Tính Đa Dạng Của Hệ Vi Khuẩn Và Mối Liên Quan Giữa Tình Trạng Nhiễm Một Số Chủng Vi Khuẩn Đường Tiêu Hoá Với Ung Thư Đại Trực Tràng (Full Text).Pdf

ĐẶT VẤN ĐỀ Ung thư đại trực tràng (UTĐTT) là một trong những bệnh ung thư phổ biến trên thế giới. Theo tổ chức ghi nhận ung thư toàn cầu (GLOBOCAN) năm 2020, UTĐTT đứng thứ 3 về tỷ lệ mắc mới và thứ 2 về tỷ lệ tử vong do ung thư. Ở Việt Nam, UTĐTT đứng hàng thứ 5 về tỷ lệ mắc mới và tỷ lệ tử vong lần lượt sau ung thư gan, ung thư phổi, ung thư vú và ung thư dạ dày[1]. Quá trình sinh bệnh của UTĐTT trải qua nhiều giai đoạn, xuất phát từ các tế bào biểu mô đại trực tràng lành tính[2]. Hiện nay đã xác định được yếu tố di truyền và yếu tố môi trường góp phần vào sự phát triển của UTĐTT[3]. Các tác nhân truyền nhiễm có liên quan tới khoảng 15 - 20% các loại ung thư, trong đó có UTĐTT[4, 5]. Số lượng vi khuẩn trong đại tràng cao gấp khoảng một triệu lần so với số lượng vi khuẩn ở ruột non và tỷ lệ UTĐTT cao gấp khoảng 12 lần ung thư ở ruột non, cho thấy vai trò tiềm ẩn của hệ vi khuẩn đường tiêu hoá trong UTĐTT[6]. Vi khuẩn đường tiêu hoá là nguyên nhân chính gây viêm đại tràng và liên quan đến sự tiến triển của UTĐTT[7]. Vi môi trường khối u đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển, tồn tại, xâm lấn và di căn của tế bào UTĐTT[8]. Hệ vi khuẩn tại khối u có vai trò quan trọng hình thành đáp ứng miễn dịch tại chỗ của vi môi trường khối u và ảnh hưởng đến tiến triển của UTĐTT. Hệ vi khuẩn tại khối u có vai trò khác nhau trong miễn dịch chống lại khối u, có thể là tăng hoặc giảm đáp ứng miễn dịch kháng khối u[9]. Hệ vi khuẩn tại mô UTĐTT, mô gan và hạch di căn bao gồm các vi khuẩn nội bào đặc hiệu cho từng loại khối u khác nhau[9]. Nghiên cứu trên mô hình tế bào và động vật đã xác định được vai trò của một số chủng vi khuẩn đường tiêu hoá trong cơ chế bệnh sinh UTĐTT như Fusobacterium nucleatum (F. nucleatum), Bacteroides fragilis (B. fragilis), Peptostreptococcus sp, Escherichia coli (E. coli) và Streptococcus gallolyticus (S. gallolyticus)[10]. Đặc biệt là F. nucleatum có liên quan đến UTĐTT thông qua một số cơ chế như gây tăng sinh có chọn lọc dòng tế bào UTĐTT[11], giúp tế bào ung thư không bị tiêu diệt bởi tế bào diệt tự nhiên (NK) và tế bào lympho T[12], tạo ra vi môi trường tiền viêm tại khối u[13] và thúc đẩy quá trình kháng trị với hoá chất ở BN UTĐTT[14]. F. nucleatum có 1 yếu tố kết dính là FadA, nồng độ của FadA trong mô đại trực tràng ở BN u tuyến và ung thư biểu mô tuyến cao hơn 10-100 lần so với người khỏe mạnh[11]. Ngoài ra, các chủng Fusobacteria nếu thiếu hoặc bị bất hoạt yếu tố Fap2 bằng đột biến dẫn đến giảm hình thành UTĐTT[15]. Đo tải lượng của F. nucleatum có thể có giá trị trong tiên lượng và theo dõi điều trị ở BN UTĐTT[16]. Bên cạnh đó, B. fragilis cũng đang được chứng minh có liên quan tiến triển UTĐTT[17]. B. fragilis có khả năng xuyên qua lớp chất nhầy của ruột và hình thành màng sinh học trên bề mặt biểu mô đường ruột[18]. B. fragilis sinh ra độc tố fragilysin làm tổn thương biểu mô ruột thông qua sự phân cắt của Ecadherin. Chính điều này cho phép B. fragilis và độc tố fragilysin tương tác với các tế bào miễn dịch và kích hoạt phản ứng viêm[19]. Độc tố fragilysin làm thay đổi cấu trúc và chức năng của các tế bào biểu mô đại tràng. Sự phân cắt Ecadherin làm tăng nồng độ β-catenin trong tế bào chất giúp hoạt hoá con đường tín hiệu NF-kB và STAT3 làm tăng sinh tế bào biểu mô cũng như tăng biểu hiện của gen gây ung thư[20]. Hiện nay mối liên quan giữa hệ vi khuẩn tại khối u với UTĐTT đang được nghiên cứu trên thế giới, đặc biệt là với hai chủng F. nucleatum và B. fragilis, tuy nhiên kết quả có khác nhau giữa các chủng tộc. Tại Việt Nam chưa có nghiên cứu nào về tính đa dạng hệ vi khuẩn tại mô UTĐTT và mô gan, hạch di căn cũng như mối liên quan của F. nucleatum và B. fragilis với UTĐTT. Vì vậy, đề tài được tiến hành nghiên cứu với hai mục tiêu: 1. Xác định sự đa dạng hệ vi khuẩn tại mô ung thư đại trực tràng và mô gan, hạch di căn ở bệnh nhân ung thư đại trực tràng tại Bệnh viện Trung ương Quân đội 108. 2. Phân tích mối liên quan giữa tình trạng nhiễm F. nucleatum và B. fragilis với giai đoạn bệnh và nguy cơ ung thư đại trực tràng.

VIỆN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Y DƯỢC LÂM SÀNG 108

NGUYỄN DUY TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU MỐI LIÊN QUAN

GIỮA MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN ĐƯỜNG TIÊU HOÁ VỚI UNG THƯ ĐẠI TRỰC TRÀNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC

Hà Nội - 2023

MỤC LỤC Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng

Danh mục hình Danh mục biểu đồ

1.2.2 Mô hình và các con đường phát sinh ung thư đại trực tràng 4

1.2.3 Các đột biến gen và đường truyền tín hiệu thường gặp trong ung thư đại trực tràng 7

1.2.4 Vai trò của vi môi trường khối u trong cơ chế bệnh sinh ung thư đại trực tràng 10

1.2.5 Đặc điểm hệ vi khuẩn tại tổ chức u và tổ chức di căn ở bệnh nhân ung thư đại trực tràng 12

1.3 VAI TRÒ CỦA HỆ VI KHUẨN ĐƯỜNG TIÊU HOÁ TRONG CƠ CHẾ BỆNH SINH UNG THƯ ĐẠI TRỰC TRÀNG 14

1.3.1 Đặc điểm hệ vi khuẩn đường tiêu hoá ở người 14

1.3.2 Một số cơ chế sinh ung thư đại trực tràng liên quan đến hệ vi khuẩn đường tiêu hoá 16

1.3.3 Vai trò của Fusobacterium nucleatum trong cơ chế bệnh sinh ung thư đại trực tràng 18

1.3.4 Tình hình nghiên cứu về mối liên quan giữa F nucleatum với ung thư đại trực tràng 22

1.5 CHẨN ĐOÁN POLYP VÀ UNG THƯ ĐẠI TRỰC TRÀNG 31

1.5.1 Chẩn đoán polyp đại trực tràng 31

1.5.2 Chẩn đoán ung thư đại trực tràng 32

1.6 ỨNG DỤNG KỸ THUẬT 16S rRNA METAGENOMICS TRONG NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA DẠNG HỆ VI KHUẨN ĐƯỜNG TIÊU HOÁ 33

