اثرات سمیت سلولی عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسیلوس جدا شده از محصولات لبنی استان گیلان بر روی رده سلولی سرطان روده بزرگ (HT-29)

مقدمه.

سرطان روده بزرگ^[1] (CRC) سومین علت شایع مرگ و میر ناشی از سرطان در جهان است که در کشورهای توسعه‌یافته شیوع بیشتری دارد (1). درمان‌های سنتی سرطان عمدتاً برداشتن تومور ازطریق جراحی، رادیوتراپی و درمان دارویی است؛ با این حال، رادیوتراپی به‌طور اجتناب‌ناپذیری می‌تواند به سلول‌های طبیعی اطراف بافت‌های سرطانی آسیب برساند و باعث شکستن DNA دو رشته‌ای و از بین بردن اطلاعات ژنتیکی شود و همچنین می‌تواند باعث فیبروز پیشرونده رگ‌های خونی و بافت‌های نرم شود. درمان دارویی نیز می‌تواند به آسیب بافت‌ها و اندام‌های طبیعی مانند مغز استخوان، کلیه و مخاط دهان منجر شود و متابولیسم طبیعی را مختل کند. التهاب و لنف ادم ثانویه نیز از عوارض جانبی درمان دارویی‌اند (2). در زمان حاضر، محققان به‌طور مداوم درحال بررسی روش‌های درمانی با عوارض جانبی کم و یافتن ترکیبات ضدسرطانی هستند.

پروبیوتیک‌ها میکروارگانیسم‌های زنده‌ای هستند که در صورت مصرف به میزان کافی، تأثیرات مثبتی بر میزبان دارند. باکتری‌های اسید لاکتیک^[2] (LAB) یکی از رایج‌ترین انواع میکروبیوتای پروبیوتیک‌اند و برای استفاده در مواد غذایی تأیید شده‌اند (3). مطالعات قبلی نشان داده‌اند برخی از باکتری‌های اسید لاکتیک و مواد مغذی تولیدشده توسط آنها اثرات مهاری بر تومورهای بدخیم دارند (4). لاکتوباسیلوس‌ها گروهی از باکتری‌های گرم مثبت، میله‌ای شکل و تولیدکنندة اسید لاکتیک و به‌عنوان فلور نرمال دستگاه گوارش و دستگاه تناسلی انسان‌ها هستند. مطالعه‌ای نشان داد فریکروم^[3] مشتق‌شده از لاکتوباسیلوس کازئی^[4] ازطریق مسیر پیام‌رسانی (JNK)^[5] موجب سرکوب سلول‌های توموری می‌شود (5). مطالعات نشان داده‌اند لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس^[6] و لاکتوباسیلوس کازئی می‌‌توانند به‌عنوان درمان کمکی برای شیمی درمانی 5- فلوئورواوراسیل^[7] به‌منظور القای آپوپتوز رده سلولی سرطان کولورکتال استفاده شوند (6). مطالعه جی یون لی و همکاران نشان داد پروبیوتیک‌های لاکتوباسیلوس رامنوسوس^[8] R0011 و لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس R0052 می‌توانند به‌طور مؤثر علائم روده را در بیماران مبتلا به سرطان کولورکتال بهبود بخشند (7). براساس گزارش‌ها، مکانیسم ضدسرطانی پروبیوتیک‌ها شامل تغییر ترکیب میکروارگانیسم‌های روده، تخریب ترکیبات سرطان‌زا در روده و تولید ترکیباتی با قابلیت ضدسرطانی و تقویت‌کنندة سد روده‌ای در برابر سلول‌های سرطانی است (8). برخی از پروبیوتیک‌ها و محصولات آنها با تنظیم بیان پروتئین‌های خانواده Bcl-2 و پروتئین‌های خانواده کاسپاز می‌توانند سرطان را مهار کنند؛ برای مثال، لاکتوباسیلوس پاراکازئی^[9] K5 می‌تواند با تنظیم بیان پروتئین‌های خاص خانواده Bcl-2، آپوپتوز سلول‌های Caco-2 سرطان کولون انسان را به روشی وابسته به دوز و زمان القا کند (9). انتروکوکوس فاسیوم^[10] RM11 و لاکتوباسیلوس فرمنتوم^[11] RM28 که در شیر تخمیرشده یافت می‌شوند، به‌ترتیب 21 و 23 درصد از تکثیر سلول‌های Caco-2 جلوگیری می‌کنند (10). باکتری‌های اسید لاکتیک می‌توانند با سایر فلورهای میکروبی روده انسان همکاری کنند تا کربوهیدرات‌های غیرقابل هضم موجود در رژیم غذایی را به اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه^[12] (SCFA_s) مانند بوتیرات و پروپیونات تخمیر کنند و درنتیجه وضعیت پایدار میکروب‌های روده را بهبود بخشند و رشد سرطان روده بزرگ را مهار کنند (11). پروبیوتیک پدیوکوکوس پنتوساسئوس^[13] GS4 اسید لینولئیک کونژوگه^[14] (CLA) تولید می‌کند که ممکن است نقش مهمی در بهبود سرطان روده بزرگ داشته باشد (12). هدف از این پژوهش بررسی اثر سایتوتوکسیک غلظت‌های مختلف عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسیلوس جداشده از محصولات لبنی بر رده سلولی سرطان روده بزرگ (HT-29) و سلول‌های سالم ورید بند ناف انسان (HUVEC)^[15] با استفاده از روش MTT است.

