Extracto
La fatiga y diarrea son los efectos adversos más frecuentes de la radioterapia pélvica, mientras que sus etiologías son en gran parte desconocidos . El objetivo de este estudio es investigar la correlación entre la fatiga, diarrea y alteraciones en la flora intestinal inducida por la radioterapia pélvica. Durante el tratamiento de 5 semanas de radioterapia pélvica en 11 pacientes con cáncer, la puntuación general de la fatiga aumenta significativamente y fue más prominente en los pacientes con diarrea. La puntuación de fatiga se correlacionó estrechamente con la disminución de la citrulina suero (un indicador de la masa enterocito funcional) y los incrementos de proteínas inflamatorias sistémicas, incluyendo la haptoglobina, orosomuoid, α
1-antitripsina y TNF-α. nivel en suero de lipopolisacárido (LPS), también fue elevado, especialmente en los pacientes con diarrea que indican incumplimiento barrera epitelial y endotoxemia. pirosecuenciación análisis del gen 16S rRNA reveló que la diversidad microbiana, la riqueza, y el
Firmicutes /Bacteroidetes
relación se alteraron significativamente antes de la radioterapia en pacientes que posteriormente desarrollaron diarrea. La radioterapia pélvica inducida más cambios en la ecología microbiana fecal, algunas de las cuales son específicas de los pacientes con o sin diarrea. Nuestros resultados indican que disbiosis microbiana intestinal antes de la terapia de radiación puede ser explotado para predecir el desarrollo de la diarrea y para guiar las opciones de tratamiento de prevención. disbiosis inducida por radiación puede contribuir a la enfermedad de la radiación pélvica, incluyendo la mucositis, diarrea, respuesta inflamatoria sistémica, y pélvica fatiga asociada a la radioterapia en pacientes con cáncer
Visto:. Un Wang, Ling Z, Z Yang, Kiela PR, Wang T, Wang C, et al. (2015) Gut microbiana Disbiosis podría predecir la diarrea y la fatiga en pacientes sometidos a radioterapia pélvica Cáncer: Un estudio. PLoS ONE 10 (5): e0126312. doi: 10.1371 /journal.pone.0126312
Editor Académico: Sergei Grivennikov, el Fox Chase Cancer Center de Estados Unidos |
Recibido: 9 de septiembre de 2014; Aceptado: March 31, 2015; Publicado: May 8, 2015
Derechos de Autor © 2015 Wang et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Disponibilidad de datos: Todos los datos relevantes están dentro del apoyo de sus archivos de información en papel y
Financiación:. Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de becas de China (SNCF) 81172600, 81272101 a Aiping Wang, SNCF subvención 81000831, 81271898 a Junping Wang, Nacional la ciencia médica "el plan Quinquenal de Reyes" proyecto clave de China, BWS11J009 subvención para Junping Wang, becas de investigación independientes del Laboratorio Estatal de trauma, lesión por quemadura y combinada SKLZZ201114, SKLZZ201021, SKLZZ201202 a Aiping Wang, la subvención del NIH 5R01-DK041274 a Pawel R. Kiela. Los donantes no tenía papel en el diseño del estudio, la recogida y análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación del manuscrito
Conflicto de intereses:.. Los autores han declarado que no existen intereses en competencia
Introducción
cáncer pélvico se encuentran entre los cánceres más frecuentemente diagnosticados en todo el mundo [1], y la radioterapia pélvica es a menudo una parte integral de los enfoques multidisciplinares utilizados para tratar los tumores pélvicos [2,3]. Sin embargo, los efectos adversos después de la radioterapia pélvica representan complicaciones mayores y se han denominado colectivamente enfermedad de la radiación pélvica (PRD) [4]. La fatiga es un síntoma frecuente PRD, que afecta al bienestar físico y psicosocial de los pacientes, trayendo como consecuencia un racimo de otros síntomas, como el dolor, el insomnio, la ansiedad y [5]. enteropatía radiación (mucositis), con frecuencia acompañada de diarrea, es otro síntoma del PRD [6], lo que dificulta aún más la calidad de vida [7]. Por otra parte, la fatiga y la enteropatía pueden representar síntomas interdependientes como lo sugiere el estudio prospectivo de Jakobsson et al. [8] con las mujeres sometidas a radioterapia pélvica anal o el cáncer uterino.