1.6.1 Khái niệm 33

1.6.2 Ứng dụng 16S rRNA metagenomics nghiên cứu mối liên quan giữa hệ vi khuẩn đường tiêu hoá với ung thư đại trực tràng trên thế giới 34

1.6.3 Ứng dụng 16S rRNA metagenomics nghiên cứu mối liên quan giữa hệ vi khuẩn đường tiêu hoá với ung thư đại trực tràng tại Việt Nam 36

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 37

2.1.1 Đối tượng 37

2.1.2 Tiêu chuẩn lựa chọn 37

2.1.3 Tiêu chuẩn loại trừ 37

2.2 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 37

2.2.1 Địa điểm 37

2.2.2 Thời gian 38

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38

2.3.1 Thiết kế nghiên cứu 38

2.3.3 Thu thập các chỉ tiêu nghiên cứu 40

2.3.4 Phương tiện, sinh phẩm và quy trình kỹ thuật 45

2.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 57

2.5 ĐẠO ĐỨC NGHIÊN CỨU 59

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 60

3.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG 60

3.1.1 Đặc điểm tuổi và giới 60

3.1.2 Đặc điểm vị trí polyp và ung thư đại trực tràng 61

3.2.1 Thành phần hệ vi khuẩn (taxonomic profilling) 63

3.2.2 Chỉ số đa dạng sinh học alpha (Alpha diversity) 66

3.2.3 Chỉ số đa dạng sinh học beta (Beta diversity) 69

4.1.1 Đặc điểm về tuổi và giới 85

4.1.2 Đặc điểm vị trí ung thư đại trực tràng 86

4.1.3 Đặc điểm mô bệnh học của bệnh nhân ung thư đại trực tràng 87

4.1.4 Đặc điểm giai đoạn bệnh của bệnh nhân 88

4.2 TÍNH ĐA DẠNG HỆ VI KHUẨN TẠI MÔ UNG THƯ ĐẠI TRỰC

TRÀNG, MÔ GAN VÀ HẠCH DI CĂN 89

4.2.1 Thành phần hệ vi khuẩn (taxonomic profilling) 89

4.2.2 Chỉ số đa dạng sinh học alpha (Alpha diversity) 93

4.2.3 Chỉ số đa dạng sinh học beta (Beta diversity) 95

4.2.4 Chỉ thị sinh học (Biomarker analysis) 96

4.3 MỐI LIÊN QUAN GIỮA F NUCLEATUM VỚI UNG THƯ ĐẠI TRỰC TRÀNG 100

4.3.1 Tỷ lệ phát hiện F nucleatum tại mẫu u đại trực tràng 100

4.3.2 Tải lượng tương đối của F nucleatum tại mẫu u đại trực tràng102 4.3.3 Mối liên quan giữa tuổi, giới, vị trí u và nhiễm F nucleatum với nguy cơ ung thư đại trực tràng 106

4.4 MỐI LIÊN QUAN GIỮA B FRAGILIS VỚI UNG THƯ ĐẠI TRỰC TRÀNG 106

4.4.1 Tỷ lệ phát hiện B fragilis tại mẫu u đại trực tràng 106

4.4.2 Tải lượng tương đối của B fragilis tại mẫu u đại trực tràng 108

4.4.3 Mối liên quan giữa tuổi, giới, vị trí u, nhiễm B fragilis với nguy cơ ung thư đại trực tràng 109

4.5 MỐI LIÊN QUAN GIỮA TÌNH TRẠNG ĐỒNG NHIỄM F NUCLEATUM VÀ B FRAGILIS VỚI UNG THƯ ĐẠI TRỰC TRÀNG 110

4.6 NHỮNG ĐIỂM HẠN CHẾ CỦA LUẬN ÁN 111

KẾT LUẬN 112

KIẾN NGHỊ 114 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC

DANH SÁCH BỆNH NHÂN

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

1 AJCC American Joint Committee on Cancer (Hiệp hội ung thư Mỹ)

2 ANCOM-BC

Analysis of compositions of microbiomes with bias correction (Phân tích thành phần của hệ vi sinh vật với hiệu chỉnh sai số)

3 APC Adenomatous Polyposis Coli (Gen ức chế khối u APC) 4 B fragilis Bacteroides fragilis

6 BRAF B-Raf proto-oncogene serine/threonine kinase (Tiền gen sinh ung thư BRAF)

7 CDC Centers for Disease Control and Prevention

(Trung tâm kiểm soát và phòng ngừa bệnh tật Mỹ) 8 CEA Carcinoembryonic antigen

(Kháng nguyên ung thư bào thai) 9 CIMP CpG island methylator pathway

(Con đường methyl hóa các đảo CpG) 10 CIN pathway Chromosomal Instability pathway

(Con đường mất ổn định nhiễm sắc thể)

STT Phần viết tắt Phần viết đầy đủ

14 DNA MMR DNA mismatch repair

(Hệ thống sửa lỗi ghép cặp DNA) 15 ĐTT Đại trực tràng

16 ECM Extracellular matrix (Ma trận ngoại bào)

17 ECs Intestinal epithelial cells (Tế bào biểu mô ruột) 18 EPCs Endothelial progenitor cells

(Tế bào tiền thân nội mô)

19 F nucleatum Fusobacterium nucleatum

20 FadA Fusobacterium adhesin A (Yếu tố kết dính FadA)

21 FAP Familial adenomatous polyposis (Bệnh đa polyp tuyến gia đình)

22 Fap2 Fusobacterium autotransporter protein 2

(Protein vận chuyển Fusobacterium)

23 FCD Mô ung thư đại trực tràng

26 FFPE Formalin-fixed paraffin-embedded

(Cố định formalin và đúc khối nến paraffin) 27 GLOBOCAN Global Cancer Observatory

(Tổ chức ghi nhận ung thư toàn cầu)

28 HNPCC Hereditary Nonpolyposis Colorectal Cancer (Ung thư đại trực tràng không đa polyp di truyền)

STT Phần viết tắt Phần viết đầy đủ

29 IBD Inflammatory Bowel Disease (Bệnh viêm ruột)

30 KRAS

Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog (Gen tương đồng với gen sinh ung thư của chuột Kirsten)

31 LefSe Linear discriminant analysis Effect Size (Phân tích sự khác biệt tuyến tính) 32 NF-kB Nuclear factor-κB signalling

(Yếu tố nhân kappa B)

33 NK Natural killer (Tế bào giết tự nhiên) 34 NOS Nitrogen oxygen species

(Các gốc chứa nitơ hoạt tính) 35 NSAID Non-steroidal antiinflamatory drug

(Thuốc chống viêm không steroid) 36 PCR Polymerase chain reaction

(Phản ứng khuếch đại chuỗi) 37 PRR Pattern recognition receptors

(Các thụ thể nhận diện kiểu mẫu) 38 ROS Reactive oxygen species

(Các gốc chứa oxy hoạt tính)

39 RQ Realative Quantification (Tải lượng tương đối) 40 UTĐTT Ung thư đại trực tràng

41 WHO World Health Organization (Tổ chức Y tế thế giới)

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Phân loại giai đoạn bệnh theo WHO 2019 42

Bảng 2.2 Kết quả đánh giá xây dựng quy trình 48

Bảng 2.3 Trình tự mồi và mẫu đầu dò sử dụng trong nghiên cứu 56

Bảng 2.4 Thành phần phản ứng Realtime PCR 57

Bảng 2.5 Chu kỳ nhiệt phản ứng Realtime PCR 57

Bảng 3.1 Đặc điểm tuổi và giới của bệnh nhân 60

Bảng 3.2 Đặc điểm vị trí polyp và ung thư đại trực tràng 61

Bảng 3.3 Đặc điểm mô bệnh học của bệnh nhân ung thư đại trực tràng 61

Bảng 3.4 Đặc điểm giai đoạn bệnh của bệnh nhân UTĐTT 62

Bảng 3.5 Đặc điểm nồng độ CEA huyết tương tại thời điểm chẩn đoán 62

Bảng 3.6 Chỉ số beta giữa các nhóm mẫu 70

Bảng 3.7 Tỷ lệ phát hiện F nucleatum tại mẫu mô ung thư đại trực tràng và polyp đại trực tràng 75