مواد و روش‌ها.

جداسازی و شناسایی لاکتوباسیلوس: نمونه‌های لبنی از مناطق مختلف استان گیلان تهیه و به آزمایشگاه منتقل شدند. به‌منظور جداسازی لاکتوباسیلوس‌ها، 1 میلی‌لیتر یا 1 میلی‌گرم از هر نمونه، به 99 میلی‌لیتر آب پپتونه 1/0 درصد اضافه و رقت‌های مختلفی از آنها تهیه شد. هرکدام از رقت‌ها در محیط MRS آگار حاوی 100 میلی‌گرم در میلی‌لیتر سیکلوهگزامید (برای جلوگیری از رشد مخمر) کشت داده و به مدت 24 ساعت در دمای 37 درجه سانتی‌گراد گرماگذاری شدند. کلنی‌های رشدکرده در سطح آگار به‌صورت جداگانه کشت داده و ازنظر واکنش گرم و کاتالاز بررسی شدند. از باکتری‌های میله‌ای گرم مثبت، فاقد اسپور و کاتالاز منفی، کشت خالص تهیه شد و با استفاده از آزمون‌های اکسیداز، رشد در دمای 45 درجه سانتی‌گراد و تحمل NaCl بررسی شدند.

تأیید مولکولی لاکتوباسیلوس.

استخراج DNA: تأیید مولکولی لاکتوباسیلوس با استفاده از روش PCR انجام شد. به این منظور، استخراج DNA با استفاده از کیت استخراج DNA (کارمانیا پارس ژن، ایران) انجام شد. ابتدا رسوب سلولی پس از سانتریفیوژکردن کشت باکتریایی جدا شد. سپس 400 میکرولیتر بافر لیزکننده^[16] به آن اضافه و به مدت 15 ثانیه ورتکس شد. محلول به‌دست‌آمده به مدت 20 دقیقه در 65 درجه سانتی‌گراد گرماگذاری شد. پس از اتمام انکوباسیون، 300 میکرولیتر از بافر رسوب‌دهنده^[17] به آن اضافه و به مدت 5 ثانیه ورتکس شد. پس از اضافه‌کردن 40 میکرولیتر از بافر حامل^[18] و 10 دقیقه انکوباسیون در دمای اتاق، محلول داخل ستون ریخته و سانتریفیوژ با چرخش 8000 دور در دقیقه به مدت 1 دقیقه انجام شد. مایع داخل لوله جمع‌آوری، خارج و ستون داخل آن قرار داده شد. 300 میکرولیتر از بافر شستشو I^[19] به آن اضافه و به مدت 1 دقیقه و با سرعت 8000 دور در دقیقه سانتریفیوژ شد. پس از سانتریفیوژ، محلول زیری خارج و 400 میکرولیتر از بافر شستشو II^[20] به داخل ستون اضافه شد. سانتریفیوژ به مدت 1 دقیقه با سرعت 8000 دور در دقیقه انجام شد. سپس ستون داخل لوله جمع‌آوری جدید قرار گرفت و 50 میکرولیتر آب فاقد دئوکسی ریبونوکلئاز به آن اضافه شد. سانتریفیوژ به مدت 2 دقیقه با سرعت 8000 دور در دقیقه انجام شد. DNA استخراج‌شده در دمای منفی 20 درجه سانتی‌گراد ذخیره شد.