un progreso considerable en la reducción de la toxicidad de la radioterapia se ha hecho en los últimos años, sobre todo por el aumento de la precisión de la entrega del haz de radiación, y por medios farmacológicos intervenciones [6]. Sin embargo, nuestra comprensión incompleta de la etiología precisa y la interrelación dentro de la compleja red de síntomas de la enfermedad de la radiación pélvica dificulta el desarrollo de estrategias de prevención optimizadas [9].
explosión reciente en conocimientos que surgen de la cultura independiente de microbiota intestinal apunta claramente a la función crítica de las interacciones microbio-huésped mutualistas equilibradas como un punto de integración en la patogénesis de no sólo el tono inflamatoria intestinal local, sino también en la regulación de metabolismo sistémico, enfermedades inflamatorias extraintestinales, así como la función de la central de sistema nervioso [10]. La flora intestinal es un ecosistema dinámico y es muy susceptible a las influencias ambientales, tales como factores de la dieta o la inflamación. En un pequeño estudio, Manichanh et al. [11] mostró que los pacientes que sufrieron diarrea aguda posterior a la radioterapia habían alterado la diversidad microbiana intestinal, una observación reciente recapitulado en ratones [12]. ratones libres de gérmenes eran más resistentes a la radiación inducida por enteritis [13], mientras que la manipulación de la microbiota intestinal mediante la administración de probióticos mejoró la toxicidad gastrointestinal de la radioterapia [14,15]. Estos datos publicados, junto con la relevancia emergente de la microbiota intestinal en la patogénesis de enfermedades inflamatorias del intestino (IBD) sugiere que la ecología microbiana del intestino puede representar no sólo una herramienta potencial para la evaluación del riesgo, sino también para reducir los síntomas de la PRD a través de la manipulación de la flora intestinal [16].
Curiosamente, la respuesta inflamatoria causada por la liberación de mediadores de la inflamación se ha propuesto contribuir al desarrollo de la fatiga [9]. Schubert et al. [17] se describe una correlación significativa entre la fatiga y la liberación de IL-6. Por otra parte, la intensidad de la fatiga está positivamente correlacionado con la gravedad de la diarrea [5]. En conjunto, la evidencia disponible sugiere que la fatiga, lesión de la mucosa y la diarrea, y disbiosis son en realidad un proceso continuo en lugar de un conjunto de síntomas independientes. Sin embargo, no hay análisis moleculares integrales y de integración se han realizado para investigar la ecología microbiana del intestino, junto con la fatiga y diarrea inducida por la radioterapia pélvica. En este estudio, proporcionar el primer intento de vincular los síntomas del PRD a través de perfiles microbiana basada en el rRNA 16S, y describir las asociaciones entre intestino disbiosis microbiana y la fatiga y diarrea. Nuestro estudio piloto sugiere también que los cambios preexistentes en la ecología intestinal microbiana en pacientes con cáncer no sólo pueden desempeñar un papel etiológico en el desarrollo de la enteropatía después de la radiación, sino que pueden servir como una herramienta de predicción, que puede guiar a los enfoques clínicos a la prevención del PRD.
Materiales y Métodos
Datos demográficos del paciente y toma de muestras
Un total de 20 pacientes, programado para recibir radioterapia pélvica por primera vez en el hospital de Chongqing Zhongshan (china ), fueron registrados para este estudio. Los criterios de exclusión incluyeron la quimioterapia previa, o la administración de esteroides, inmunosupresores y /o antibióticos dentro de un mes antes de la recogida de muestras. Dos muestras de heces secuenciales fueron recogidos de cada paciente en puntos de tiempo antes y justo después de la radioterapia. Tres muestras de sangre fueron adquiridos de cada paciente en puntos de tiempo: inmediatamente antes, al 3
rd-semana y 5
th-semanas de radioterapia, respectivamente. Además, 4 género y la edad de los voluntarios sanos fueron reclutados para proporcionar muestras como controles. Todas las muestras se dividieron en alícuotas y se almacenaron a -80 ° C hasta su uso posterior. Este estudio fue aprobado por los Comités de Ética de Chongqing Zhongshan hospital y Tercera Universidad Médica Militar, y de conformidad con la Declaración de Helsinki. Los documentos de consentimiento informado por escrito se obtuvieron de todos los participantes en este estudio.