Bảng 3.8 Tỷ lệ phát hiện F nucleatum tại mẫu mô ung thư đại trực tràng theo giai đoạn và mô lành cạnh ung thư 76

Bảng 3.9 Tỷ lệ phát hiện F nucleatum tại mẫu mô ung thư đại trực tràng theo vị trí u 76

Bảng 3.10 Tỷ lệ phát hiện B fragilis tại mẫu mô ung thư đại trực tràng và polyp đại trực tràng 77

Bảng 3.11 Tỷ lệ phát hiện B fragilis tại mẫu mô ung thư đại trực tràng theo giai đoạn và mô lành cạnh ung thư 77

Bảng 3.12 Tỷ lệ phát hiện B fragilis tại mẫu mô ung thư đại trực tràng theo vị trí u 78

Bảng 3.13 Tỷ lệ phát hiện đồng nhiễm F nucleatum và B fragilis tại mẫu mô đại trực tràng theo giai đoạn bệnh 78

Bảng 3.14 Tỷ lệ phát hiện đồng nhiễm F nucleatum và B fragilis tại mẫu

mô ung thư đại trực tràng và mô lành cạnh ung thư 79

Bảng 3.15 Tỷ lệ phát hiện đồng nhiễm F nucleatum và B fragilis tại

mẫu mô ung thư đại trực tràng theo vị trí u 79

Bảng 3.16 Tải lượng tương đối của F nucleatum tại mẫu mô ung thư

đại trực tràng và polyp đại trực tràng 80

Bảng 3.17 Tải lượng tương đối của F nucleatum tại mẫu mô ung thư

đại trực tràng theo giai đoạn và mô lành cạnh ung thư 80

Bảng 3.18 Tải lượng tương đối của F nucleatum tại mẫu mô ung thư

đại trực tràng theo vị trí u 81

Bảng 3.19 Tải lượng tương đối của B fragilis tại mẫu mô ung thư

đại trực tràng và polyp đại trực tràng 81

Bảng 3.20 Tải lượng tương đối của B fragilis tại mẫu mô đại trực tràng

theo giai đoạn và mô lành cạnh ung thư 82

Bảng 3.21 Tải lượng tương đối của B fragilis tại mẫu mô ung thư

đại trực tràng theo vị trí u 82 Bảng 3.22 Yếu tố nguy cơ ung thư đại trực tràng bằng phân tích hồi quy

đơn biến logistic 83 Bảng 3.23 Yếu tố nguy cơ ung thư đại trực tràng bằng phân tích hồi quy

đa biến logistic 84

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Mô hình biến đổi gen trong UTĐTTcủa Fearon (A) và được bổ sung bởi Vogelstein (B) 5 Hình 1.2 Các con đường hình thành UTĐTT 6 Hình 1.3 Sơ lược về đường truyền tín hiệu Wnt 8 Hình 1.4 Vai trò của các acid béo chuỗi ngắn (SCFAs) và polyamines trong

cơ chế bệnh sinh ung thư đại trực tràng 18

Hình 1.5 Vai trò của F nucleatum trong cơ chế bệnh sinh ung thư

đại trực tràng 21

Hình 1.6 Vai trò của B fragilis trong cơ chế bệnh sinh ung thư

đại trực tràng 26 Hình 2.1 Sơ đồ thiết kế nghiên cứu 39 Hình 2.2 Phân tích kết quả xét nghiệm 16S rRNA metagenomics 50

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 3.1 Thành phần hệ vi khuẩn tại các mẫu mô ở mức

phân loại ngành 63

Biểu đồ 3.2 Thành phần hệ vi khuẩn tại các mẫu mô ở mức phân loại chi 64

Biểu đồ 3.3 Thành phần hệ vi khuẩn tại các mẫu mô ở mức phân loại loài 65 Biểu đồ 3.4 Chỉ số alpha giữa các mẫu 67

Biểu đồ 3.5 So sánh các chỉ số alpha ở các nhóm mẫu 68

Biểu đồ 3.6 Principal Coordinate Analysis (PCoA) trên các nhóm mẫu 69

Biểu đồ 3.7 Xác định các biomarker bằng phân tích LefSe 71

Biểu đồ 3.8 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi cấp log2 ở mức phân loại ngành về tỷ lệ vi sinh vật giữa các 2 nhóm mẫu và thanh khoảng tin cậy 95% 72

Biểu đồ 3.9 Tỷ lệ hiện diện ngành Fusobacteriota và Bacteroidota 74

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ung thư đại trực tràng (UTĐTT) là một trong những bệnh ung thư phổ biến trên thế giới Theo tổ chức ghi nhận ung thư toàn cầu (GLOBOCAN) năm 2020, UTĐTT đứng thứ 3 về tỷ lệ mắc mới và thứ 2 về tỷ lệ tử vong do ung thư Ở Việt Nam, UTĐTT đứng hàng thứ 5 về tỷ lệ mắc mới và tỷ lệ tử vong lần lượt sau ung thư gan, ung thư phổi, ung thư vú và ung thư dạ dày[1] Quá trình sinh bệnh của UTĐTT trải qua nhiều giai đoạn, xuất phát từ các tế bào biểu mô đại trực tràng lành tính[2] Hiện nay đã xác định được yếu tố di truyền và yếu tố môi trường góp phần vào sự phát triển của UTĐTT[3]

Các tác nhân truyền nhiễm có liên quan tới khoảng 15 - 20% các loại ung thư, trong đó có UTĐTT[4, 5] Số lượng vi khuẩn trong đại tràng cao gấp khoảng một triệu lần so với số lượng vi khuẩn ở ruột non và tỷ lệ UTĐTT cao gấp khoảng 12 lần ung thư ở ruột non, cho thấy vai trò tiềm ẩn của hệ vi khuẩn đường tiêu hoá trong UTĐTT[6] Vi khuẩn đường tiêu hoá là nguyên nhân chính gây viêm đại tràng và liên quan đến sự tiến triển của UTĐTT[7] Vi môi trường khối u đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển, tồn tại, xâm lấn và di căn của tế bào UTĐTT[8] Hệ vi khuẩn tại khối u có vai trò quan trọng hình thành đáp ứng miễn dịch tại chỗ của vi môi trường khối u và ảnh hưởng đến tiến triển của UTĐTT Hệ vi khuẩn tại khối u có vai trò khác nhau trong miễn dịch chống lại khối u, có thể là tăng hoặc giảm đáp ứng miễn dịch kháng khối u[9] Hệ vi khuẩn tại mô UTĐTT, mô gan và hạch di căn bao gồm các vi khuẩn nội bào đặc hiệu cho từng loại khối u khác nhau[9]

Nghiên cứu trên mô hình tế bào và động vật đã xác định được vai trò của một số chủng vi khuẩn đường tiêu hoá trong cơ chế bệnh sinh UTĐTT như

Fusobacterium nucleatum (F nucleatum), Bacteroides fragilis (B fragilis), Peptostreptococcus sp, Escherichia coli (E coli) và Streptococcus gallolyticus (S gallolyticus)[10] Đặc biệt là F nucleatum có liên quan đến UTĐTT thông

qua một số cơ chế như gây tăng sinh có chọn lọc dòng tế bào UTĐTT[11], giúp tế bào ung thư không bị tiêu diệt bởi tế bào diệt tự nhiên (NK) và tế bào lympho

T[12], tạo ra vi môi trường tiền viêm tại khối u[13] và thúc đẩy quá trình kháng

trị với hoá chất ở BN UTĐTT[14] F nucleatum có 1 yếu tố kết dính là FadA,

nồng độ của FadA trong mô đại trực tràng ở BN u tuyến và ung thư biểu mô tuyến cao hơn 10-100 lần so với người khỏe mạnh[11] Ngoài ra, các chủng

Fusobacteria nếu thiếu hoặc bị bất hoạt yếu tố Fap2 bằng đột biến dẫn đến

giảm hình thành UTĐTT[15] Đo tải lượng của F nucleatum có thể có giá trị

trong tiên lượng và theo dõi điều trị ở BN UTĐTT[16]