واکنش PCR: واکنش PCR در حجم 20 میکرولیتر شامل 10 میکرولیتر از مستر میکس آمپلیکون Taq DNA Polymerase (حاوی Ampliqon Taq DNA Polymerase، dNTPs و منیزیم کلرید)، 2 میکرولیتر از آغازگرهای عمومی ژن 16S rRNA (جدول 1)، 3 میکرولیتر از DNA و 5 میکرولیتر آب مقطر و طبق برنامه دمایی و زمانی ارائه‌شده در جدول 2 انجام شد؛ درنهایت، محصول PCR با الکتروفورز ارزیابی شد.

جدول 1- توالی و مشخصات آغازگرهای ژن 16S rRNA

جدول 2- برنامه دمایی و زمانی واکنش PCR برای تکثیر ژن 16S rRNA

الکتروفورز محصول PCR: الکتروفورز محصول PCR در ژل آگارز 1 درصد انجام شد. برای آماده‌کردن ژل آگارز، 3/0گرم پودر آگارز به کمک حرارت در 30 میلی‌لیتر بافر TAE 1X حل شد. پس از ریختن آگارز در قالب و تشکیل چاهک‌های مخصوص بارگذاری نمونه، محصول PCR قبل از بارگذاری روی پارافیلم قرار داده شد و با بافر بارگذاری حاوی بروموفنول بلو، گلیسرول و EDTA ترکیب و با استفاده از میکروپیپت در قسمت بالایی ژل بارگذاری شد. سپس الکتروفورز روی ژل آگارز 1 درصد با استفاده از دستگاه الکتروفورز افقی به مدت یک ساعت و با ولتاژ 80 ولت انجام شد. پس از گذشت یک ساعت از حرکت محصول PCR روی ژل، ژل روی صفحه دستگاه یووی ترانس ایلومیناتور قرار داده و ازنظر وجود باند بررسی شد.

تعیین توالی و ترسیم درخت فیلوژنی: پس از انجام الکتروفورز و بررسی باندهای تشکیل‌شده روی ژل، نمونه‌های مدنظر همراه با پرایمر‌های 16S rRNA برای تعیین توالی به شرکت (سیناژن، ایران) ارسال شدند. سپس توالی دریافتی هر جدایه با توالی‌های موجود در بانک ژنی مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی (NCBI)^[21] توسط ابزار پایه‌ای برای جستجوی برهم‌نهی‌های موضعی (BLAST)^[22] مقایسه شد تا نزدیک‌ترین سویه به جدایه‌ها شناسایی شود. گفتنی است از میان 2 سویه جداسازی‌شده، جدایه L1 برای ادامه این پژوهش انتخاب شد، درخت فیلوژنی آن، رسم و اثر ضدسرطانی آن ارزیابی شد. به‌منظور رسم درخت فیلوژنی، توالی‌های یافت‌شده به همراه توالی جدایه مدنظر وارد نرم‌افزار تجزیه و تحلیل ژنتیک تکاملی مولکولی (مگا 7، MEGA 7)^[23] شدند و هم‌ردیفی^[24] آنها انجام شد. پس از هم‌ردیفی، درخت فیلوژنی با روش اتصال همسایگی (NJ)^[25] و بوت استرپ (Bootstrap) 1000 رسم شد (14، 15).

