CFTR, mikrobiota i rak jelita grubego – naukowcy opisują przednowotworową niszę w mukowiscydozie

Mukowiscydoza coraz rzadziej jest postrzegana wyłącznie jako choroba układu oddechowego. Wraz z wydłużaniem życia osób z CF rośnie znaczenie powikłań dotyczących przewodu pokarmowego, w tym zwiększonego ryzyka raka jelita grubego. W opublikowanym 16 sierpnia 2026 roku na łamach Cell Proliferation przeglądzie naukowcy proponują szersze spojrzenie na ten problem: dysfunkcja CFTR może nie tylko zwiększać podatność komórek na uszkodzenia, ale również przez wiele lat przebudowywać całe mikrośrodowisko jelita, tworząc warunki sprzyjające utracie stabilnej tożsamości nabłonka, przewlekłej regeneracji i transformacji nowotworowej.

Mukowiscydoza poza płucami i ryzyko raka jelita grubego

Mukowiscydoza jest wielonarządową chorobą genetyczną spowodowaną wariantami prowadzącymi do utraty lub upośledzenia funkcji genu CFTR. Kodowane przez ten gen białko uczestniczy nie tylko w transporcie jonów, ale ma znaczenie dla sekrecji płynów, regulacji pH, równowagi oksydacyjno-redukcyjnej oraz prawidłowego funkcjonowania nabłonków w wielu narządach.

Historycznie mukowiscydozę opisywano przede wszystkim jako ciężką chorobę płuc występującą u dzieci. Obecnie, dzięki badaniom przesiewowym noworodków, poprawie żywienia, skuteczniejszemu leczeniu choroby oskrzelowo-płucnej oraz wprowadzeniu modulatorów CFTR, coraz więcej osób z CF dożywa wieku średniego i starszego. W konsekwencji większego znaczenia klinicznego nabierają powikłania pozapłucne, zwłaszcza dotyczące przewodu pokarmowego.

CFTR jest silnie eksprymowany w nabłonku jelita, w tym w kryptach jelita cienkiego i okrężnicy. Nieprawidłowy transport chlorków i wodorowęglanów prowadzi do odwodnienia i zwiększenia lepkości śluzu, obniżenia pH światła jelita, zaburzenia rozprzestrzeniania się enzymów trawiennych oraz zmian trawienia i kolonizacji mikrobiologicznej. Zmiany te mogą rozpoczynać się bardzo wcześnie, częściowo jeszcze w życiu płodowym.

Autorzy przeglądu zwracają uwagę, że około 75% osób z mukowiscydozą rozpoznaną w wyniku dodatniego badania przesiewowego noworodków ma już w momencie diagnozy zewnątrzwydzielniczą niewydolność trzustki. Kliniczny obraz choroby przewodu pokarmowego może obejmować m.in. niedrożność smółkową, zespół dystalnej niedrożności jelit, zaburzenia wchłaniania, dysbiozę mikrobioty oraz przewlekłe zapalenie błony śluzowej.

Znaczenie tych zjawisk może wykraczać poza objawy gastroenterologiczne. Nabłonek jelitowy należy do tkanek o szczególnie wysokiej fizjologicznej ekspresji CFTR, zwłaszcza w obrębie krypt zawierających jelitowe komórki macierzyste odpowiedzialne za odnawianie nabłonka przez całe życie. CFTR bierze udział w utrzymaniu polarności komórek, szczelności bariery, homeostazy redoks i regulacji zachowania komórek macierzystych. Jego niedobór może zatem wpływać na podatność na karcynogenezę znacznie szerzej niż poprzez samo odwodnienie śluzu.

Dostępne badania epidemiologiczne wskazują na około 5–6-krotnie zwiększone ryzyko raka jelita grubego u osób z mukowiscydozą. Nowotwory pojawiają się również w młodszym wieku niż w populacji ogólnej. Ryzyko jest dodatkowo zwiększone po transplantacji, szczególnie po przeszczepieniu płuc, kiedy do biologicznej predyspozycji związanej z CF dochodzi przewlekła immunosupresja.

Niektóre badania sugerują ponadto umiarkowanie zwiększone ryzyko CRC i innych nowotworów przewodu pokarmowego u heterozygotycznych nosicieli wariantów CFTR, jednak autorzy podkreślają, że wyniki te nie są spójne i nie pozwalają obecnie formułować odrębnych zaleceń przesiewowych dla nosicieli.

Jak przygotowano przegląd?