Evaluación de la diarrea y la fatiga durante la radioterapia
En paralelo con los puntos de tiempo en las muestras de suero, cada paciente completó un cuestionario para establecer el grado de la diarrea asociada con la radioterapia. De acuerdo con los Criterios de terminología común para Eventos Adversos (CTCAE), la diarrea fue clasificado en cinco categorías en función de la gravedad del estado del paciente [18]. Grado 0 indica que no hay diarrea, grado 1 se refiere a un aumento de cuatro o menos deposiciones por día, grado 2 se refiere a un aumento de cuatro a seis deposiciones por día, y grado 3 se refiere a un aumento de siete o más deposiciones por día. Grado 4 indica consecuencias peligrosas para la vida.
La intensidad de la fatiga general en este estudio se evaluó mediante el Inventario Multidimensional de fatiga modificada (MFI-20) subescala [19], que consiste en cuatro estados (me siento en forma, me siento cansado, estoy descansado, y el neumático que fácilmente), las declaraciones son preparados contra una escala de cinco puntos desde "sí, eso es cierto" que "no, eso no es verdad", e informó lo largo del tiempo. La puntuación oscila entre 4 y 20 se basan en los informes de los pacientes de fatiga en las entrevistas cara a cara, con lo que una mayor puntuación indica una mayor fatiga.
marcador bioquímico de medición
citrulina sérica, orosomucoid , haptoglobina y α
1-antitripsina se determinaron utilizando kits de ELISA (USCN vida Ciencia y Tecnología Co. Ltd., Wuhan, china). lipopolisacárido Serum (LPS), también se midió usando un kit ELISA (R & amp; D System, Inc., Minneaplis, MN). TNF-α se midió utilizando un kit chip microfluídico (Millipore, Inc., Billerica, MA). Los coeficientes intra e inter-ensayo de variación fueron & lt; 5% y & lt; 10%, respectivamente. Las muestras de suero se diluyeron apropiadamente y se ensayaron de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
pirosecuenciación y análisis de la bioinformática
Las muestras de heces de los pacientes y 4 voluntarios sanos se recogieron en puntos de tiempo designados. ADN genómico bacteriano se extrajo de muestras de heces utilizando un kit DNA Mini (QIAGEN, Hilden, Alemania) de acuerdo con las instrucciones del fabricante modificadas [20]. cebadores bacterianos universales, que corresponden a las posiciones 341-534 de la
Escherichia coli
16S secuencia del gen rRNA conservado, se utilizaron para amplificar el gen hipervariable V3-región 16S rRNA. bibliotecas amplificación de PCR fue creado para cada muestra de ADN individual. Antes de la secuenciación, cada producto de PCR se purificó con el kit de extracción en gel (QIAGEN, Hilden, Alemania) y se cuantificó usando un espectrofotómetro NanoDrop ND-1000 (Thermo Electron Corporation). pirosecuenciación amplicón se realizó con los protocolos estándar de titanio 454 /Roche GS-FLX, donde se agruparon cantidades equimolares de las bibliotecas de amplificación de PCR de cada muestra. Un conjunto de códigos de barras de 8 pb diseñado por Fierer et al. [21] fue utilizado para agrupar y ordenar varias muestras en una única ejecución 454 GS-FLX.
pirosecuenciación de alta calidad lecturas fueron seleccionados de acuerdo con barcode- y filtrando el cebador de secuencia como se describe anteriormente [22]. Las secuencias fueron alineadas con SILVA base de datos de ARN ribosomal y agrupados en unidades operativas taxonómicas (Otus) [23]. La UOT que llegó a un nivel de similitud del 97% se utiliza para la diversidad alfa (Shannon), riqueza (Chao), la cobertura de Good, y análisis de la curva de rarefacción usando el software mothur [24]. análisis basados en la taxonomía se realizaron mediante la clasificación de cada secuencia usando el programa clasificador bayesiano Naïve del Centro de la Universidad del Estado de Michigan para la Ecología Microbiana ribosomal base de datos Database Project (http://rdp.cme.msu.edu) con una puntuación de arranque 50% [25 ]. la diversidad beta filogenético se midió utilizando UOT para cada muestra usando el software de la madre [26].