آماده‌سازی عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسیلوس: برای آماده‌سازی عصاره سیتوپلاسمی، کلنی‌های رشدکرده روی MRS آگار^[26] به MRS براث، منتقل و به مدت 24 ساعت در 37 درجه سانتی‌گراد گرماگذاری شدند. سپس 1 میلی‌لیتر از کشت 24 ساعته در 50 میلی‌لیتر محیط کشت تازه MRS براث مجدداً کشت داده و در دمای 37 درجه سانتی‌گراد با چرخش 120 دور در دقیقه گرماگذاری شد. جذب نوری محیط کشت در طول موج 600 نانومتر اندازه‌گیری شد تا میزان جذب نوری محیط کشت حاوی باکتری به 1 برسد. سپس برای جداسازی رسوب سلولی، محیط کشت حاوی باکتری به لوله منتقل و به مدت 10 دقیقه با سرعت 5000 دور در دقیقه سانتریفیوژ شد. پس از شستشو با محلول نمکی بافر فسفات (PBS)^[27]، باکتری با استفاده از روش فریز - ذوب‌کردن^[28] لیز شد و سپس عمل خردکردن با سونیکاتور انجام گرفت. با استفاده از سانتریفیوژ، دیواره‌های سلولی رسوب داده شدند و مایع رویی به‌عنوان عصاره سیتوپلاسمی جدا شد. سنجش پروتئین موجود در عصاره سیتوپلاسمی با روش برادفورد محاسبه شد. سپس غلظت‌های مختلف 5/0، 75/0، 1، 5/1 و 2 میلی‌گرم / میلی‌لیتر از عصاره سیتوپلاسمی تهیه و با فیلتر 22/0 میکرومتری استریل شدند.

کشت سلولی: رده سلولی سرطان کولون (HT29) و سلول‌های اندوتلیالی ورید ناف انسان (HUVEC) از بانک سلولی انستیتو پاستور ایران خریداری شدند. سلول‌ها در محیط کشت DMEM حاوی 10 درصد سرم جنین گاوی (FBS) و 1 درصد محلول پنی‌سیلین استرپتومایسین (Pen-Strep)^[29] کشت داده و به مدت 24 ساعت در دمای 37 درجه سانتی‌گراد و 5 درصد CO₂ انکوبه شدند.

بررسی بقای سلولی (MTT assay): به‌منظور بررسی اثرات سمیت سلولی عصاره باکتریایی از روش رنگ‌سنجی MTT استفاده شد (16). اساس این روش شکستن نمک زرد تترازولیوم توسط سلول‌های زنده به کریستال‌های فورمازان بنفش رنگ غیرمحلول در آب است. نمک تترازولیوم در حضور آنزیم دهیدروژناز میتوکندریایی سلول‌های زنده، شکسته و به ترکیب نامحلول فورمازان به رنگ بنفش تبدیل می‌شود. فورمازان توسط حلال‌های آلی مانند DMSO، حل و جذب نوری رنگ بنفش توسط اسپکتروفتومتری در طول موج 490 نانومتر قرائت می‌شود.

ابتدا 200 میکرولیتر (10⁵☓1) از سلول‌های HT-29 و HUVEC در هر چاهک از پلیت 96 خانه‌ای منتقل و به مدت 24 ساعت در دمای 37 درجه سانتی‌گراد انکوبه شد. بعد از گذشت 24 ساعت، 200 میکرولیتر از غلظت‌های مختلف عصاره سیتوپلاسمی در چاهک‌ها ریخته شد. در چاهک‌های کنترل هیچ تیماری روی سلول‌ها صورت نگرفت. سپس انکوباسیون به مدت 24 ساعت در دمای 37 درجه سانتی‌گراد انجام شد. پس از اتمام زمان انکوباسیون، محتوای پلیت، خالی و با PBS شستشو داده شد و داخل هر چاهک 20 میکرولیتر از محلول 5 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر MTT، اضافه و میکروپلیت در فویل آلومینیومی قرار داده و به مدت 4 ساعت در دمای 37 درجه سانتی‌گراد انکوبه شد. پس از اتمام 4 ساعت، محتوای چاهک‌ها دور ریخته و به هر چاهک 20 میکرولیتر محلول DMSO اضافه شد و پلیت به مدت 5 دقیقه روی چرخنده^[30] قرار گرفت تا کریستال‌های فورمازان به‌طور کامل پخش شود؛ درنهایت، جذب نوری چاهک‌های رنگ‌شده در طول موج 490 نانومتر با دستگاه خوانشگر میکروپلیت^[31] (بایوتک ELX 800، آمریکا) خوانده شد و میزان بقای سلولی از فرمول زیر محاسبه شد:

100×(جذب نوری سلول‌های کنترل / جذب نوری سلول‌های تیمارشده)=میزان بقای سلولی

نتایج

جداسازی لاکتوباسیلوس‌ها: نمونه‌های لبنی پس از رقیق‌سازی و تهیه سوسپانسیون، در MRS آگار به مدت 24 تا 48 ساعت و در دمای 37 درجه سانتی‌گراد کشت داده شدند. کلنی‌های ظاهرشده بر سطح آگار بررسی شدند و از کلنی‌های گرد و مایل به رنگ سفید کشت خالص تهیه شد. کلنی‌ها براساس رنگ‌آمیزی گرم و تست کاتالاز بررسی شدند. تعداد 5 کلنی باکتریایی دارای خواص بیوشیمیایی لاکتوباسیلوس ازجمله میله‌ای شکل، گرم مثبت و کاتالاز منفی بودند. سپس کلنی‌های تأییدشده توسط آزمون‌های تحمل غلظت‌های مختلف NaCl و رشد در دمای 45 درجه سانتی‌گراد ارزیابی و درنهایت، 2 نمونه منتخب L1 و L2 برای شناسایی مولکولی استفاده شدند.

شناسایی باکتری‌ها با استفاده از PCR و توالی‌یابی: آزمایش PCR برای ژن 16S rRNA در 2 جدایه‌ مدنظر، انجام و محصول PCR الکتروفورز شد. محصول PCR هر 2 نمونه، باندی حدود 1540 جفت‌باز را روی ژل 1 درصد ایجاد کردند که نشان‌دهندة‌ تکثیر ژن 16S rRNA در نمونه‌ها بود (شکل 1)؛ درنهایت، به‌منظور تأیید محصول PCR، نمونه‌های منتخب به همراه آغازگرهای اختصاصی برای تعیین توالی به شرکت (سیناژن، ایران) فرستاده شدند. برای شناسایی باکتری مدنظر در حد گونه، توالی‌های دریافتی با توالی‌های ثبت‌شده در پایگاه NCBI با استفاده از بلاست مقایسه شدند. نتایج بلاست نشان دادند توالی نمونه‌های L1 و L2 با مشابهت 51/88 درصد و 32/87 درصد، به‌ترتیب مربوط به لاکتوباسیلوس دلبروکی HBUAS53123 و لیموسی‌لاکتوباسیلوس فرمنتوم HFD1 هستند (جدول 3).

ترسیم درخت فیلوژنی: براساس توالی ژن 16S rRNA ارتباط فیلوژنی جدایه‌ L1 با دیگر سویه‌های موجود در پایگاه NCBI تعیین شد. همان‌طور که در شکل 2 نشان داده شده است، جدایه L1 و لاکتوباسیلوس دلبروکی HBUAS53123 با بوت استرپ 62 درصد در یک خوشه از درخت فیلوژنی قرار گرفتند که می‌توان نتیجه گرفت نزدیک‌ترین سویه به جدایه L1 است.

شکل 1- تصویر قطعه 1540 جفت‌بازی ژن 16s rRNA جدایه‌های مطالعه‌شده (ستون 1 مربوط به جدایه L1 و ستون 2 مربوط به جدایه L2 است). ستون M مارکر 1000 جفت‌بازی

جدول 3- نتایج بلاست توالی ژن 16S rRNA جدایه‌های L1 و L2 با توالی‌های موجود در سایت NCBI