Autorami publikacji są Bala Umashankar, Ines Pankonien, Margarida Amaral, Chee Y. Ooi, Thierry Jardé i Shafagh A. Waters. Badacze reprezentują m.in. School of Biomedical Sciences, Faculty of Medicine and Health, UNSW Sydney, Molecular and Integrative Cystic Fibrosis Research Centre, BioISI–Biosystems & Integrative Sciences Institute, University of Lisbon, Sydney Children’s Hospitals Network oraz Monash University.

Nabłonek jelitowy jako dynamiczny i plastyczny układ

Nabłonek jelitowy należy do najszybciej odnawiających się tkanek organizmu. W jelicie cienkim jest zorganizowany w układ krypt i kosmków, natomiast w okrężnicy dominują struktury kryptowe. Komórki macierzyste Lgr5⁺ znajdujące się u podstawy krypt wytwarzają komórki progenitorowe, z których powstają następnie wyspecjalizowane linie absorpcyjne i wydzielnicze, w tym enterocyty, komórki kubkowe, Panetha, enteroendokrynne i tuft.

Proces ten kontrolują m.in. szlaki Wnt, Notch, BMP i Hedgehog oraz sygnały pochodzące nie tylko od samych komórek nabłonka, lecz również od fibroblastów, komórek odpornościowych, naczyń i innych elementów zrębu.

Współczesne badania jednokomórkowe pokazują jednak, że hierarchia komórek jelitowych nie jest sztywnym „drzewem” nieodwracalnie rozdzielonych linii. Komórki mogą przechodzić pomiędzy stanami, a w odpowiedzi na uraz lub stres część z nich odzyskuje właściwości typowe dla komórek progenitorowych lub macierzystych. Jest to niezwykle ważny mechanizm regeneracyjny, ale przy przewlekłym pobudzeniu może stać się biologicznym podłożem nieprawidłowej plastyczności.

Komórki BEST4⁺/OTOP2⁺ – potencjalnie ważny element układanki

Badania transkryptomiki jednokomórkowej i przestrzennej pozwoliły zidentyfikować w ludzkim jelicie grubym charakterystyczną populację komórek BEST4⁺/OTOP2⁺. Komórki te wykazują ekspresję kanału anionowego BEST4, czujnika protonowego OTOP2, CFTR oraz elementów sygnalizacji guanyliny i uroguanyliny. Towarzyszą temu transportery wodorowęglanowe i anhydrazy węglanowe.

Taki profil sugeruje, że komórki te mogą być wyspecjalizowanymi regulatorami lokalnego pH, wydzielania płynu i nawodnienia powierzchni śluzówkowej. W jelicie cienkim opisano również komórki określane wcześniej jako CFTR High Expresser – CHE – które obecnie są łączone z linią BEST4 i określane jako BEST4-CHE.

Komórki BEST4-CHE dynamicznie przemieszczają CFTR do błony szczytowej w odpowiedzi na zakwaszenie światła jelita. Może to wskazywać, że są czymś więcej niż biernymi komórkami transportującymi jony – mogą działać jako element systemu wykrywającego zmiany pH i dostosowującego sekrecję chlorków oraz wodorowęglanów.

Co istotne z punktu widzenia onkologii, zmniejszona ekspresja BEST4 w niektórych modelach raka jelita grubego była wiązana z programami EMT i większą inwazyjnością. W jednej z opisanych prac BEST4 ograniczał ekspresję pro-EMT czynnika TWIST1 poprzez oś HES4–TWIST1. Inne badania sugerowały jednak aktywność pronowotworową BEST4 poprzez szlak PI3K/Akt. Oznacza to, że jego rola zależy prawdopodobnie od kontekstu biologicznego i stadium choroby.

Nie wiadomo obecnie, czy u osób z mukowiscydozą populacja BEST4⁺/OTOP2⁺ jest zmniejszona, funkcjonalnie upośledzona czy też przeprogramowana transkrypcyjnie. Autorzy uznają to za jedno z kluczowych pytań do dalszych badań.

Mikrobiota, metabolity i buforowanie środowiska jelita

Zdrowa błona śluzowa jelita tworzy kontrolowaną granicę pomiędzy organizmem a ogromną społecznością mikroorganizmów. Bariera śluzowa, mucyny, peptydy przeciwdrobnoustrojowe i wydzielnicza immunoglobulina A ograniczają bezpośredni kontakt bakterii z nabłonkiem, jednocześnie umożliwiając wymianę metabolitów.

Bakterie komensalne wytwarzają krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, przede wszystkim maślan, octan i propionian. Związki te są źródłem energii dla komórek jelita, a jednocześnie wpływają na metabolizm mitochondrialny, różnicowanie komórek, ekspresję genów i reakcję zapalną.