El análisis estadístico
Se realizó un análisis estadístico de los datos no secuenciación utilizando el paquete de software SPSS (SPSS versión 17.0, IBM, Armonk, Nueva York). Los resultados se expresan como media ± desviación estándar (SD). El análisis estadístico se realizó con ANOVA seguido de la prueba post-hoc de Tukey, sincronizado o no apareado
t-test
o no paramétrica de Wilcoxon firmado prueba de rangos, según el caso. Las correlaciones se calcularon con el Pearson y pruebas de correlación parcial. Los valores de
P
≤ 0,05 se consideraron estadísticamente significativos.
Los números de acceso
Los datos de la secuencia de este estudio ha sido depositado en el GenBank Leer archivo de secuencia con el número SRP035279 adhesión .
Resultados
características de los pacientes
Veinte pacientes fueron examinados en el transcurso de la radioterapia. Nueve pacientes, que tomaron esteroides, inmunosupresores y /o antibióticos en un mes de toma de muestras, o cuando no haya facilitado los cuestionarios requeridos, y /o proporcionan muestras secuenciales, fueron excluidos del estudio. 11 pacientes fueron incluidos en el análisis final, de los cuales ocho mujeres sufrieron de cáncer de cuello uterino, una hembra de cáncer anal y dos varones de cáncer colorrectal. La mediana de edad de la cohorte fue de 51 años (rango, 41-64 años). Ninguno de los pacientes recibió quimioterapia, y se sometió a su primera radioterapia convencional a una dosis de 1,8 a 2,0 Gy /día, cinco veces a la semana durante el período de 5 semanas (una dosis acumulativa de 44 a 50 Gy) (Tabla 1).
las apariciones de la fatiga y diarrea inducida por la radiación pélvica en el
pacientes
el resumen de los cuestionarios relativos a los efectos adversos de la radioterapia pélvica refleja un síntoma común de la fatiga entre todos los sujetos. De acuerdo con los criterios de CTCAE de grado diarrea, 6 de cada 11 pacientes sufrieron diarrea con severidad variable registrada en la 3
ª y 5
ª semana de la radioterapia (Tabla 1). Antes del tratamiento, la puntuación de la fatiga general MFI-20 fue idéntica en los pacientes que recibieron o no desarrollaron síntomas de la diarrea post-radioterapia (figura 1). En los pacientes sin diarrea, la puntuación de fatiga aumentó ligeramente después de la radioterapia, pero no alcanzó significación estadística (Figura 1). Sin embargo, los pacientes con diarrea reportaron un aumento de forma espectacular puntuación de fatiga tanto a tercera y quinta semana de radioterapia (
p
& lt; 0,01; Figura 1)., Lo que sugiere que la diarrea contribuye a la fatiga de los pacientes durante la radioterapia
Cada símbolo representa una muestra. líneas de barras horizontales se refieren al valor medio en cada grupo. * Indica diferencias estadísticamente significativas entre el tratamiento previo punto de tiempo y 3
er o 5
ª semana, respectivamente, en los pacientes que desarrollaron diarrea (p & lt; 0,01, n = 6; emparejados
t CD - prueba).
los cambios en los niveles séricos de marcadores biológicos en respuesta a la radioterapia pélvica y su correlación con la fatiga y diarrea
para explorar la etiopatogenia de la fatiga y diarrea inducida por radiación, suero se analizaron los niveles de marcadores asociados a la lesión intestinal y la inflamación sistémica. citrulina plasma, un producto final de nitrógeno del metabolismo de la glutamina en los enterocitos, es un indicador establecido de la masa enterocito funcional [27], y se ha descrito como un marcador sustituto de la mucosa del intestino delgado atrofia inducida por la radiación [28]. concentración de citrulina sérica disminuyó significativamente durante la radioterapia en todos los pacientes, independientemente de la diarrea subsiguiente (Figura 2A). Sin embargo, fue significativamente menor en pacientes con diarrea tres y cinco semanas en radioterapia (Fig 2A). Estos resultados sugieren que la diarrea se asoció con una atrofia epitelial intestinal más significativa durante la radioterapia pélvica. Por otra parte, se observó una correlación negativa significativa (
r = -0,648
,
p = 0,031
;
r = -0,658
,
p = 0,028
durante 3
ª y 5
ª semana, respectivamente) entre MFI-20 las puntuaciones de fatiga general y la concentración de citrulina en el siguiente tratamiento de 5 semanas.