Bên cạnh đó, B fragilis cũng đang được chứng minh có liên quan tiến triển UTĐTT[17] B fragilis có khả năng xuyên qua lớp chất nhầy của ruột và hình thành màng sinh học trên bề mặt biểu mô đường ruột[18] B fragilis sinh ra độc tố fragilysin làm tổn thương biểu mô ruột thông qua sự phân cắt của E- cadherin Chính điều này cho phép B fragilis và độc tố fragilysin tương tác với các tế bào miễn dịch và kích hoạt phản ứng viêm[19] Độc tố fragilysin làm thay

đổi cấu trúc và chức năng của các tế bào biểu mô đại tràng Sự phân cắt E- cadherin làm tăng nồng độ β-catenin trong tế bào chất giúp hoạt hoá con đường tín hiệu NF-kB và STAT3 làm tăng sinh tế bào biểu mô cũng như tăng biểu hiện của gen gây ung thư[20]

Hiện nay mối liên quan giữa hệ vi khuẩn tại khối u với UTĐTT đang

được nghiên cứu trên thế giới, đặc biệt là với hai chủng F nucleatum và B

fragilis, tuy nhiên kết quả có khác nhau giữa các chủng tộc Tại Việt Nam chưa

có nghiên cứu nào về tính đa dạng hệ vi khuẩn tại mô UTĐTT và mô gan, hạch

di căn cũng như mối liên quan của F nucleatum và B fragilis với UTĐTT Vì

vậy, đề tài được tiến hành nghiên cứu với hai mục tiêu:

1 Xác định sự đa dạng hệ vi khuẩn tại mô ung thư đại trực tràng và mô gan, hạch di căn ở bệnh nhân ung thư đại trực tràng tại Bệnh viện Trung ương Quân đội 108

2 Phân tích mối liên quan giữa tình trạng nhiễm F nucleatum và B fragilis với giai đoạn bệnh và nguy cơ ung thư đại trực tràng

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 DỊCH TỄ HỌC UNG THƯ ĐẠI TRỰC TRÀNG 1.1.1 Trên thế giới

Theo GLOBOCAN 2020, ước tính có khoảng 19,3 triệu ca mắc mới và 10 triệu ca tử vong do ung thư trên toàn thế giới, trong đó UTĐTT đóng góp khoảng 1,93 triệu (10%) số ca mắc thêm và 0,94 triệu (9,4%) ca tử vong Tỷ lệ mắc và tử vong do UTĐTT khác nhau đáng kể giữa các quốc gia và giữa các khu vực trên thế giới do liên quan tình trạng kinh tế xã hội của mỗi nước[1] Tỷ lệ mắc và tử vong do UTĐTT đang gia tăng ở các quốc gia đang phát triển đối với cả nam và nữ Năm 2020, UTĐTT là bệnh ung thư được chẩn đoán nhiều nhất (trong số 36 bệnh ung thư) ở nam giới tại 18 trong số 185 quốc gia trên toàn thế giới và ở nữ giới tại 6 trong số 185 quốc gia[1] UTĐTT phổ biến ở nam giới hơn nữ giới và phổ biến ở các quốc gia có thu nhập cao với tỷ lệ gấp bốn lần so với các quốc gia có thu nhập thấp Số ca tử vong ở các quốc gia có thu nhập cao cũng cao hơn khoảng 2,5 lần so với các quốc gia có thu nhập thấp[21] Năm 2020, tỷ lệ mắc bệnh chuẩn hóa theo độ tuổi (trên thế giới) trên 100.000 người mắc UTĐTT ở cả hai giới là 19,8, trong đó nam có tỷ lệ mắc cao hơn là 23,4 và nữ là 16,2, gần như bằng tỷ lệ mắc của năm 2018 Tỷ lệ tử vong ở cả hai giới là 9,1; trong đó nam là 11 và nữ là 7,2 trên 100.000 người mắc UTĐTT[1, 22] Trong số các trường hợp UTĐTT, ung thư đại tràng chiếm phần lớn và chiếm 59,5% số ca mắc mới, 61,9% số ca tử vong, trong khi ung thư trực tràng có tỷ lệ mắc là 37,9% và tỷ lệ tử vong là 36,3% ở cả hai giới và mọi lứa tuổi Riêng ung thư đại tràng đứng thứ năm về số ca ung thư mới và tử vong so với tất cả các bệnh ung thư Ngược lại, ung thư trực tràng là loại ung thư đứng thứ tám về tỷ lệ mắc và thứ mười về tỷ lệ tử vong[1]

1.1.2 Ở Việt Nam

Theo GLOBOCAN 2020, Việt Nam có 16426 người mới được chẩn đoán UTĐTT, chiếm khoảng 9% trong các loại ung thư, đứng hàng thứ năm lần lượt sau ung thư gan, ung thư phổi, ung thư vú và ung thư dạ dày Ở nam giới, UTĐTT là ung thư phổ biến thứ tư (với 8887 người mới được chẩn đoán, chiếm khoảng 9%) lần lượt sau ung thư gan, ung thư phổi và ung thư dạ dày Ở nữ giới, UTĐTT là ung thư phổ biến thứ ba (với 7539 người mới được chẩn đoán, chiếm khoảng 9%) lần lượt sau ung thư vú và ung thư phổi Số lượng người tử vong do UTĐTT là 8524 người, chiếm khoảng 6,9%, đứng hàng thứ năm lần lượt sau ung thư gan, ung thư phổi, ung thư dạ dày và ung thư vú[1]

1.2 CƠ CHẾ BỆNH SINH UNG THƯ ĐẠI TRỰC TRÀNG 1.2.1 Khái niệm

UTĐTT là tổn thương ác tính xuất phát từ đại tràng và trực tràng Hơn 97% UTĐTT là ung thư biểu mô, các loại ung thư khác hiếm gặp như: U lympho ác tính, ung thư mô mềm (sarcoma), carcinoid[23]

UTĐTT tiến triển qua nhiều giai đoạn, xuất phát từ các tế bào biểu mô đại trực tràng lành tính Hiện nay đã xác định được yếu tố di truyền và môi trường góp phần vào sự phát triển của UTĐTT bằng cách tích lũy các đột biến gen sinh ung thư, gen ức chế ung thư và gen sửa chữa DNA thông qua một số con đường khác nhau dẫn đến hình thành khối u[3]

1.2.2 Mô hình và các con đường phát sinh ung thư đại trực tràng

UTĐTT phát triển từ các tế bào biểu mô lành tính, trải qua quá trình gồm nhiều bước để chuyển thành kiểu hình ác tính Năm 1990, Fearon và Vogelstein đề xuất mô hình biến đổi gen nhiều bước trong cơ chế bệnh sinh UTĐTT Đầu tiên, gen ức chế khối u APC bị bất hoạt ở tế bào niêm mạc đại tràng lành tính, dẫn tới tăng sinh tế bào và hình thành u tuyến sớm Tiếp theo là đột biến hoạt

hóa ở gen KRAS và đột biến gen DCC cùng với các gen ức chế khối u khác ở

nhiễm sắc thể 18q làm tiến triển thành u tuyến muộn Sau đó, đột biến gen p53 dẫn tới hình thành tế bào ung thư biểu mô Các đột biến tích lũy khác thúc đẩy tế bào ung thư xâm lấn và di căn[24]

Hình 1.1 Mô hình biến đổi gen trong UTĐTTcủa Fearon (A) và được bổ sung bởi Vogelstein (B)

*Nguồn: E R Fearon and B Vogelstein (1990)[24]

Hiện nay, mô hình của Fearon và Vogelstein vẫn được chấp nhận rộng rãi và được coi là mô hình mẫu phát sinh u đặc Một phiên bản sửa đổi của mô hình mô tả con đường biến đổi di truyền chủ yếu ở bệnh nhân UTĐTT, được mô tả ở hình 1.2 - con đường mất ổn định nhiễm sắc thể (CIN: chromosomal instability) Ngoài ra, các con đường biến đổi di truyền khác làm phát sinh UTĐTT cũng được nghiên cứu và đề xuất là con đường mất ổn định vi vệ tinh (MSI: microsatellites instability) và thay đổi di truyền biểu sinh (epigenetic alterations)[25]

