sibmedСибирский научный медицинский журналСибирский научный медицинский журнал2410-25122410-2520ИЦиГ СО РАН10.18699/SSMJ20240413sibmed-1621Research ArticleМЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИBIOMEDICINEАнализ изменения кишечной микробиоты у самок крыс Wistar на этапе индукции рака молочной железы N-метил-N-нитрозомочевинойAnalysis of changes in intestinal microbiota in female Wistar rats at the stage of breast cancer induction by N-methyl-N-nitrosoureahttps://orcid.org/0000-0002-0380-9273ЧеркасВ. Н.CherkasV. N.

Черкас Валерия Николаевна, к.в.н.

630060, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 2

Valeria N. Cherkas, candidate of veterinary sciences

630060, Novosibirsk, Timakova st., 2

valeriya_korol@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4741-6674КабаковА. В.KabakovA. V.

Кабаков Алексей Васильевич, к.м.н.

630060, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 2

Aleksey V. Kabakov, candidate of medical sciences

630060, Novosibirsk, Timakova st., 2

Doctor03-85@ngs.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4433-7110ПовещенкоА. Ф.PoveshchenkoA. F.

Повещенко Александр Федорович, д.м.н., проф.

630060, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 2

Aleksandr F. Poveshchenko, doctor of medical sciences, professor

630060, Novosibirsk, Timakova st., 2

poveshchenkoa200@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3947-4038КазаковО. В.KazakovO. V.

Казаков Олег Васильевич, к.б.н.

630060, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 2

Oleg V. Kazakov, candidate of biological sciences

630060, Novosibirsk, Timakova st., 2

kazakoff_oleg@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6822-8015ЛелякА. Ф.LelyakA. A.

Леляк Анастасия Александровна, к.б.н.

630559, Новосибирская область, р.п. Кольцово, научно-производственная зона, корп. 200

Anastasia A. Lelyak, candidate of biological sciences

630559, Novosibirsk region, Koltsovo, research and production zone, building 200

leliak2@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3191-7597КозловаО. С.KozlovaO. S.

Козлова Ольга Сергеевна

117534, г. Москва, ул. Кировоградская, 44б, стр. 2

Olga S. Kozlova

117534, Moscow, Kirovogradskaya st., 44b, building 2

loi-2005@yandex.ruНИИ клинической и экспериментальной лимфологии – филиал ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАНРоссияResearch Institute of Clinical and Experimental Lymphology – Branch of the Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics of SB RASRussian FederationООО НПФ «Исследовательский центр»РоссияNPF “Research Center”Russian FederationВетеринарная клиника «НоваВет»РоссияVeterinary Clinic “NovaVet”Russian Federation202430082024444119125Copyright © Черкас В.Н., Кабаков А.В., Повещенко А.Ф., Казаков О.В., Леляк А.Ф., Козлова О.С., 20242024Черкас В.Н., Кабаков А.В., Повещенко А.Ф., Казаков О.В., Леляк А.Ф., Козлова О.С.Cherkas V.N., Kabakov A.V., Poveshchenko A.F., Kazakov O.V., Lelyak A.A., Kozlova O.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sibmed.elpub.ru/jour/article/view/1621

Кишечная микробиота, обладая огромным метаболическим потенциалом, вносит существенный вклад в физиологические и патологические процессы человека и животных и в настоящее время рассматривается как важный фактор патогенеза онкологических заболеваний. Целью данного исследования является определение изменений количественного и качественного состава кишечной микробиоты у крыс Wistar при химической индукции рака молочной железы (РМЖ). Материал и методы. Работа выполнена на самках крыс Wistar (n = 40) в возрасте 3 мес., массой 200–210 г, с использованием культурального метода исследований фекальной микробиоты у интактных животных (группа 1) на 1-й, 14-й, 35-й день и у крыс с индукцией РМЖ (группа 2) на 1-й (до инъекции N-метил-N-нитрозомочевины), 14-й, 35-й день после введения N-метил-N-нитрозомочевины. Результаты и их обсуждение. У всех животных преобладали представители, характерные для нормобиоты кишечника теплокровных, а именно: Bifidobacterium spp., Lactobacillus spp., Escherichia coli с выраженными ферментативными свойствами, Enterococcus spp., Clostridium spp. Помимо этого выявлены Staphylococcus spp., дрожжеподобные грибы рода Candida и плесени. Также обнаружена E. coli со сниженной ферментативной активностью. Установлено, что выделенные бактерии принадлежали к трем типам, четырем классам, пяти порядкам, шести семействам, шести родам домена бактерий. Также выделено два рода грибов, относящихся к порядку Saccharomycetales. Наиболее значимые и достоверные изменения в составе кишечной микробиоты отмечены у крыс с химически индуцированным РМЖ на 35-й день индукции опухоли: выявлено появление патогенной микрофлоры в кишечнике.