suero citrulina, haptoglobina, orosomucid, y α1-antitripsina se analizaron por ELISA, tal como se describe en la sección Materiales y Métodos. Las diferencias dentro de los grupos fueron analizados por ANOVA seguido de pruebas post-hoc de Tukey. Las diferencias en los respectivos puntos de tiempo entre los dos grupos se analizaron con los datos analizados mediante desapareado
t-test
, *
p Hotel & lt; 0,05,
#
p & lt
;.
0,01
las tres proteínas de fase aguda seleccionados como marcadores sistémicos de inflamación, haptoglobina, orosomucoid y α
1-antitripsina, y fueron significativamente elevados en función del tiempo en todos los pacientes que reciben radioterapia pélvica, alcanzando significación estadística al 5
º punto de tiempo de la semana (p & lt; 0,05; figura 2B-2D). De las tres proteínas, sólo se mostró haptoglobina posterior aumento significativo de pacientes que desarrollaron diarrea durante 3 a 5 semanas de tratamiento (Figura 2B). Al 5
ª semana punto de tiempo, la fatiga general se correlacionó positivamente con la haptoglobina (
r = 0,796
,
p
= 0,003), con una fuerte correlación parcial en virtud de las variables de control y orosomucoid α1-antitripsina (
r = 0,718
,
p = 0,029
). También se encontraron correlaciones positivas significativas entre las puntuaciones de fatiga general y concentraciones de suero a orosomucoid tanto del 3
ª y 5
ª semana puntos de tiempo (
r = 0,612
,
p
= 0,045 y
r = 0,630
,
p = 0,038
, respectivamente). Estos resultados sugieren que el aumento de la fatiga durante la radioterapia podría ser atribuido a la inflamación sistémica inducida por la radiación pélvica, al menos parcialmente.
Suero TNFa concentración mostró una tendencia creciente en todos los pacientes que reciben radioterapia pélvica, con la concentración de citoquinas significativamente mayor en los pacientes con diarrea, especialmente en el extremo 3
ª semana (
p Hotel & lt; 0,01) (figura 3A). Si bien los niveles de LPS en suero no se vio afectada por la radioterapia en pacientes que no desarrollaron diarrea, una evidencia de la endotoxemia fue documentado en los pacientes con diarrea, con la diferencia estadística entre los dos grupos llegaron a las 5
ª semana de tratamiento (
p
& lt; 0,05) (Fig 3B)
TNF y LPS se analizaron por ELISA, tal como se describe en la sección Materiales y Métodos.. *
,#indica diferencias estadísticas entre "Sin diarrea" y grupos "Diarrea" en el punto de tiempo respectivo (*
p Hotel & lt; 0,05,
#
p Hotel & lt; 0,01, no paramétrico emparejados
t-test
, n = 5-6).
intestinal alterada la ecología microbiana en los pacientes con cáncer antes de la radioterapia pélvica
Se comparó el perfil de heces microbioma entre los pacientes y 4 voluntarios sanos. Se obtuvieron un total de 170,021 secuencias de alta calidad en este estudio. la cobertura del bien de cada grupo fue de más del 95%, lo que demuestra que las secuencias de 16S rRNA identificados en estos grupos representados la mayoría de las bacterias intestinales que aparecen en las muestras (Tabla 2). Análisis de diversidad alfa mostraron que antes de la radioterapia, pacientes que más tarde progresaron a diarrea tenían diversidad microbiana significativamente menor fecal no sólo en comparación con los controles sanos (
p
& lt; 0,01), pero lo más importante, en comparación con los pacientes que no desarrollaron diarrea (
p Hotel & lt; 0,01). Esto fue especialmente pronunciada en el índice de diversidad de Shannon, que representa la abundancia y la uniformidad de las especies presentes (Figura 4A). Se observó tendencia similar para las especies Chao1 índice de riqueza, aunque sin alcanzar significación estadística (Figura 4B).