شکل 2- درخت فیلوژنتیک جدایه L1 براساس آنالیز توالی ژن 16S rRNA

بررسی میزان سمیت سلولی با آزمون MTT: تیمار سلول‌های HT29 با غلظت‌های 5/0، 75/0، 1، 5/1 و 2 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر از عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسیلوس با استفاده از تست MTT طی مدت 24 ساعت انجام شد. غلظت‌های 5/0و 75/0 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر بر رشد سلولی اثر مهاری نداشتند؛ با این حال، غلظت‌های 1، 5/1 و 2 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر، زنده‌مانی سلول‌ها را به‌ترتیب 87/4±50، 61/8±41 و 80/5±25 درصد کاهش دادند. براساس نتایج، فعالیت ضدتکثیری عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسیلوس به‌صورت وابسته به دوز بود و در غلظت 2 میکروگرم / میلی‌لیتر بیشترین اثر مهاری (75 درصد) مشاهده شد. همچنین میزان IC₅₀ عصاره سیتوپلاسمی بر رده سلولی HT-29 معادل 43/1 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر به دست آمد (شکل 3). همچنین، نتایج بررسی سمیت سلولی در رده سلولی نرمال HUVEC نشان دادند غلظت‌های استفاده‌شده از عصاره سیتوپلاسمی در مدت 24 ساعت نه‌تنها بر سلول اثر مهاری ندارند، بلکه تکثیر سلولی را به میزان غیرچشمگیری افزایش می‌دهند (شکل 4).

شکل 3- درصد بقای سلول‌های HT-29 پس از تیمار با غلظت‌های مختلف عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسیلوس

شکل 4- درصد بقای سلول‌های HUVEC پس از تیمار با غلظت‌های مختلف عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسیلوس

بحث و نتیجه‌گیری

با وجود پیشرفت‌های اخیر در استراتژی‌های درمان سرطان، سرطان‌ها دومین عامل مرگ‌ومیر در سراسر جهان‌اند. اگرچه برخی از درمان‌های ضدسرطان مانند جراحی، شیمی درمانی و رادیوتراپی با موفقیت‌های متفاوتی در بسیاری از انواع بیماران سرطانی استفاده شده است، این درمان‌ها گران‌اند و عوارض جانبی زیان‌باری ازجمله سمیت قلبی، اسهال، تنگی روده و ناتوانی در جذب مؤثر مواد مغذی دارند (17، 18). پروبیوتیک‌ها به‌عنوان درمان‌های مکمل برای افزایش اثربخشی عوامل ضدسرطان پیشنهاد شده‌اند و در مطالعات متعددی فعالیت ضدسرطانی آنها بررسی شده است؛ با این حال، فعالیت ضدتکثیری پروبیوتیک‌ها بسیار وابسته به سویه است و به‌طور گسترده‌ای از یک سویه به سویه دیگر و با توجه به نوع سلول سرطانی متفاوت است. علاوه بر این، استفاده از اجزای مختلف باکتریایی ازجمله دیواره‌های سلولی، مایع رویی کشت و عصاره سیتوپلاسمی نتایج متفاوتی مانند فعالیت ضدتکثیری، القای آپوپتوز و سایر خواص ضدسرطانی ایجاد می‌کند. در مطالعه حاضر لاکتوباسیلوس دلبروکی براساس روش‌های متداول کشت و بیوشیمیایی و همچنین آنالیز مولکولی براساس ژن 16S rRNA از نمونه‌های لبنی جداسازی شد. سپس اثرات ضدسرطانی عصاره ستوپلاسمی آن با استفاده از آزمون سمیت‌سنجی بررسی شدند.

نتایج بررسی اثر غلظت‌های مختلف عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسلوس دلبروکی بر سلول‌های سرطانی HT-29 نشان دادند غلظت‌های 1، 5/1 و 2 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر، طی زمان 24 ساعت زنده‌مانی سلول‌ها را به‌ترتیب 87/4±50 )(P value <0.01)، 61/8±41 (P value <0.01) و 80/5±25 (P value <0.001) درصد کاهش می‌دهند؛ با این حال، غلظت‌های 5/0 و 75/0 از عصاره موجب افزایش ناچیزی در تکثیر سلول‌های سرطانی شدند. همچنین، غلظت 43/1 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر از عصاره سیتوپلاسمی رشد سلول‌های HT-29 را تا 50 درصد کاهش داد. در مطالعه‌ای که اثر ضدتکثیری عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس و لاکتوباسیلوس دلبروکی بر رده سلولی HT-29 با روش MTT بررسی شد، پس از انکوباسیون ۲۴ ساعته غلظت‌های ۵ و ۸ میلی‌گرم بر میلی‌لیتر از عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس و لاکتوباسیلوس دلبروکی به‌ترتیب زنده‌مانی سلول‌ها را به میزان ۴۰ و ۱۹ درصد کاهش دادند (P value <0.001)؛ با این حال، غلظت‌های 08/0 و 8/0 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر از عصاره لاکتوباسیلوس دلبروکی به‌صورت چشمگیری (P value <0.05) رشد سلول‌های سرطانی را افزایش دادند (19). براساس این مشاهدات به نظر می‌رسد غلظت‌های پایین‌تر عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسیلوس دلبروکی، با ایجاد تغییراتی در مسیر پیام‌رسانی سلولی موجب افزایش زنده‌مانی سلول‌های سرطانی HT-29 می‌شود.