Ponieważ fermentacja bakteryjna zmienia pH światła jelita, linie BEST4⁺/OTOP2⁺ mogą funkcjonalnie łączyć metabolizm mikrobioty z odpowiedzią nabłonka na zakwaszenie. W mukowiscydozie, w której obserwuje się dysbiozę oraz niedobór bakterii produkujących SCFA, zaburzenie tej osi może dodatkowo nasilać skutki niedoboru CFTR.

Zrąb jest aktywną częścią niszy

Nisza jelitowych komórek macierzystych obejmuje również fibroblasty okołokryptowe, miofibroblasty, komórki śródbłonka, neurony i komórki układu odpornościowego. Populacje fibroblastów dostarczają m.in. sygnałów Wnt, R-spondyn i antagonistów BMP, które określają równowagę pomiędzy proliferacją i różnicowaniem nabłonka.

W warunkach przewlekłego zapalenia fibroblasty mogą ulegać aktywacji i zmieniać swój profil wydzielniczy. Wytwarzane przez nie cytokiny, chemokiny, enzymy proteolityczne i składniki macierzy pozakomórkowej mogą zmieniać sztywność tkanki, architekturę krypt oraz lokalne gradienty sygnałów regulujących zachowanie komórek.

Autorzy stawiają hipotezę, że w mukowiscydozie przewlekłe zapalenie, niedotlenienie, dysbioza i przebudowa macierzy pozakomórkowej mogą wytwarzać specyficzne środowisko zrębowo-immunologiczne, które współdziała z nabłonkiem pozbawionym prawidłowej funkcji CFTR i przesuwa regenerację w kierunku bardziej plastycznych stanów komórkowych.

CFTR jako regulator struktury jelita, równowagi redoks i supresji nowotworowej

Integralność bariery nabłonkowej

CFTR w komórkach nabłonka jelita jest zlokalizowany przede wszystkim w błonie szczytowej. Jego końcowy motyw wiążący PDZ umożliwia połączenie z białkami odpowiedzialnymi za polarność i organizację komórki, w tym NHERF, ezryną i ZO-1. Dzięki temu CFTR jest funkcjonalnie związany również z organizacją połączeń ścisłych.

W różnych modelach doświadczalnych niedobór CFTR prowadził do dezorganizacji F-aktyny korowej i mikrotubul, osłabienia adhezji międzykomórkowej oraz zwiększenia przepuszczalności parakomórkowej. W jelicie myszy pozbawionych CFTR stwierdzano zaburzenia połączeń ścisłych i zwiększoną przepuszczalność bariery.

Zmiany te przypominają część wczesnych cech obserwowanych podczas EMT i mogą oznaczać, że utrata CFTR obniża próg, przy którym przewlekły stres niszy prowadzi do destabilizacji tożsamości nabłonkowej.

Transport jonów i obrona antyoksydacyjna

CFTR odpowiada za sekrecję chlorków i wodorowęglanów, tworząc gradient osmotyczny niezbędny do odpowiedniego uwodnienia śluzu. Upośledzona sekrecja HCO₃⁻ zmniejsza pH światła jelita, utrudnia prawidłowe rozwijanie się mucyn, pogarsza dyfuzję enzymów trawiennych i sprzyja zaleganiu treści jelitowej oraz przerostowi bakterii.

Znaczenie CFTR nie kończy się jednak na jonach. Białko uczestniczy także w obronie redoks powierzchni nabłonkowej, między innymi poprzez wpływ na transport glutationu i tiocyjanianów. W tkankach osób z CF opisywano zmniejszoną zdolność antyoksydacyjną i zwiększoną podatność na uszkodzenia wywoływane przez reaktywne formy tlenu.

Istotne jest, że stres oksydacyjny nie musi być wyłącznie konsekwencją zapalenia. W komórkach nabłonka jelitowego eksperymentalne wyłączenie CFTR powodowało zaburzenia funkcji mitochondriów, metabolizmu kwasów tłuszczowych oraz zmniejszenie ekspresji szlaków naprawy DNA nawet przy braku mikroorganizmów i komórek odpornościowych.

Komórki macierzyste i sygnalizacja Wnt

Modele mysie wskazują, że brak CFTR może prowadzić do nadmiernej aktywacji szlaku Wnt/β-katenina, wzrostu proliferacji jelitowych komórek macierzystych oraz zaburzonego różnicowania. U myszy pozbawionych CFTR, ale bez mutacji APC, obserwowano spontaniczne powstawanie guzów jelita, co wspiera hipotezę o funkcji CFTR jako elementu hamującego nowotworzenie.