The intestinal microbiota, having enormous metabolic potential, makes a significant contribution to the physiological and pathological processes of humans and animals and is currently considered as an important factor in the pathogenesis of cancer. The aim of this study is to determine changes in the quantitative and qualitative composition of the intestinal microbiota in Wistar rats during chemical induction of breast cancer (BC). Material and methods. The work was performed on female Wistar rats (n = 40) aged 3 months, weighing 200–210 g, using cultural methods for studying fecal microbiota in intact rats (1 group) on the 1st, 14th, 35th days and in rats with induction of breast cancer and and in rats, whereby N-methyl-N-nitrosourea was administered to induce breast cancer (2 group) on the 1st (before injection of N-methyl-N-nitrosourea), 14th, 35th days after injection of N-methyl-N-nitrosourea. Results and discussion. In all experimental animals, representatives characteristic of the intestinal normobiota of warm-blooded animals predominated, namely: Bifidobacterium spp., Lactobacillus spp., Escherichia coli with pronounced enzymatic properties, Enterococcus spp., Clostridium spp. In addition, Staphylococcus spp., yeast-like fungi of the genus Candida and mold. Escherichia coli with reduced enzymatic activity was also detected. It was established that the isolated bacteria belonged to 3 types, 4 classes, 5 orders, 6 families, 6 genera of the bacterial domain. Also, 2 genera of fungi belonging to the order Saccharomycetales were isolated. The most significant changes in the composition of the intestinal microbiota were noted in rats with chemically induced breast cancer on the 35th day tumor induction: the appearance of pathogenic microflora in the intestine was revealed.