Hình 1.2 Các con đường hình thành UTĐTT

*Nguồn: Eric R Feason (2011)[25]

1.2.2.1 Con đường mất ổn định nhiễm sắc thể

Khoảng 80% bệnh nhân UTĐTT mất ổn định nhiễm sắc thể: tăng, giảm và chuyển đoạn, tạo ra các khuếch đại, mất và sắp xếp lại gen, dẫn tới thay đổi cả về số lượng và cấu trúc nhiễm sắc thể Về số lượng nhiễm sắc thể có thể là mất hoặc tăng số lượng nhiễm sắc thể Cấu trúc nhiễm sắc bị thay đổi có thể

gây ra mất cân bằng alen, thường dẫn tới việc kích hoạt đột biến gen KRAS và

hiện tượng mất dị hợp tử (loss of heterozygosity – LOH) gen ức chế khối u p53,

gen APC và gen DDC Các đột biến trên đẩy nhanh việc tích lũy các đột biến

cần thiết cho quá trình chuyển từ tế bào niêm mạc lành tính thành tế bào ung thư biểu mô[3]

1.2.2.2 Con đường mất ổn định vệ tinh

Rải rác ở bộ gen có các đoạn lặp lại đơn giản Sự lặp đi lặp lại tạo thành các đơn vị lặp gồm từ một cặp base đến hàng nghìn cặp base Những đơn vị lặp gồm từ một đến sáu cặp base gọi là vi vệ tinh (microsatellite) Vi vệ tinh chiếm khoảng 3% bộ gen người, phổ biến nhất là chuỗi lặp gồm Cytosine (C) và Adenine (A) Chiều dài của vi vệ tinh khác nhau ở từng cá thể, tuy

nhiên giống nhau giữa các tế bào của cùng một cơ thể và là một dấu ấn đặc trưng cho mỗi người Khi những sai sót trong quá trình tái bản DNA không được phát hiện và sửa chữa bởi hệ thống sửa lỗi ghép cặp DNA (DNA mismatch repair – DNA MMR) sẽ dẫn tới hình thành các đột biến và kéo dài đoạn vi vệ tinh Do đó, mất ổn định vi vệ tinh được biểu hiện bởi sự tăng chiều dài đoạn vi vệ tinh, là hậu quả của sự suy giảm chức năng hệ thống sửa lỗi ghép cặp DNA[26] Khoảng 15% bệnh nhân UTĐTT có số nhiễm sắc thể chỉnh bội nhưng suy giảm chức năng của hệ thống sửa lỗi ghép cặp DNA, dẫn đến mang hàng ngàn lần chèn và xóa đoạn vi vệ tinh[3]

1.2.2.3 Con đường liên quan đến thay đổi di truyền biểu sinh

Các quá trình thay đổi biểu sinh (hay còn gọi là di truyền ngoại gen – epigenetics) được mô tả là một trong những con đường thay thế của quá trình phát sinh UTĐTT, mặc dù không làm thay đổi trình tự các gen liên quan Những thay đổi biểu sinh này tạo ra sự mất ổn định hệ gen thông qua sự bất hoạt của hệ thống gen sửa chữa Di truyền biểu sinh gồm có các thay đổi methyl hóa DNA, thay đổi histone và các microRNA không mã hóa Trong đó, thay đổi methyl hóa DNA đóng vai trò quan trọng nhất[27]

Methyl hóa DNA thường xảy ra ở vị trí 5’ trên vòng cytosine trong các chuỗi dinucleotide CpG tập trung ở các đảo CpG Việc methyl hóa đảo CpG có liên quan đến việc bất hoạt các gen ức chế khối u và gen sửa chữa DNA, trong đó có các gen tham gia vào hệ thống sửa lỗi ghép cặp DNA, kết quả là dẫn tới ung thư [3, 27]

1.2.3 Các đột biến gen và đường truyền tín hiệu thường gặp trong ung thư đại trực tràng

Thông qua các con đường biến đổi di truyền kể trên, tế bào biểu mô niêm mạc đại trực tràng tích lũy các đột biến gen để biến đổi về mặt hình thái và đạt được kiểu hình ác tính Các nghiên cứu ước tính rằng trung bình có 81 đột biến gen trên mỗi UTĐTT[3]

1.2.3.1 Gen APC và đường truyền tín hiệu Wnt

Gen APC (Adenomatous Polyposis Coli) nằm ở cánh ngắn của nhiễm sắc thể số 5 (5q21) Gen APC mã hóa protein APC có trọng lượng phân tử xấp xỉ 300kDa, tham gia vào đường truyền tín hiệu Wnt[3, 28]

Khi không có tín hiệu Wnt, β-catenin thường xuyên bị các enzyme phân hủy Các glycoprotein Wnt biến đổi lipid tham gia vào phức hợp đồng thụ thể Frizzled-LRP5/6 để tạo một phức hợp ức chế bao gồm AXIN và sản phẩm của gen APC Phức hợp này thường nhắm mục tiêu β-catenin, làm cho β-catenin bào tương không phân hủy bởi các enzyme phân hủy protein (Hình 1.3) Do đó, tín hiệu Wnt ổn định β-catenin tế bào, giúp chuyển hóa vào nhân và kết hợp với các mục tiêu phiên mã, kết quả cuối cùng là thúc đẩy sự sao chép của tế bào[28]

Hình 1.3 Sơ lược về đường truyền tín hiệu Wnt

*Nguồn: Shivdasani RA (2018)[3]

Khi gen APC bị đột biến làm cho protein APC bị biến đổi, dẫn đến không tạo được phức hợp phá hủy β-catenin Do đó, mặc dù không có tín hiệu từ các protein Wnt, mức β-catenin bào tương vẫn tăng lên, chuyển vào nhân và dẫn đến liên tục sao chép các gen đích, làm cho tế bào tăng sinh quá mức và tạo

thành u[28]

1.2.3.2 Gen sinh ung thư KRAS, NRAS, BRAF và đường truyền tín hiệu MAPK

KRAS bị đột biến ở khoảng 40% UTĐTT và NRAS trong khoảng 5% trường hợp khác Đột biến KRAS xuất hiện ngay cả ở những tổn thương có tiềm năng ác tính thấp, chẳng hạn như ở các tiền u tuyến và polyp rất nhỏ và tần số của chúng tăng theo kích thước tổn thương[3, 29]

BRAF bị đột biến ở khoảng 10% UTĐTT, V600E là đột biến BRAF phổ biến nhất ở UTĐTT, melanoma và các bệnh ung thư khác Đột biến KRAS và BRAF là loại trừ lẫn nhau trong UTĐTT, cho thấy rằng chúng đại diện cho các cách luân phiên nhau đến cùng một tín hiệu kết thúc Đột biến BRAF là một dấu hiệu đặc trưng của UTĐTT MSI-hi không có tính gia đình và xuất hiện sớm trong các u tuyến có răng cưa[3, 29]

1.2.3.3 Đột biến gen PIK3CA và con đường tín hiệu PI3K

Có tới 20% UTĐTT mang đột biến hoạt hóa trong PIK3CA, gen mã hóa tiểu đơn vị p110 xúc tác của PI3K và rất ít UTĐTT mang đột biến liên quan PIK3R1 Nhóm đột biến PIK3CA ở exon 9 và 20 thường phát sinh muộn trong tiến trình chuyển từ u tuyến thành ung thư biểu mô, có thể trùng với xâm lấn[3]