Autorzy podkreślają jednak ograniczenia takich modeli. Jelito mysie i ludzkie różnią się wzorcem ekspresji CFTR, fizjologią i organizacją krypt. Część doświadczeń wykorzystuje dodatkowo indukowane chemicznie zapalenie lub modyfikacje genetyczne, dlatego wyników nie można bezpośrednio przeliczać na ilościowe ryzyko u człowieka.

Interesujących danych dostarczają organoidy. Aktywacja CFTR w modelach niedojrzałego ludzkiego nabłonka jelitowego wspierała dojrzewanie w kierunku dorosłych programów enterocytarnych, w tym linii BEST4⁺. Hamowanie CFTR utrzymywało bardziej niedojrzały fenotyp. Może to oznaczać, że prawidłowa czynność CFTR pomaga stabilizować przejście od komórki progenitorowej do dojrzałego stanu.

W sporadycznym raku jelita grubego ekspresja CFTR jest często zmniejszona, m.in. wskutek hipermetylacji promotora. Niska ekspresja CFTR była w części badań związana z gorszym przeżyciem wolnym od choroby, zwiększoną zdolnością migracyjną i większym potencjałem przerzutowym komórek nowotworowych.

Uszkodzenia DNA

CFTR nie jest klasycznym genem odpowiedzialnym za naprawę DNA. Jego niedobór może jednak pośrednio destabilizować genom poprzez stres oksydacyjny i metaboliczny. Reaktywne formy tlenu powodują powstawanie mutagennych zmian, w tym 8-okso-deoksyguanozyny, oraz stres replikacyjny.

W komórkach nabłonka jelitowego pozbawionych CFTR wykazano również zmniejszenie ekspresji części enzymów i szlaków naprawy DNA. Autorzy proponują więc, że zaburzenie CFTR może nie tyle zastępować klasyczne mutacje onkogenne, ile tworzyć środowisko, w którym powstające mutacje mają większą szansę zostać utrwalone i podlegać selekcji.

Plastyczność nabłonka i przednowotworowa nisza w mukowiscydozie

Od fizjologicznej regeneracji do patologicznej plastyczności

Zdolność komórek jelita do zmiany stanu jest niezbędna dla naprawy uszkodzeń. Dojrzałe komórki mogą w określonych warunkach odróżnicować się i ponownie uzyskać cechy komórek macierzystych. Problem pojawia się wówczas, gdy bodziec regeneracyjny nie ustępuje.

Współczesny model karcynogenezy jelita grubego coraz częściej uwzględnia nie tylko kolejne mutacje, ale również postępującą utratę stabilnego stanu komórkowego. W klasycznej ścieżce związanej z utratą APC wczesny stres onkogenny może prowadzić do reaktywacji płodowych lub regeneracyjnych programów transkrypcyjnych. Autorzy określają to jako przeprogramowanie onkofetalne.

W bardziej zaawansowanych zmianach nowotworowych pojawiają się stany hybrydowe łączące właściwości nabłonkowe i mezenchymalne. Komórki nie muszą przechodzić pełnego EMT. Mogą pozostawać w pośrednich stanach E/M, zachowując jednocześnie część właściwości nabłonkowych, zdolność do samoodnowy, migracji i adaptacji do stresu.

Tak rozumiana plastyczność nabłonkowo-mezenchymalna może mieć szczególne znaczenie w mukowiscydozie, ponieważ nabłonek przez dziesięciolecia podlega stresowi oksydacyjnemu, zmienionemu składowi śluzu, dysbiozie, niedoborowi SCFA i przewlekłemu zapaleniu. Czynniki te oddziałują na szlaki HIF-1α, NF-κB, STAT3, YAP/TAZ i TGF-β/SMAD – czyli systemy ściśle związane zarówno z regeneracją, jak i plastycznością nowotworową.

W modelach nabłonka dróg oddechowych pozbawienie komórek prawidłowej funkcji CFTR wiązało się m.in. ze zmniejszeniem ekspresji E-kadheryny, zwiększeniem ekspresji wimentyny, dezorganizacją cytoszkieletu oraz zmianami TWIST1 i YAP1. Nie jest jednak jeszcze dowiedzione, że identyczne zjawiska zachodzą w ludzkim jelicie w mukowiscydozie.

Mukowiscydoza nie jest odpowiednikiem FAP, zespołu Lyncha ani IBD

Autorzy porównują CF z innymi stanami zwiększonego ryzyka raka jelita grubego: rodzinną polipowatością gruczolakowatą, zespołem Lyncha, nieswoistymi chorobami zapalnymi jelit, chorobą trzewną oraz zapaleniem jelita grubego związanym z pierwotnym stwardniającym zapaleniem dróg żółciowych.