самки крыс Wistarкишечная микробиотаиндукцияN-метил-N-нитрозомочевинадисбиозрак молочной железыканцерогенезfemale Wistar ratsintestinal microbiotainductionN-methyl-N-nitrosoureadysbiosisbreast cancercarcinogenesisReferencesИвашкин В.Т., Медведев О.С., Полуэктова Е.А., Кудряцева А.В., Бахтогаримов И.Р., Карчевская А.Е. Прямые и косвенные методы изучения микробиоты человека. Рос. ж. гастроэнтерол., гепатол., колопроктол. 2022;32(2):19–34. doi: 10.22416/1382-4376-2022-32-2-19-34Ivashkin V.T., Medvedev O.S., Polujektova E.A., Kudrjatseva A.V., Bakhtogarimov I.R., Karchevskaja A.E. Direct and indirect methods for studying human microbiota. Rossiyskiy zhurnal gastrojenterologii, gepatologii, koloproktologii = Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2022;32(2):19–34. [In Russian]. doi: 10.22416/1382-4376-2022-32-2-19-34Nandi D., Parida S., Sharma D. The gut microbiota in breast cancer development and treatment: The good, the bad, and the useful! Gut Microbes. 2023;15(1):2221452. doi: 10.1080/19490976.2023.2221452Nandi D., Parida S., Sharma D. The gut microbiota in breast cancer development and treatment: The good, the bad, and the useful! Gut Microbes. 2023;15(1):2221452. doi: 10.1080/19490976.2023.2221452Sung 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):209–249. doi: 10.3322/caac.21660Sung 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):209–249. doi: 10.3322/caac.21660Papakonstantinou A., Nuciforo P., Borrell M., Zamora E., Pimentel I., Saura C., Oliveira M. The conundrum of breast cancer and microbiome – A comprehensive review of the current evidence. Cancer Treat. Rev. 2022;111:102470. doi: 10.1016/j.ctrv.2022.102470Papakonstantinou A., Nuciforo P., Borrell M., Zamora E., Pimentel I., Saura C., Oliveira M. The conundrum of breast cancer and microbiome – A comprehensive review of the current evidence. Cancer Treat. Rev. 2022;111:102470. doi: 10.1016/j.ctrv.2022.102470Zhang J., Xia Y., Sun J. Breast and gut microbiome in health and cancer. Genes Dis. 2020;8(5):581– 589. doi: 10.1016/j.gendis.2020.08.002Zhang J., Xia Y., Sun J. Breast and gut microbiome in health and cancer. Genes Dis. 2020;8(5):581– 589. doi: 10.1016/j.gendis.2020.08.002Álvarez-Mercado A.I., del Valle Cano A., Fernández M.F., Fontana L. Gut microbiota and breast cancer: the dual role of microbes. Cancers (Basel). 2023;15(2):443. doi: 10.3390/cancers15020443Álvarez-Mercado A.I., del Valle Cano A., Fernández M.F., Fontana L. Gut microbiota and breast cancer: the dual role of microbes. Cancers (Basel). 2023;15(2):443. doi: 10.3390/cancers15020443Zhao K., Hu Y. Microbiome harbored within tumors: a new chance to revisit our understanding of cancer pathogenesis and treatment. Signal Transduct. Target. Ther. 2020;5(1):136. doi: 10.1038/s41392-020-00244-1Zhao K., Hu Y. Microbiome harbored within tumors: a new chance to revisit our understanding of cancer pathogenesis and treatment. Signal Transduct. Target. Ther. 2020;5(1):136. doi: 10.1038/s41392-020-00244-1Чочиева А.Р., Болиева Л.З. Изучение химиопрофилактической активности порошка брокколи на возникновение опухолей молочной железы, индуцированных у крыс МНМ. Вестн. нов. мед. технол. 2010;17(3):172–173.Chochieva A.R., Bolieva L.Z. Studying chemical and prophylactic activity of broccoli powder on occurance of tumours of mammary gland induced at rats. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy = Journal of New Medical Technologies. 2010;17(3):172–173. [In Russian].ОСТ 91500.11.0004-2003. Отраслевой стандарт. «Протокол ведения больных. Дисбактериоз кишечника». Режим доступа: https://docs.cntd.ru/ document/1200119089 OST 91500.11.0004-2003. Industry standard. «Patient management protocol. Intestinal dysbiosis». Available at: https://docs.cntd.ru/document/1200119089 [In Russian].OST 91500.11.0004-2003. Industry standard. «Patient management protocol. Intestinal dysbiosis». Available at: https://docs.cntd.ru/document/1200119089 [In Russian].Flemer B., Gaci N., Borrel G., Sanderson I.R., Chaudhary P.P., Tottey W., O’Toole P.W., Brugère J.F. Fecal microbiota variation across the lifespan of the healthy laboratory rat. Gut Microbes. 