1.2.3.4 Gen TP53 và các gen kháng ung thư khác

Mất allen của nhiễm sắc thể 17p được quan sát thấy trong khoảng 75% UTĐTT nhưng chỉ ở < 10% polyp, cho thấy đó là một sự kiện muộn có thể có lợi cho sự tiến triển của khối u Trong hầu hết các khối u có xảy ra hiện tượng mất dị hợp tử (Loss of heterozygosity - LOH) này, alen TP53 còn lại bị bất hoạt, thường gặp nhất ở codon 175, 245, 248, 273 hoặc 282 Các tế bào có chức năng TP53 nguyên vẹn trải qua quá trình dừng chu kỳ tế bào và apoptosis khi bị stress do tổn thương DNA, thiếu oxy, giảm khả năng tiếp cận chất dinh dưỡng, hoặc dị bội Mất TP53 cho phép các tế bào vượt qua những rào cản này để sống sót và tiến triển khối u nhưng không mang lại các đặc điểm bệnh cụ thể

1.2.4.1 Tế bào xâm nhập khối u

Một yếu tố đóng góp chính cho vi môi trường khối u là tình trạng viêm và các chất trung gian gây viêm, có liên quan mật thiết điến việc thúc đẩy sự phát triển của khối u Tình trạng viêm và các chất trung gian gây viêm được tiết ra bởi cả tế bào khối u và tế bào mô đệm, thúc đẩy các tế bào xâm nhập như đại thực bào liên quan khối u (tumor-associated macrophages - TAMs), tế bào ức chế có nguồn gốc tủy (myeloid-derived suppressor cells - MDSCs), tế bào mast, nguyên bào sợi liên quan đến ung thư (cancer-associated fibroblasts - CAFs), bạch cầu đơn nhân, bạch cầu đa nhân trung tính, tế bào lympho TCD8 và TCD4, tế bào đuôi gai (dendritic cells - DCs), tế bào giết tự nhiên (natural killer - NK), tế bào nội mô (endothelial cells), tế bào tiền thân nội mô (endothelial progenitor cells - EPCs), tiểu cầu và tế bào gốc trung mô ( mesenchymal stem cells - MSCs) Tình trạng viêm của mô đệm được chứng minh trên mô hình thực nghiệm, có tương tác với khối u và có vai trò thúc đẩy sự tiến triển của các u tuyến thành ung thư đại trực tràng[8]

1.2.4.2 Tăng sinh mạch khối u

Sự phát triển của các khối u đòi hỏi sự bổ sung của các mạch máu và các tế bào nội mạc để đáp ứng nhu cầu chuyển hóa của khối u Tăng sinh mạch khối u xảy ra khi sự cân bằng động của các yếu tố kích thích và các yếu tố ức chế

nghiêng về tân tạo mạch máu Các yếu tố kích thích tăng sinh mạch u gồm có tình trạng thiếu oxy mô, tình trạng viêm và hoạt động kích thích của các tế bào u [31]

Các mạch máu khối u không bình thường, chúng có cấu trúc và dòng chảy hỗn độn Về cấu trúc, các mạch máu khối u quanh co và giãn nở với đường kính thay đổi, phân nhánh và tạo cầu nối quá mức Dòng máu của khối u do đó cũng thay đổi, tạo nên các vùng thiếu oxy và toan hóa, dẫn tới sự thay đổi vi môi trường thúc đẩy quá trình đề kháng tình trạng thiếu oxy và chết theo chương trình (apoptosis) Thành mạch máu khối u là một lớp không đồng đều, có nhiều lỗ mở, được mở rộng từ các vị trí kết nối của tế bào nội mô và gián đoạn hoặc mất màng đáy, điều này cũng góp phần làm tăng tính thấm của các mạch máu này, cùng với sự mất chức năng của hệ thống bạch mạch, gây ra tăng áp lực thẩm thấu trong khối u[31]

1.2.4.3 Chất nền ngoại bào và các phần tử liên quan

Chất nền ngoại bào (extracellular matrix - ECM) là một cấu trúc ba chiều có tính tổ chức cao với nhiều vai trò sinh lý và bệnh lý Ngoài việc duy trì tính toàn vẹn và cấu trúc ổn định cho mô tổ chức, ECM còn điều chỉnh sự di chuyển của tế bào, sự biệt hóa và tăng sinh của tế bào, cung cấp một kho chứa các cytokine và các yếu tố tăng trưởng Việc thay đổi thành phần và cấu trúc của ECM có vai trò rất quan trọng trong sự hình thành và phát triển khối u[8]

ECM có năm loại đại phân tử, bao gồm collagen, laminin, fibronectin, proteoglycan và hyaluronan ECM có thể được chia thành hai nhóm chính: màng đáy và mô đệm Màng đáy có vai trò như một rào cản cơ học và tổ chức cấu trúc mô, cũng như điều chỉnh sự phát triển, biệt hóa, phân cực và biểu lộ gen của tế bào Sự phát triển xâm lấn của ung thư biểu mô là một quá trình nhiều bước phức tạp, liên quan đến sự phân giải của màng đáy Mô đệm bao gồm các polysaccharide, proteoglycan và các loại protein sợi khác nhau, trong khi các phân tử liên kết với chất nền bao gồm các thụ thể đường ruột, protease,

phosphoprotein, chất nhầy, lectin và các phân tử khác[8]

1.2.5 Đặc điểm hệ vi khuẩn tại tổ chức u và tổ chức di căn ở bệnh nhân ung thư đại trực tràng

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng hệ vi khuẩn đường tiêu hoá là cần thiết trong điều hoà đáp ứng miễn dịch của vật chủ[9] Hệ vi khuẩn tại khối u (intratumoral microbiota) có vai trò quan trọng hình thành đáp ứng miễn dịch tại chỗ của vi môi trường khối u và ảnh hưởng đến tiến triển của UTĐTT Hệ vi khuẩn tại khối u có vai trò khác nhau trong miễn dịch chống lại khối u, có thể là tăng hoặc giảm đáp ứng miễn dịch kháng khối u[9, 32] Hệ vi khuẩn tại mô UTĐTT, mô gan và hạch di căn bao gồm các vi khuẩn nội bào đặc hiệu cho từng loại khối u khác nhau[9]

Có mối liên quan giữa hệ vi khuẩn đường tiêu hoá với vi môi trường khối u đại trực tràng Một số chủng vi khuẩn đường tiêu hoá di chuyển tới vi môi trường khối u và tổ chức gan, hạch di căn thông qua hệ thống tuần hoàn, qua các hàng rào niêm mạc bị tổn thương hoặc cũng có thể từ mô lành cạnh khối u[33] Hệ vi khuẩn tại khối u ảnh hưởng đến sự tiến triển của UTĐTT thông qua một số cơ chế như gây tổn thương DNA, hoạt hoá các con đường tín hiệu gây ung thư, gây ức chế miễn dịch kháng ung thư và tác động tới quá trình chuyển hóa thuốc trong cơ thể[33] Đáng chú ý, trong các loại khối u khác nhau, thành phần và sự đa dạng của hệ vi khuẩn trong khối u rất không đồng nhất và có vai trò khác nhau trong sự phát triển của khối u[33, 34]

Hệ vi khuẩn đường tiêu hoá và hệ vi khuẩn tại khối u đều có tác dụng điều hoà tại vi môi trường khối u Hệ vi khuẩn đường tiêu hoá tác động gián tiếp tới vi môi trường khối u thông qua các chất chuyển hoá hoặc hệ thống miễn dịch làm biến đổi thành phần và chức năng của hệ vi khuẩn tại khối u [35] Bên cạnh đó, hệ vi khuẩn tại khối u có vai trò quan trọng trong đáp ứng miễn dịch kháng ung thư và ảnh hưởng tới hiệu quả kháng ung thư của các chất ức chế chốt kiểm soát miễn dịch[36]

Ngoài ra, sự phân bố của hệ vi khuẩn tại khối u và mô lành cạnh khối u là

có khác nhau Nghiên cứu của Nakatsu (2015) cho thấy tại mô UTĐTT có 5

chủng vi khuẩn chiếm tỷ lệ cao nhất là Fusobacterium, B fragilis, Gemella,

Peptostreptococcus and Parvimonas Tại mô đại tràng lành cạnh khối u đa

số là sự xuất hiện của E.coli Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, tải lượng tương đối của B fragilis tăng dần tại mô đại tràng ở người khoẻ mạnh, đến mô lành

cạnh u tuyến, mô tại u tuyến, mô lành cạnh ung thư và cuối cùng là mô ung

thư có tải lượng tương đối B fragilis cao nhất (p< 0,05)[37] Hoang

N.H.T(2022), ứng dụng kỹ thuật 16S rRNA metagenomics mô tả đặc điểm hệ vi khuẩn tại mẫu mô ung thư, mô lành cạnh ung thư của 43 bệnh nhân UTĐTT Nghiên cứu cho thấy sự hiện diện của các chủng vi khuẩn