W FAP i zespole Lyncha punktem wyjścia jest klasyczny defekt genetyczny bezpośrednio dotyczący kluczowego supresora nowotworowego lub systemu naprawy DNA. W mukowiscydozie nie określono dotąd w sposób systematyczny krajobrazu genetycznego polipów i nowotworów występujących u osób z CF, dlatego nie można zakładać jednolitej „ścieżki mutacyjnej” analogicznej do FAP.

CF ma natomiast pewne cechy wspólne z nieswoistymi chorobami zapalnymi jelit – przewlekłe zapalenie śluzówki, dysbiozę i zaburzenie bariery. Różnica dotyczy jednak mechanizmu inicjującego. W IBD zapalenie jest jednym z głównych pierwotnych czynników uszkadzających nabłonek. W CF punktem wyjścia jest wrodzony defekt transportu jonowego, który od wczesnego życia zmienia pH, nawodnienie śluzu, środowisko mikrobiologiczne i fizjologię komórki. Zapalenie jest w znacznej mierze konsekwencją tego nieprawidłowego ekosystemu.

Autorzy proponują więc postrzeganie mukowiscydozy jako odrębnego, „zorientowanego na niszę” stanu zwiększonego ryzyka CRC, łączącego dziedziczną podatność komórek nabłonka z przewlekłym zaburzeniem mikrośrodowiska.

Nie wszystkie zmiany można przypisać bezpośrednio CFTR

Jednym z najważniejszych zastrzeżeń przeglądu jest konieczność rozdzielenia pierwotnych następstw braku CFTR od wtórnych konsekwencji całej choroby.

Zewnątrzwydzielnicza niewydolność trzustki zmienia trawienie tłuszczów, dostarczanie składników odżywczych do jelita i metabolizm kwasów żółciowych. Wielokrotne kursy antybiotyków stosowanych z powodu zakażeń układu oddechowego silnie wpływają na mikrobiotę. Dieta wysokoenergetyczna i wysokotłuszczowa zmienia dostępność substratów w świetle jelita. Dodatkowo cukrzyca związana z CF oraz choroby wątroby i dróg żółciowych mogą powodować dalsze zaburzenia metaboliczne.

Nie można więc automatycznie traktować całej dysbiozy, zapalenia czy zmian metabolizmu kwasów żółciowych jako bezpośredniego skutku dysfunkcji CFTR.

Z drugiej strony modele komórkowe pokazują, że samo usunięcie CFTR z komórek nabłonka jelitowego – bez bakterii i bez komórek układu odpornościowego – wystarcza do wywołania zaburzeń mitochondrialnych, metabolizmu lipidów i ekspresji genów naprawy DNA. Wskazuje to na istnienie rzeczywistej, komórkowo autonomicznej składowej patologii.

Jak może powstawać przednowotworowa nisza jelitowa?

Warstwa luminalna: śluz, biofilm, mikrobiota i SCFA

W zdrowej okrężnicy wewnętrzna warstwa śluzu pozostaje w dużej mierze wolna od bakterii, podczas gdy zewnętrzna warstwa stanowi siedlisko mikroorganizmów komensalnych. Niedobór CFTR zmniejsza sekrecję chlorków i wodorowęglanów, pogarsza uwodnienie śluzu, zmienia jego właściwości i obniża pH.

W modelach myszy pozbawionych CFTR opisywano około 40-krotnie większą liczbę bakterii w jelicie cienkim, zmniejszoną różnorodność gatunkową, ekspansję Escherichia i Enterobacteriaceae oraz zmniejszenie liczebności części bakterii uczestniczących w metabolizmie kwasów żółciowych.

U osób z CF obserwowano podobny kierunek zaburzeń: mniejszą liczebność bakterii produkujących SCFA, takich jak Bifidobacterium, Roseburia i Faecalibacterium, oraz wzrost liczebności niektórych taksonów wiązanych w innych badaniach z ryzykiem CRC.

W badaniu łączącym analizę RNA błony śluzowej z profilem mikrobioty u osób z CF wykazano ponad 1500 genów o zmienionej ekspresji, przy czym wzbogacone były szlaki związane m.in. z p53, mTOR i procesami przerzutowymi. Towarzyszyło temu zmniejszenie udziału bakterii produkujących maślan.

