis manifesting as diarrhoea corresponds with an amended intestinal flora and mucin profile. Int. J. Exp. Pathol. 2009; 90(5): 489-99. DOI: 10.1111/j.1365-2613.2009.00671.x.
Takemura N., Kawasaki T., Kunisawa J., Sato S., Lamichhane A., Kobiyama K. et al. Blockade of TLR3 protects mice from lethal radiation-induced gastrointestinal syndrome. Nat. Commun. 2014; 18 (5): 3492. DOI: 10.1038/ncomms3492.
Yin B., Wang X., Yuan F., Li Y., Lu P. Research progress on the effect of gut and tumor microbiota on antitumor efficacy and adverse effects of chemotherapy drugs. Front. Microbiol. 2022; 23 (13): 899111. DOI: 10.3389/fmicb.2022.899111.
Górska A., Przystupski D., Niemczura M.J., Kulbacka J. Probiotic bacteria: a promising tool in cancer prevention and therapy. Curr. Microbiol. 2019; 76(8): 939-49. DOI: 10.1007/s00284-019-01679-8.
Quaresma M., Damasceno S., Monteiro C., Lima F., Mendes T., Lima M. et al. Probiotic mixture containing Lactobacillus spp. and Bifidobacterium spp. attenuates 5-fluorouracil-induced intestinal mucositis in mice. Nutr. Cancer. 2020; 72(8): 1355-65. DOI: 10.1080/01635581.2019.1675719.
Yeung C.Y., Chan W.T., Jiang C.B., Cheng M.L., Liu C.Y., Chang S.W. et al. Amelioration of chemotherapy-induced intestinal mucositis by orally administered probiotics in a mouse model. PLoS One. 2015; 10(10): e0141402. DOI: 10.1371/journal.pone.0141402.
Tooley K.L., Howarth G.S., Lymn K.A., Lawrence A., Butler R.N. Oral ingestion of streptococcus thermophilus diminishes severity of small intestinal mucositis in methotrexate treated rats. Cancer Biol. Ther. 2006; 5(6): 593-600. DOI: 10.4161/cbt.5.6.2659.
Osterlund P., Ruotsalainen T., Korpela R., Saxelin M., Ollus A., Valta P. et al. Lactobacillus supplementation for diarrhoea related to chemotherapy of colorectal cancer: a randomised study. Br. J. Cancer. 2007; 97(8): 1028-34. DOI: 10.1038/sj.bjc.6603990.
Serzhantov I.A., Zhirkova A.G., Shapoval O.G. Sensitivity of probiotic strains of lactobacilli to doxorubicin. Mezhdunarodnyi zhurnal eksperimental`nogo obrazovaniya. 2016; 10(2): 261-2. (in Russian)
Typlyns’ ka K.V., Sovetova O.V., Gorchakov V.Y. The adaptation of disk method for express evaluation of resistance to cytostatics. Naukovi visti NTUU-KPI. 2009; 1 (4): 118.
Hamilton-Miller J.M. Antimicrobial activity of 21 anti-neoplastic agents. Br. J. Cancer. 1984; 49(3): 367-9. DOI: 10.1038/bjc.1984.58.
Peiris V., Oppenheim B.A. Antimicrobial activity of cytotoxic drugs may influence isolation of bacteria and fungi from blood cultures. J. Clin. Pathol. 1993; 46(12): 1124-5. DOI: 10.1136/jcp.46.12.1124.
Orlova V.V., Ermolenko E.I., Kovalev S.A., Suvorov A.N. Influence of cytostatics on probiotic, autoprobiotic and reference strains of bacteria. Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya. 2023; 25(S1): 44. (in Russian)
Orlova V.V., Kovalisa. S.A., Novikova N.S., Ilyin.S., Baryshnikova N.V. Ermolenko E.I. et al. A method for selecting probiotic and autoprobiotic strains of microorganisms for resistance to cytostatics in the treatment of colorectal cancer. Patent RF RU2835581; 2025. (in Russian)
Ermolenko E., Baryshnikova N., Alekhina G., Zakharenko A., Ten O., Kashchenko V. et al. Autoprobiotics in the treatment of patients with colorectal cancer in the early postoperative period. Microorganisms. 2024; 13; 12(5): 980. DOI: 10.3390/microorganisms12050980.
Ermolenko E.I., Alyokhina G.G., Kashchenko V.A., Zakharenko A.A., Ten O.A., Morozova A.S. et al. Intestinal microbiota in combined treatment of colorectal cancer using autoprobiotics. Eksperimental`naya i klinicheskaya gastroenterologiya. 2023; 10: 63-76. DOI: 10.31146/1682-8658-ecg-218-10-63-76. (in Russian)
Khakimova L.R., Potapova S.M., Akhmetova L.R., Gimranova I.A. Study of biological properties of Lactobacillus spp. to create probiotics. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika. 2023; 68 (8): 480-8. DOI: 10.51620/0869-2084-2023-68-8-480-488. (in Russian)