Hungatella, Lachnoclostridium và Osillibacter tại mô ung thư cao hơn tại

mô lành cạnh ung thư (p< 0,05)[38]

Bên cạnh sự hiện diện của một số chủng vi khuẩn tại mô ung thư đại trực tràng, một số nghiên cứu đã xác định được sự có mặt của một số chủng vi khuẩn tại mẫu mô gan và mô hạch di căn từ UTĐTT Bullman và cộng sự (2017) đã

xác định được Fusobacterium ở 7/11 mẫu mô gan di căn từ UTĐTT bằng kỹ

thuật nuôi cấy mô kỵ khí và PCR Khi tiến hành giải trình tự gen chủng

Fusobacterium tại mô ung thư đại trực tràng và chủng Fusobacterium tại mô

gan di căn thấy có sự tương đồng 99% về kiểu gen[39] Yu và cộng sự (2016)

đã xác định được F nucleatum ở 20/20 (100%) mẫu hạch di căn từ UTĐTT cao hơn so với tỷ lệ phát hiện F nucleatum tại mẫu hạch không di căn từ UTĐTT (40%) (p<0,01)[40] Abeb và cộng sự (2016) đã xác định được F

nucleatum ở 10/12 mẫu mô gan di căn từ UTĐTT[15] Như vậy có thể thấy vai

trò của hệ vi khuẩn đường tiêu hoá cũng như hệ vi khuẩn tại vi môi trường khối u trong cơ chế bệnh sinh UTĐTT Các nghiên cứu cho thấy có sự biến đổi về thành phần hệ vi khuẩn tại khối u UTĐTT so với mô lành cạnh ung thư, đồng thời cũng đã xác định được sự hiện hiện của một số chủng vi khuẩn đường tiêu hoá tại mô gan và hạch di căn từ UTĐTT Tuy nhiên các kết quả nghiên cứu được tiến hành trên số lượng mẫu thấp, chưa có sự so sánh ghép cặp trên cùng

một bệnh nhân nên giá trị nghiên cứu còn chưa cao

1.3 VAI TRÒ CỦA HỆ VI KHUẨN ĐƯỜNG TIÊU HOÁ TRONG CƠ CHẾ BỆNH SINH UNG THƯ ĐẠI TRỰC TRÀNG

1.3.1 Đặc điểm hệ vi khuẩn đường tiêu hoá ở người

Trong hệ vi khuẩn đường tiêu hoá ở người, phần lớn vi khuẩn ở ruột non là vi khuẩn Gr (+), có vai trò lên men carbohydrate, vi khuẩn ở đại tràng chủ yếu là vi khuẩn Gr (-), chịu trách nhiệm phân huỷ protein và các amino acid Hệ vi khuẩn ở đại trực tràng gồm các loài thuộc 4 ngành chính là Firmicutes (chiếm khoảng 64%), Bacteroidetes (23%), Proteobacteria (8%) và Actinobacteria Sự phân bố của hệ vi khuẩn đường tiêu hoá phụ thuộc vào nồng độ pH, tải lượng vi khuẩn tại dạ dày và tá tràng khoảng 102-103 vi khuẩn/gram chất trong lòng ruột, chủ yếu là vi khuẩn hiếu khí, trong khi đó tải lượng vi khuẩn ở manh tràng và đại tràng khoảng 1011-1012 vi khuẩn/ gram phân, chủ yếu là vi khuẩn kỵ khí [41]

Hệ vi khuẩn đường tiêu hoá ở người phát triển mạnh mẽ từ khi trẻ được sinh ra và có sự biến đổi thành phần của hệ vi khuẩn theo thời gian do có sự khác nhau về chế độ ăn, lối sống, tình trạng bệnh tật, yếu tố di truyền, môi trường nơi sinh sống và các thuốc đang sử dụng Ở trẻ sơ sinh, ngành vi khuẩn chủ yếu là Bacteroides và Bifidobacteria, hệ vi sinh vật ở tuổi dậy thì có ngành Firmicutes và Bacteroides là chính, trong khi ở người trưởng thành thì ngành Bacteroides và Firmicutes chiếm ưu thế [42, 43]

Hệ vi khuẩn đường tiêu hoá ở người có chức năng điều hoà miễn dịch, chuyển hoá và bảo vệ cơ thể vật chủ thông qua các chất trung gian chuyển hoá tổng hợp của hệ vi khuẩn đường tiêu hoá và vật chủ Hệ vi khuẩn đường tiêu hoá có vai trò rất quan trọng cho quá trình lên men các chất xơ và tinh bột Các sản phẩm lên men cuối cùng là các acid béo chuỗi ngắn (Short-chain fatty acids - SCFA) như butyrate, propionate, acetate hoạt động như những cơ chất cung cấp khoảng 10% năng lượng khẩu phần ăn hàng ngày cho cơ thể[44] Khoảng

80% các tế bào miễn dịch hoạt động trong cơ thể người tập trung ở hệ lympho của ruột (Gut associated lymphoid tissue - GALT), cho thấy mối tương tác quan trọng giữa hệ vi sinh đường ruột và hệ miễn dịch đường ruột Các thụ thể nhận dạng kiểu mẫu (PRR-Pattern recognition receptors) có khả năng phân biệt vi sinh vật gây bệnh và các kháng nguyên vô hại, đó là các thụ thể toll-like (TLR- Toll-like receptor) TLR có mặt trên đại thực bào, bạch cầu trung tính, tế bào tua (DCs-dendritic cells), các tế bào biểu mô ruột (ECs-intestinal epithelial cells) và các tế bào khác thuộc hệ miễn dịch tự nhiên Các TLR có vai trò quan trọng để duy trì mối quan hệ cộng sinh giữa hệ vi sinh đường ruột với vật chủ và tạo sự cân bằng nội môi đường ruột[45] Các vi khuẩn chí ức chế sự phát triển của vi khuẩn có hại thông qua cạnh tranh các chất dinh dưỡng và điểm gắn (receptor) vào tế bào biểu mô đường ruột Các vi khuẩn chí còn sản xuất ra chất bacteriocin có thể tiêu diệt vi khuẩn có hại Quá trình lên men và tạo ra các acid béo làm giảm độ pH trong đại tràng, làm ức chế sự phát triển của vi khuẩn có hại và tạo điều kiện thuận lợi cho các vi khuẩn có lợi tăng sinh Các vi khuẩn có ích giúp cho hệ miễn dịch phản ứng một cách hợp lí đối với các kháng nguyên Do đó, việc thiếu các vi khuẩn có ích này làm cho hệ miễn dịch phản ứng quá mức đối với các kháng nguyên gây dị ứng[46]

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự cân bằng hệ vi khuẩn đường ruột ở người gồm nồng độ pH đường ruột, tác dụng của kháng sinh, probiotic và prebiotic, tình trạng bệnh tật Nồng độ pH của đường ruột tăng dần từ dạ dày đến đại tràng, pH dạ dày thấp giúp cho quá trình tiêu hoá thức ăn và tiêu diệt các vi khuẩn có hại Nồng độ pH thay đổi ảnh hưởng tới sự phát triển các các vi khuẩn lên men sinh acid lactic và vi khuẩn gây thối sản xuất amoniac Sự mất cân bằng của 2 loại vi khuẩn này có thể gây ra các tổn thương đường tiêu hoá[47] Sử dụng kháng sinh kéo dài làm giảm số lượng vi khuẩn có lợi, giúp vi khuẩn gây bệnh phát triển và tăng tỷ lệ vi khuẩn kháng kháng sinh Probiotic là các

vi khuẩn có lợi cho cơ thể, giúp cải thiện sự cân bằng vi khuẩn đường ruột, ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây hại và các vi khuẩn sản sinh độc tố Prebiotic là các thực phẩm cho lợi khuẩn, có thể lên men được trong quá trình tiêu hóa Người ta thường kết hợp probiotic với prebiotic (synbiotic) để tăng tác dụng có ích đối với cơ thể[48] Đối với bệnh nhân mắc bệnh viêm ruột thì việc giảm số lượng Bifidobacteria, Lactobacilli và tăng số lượng các vi khuẩn khác như Bacteroides có liên quan đến sự xuất hiện và mức độ nặng nhẹ của bệnh[49]