Maślan jest szczególnie istotny, ponieważ stanowi podstawowe źródło energii dla kolonocytów i jednocześnie działa jako regulator epigenetyczny. Jego niedobór może więc bezpośrednio wpływać na stan metaboliczny i transkrypcyjny nabłonka.

Zmniejszona różnorodność mikrobioty i nieprawidłowa struktura śluzu mogą ponadto sprzyjać powstawaniu biofilmów bakteryjnych. Biofilm utrudnia penetrację antybiotyków i eliminację mikroorganizmów przez układ odpornościowy, a bakterie oraz ich produkty mogą dodatkowo uszkadzać mucyny i połączenia międzykomórkowe.

Warstwa immunologiczna i zrębowa

W jelicie osób z mukowiscydozą już od wczesnych etapów życia obserwowane są cechy przewlekłej aktywacji immunologicznej. W kale i próbkach błony śluzowej stwierdzano podwyższone stężenia m.in. IL-8, IL-1β, immunoglobulin, elastazy neutrofilowej i eozynofilowego białka kationowego.

Zapalenie może występować bez rozległego uszkodzenia kosmków, co sugeruje, że istotnym mechanizmem jest zwiększona przepuszczalność bariery oraz nieprawidłowa odpowiedź immunologiczna na bakterie i antygeny znajdujące się w świetle przewodu pokarmowego.

Przewlekła aktywacja NF-κB może wzmacniać sygnalizację Wnt i sprzyjać odróżnicowaniu dojrzałych komórek. Cytokiny takie jak TNF-α, IL-6 i IL-11 w połączeniu z uszkodzoną barierą mogą utrzymywać nabłonek w programie ciągłej naprawy.

Ważnym elementem może być również TGF-β. W innych modelach raka jelita grubego aktywowane przez TGF-β fibroblasty zwiększają zdolność do inicjacji nowotworu i wspierają populacje komórek o właściwościach nowotworowych komórek macierzystych. Nie wiadomo jeszcze, czy analogiczny profil fibroblastów występuje w jelicie osób z CF.

Niedotlenienie, mitochondria i stres oksydacyjny

Nabłonek jelita fizjologicznie funkcjonuje w stosunkowo niskim stężeniu tlenu. Autorzy przytaczają gradient od około 7–10% tlenu w mięśniówce, około 6% w błonie podśluzowej do około 2% w rejonie krypt. Jest to fizjologiczna fizjoksja, a nie patologiczne niedotlenienie.

Przewlekłe zapalenie, zaleganie gęstego śluzu, zaburzenia perfuzji i nadmierny wzrost bakterii mogą jednak obniżać dostępność tlenu jeszcze bardziej i prowadzić do powstawania lokalnych obszarów hipoksji.

W CF problem ten może nakładać się na osłabioną ochronę antyoksydacyjną. Obserwowano zmniejszony stosunek zredukowanego do utlenionego glutationu, mniejszą sekrecję tiocyjanianów oraz zwiększoną ilość reaktywnych form tlenu. Jednocześnie sam brak CFTR może zaburzać funkcję mitochondriów.

Kwasy żółciowe i uszkodzenie DNA

Kolejna warstwa proponowanej niszy ma charakter genotoksyczny. Niewydolność trzustki, nieprawidłowe wchłanianie kwasów żółciowych i dieta bogata w tłuszcz mogą zmieniać pulę kwasów żółciowych docierających do jelita grubego.

Mikrobiota przekształca pierwotne kwasy żółciowe w wtórne, takie jak kwas deoksycholowy i litocholowy. Związki te w odpowiednich warunkach mogą uszkadzać błony komórkowe, zwiększać produkcję ROS i wywoływać pęknięcia DNA. Mogą także aktywować szlaki NF-κB oraz EGFR/MAPK i zwiększać ekspresję COX-2.

Jednocześnie hipoksja może zmniejszać sprawność rekombinacji homologicznej i systemu naprawy niedopasowanych zasad. W komórkach nabłonka pozbawionych CFTR obserwowano zmniejszoną ekspresję genów odpowiedzi na uszkodzenie DNA, w tym FANCD2, RAD51 i XRCC1.

W efekcie komórki krypt mogą być jednocześnie narażone na zwiększoną liczbę uszkodzeń i mieć mniejszą zdolność do ich prawidłowej naprawy.

Modulatory CFTR jako potencjalny modyfikator całego ekosystemu jelitowego

Wprowadzenie wysoce skutecznych modulatorów CFTR – w szczególności kombinacji elexakaftor/tezakaftor/ivakaftor – zasadniczo zmieniło leczenie mukowiscydozy. Terapia poprawia fałdowanie, transport do błony i funkcję CFTR, a jej działanie nie ogranicza się do płuc.