Las diferencias en la diversidad microbiana alfa entre controles sanos y pacientes con cáncer antes de la radioterapia que hizo o no desarrollaron diarrea está indicado por el índice de diversidad de Shannon (A) y Chao1 riqueza de especies (B). (C)
Firmicutes /Bacteroides
relación en los mismos grupos de pacientes. * Y
#indican diferencias estadísticamente significativas a
p
. & Lt; 0,05 y 0,01, respectivamente (ANOVA seguido de la prueba post-hoc de Tukey) guía empresas
En el análisis taxonómico, consistente con otros informes,
Firmicutes Opiniones y
Bacteroidetes
eran los dos filos dominante en todos los grupos. Curiosamente, el
Firmicutes /Bacteroidetes
relación se incrementó significativamente en comparación con los controles sanos (Figura 4C), lo cual era un reflejo del aumento de la abundancia relativa de
Firmicutes
y una disminución en
Bacteroidetes
phylum en pacientes con cáncer antes de la radioterapia (figura 5A). A nivel de género, la abundancia relativa de 14 géneros se encontraron diferencias significativas entre el control y el cáncer de los pacientes sanos antes de la radioterapia (figura 5B). Géneros
Alistipes
,
Bacteroides
,
Barnesiella
,
Oscillibacter
,
Parabacteroides
,
Prevotella
y
la cepa de R.
, que representan más del 1% de las bacterias totales, fueron menos abundantes en los pacientes de cáncer que los de los sujetos sanos. Géneros
Faecalibacterium
,
Clostridium_XI
,
Roseburia
y
veillonellas
eran relativamente más abundante en los pacientes con cáncer. Curiosamente, antes de la radioterapia, en comparación con los pacientes que no desarrollaron diarrea, los que no tuvo mayor abundancia de
Bacteroides
,
Dialister
,
veillonellas
, y disminución de la abundancia de
Clostridium
XI y XVIII,
Faecalibacterium
,
Oscillibacter
,
Parabacteroides
,
Prevotella
y no clasificados (género: otros) ( La figura 5B).
(A) abundancia relativa de cinco filos de bacterias principal, así como "otros" no clasificados, que incluyen
Chloroflexi
,
Deferribacteres
,
Chlorobi
,
Acidobacteria
,
Deinococcus-Thermus
,
Planctomycetes
,
lentisphaerae
,
Spirochaetes
,
synergistetes
,
Tenericutes
,
Verrucomicrobia
y
Las cianobacterias
. (B) seleccionada géneros estadísticamente diferentes entre los pacientes con cáncer antes de la radioterapia y controles sanos. * Y#indican differenence significativa de los controles sanos (no pareada prueba de Mann-Whitney). Símbolo de + indica diferencias estadísticamente significativas entre los pacientes con cáncer que recibieron o no desarrollan diarrea como resultado de la radioterapia (prueba de Mann-Whitney no apareado). (C, D) Los efectos de la radioterapia sobre la abundancia relativa microbiana a nivel de género entre los pacientes antes y después de la radioterapia en los grupos "sin diarrea" (emparejado prueba de Mann-Whitney) "diarrea" y. (E) las diferencias taxonómicas a nivel de género entre los pacientes de cáncer con y sin diarrea después de la radioterapia (prueba de Mann-Whitney no apareado). *
p Hotel & lt; 0,05,
#
p Hotel & lt; 0,01,
+
p
. & Lt; 0,01
estructura de la comunidad microbiana en el intestino se altera significativamente después de la radioterapia pélvica
en ambos grupos de pacientes (los que desarrollan diarrea y los que no lo hicieron), la radioterapia resultó en un mayor deterioro de la diversidad microbiana alfa, que se refleja sobre todo por el índice de Shannon (Tabla 2). A nivel phylum, aunque
Firmicutes Opiniones y
Bacteroidetes
permanecieron los dos filos dominante, después de la radioterapia, la razón de abundancia relativa de
Firmicutes
a
Bacteroidetes
pasó de 1.79 y 0,83 en los pacientes sin diarrea, y desde 2.15 a la 0,63 en los pacientes con diarrea (figura 5A). En los pacientes que desarrollaron diarrea, pero no en aquellos que no lo hicieron, la radioterapia resultó en un aumento significativo de bacterias no clasificados. (Phylum: otros) (a 2,47% frente a 0,88%, respectivamente)
La composición microbiana fue también significativamente diferentes a nivel de género antes y después de la radioterapia en ambos grupos de pacientes con cáncer. Como se muestra en la figura 5C y 5D, géneros seleccionado mostró respuesta similar a la radiación, independientemente del desarrollo de la diarrea, la abundancia relativa de
Bacteroides
y
Clostridium_XIVa
aumentaron significativamente después de la radioterapia, mientras que otro géneros dominantes, como
Faecalibacterium
,
Lachnospiracea
,
Oscillibacter
,
Roseburia
, y
Streptococcus
, se redujeron. Sin embargo, los géneros seleccionados mostró una respuesta opuesta entre los dos grupos de cáncer. Entre ellos, el aumento en los pacientes con diarrea y disminución de su grupo no eran diarrea
Clostridium
XI y XVIII, y no clasificados (otros), mientras que
Veilonella
mostraron la tendencia inversa (Figura 5C y 5D ).