در پژوهش حاضر، عصاره سیتوپلاسمی علاوه بر اینکه هیچ سمیتی بر سلول‌های سالم اندوتلیال ورید ناف انسان نداشت، به شکل غیرچشمگیری زنده‌مانی سلول‌ها را افزایش داد. با توجه به اینکه سلول‌های اندوتلیال ورید ناف انسان پتانسیل مهاجرت به ماتریکس خارج سلولی و تشکیل عروق خونی جدید را دارند و برای رگ‌زایی و متاستاز، تهاجم و برهم‌کنش سلول‌های توموری با سلول‌های میزبان ضروری‌اند، به نظر می‌رسد افزایش سلول‌های HUVEC به نفع سلول‌های سرطانی و افزایش شانس متاستاز باشد (20).

در مطالعه‌ای اثر غلظت‌های ۲۰۰۰-۵۰ میکروگرم بر میلی‌لیتر دیواره سلولی و عصاره سیتوپلاسمی لاکتوکوکوس لاکتیس تهیه‌شده با روش ذوب - انجماد بر رده سلولی سرطان روده بزرگ SW480 ارزیابی شد. براساس نتایج، اجزای مختلف باکتریایی به‌ترتیب زنده‌مانی سلول‌ها را در محدوده 98-۴۹ درصد و محدوده 97-۴۷ درصد کاهش دادند؛ با این حال، اثرات سمیت بر رده سلولی مطالعه‌شده در مقایسه با گروه کنترل تیمارنشده تغییر چشمگیری نداشت (21). در مطالعه کیم و همکاران^[xxxii] (22)، عصاره سیتوپلاسمی لاکتوکوکوس لاکتیس فعالیت ضدتکثیری چشمگیری در برابر رده سلولی سرطان روده بزرگ SNUC2A نشان داد. براساس نتایج غلظت 100 میکروگرم بر میلی‌لیتر از عصاره سیتوپلاسمی، زنده‌مانی سلول سرطانی را تا بیش از 80 درصد کاهش داد.

در مطالعه‌ای مشخص شد کفیر به‌طور چشمگیری نسبت Bax به Bcl-2 را در سلول‌های سرطانی HT-29 و Caco-2 افزایش می‌دهد که نشان‌دهندة القای آپوپتوز سلولی در رده‌های سلولی سرطانی است (23). همچنین مشخص شده است لاکتوباسیلوس روتری با شرکت در مسیر خارجی آپوپتوز از بروز سرطان روده بزرگ جلوگیری می‌کند (24). لاکتوباسیلوس می‌تواند با تولید نیترات و نیتریت بر Bcl-2 اثر مهاری داشته باشد و به این شیوه موجب القای آپوپتوز شود (25). آپوپتوز، یک فرایند تنظیم‌شدة مرگ سلولی است که باعث حذف آسیب‌ها یا سلول‌های ناخواسته، بدون آسیب در ارگانیسم‌های چندسلولی می‌شود. این فرایند به‌منظور کنترل رشد و ثابت نگه‌داشتن شرایط محیط داخل بدن انجام می‌شود و ازطریق تغییرات ریخت‌شناسی ازجمله چروکیدگی سلولی، متراکم‌شدن کروماتین و تشکیل اجسام آپوپتوتیک^[xxxiii] مشخص می‌شود (26).