2017;8(5):428– 439. doi: 10.1080/19490976.2017.1334033Flemer B., Gaci N., Borrel G., Sanderson I.R., Chaudhary P.P., Tottey W., O’Toole P.W., Brugère J.F. Fecal microbiota variation across the lifespan of the healthy laboratory rat. Gut Microbes. 2017;8(5):428– 439. doi: 10.1080/19490976.2017.1334033Кучумова С.Ю., Полуэктова Е.А., Шептулин А.А., Ивашкин В.Т. Физиологическое значение кишечной микрофлоры. Рос. ж. гастроэнтерол., гепатол., колопроктол. 2011;21(5):17–27.Kuchumova S.Ju., Polujektova E.A., Sheptulin A.A., Ivashkin V.T. Physiological significance of intestinal microflora. Rossiyskiy zhurnal gastroenterologii, gepatologii, koloproktologii = Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2011;21(5):17–27. [In Russian].Buchta Rosean C., Bostic R.R., Ferey J.C.M., Feng T.Y., Azar F.N., Tung K.S., Dozmorov M.G., Smirnova E., Bos P.D., Rutkowski M.R. Preexisting commensal dysbiosis is a host-intrinsic regulator of tissue inflammation and tumor cell dissemination in hormone receptor-positive breast cancer. Cancer Res. 2019;79(14):3662–3675. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-18-3464Buchta Rosean C., Bostic R.R., Ferey J.C.M., Feng T.Y., Azar F.N., Tung K.S., Dozmorov M.G., Smirnova E., Bos P.D., Rutkowski M.R. Preexisting commensal dysbiosis is a host-intrinsic regulator of tissue inflammation and tumor cell dissemination in hormone receptor-positive breast cancer. Cancer Res. 2019;79(14):3662–3675. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-18-3464Bahiraee A., Ebrahimi R., Halabian R., Aghabozorgi A.S., Amani J. The role of inflammation and its related microRNAs in breast cancer: A narrative review. J. Cell. Physiol. 2019;234(11):19480–19493. doi: 10.1002/jcp.28742Bahiraee A., Ebrahimi R., Halabian R., Aghabozorgi A.S., Amani J. The role of inflammation and its related microRNAs in breast cancer: A narrative review. J. Cell. Physiol. 2019;234(11):19480–19493. doi: 10.1002/jcp.28742Csendes D., Gutlapalli S.D., Prakash K., Swarnakari K.M., Bai M., Manoharan M.P., Raja R., Jamil A., Desai A., Desai D.M., Khan S. Gastrointestinal microbiota and breast cancer chemotherapy interactions: a systematic review. Cureus. 2022;14(11):e31648. doi: 10.7759/cureus.31648Csendes D., Gutlapalli S.D., Prakash K., Swarnakari K.M., Bai M., Manoharan M.P., Raja R., Jamil A., Desai A., Desai D.M., Khan S. Gastrointestinal microbiota and breast cancer chemotherapy interactions: a systematic review. Cureus. 2022;14(11):e31648. doi: 10.7759/cureus.31648McKee A.M., Kirkup B.M., Madgwick M., Fowler W.J., Price C.A., Dreger S.A., Ansorge R., Makin K.A., Caim S., Le Gall G., … Robinson S.D. Antibiotic-induced disturbances of the gut microbiota result in accelerated breast tumor growth. iScience. 2021;24(9):103012. doi: 10.1016/j.isci.2021.103012McKee A.M., Kirkup B.M., Madgwick M., Fowler W.J., Price C.A., Dreger S.A., Ansorge R., Makin K.A., Caim S., Le Gall G., … Robinson S.D. Antibiotic-induced disturbances of the gut microbiota result in accelerated breast tumor growth. iScience. 2021;24(9):103012. doi: 10.1016/j.isci.2021.103012Ransohoff J.D., Ritter V., Purington N., Andrade K., Han S., Liu M., Liang S.Y., John E.M., Gomez S.L., Telli M.L., … Kurian A.W. Antimicrobial exposure is associated with decreased survival in triple-negative breast cancer. Nat. Commun. 2023;14(1):2053. doi: 10.1038/s41467-023-37636-0Ransohoff J.D., Ritter V., Purington N., Andrade K., Han S., Liu M., Liang S.Y., John E.M., Gomez S.L., Telli M.L., … Kurian A.W. Antimicrobial exposure is associated with decreased survival in triple-negative breast cancer. Nat. Commun. 2023;14(1):2053. doi: 10.1038/s41467-023-37636-0Dutta R.K., Abu Y.F., Tao J., Chupikova I., Oleas J., Singh P.K., Vitari N.A., Qureshi R., Ramakrishnan S., Roy S. Altered gut microbiome drives heightened pain sensitivity in a murine model of metastatic triple-negative breast cancer. Am. J. Cancer Res. 2024;14(1):274–299.Dutta R.K., Abu Y.F., Tao J., Chupikova I., Oleas J., Singh P.K., Vitari N.A., Qureshi R., Ramakrishnan S., Roy S. Altered gut microbiome drives heightened pain sensitivity in a murine model of metastatic triple-negative breast cancer. Am. J. Cancer Res. 2024;14(1):274–299.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.