Z punktu widzenia proponowanego modelu nowotworzenia pojawia się istotne pytanie: jeżeli brak funkcjonalnego CFTR przez lata tworzy nieprawidłową niszę jelitową, czy przywrócenie jego aktywności może tę niszę częściowo „przeprogramować” w kierunku bardziej fizjologicznego stanu?

Mikrobiota i środowisko światła jelita

W kilku kohortach po rozpoczęciu ETI obserwowano przesunięcie składu mikrobioty w stronę bardziej korzystnego profilu, w tym zwiększenie liczebności bakterii produkujących SCFA, takich jak Faecalibacterium i Roseburia, oraz zmniejszenie niektórych potencjalnie patogennych mikroorganizmów.

W innych kohortach różnorodność mikrobioty zmieniała się jednak nieznacznie lub pozostawała stabilna. Może to oznaczać, że wieloletnia historia antybiotykoterapii, sposób odżywiania i wczesne ukształtowanie mikrobioty ograniczają możliwość całkowitego odtworzenia prawidłowego ekosystemu.

Zapalenie

Po rozpoczęciu terapii modulatorami u wielu, ale nie u wszystkich osób obserwowano zmniejszenie stężenia markerów zapalenia w kale, w tym kalprotektyny oraz kinazy pirogronianowej M2.

Może to oznaczać, że część elementów patologicznej niszy – związanych bezpośrednio z nawodnieniem, pH czy przepuszczalnością bariery – jest stosunkowo podatna na poprawę. Inne komponenty, takie jak utrwalone biofilmy, przebudowa zrębu, „pamięć” układu odpornościowego czy długo utrzymujące się przeprogramowanie metaboliczne, mogą być znacznie trudniejsze do odwrócenia.

Czy modulatory mogą ograniczać plastyczność komórek?

Krótkoterminowe badania organoidów i modeli komórkowych sugerują, że przywracanie funkcji CFTR może stabilizować tożsamość nabłonka w warunkach stresu. W niektórych modelach ETI zmniejszało ekspresję wimentyny i nasilenie morfologicznych cech EMT.

Autorzy zwracają uwagę na interesującą możliwość, że modulatory CFTR mogą być nie tylko lekami korygującymi transport jonów, ale pośrednio również czynnikami ograniczającymi patologiczną plastyczność komórek.

Na obecnym etapie pozostaje to jednak hipotezą. Nie ma danych in vivo z ludzkiego jelita wykazujących, że modulatory odwracają nadmierną aktywację Wnt, oksydacyjne uszkodzenia DNA, zaburzenia linii BEST4⁺ czy utrwalone przeprogramowanie komórek krypt.

Znaczenie wieku rozpoczęcia leczenia

Moment rozpoczęcia terapii może być jednym z najważniejszych czynników. Jeśli modulatory zostaną zastosowane wcześnie – zanim dojdzie do utrwalenia wieloletniej przebudowy mikrobiologicznej, zapalnej i stromalnej – potencjalnie mogą ograniczyć powstawanie nieprawidłowej niszy.

Rozpoczęcie terapii dopiero w wieku dorosłym może poprawiać nawodnienie śluzu i zmniejszać zapalenie, ale nie musi w pełni usuwać wcześniej powstałych uszkodzeń DNA czy stabilnych zmian stanu komórek.

Nosiciele pojedynczego wariantu CFTR

Niektóre badania epidemiologiczne sugerowały umiarkowanie zwiększone ryzyko raka jelita grubego również u heterozygotycznych nosicieli wariantów CFTR. Gdyby zależność została potwierdzona, mogłaby wskazywać na efekt zależny od „dawki” prawidłowej funkcji CFTR.

Autorzy podkreślają jednak, że wyniki są niejednorodne i mogą być zaburzane przez sposób doboru badanych populacji, różnice genetyczne czy niewystarczające uwzględnienie innych czynników ryzyka. Obecnie nie ma podstaw do tworzenia szczególnych programów nadzoru CRC wyłącznie z powodu heterozygotycznego nosicielstwa wariantu CFTR.

Płeć jako potencjalny modyfikator ryzyka

W mukowiscydozie płeć żeńska była wiązana w części badań z gorszymi wynikami ogólnymi choroby, co jest określane jako tzw. „gender gap”. Dotychczas nie przeprowadzono jednak badań oceniających, czy częstość raka jelita grubego, wiek jego wystąpienia albo lokalizacja nowotworu u osób z CF różnią się pomiędzy kobietami i mężczyznami.