فعالیت ضدسرطانی لاکتوباسیل‌ها می‌تواند ناشی از پلی‌ساکاریدها و پپتیدوگلیکان‌ها باشد؛ با این حال، حضور آنزیم‌ها، پروتئین‌ها و سموم موجود در عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسیلوس‌ها به‌طور چشمگیری زنده‌ماندن سلول‌های سرطانی کولورکتال را کاهش می‌دهند (27). اثرات ضدسرطانی لاکتوباسیلوس‌ها می‌تواند به‌دلیل وجود پپتیدهای موجود در عصاره سیتوپلاسمی آنها به نام لاکتوفرین باشد. لاکتوفرین فعالیت ضدسرطانی خود را با القای آپوپتوز و همچنین مهار چرخه سلولی و مهاجرت در سلول‌های سرطانی اعمال می‌کند. اساس ویژگی ضدسرطانی لاکتوفرین را می‌توان به اتصال الکترواستاتیکی ناحیه N ترمینال کاتیونی این پپتید، به مولکول‌های اسیدی ازجمله پروتئوگلیکان‌ها، گلیکوزآمینوگلیکان‌ها^[xxxiv] و اسیدهای سیالیک نسبت داد که در سطح سلول‌های سرطانی به شدت بیان می‌شوند (28). یکی دیگر از مکانیسم‌های ضدسرطانی لاکتوباسیلوس‌ها، تقویت سیستم ایمنی با تولید سیتوکین‌های IFN-γ و TNF-α و درنتیجه، حذف سلول‌های توموری است (29).

همچنین مشخص شده است یکی از مکانیسم‌های ضدتکثیری لاکتوباسیلوس، وجود اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه در عصاره سیتوپلاسمی آن است. درواقع، SCFAs همراه با لیگاندهای TLR، با تأثیر بر پیام‌رسانی سلولی، در چرخه سلولی و تکثیر اختلال ایجاد می‌کنند (30)؛ درنتیجه، اثرات پروبیوتیکی لاکتوباسیلوس به تحریک سیستم ایمنی محدود نمی‌شوند؛ بلکه از زنده‌ماندن و تکثیر سلول‌های سرطانی روده بزرگ جلوگیری می‌کنند. نتایج این مطالعه نشان دادند عصاره سیتوپلاسمی لاکتوباسیلوس دلبروکی بر رشد سلول‌های سرطانی HT-29 اثر مهاری دارد که احتمالاً به‌دلیل وجود ترکیبات ضدسرطانی است.

با توجه به نتایج به‌دست‌آمده از مطالعه حاضر، استفاده از پروبیوتیک لاکتوباسیلوس دلبروکی، ابزاری امیدوارکننده برای پیشگیری از بروز سرطان روده بزرگ می‌تواند باشد؛ با این حال، انجام مطالعات بیشتر برای شناسایی مسیرهای پیام‌رسانی و مکانیسم‌های دخیل در اثرات ضدسرطانی این باکتری و شناسایی ترکیبات موجود در عصاره سیتوپلاسمی آن لازم است.

[1]- Colorectal cancer (CRC)

[2]- Lactic acid bacteria (LAB)

[3]- Ferrichrome

[4]- Lactobacillus casei

[5]- c-Jun N-terminal kinase (JNK) signaling pathway

[6]- Lactobacillus acidophilus

[7]- 5-fluorouracil (5-FU)

[8]- Lactobacillus rhamnosus

[9]- Lactobacillus paracasei

[10]- Enterococcus faecium

[11]- Lactobacillus fermentum

[12]- Short-chain fatty acids (SCFAs)

[13]- Pediococcus pentosaceus GS4

[14]- Conjugated linoleic acids (CLA)

[15]- Human umbilical vein endothelial cells (HUVEC)

[16]- Lysis buffer

[17]- Precipitation buffer

[18]- Carrier buffer

[19]- Wash buffer I

[20]- Wash buffer II

[21]- National Center for Biotechnology Information

[22]- Basic Local Alignment Search Tool

[23]- Molecular Evolutionary Genetics Analysis

[24]- Alignment

[25]- Neighbor Joining

[26]- De man, rogosa and sharpe (MRS) agar

[27]- Phosphate-buffered saline (PBS)

[28]- Freeze-Thaw

[29]- Penicillin Streptomycin solution (Pen-Strep)

[30]- Rotator

[31]- Microplate Reader

[xxxii]- Kim et al.

[xxxiii]- Apoptotic

[xxxiv]- Glycosaminoglycans (GAGs)