Cuando se compararon los dos grupos después de la radioterapia de pacientes con cáncer (sin diarrea contra la diarrea), cerca de diez géneros bacterianos, que constituyen más del 1% de las bacterias fecales totales, fueron significativamente diferentes (figura 5E ). La abundancia relativa de
Alistipes
,
Bacteroides
,
Clostridium_XI
,
Erysipelotrichaceae
,
Escherichia
,
Lachnospiracea
,
Megamonas
, y no clasificados (género: otros) fueron significativamente más altos, mientras que
Clostridium_XIVa
y
Sutterella
fueron significativamente inferiores en los pacientes que desarrollaron diarrea, en comparación con aquellos que no lo hicieron (figura 5E). Curiosamente, algunos géneros, como
Alistipes
,
Bacteroides
y
Roseburia
, inversamente cambiado después de la radioterapia pélvica, en comparación con los controles sanos (Figura 5B-5E).
Discusión
el concepto de terapia de radiación se remonta al descubrimiento de los rayos X en 1895 por Wilhelm Röntgen, y con los últimos avances tecnológicos en la radiación, un número creciente de pacientes con neoplasias abdominales son tratados con radioterapia pélvica en el futuro. Sin embargo, los síntomas gastrointestinales inducidos por la radioterapia pélvica siguen siendo una de larga data y un problema sin resolver. Especialmente, fatiga y diarrea, que con frecuencia son experimentados por los pacientes de radioterapia pélvica, tienen un impacto negativo sobre la calidad de vida de los pacientes y no conducen con frecuencia a la suspensión del tratamiento [29]. En este estudio piloto, se evaluaron los síntomas de la fatiga y diarrea, marcadores inflamatorios, y la ecología microbiana fecal de 11 pacientes con cáncer durante su curso de cinco semanas de radioterapia pélvica. Dentro de la limitación de la pequeña cohorte de pacientes, se describe que la fatiga se correlaciona positivamente con la diarrea y los marcadores de inflamación sistémica. Por otra parte, hemos demostrado que la microbiota intestinal no sólo se vio afectada por la radioterapia, pero lo más importante, que los cambios preexistentes en la ecología microbiana del intestino pueden servir como una herramienta predictiva para identificar a los pacientes que son más propensos a desarrollar diarrea después de la irradiación pélvica.
se encontró que los niveles séricos de haptoglobina, orosomucoid y α
1-antitripsina, los marcadores de inflamación sistémica [30], fueron significativamente elevados después de la radioterapia pélvica. Las correlaciones positivas entre la fatiga y la elevación de estas tres proteínas sugieren que la inflamación puede contribuir a la fatiga experimentada. Consistente con un estudio anterior [5], también se observó que los pacientes con diarrea sufrían de fatiga más severa. Es plausible que estos pacientes experimentan inflamación más grave, ya que los niveles séricos de los biomarcadores inflamatorios estaban elevados más significativamente en pacientes que informaron puntuaciones de fatiga superiores (Figs 2 y 3). Esto también sugiere que la inflamación acciona la fisiopatología de la diarrea.
