Как физические упражнения преобразуют ваш микробиом для более эффективной борьбы с раком

Исследование, проведённое в Питтсбургском университете (США), выявило неожиданный механизм, объясняющий эффективность физических упражнений в борьбе с раком. По словам исследователей, физические упражнения не только уменьшают размер опухоли у мышей, но и улучшают реакцию на иммунотерапию, изменяя состав микробиома кишечника.

Исследование, опубликованное в журнале Cell , выявило, что за эти благотворные эффекты отвечает формиат, вырабатываемый кишечными бактериями у животных, занимающихся физическими упражнениями. Это же соединение также было связано с улучшением результатов лечения у людей с меланомой.

«Мы уже знали, что физические упражнения повышают эффективность иммунотерапии рака, а также изменяют микробиом. Мы не знали, как связаны эти два фактора», — объясняет Марлиз Мейзел, старший автор исследования и профессор кафедры иммунологии Медицинской школы Питта. «Наша работа показывает, что изменения в микробиоме кишечника, вызванные физическими упражнениями, укрепляют иммунную систему и улучшают иммунотерапию благодаря этому формату».

Группа под руководством Кэтрин Фелпс сравнила мышей, которые занимались спортом в течение четырёх недель, с малоподвижными мышами. У активных мышей опухоли развивались меньше, и они жили дольше при агрессивной форме меланомы. Однако эти преимущества исчезали, когда животных лечили антибиотиками или выращивали без микробиома, что подтвердило ключевую роль кишечных бактерий.

«Когда мы устранили бактерии, физические упражнения перестали оказывать какое-либо влияние на рак. Удивительно, но всё зависит от микробиома », — отмечает Фелпс.

Используя инструменты искусственного интеллекта, исследователи идентифицировали формиат как метаболит, продуцируемый бактериями, который и вызвал эти положительные эффекты. В моделях меланомы, аденокарциномы и лимфомы пероральный прием формиата значительно замедлял рост опухоли и повышал эффективность иммунотерапии, основанной на ингибиторах иммунных контрольных точек.

Чтобы проверить актуальность этих результатов для людей, группа проанализировала образцы крови пациентов с запущенной меланомой, прошедших иммунотерапию. У пациентов с более высоким уровнем формиата в крови наблюдалась лучшая выживаемость без прогрессирования заболевания.

Они также провели трансплантацию фекалий мышам, используя образцы, полученные от пациентов с высоким или низким уровнем формиата. У мышей, которым пересадили микробиоту от пациентов с высоким уровнем формиата, наблюдалась повышенная активность Т-клеток и улучшение контроля над опухолью.

Трансплантация кала уже изучается как метод улучшения результатов иммунотерапии у пациентов, не отвечающих на неё . Однако не совсем ясно, почему использование кала некоторых «супердоноров» даёт лучшие результаты.

«Мы хотим описать метаболические биомаркеры для выявления супердоноров трансплантации печени, поскольку это действительно чёрный ящик», — отмечает Майзел. «В настоящее время все сосредоточены на видах бактерий, но наши исследования показывают, что дело не только в том, какие микробы присутствуют, но и в том, что они делают и какие метаболиты производят».