Nie należy zmieniać zasad nadzoru onkologicznego na podstawie samego stosowania modulatorów

Żadna z dotychczas opublikowanych kohort kolonoskopowych nie ma wystarczająco długiej obserwacji ani odpowiedniej mocy statystycznej, aby określić wpływ terapii modulatorami na zapadalność na gruczolaki lub raka.

Wstępne dane z badania NICE-CF wskazywały na zasadniczo podobną częstość niezaawansowanych polipów przedrakowych i zaawansowanej neoplazji u osób otrzymujących modulatory oraz u osób ich nieotrzymujących. Obserwacja jest jednak zdecydowanie zbyt krótka, aby traktować te wyniki jako dowód braku długoterminowego działania ochronnego ETI.

Co więcej, modulatory wydłużają życie osób z mukowiscydozą. Zwiększenie liczby osób dożywających wieku, w którym częściej rozwija się rak jelita grubego, może wpływać na epidemiologię tej choroby niezależnie od ewentualnego biologicznego działania ochronnego w jelicie.

Co trzeba zbadać w kolejnych latach?

Autorzy wskazują, że kluczowym zadaniem jest obecnie przejście od spójnego modelu biologicznego do bezpośrednich dowodów uzyskanych w tkankach osób z mukowiscydozą.

Jednym z najważniejszych narzędzi powinny być badania jednokomórkowe i przestrzenne analizy multiomiczne jelita. Pozwoliłyby one określić, jak dysfunkcja CFTR zmienia poszczególne populacje komórek nabłonka, fibroblastów i układu odpornościowego oraz jak profile te zależą od wieku, genotypu i terapii modulatorami.

Szczególnie istotne byłoby ustalenie, czy w jelicie osób z CF występują utrwalone hybrydowe stany nabłonkowo-mezenchymalne albo przewlekłe programy odpowiedzi na uraz obniżające próg dla transformacji nowotworowej.

Organoidy pochodzące od pacjentów mogą z kolei pomóc rozdzielić wpływ poszczególnych czynników: pH, niedoboru SCFA, kwasów żółciowych, hipoksji, cytokin zapalnych i konkretnego genotypu CFTR. Połączenie organoidów z kontrolowanymi modelami mikrobiologicznymi może odpowiedzieć na pytanie, które elementy patologicznej niszy są konieczne do powstania zmian, a które są potencjalnie odwracalne.

Interesujących danych dostarcza już program PROMISE analizujący wielonarządowe skutki ETI. Po sześciu miesiącach terapii opisywano mierzalne zmiany składu mikrobioty kałowej i zmniejszenie markerów zapalenia jelit. W analizie PROMISE-GI część objawów gastroenterologicznych uległa poprawie, chociaż ich zmiana była umiarkowana.

W kohortach pediatrycznych po ETI obserwowano zwiększenie różnorodności mikrobioty oraz zmniejszenie liczby genów bakteryjnych związanych z antybiotykoopornością i tolerancją kwaśnego środowiska. Autorzy interpretują te obserwacje jako zgodne z częściową normalizacją warunków w świetle jelita po przywróceniu funkcji CFTR.

Równolegle badane są strategie bezpośrednio ukierunkowane na mikrobiotę. Randomizowane badania probiotyków, w tym Lactobacillus rhamnosus GG, wskazywały w części populacji dzieci z CF na zmniejszenie stężenia kalprotektyny w kale i częściową normalizację mikrobioty. Program PEARL-CF został natomiast zaprojektowany w celu sprawdzenia, czy wczesna modulacja mikrobiomu może być skuteczna jeszcze przed pełnym ukształtowaniem mikrobioty jelitowej.

W praktyce klinicznej

Na obecnym etapie dane nie uzasadniają łagodzenia nadzoru kolonoskopowego u osób z mukowiscydozą tylko dlatego, że otrzymują wysoce skuteczne modulatory CFTR. Potrzebne są wieloletnie kohorty łączące wyniki kolonoskopii z informacją o czasie ekspozycji na ETI, wieku rozpoczęcia leczenia, genotypie, czynności trzustki, antybiotykoterapii, mikrobiocie oraz markerach zapalenia i stresu nabłonkowego.

Autorzy sugerują, że w przyszłości klasyczna kolonoskopia mogłaby zostać uzupełniona o wielowarstwową stratyfikację ryzyka obejmującą m.in. profile mikrobioty i SCFA, skład kwasów żółciowych, markery zapalne w kale oraz markery stresu komórek nabłonka. Na obecnym etapie jest to jednak kierunek badawczy, a nie gotowa rekomendacja kliniczna.