La etiología de la inflamación aberrante, comúnmente encontrado en los pacientes durante la radioterapia, es probablemente multifactorial. de necrosis tumoral y el daño colateral a los tejidos normales es acompañado por lesión intestinal, comprometida barrera epitelial y aumento de la permeabilidad intestinal, y un aumento de la translocación de bacterias y componentes luminales proinflamatorias. Este punto de vista es apoyado por los resultados de nuestro estudio y los informes anteriores de que la disminución significativa en la concentración de citrulina sérica, lo que indica una atrofia progresiva del epitelio intestinal [28,30], fue acompañado por un aumento en los niveles séricos de TNF y LPS durante el tratamiento, especialmente en los pacientes que desarrollaron diarrea (Figura 3). El hecho de que la endotoxemia se observó principalmente en pacientes con diarrea que también mostraron concentraciones más elevadas de TNF, sugiere que la mucositis y alterados interacciones microbianas-host se encuentran en el corazón de la enfermedad de la radiación pélvica.
El papel clave de la microbiota intestinal en PRD ha postulado basada en la resistencia si los ratones libres de gérmenes a enteritis inducida por radiación [13], por los cambios post-radioterapia en la diversidad microbiana intestinal [11,12], y el alivio parcial de la toxicidad gastrointestinal de la radioterapia por los probióticos [14, 15]. Por lo tanto, no fue sorprendente encontrar que la radioterapia tuvo un profundo efecto en la ecología microbiana fecal en nuestra cohorte de pacientes.
Varios estudios indican que los pacientes que reciben radioterapia citotóxica y que presentan grandes cambios en la microbiota intestinal, con disminución más frecuente en
Bifidobacterium
,
Clostridium
XIVa clúster,
Faecalibacterium prausnitzii
, y el aumento de la
enterobacterias
y
Bacteroides gratis (recientemente revisado por Touchefeu et al. [31]). Estos cambios pueden contribuir al desarrollo de la mucositis, en particular diarrea y bacteremia. En nuestro estudio, una diferencia significativa en la proporción de abundancia de
Firmicutes
a
Bacteroidetes
se observó en los pacientes con cáncer antes y después de la radioterapia pélvica. Por otra parte, también encontramos una notable disminución en la diversidad y la riqueza de la flora intestinal después de un tratamiento de radioterapia, así como diferencias significativas en la abundancia relativa de los géneros seleccionados entre los pacientes que desarrollaron o no desarrollaron diarrea. El último hallazgo puede estar relacionado con las diferencias en la gravedad de la respuesta inflamatoria en la mucosa local, oa cambios en el transporte o el peristaltismo epitelial, factores que no fueron investigadas en nuestros pacientes.
Una observación más sorprendente está relacionado con los cambios en gut ecología microbiana antes de la radioterapia pélvica. Los pacientes que progresaron a la diarrea tenían significativamente menor diversidad alfa microbiana y Firmicutes superiores /relación de Bacteroides en comparación con aquellos que no desarrollaron diarrea. En el análisis taxonómico de los dos grupos de pacientes antes de la radioterapia, se encontraron diferencias significativas en la abundancia relativa de
veillonellas
,
Prevotella
,
Parabacteroides
,
Oscillibacter
,
Faecalibacterium
,
Dialister
,
Bacteroides
,
clostridios
racimos XI y XVIII, y no clasificados (género: otros) (figura 5B) . Aunque está basado en nuestros resultados no es posible causalmente enlace de cualquiera de los taxones con la etiología de la diarrea inducida por la radioterapia, es de interés que
clostridios
clúster XVIII, que ha sido relacionado con la promoción de las células T reguladoras expansión y la protección de la colitis y diarrea alérgica [32], fue significativamente menos abundantes en los pacientes que desarrollaron diarrea. caso similar puede hacerse para
Faecalibacterium
género, que incluye un comensal de protección,
F
.
prausnitzii
. [33] Por otro lado,
Clostridium
XI clúster, que incluye un agente patógeno conocido diarreicas
C
.
dificile
, aunque menos abundantes antes de la radioterapia en pacientes que posteriormente desarrollan diarrea, se amplía significativamente después de la terapia, mientras que en los pacientes sin diarrea que siguió la tendencia opuesta.