1.3.2 Một số cơ chế sinh ung thư đại trực tràng liên quan đến hệ vi khuẩn đường tiêu hoá

1.3.2.1 Tương tác giữa yếu tố môi trường và di truyền

Các yếu tố môi trường như tiếp xúc khói bụi, ô nhiễm, các chất hóa học và một số thói quen ăn uống: uống nhiều rượu, ăn nhiều chất béo và thịt đỏ, ăn ít chất xơ, cùng với những bệnh rối loạn chuyển hóa như tiểu đường, béo phì dẫn đến rối loạn hệ vi sinh vật đường ruột (dysbiosis) Loạn khuẩn đường ruột dẫn đột biến gen của các gen ức chế khối u, tiền gen sinh ung thư (proto- oncogenes) và các gen sửa chữa DNA đã thúc đẩy quá trình chuyển dạng của các tế bào biểu mô đại tràng bình thường, đồng thời làm thay đổi đáp ứng miễn dịch dẫn đến tiến triển UTĐTT Hiện tượng tăng methyl hóa DNA và đột biến gen dẫn đến rối loạn điều hòa các con đường tín hiệu (TGFβ/KRAS/Wnt) và khi các con đường tín hiệu này được kích hoạt sẽ thúc đẩy UTĐTT Ngoài ra, loạn khuẩn ruột cũng tạo tiền đề cho những biểu hiện bất thường của các miRNA đã thúc đẩy quá trình tiến triển của UTĐTT và di căn[50]

1.3.2.2 Quá trình viêm và điều hòa miễn dịch

UTĐTT có liên quan đến bệnh viêm ruột (IBD) như viêm loét đại tràng hoặc bệnh Crohn Trong một nghiên cứu phân tích tổng hợp từ 12 nghiên cứu với gần 45.000 bệnh nhân mắc IBD, nguy cơ mắc UTĐTT ở những người mắc

IBD cao hơn khoảng ba lần so với những người không mắc IBD (RR 2,93, 95% CI 1,79–4,81)[51] Một số nghiên cứu trên mô hình chuột thực nghiệm cũng

chỉ ra rằng, chủng vi khuẩn F nucleatum có thể hoạt hóa con đường tín hiệu

nuclear factor-κB và thúc đẩy sự xâm nhập của tế bào dòng tủy vào trong

các khối u, tạo ra các cytokins gây viêm thúc đẩy tiến triển thành UTĐTT ở chuột[11] Ngoài ra, B fragilis sản xuất ra các nội độc tố của chúng (virulence factor B fragilis toxin) đã kích hoạt một loạt các phản ứng viêm

liên quan tới IL-17, các con đường tín hiệu STAT3 (signal transducer and activator of transcription 3) và NF-κB (nuclear factor-κB signalling) tại tế bào biểu mô đại trực tràng[52] Sự tương tác giữa hệ vi khuẩn đường ruột và hệ thống miễn dịch của cơ thể thông qua các thụ cảm thể nhận dạng khuôn mẫu (Pattern recognition receptors- PRRs) Chính sự tương tác này đã tạo ra các chất trung gian gây viêm và hoạt hoá các con đường tín hiệu beta-catenin và STAT thúc đẩy hình thành UTĐTT Ngoài ra, vi khuẩn đường ruột sinh ra các enzym hoạt hoá các chất gây ung thư làm tổn thương DNA và biến đổi gen, từ đó hình thành UTĐTT[53]

1.3.2.3 Sự trao đổi chất của các thành phần trong thức ăn

Các axit béo chuỗi ngắn (SCFAs) như butyrate, propionate và acetate là các chất chuyển hóa được sản xuất từ quá trình chuyển hóa của vi khuẩn đường ruột với các thành phần trong khẩu phần ăn Khi ăn phải cacbohydrat khó tiêu như chất xơ và tinh bột khó tiêu sẽ dẫn đến quá trình lên men vi sinh vật tạo ra các axit béo chuỗi ngắn (SCFAs) trong đại tràng Chất butyrate có thể ức chế histone deacetylase trong tế bào biểu mô đại tràng và tế bào miễn dịch để điều hòa làm giảm các cytokine gây viêm và gây ra hiện tượng chết tế bào theo chương trình (apoptosis) ở các dòng tế bào ung thư đại trực tràng Hơn nữa, butyrate và propionat có tác dụng kích thích tế bào lympho T tạo ra một chất chống viêm mạnh trong mô hình động vật [54]

Hình 1.4 Vai trò của các acid béo chuỗi ngắn (SCFAs) và polyamines trong cơ chế bệnh sinh ung thư đại trực tràng

*Nguồn: Lidia Sánchez-Alcoholado (2020)[55]

Polyamines là các amin béo cần thiết cho sự phát triển của tế bào, chúng được tạo ra từ quá trình chuyển hóa của vi sinh vật và enzym ornithine decarboxylase (ODC) đóng vai trò quan trọng vào quá trình sinh tổng hợp polyamines Trong ung thư đại tràng có tăng mức độ biểu hiện của enzym ODC tại mô ung thư so với mô lành cạnh khối u, gợi ý rằng tăng sản xuất polyamine có thể liên quan tới hình thành ung thư đại trực tràng Việc sử dụng alpha- difluoromethylornithine (DFMO), là chất ức chế tổng hợp polyamine kết hợp với chất chống viêm non-steroids cũng là một liệu pháp điều trị có hiệu quả ở bệnh nhân u tuyến đại trực tràng Ngoài ra, sử dụng chất ức chế vận chuyển polyamine AMXT 1501 kết hợp DFMO cũng có hiệu quả trong điều trị UTĐTT trên mô hình thực nghiệm [56]

1.3.3 Vai trò của Fusobacterium nucleatum trong cơ chế bệnh sinh ung thư

đại trực tràng

F nucleatum là một vi khuẩn Gram âm kỵ khí và đang được nghiên cứu

là có liên quan nhiều đến UTĐTT F nucleatum có khả năng bám và xâm nhập

vào các tế bào biểu mô đại trực tràng bằng cách sử dụng một số yếu tố độc lực

như Fusobacterium adhesin A (Fad A), Fusobacterium autotransporter protein 2 (Fap2) và protein A màng ngoài của F nucleatum chịu trách nhiệm hoạt hóa

các tín hiệu tiền ung thư, kích hoạt quá trình chuyển dạng trung biểu mô (EMT) tại biểu mô để gây ung thư đại trực tràng[11, 15]

F nucleatum có 1 yếu tố kết dính là FadA gắn với E-cadherin ở vùng

amino acid 11 để hoạt hóa con đường tín hiệu β-Catenin dẫn tới hoạt hóa các gen sinh ung thư Nồng độ của FadA trong tổ chức đại tràng ở những bệnh nhân u tuyến và ung thư biểu mô tuyến cao hơi 10-100 lần so với người khỏe mạnh Tăng biểu hiện của FadA trong ung thư đại trực tràng tương quan với sự tăng biểu hiện của các gen gây viêm và sinh ung thư[11, 50]

Ngoài ra, F nucleatum mang yếu tố Fap2 là một protein gắn Gal-GalNAc được biểu hiện trên bề mặt của F nucleatum, chúng có thể nhận ra Gal-GalNAc

của tế bào vật chủ và nó giúp cho vi khuẩn này tập trung với số lượng lớn tại các tế bào biểu mô của ung thư đại tràng Gal-GalNAc được biểu hiện quá mức ở bệnh

nhân UTĐTT và nó được nhận ra bởi F nucleatum mang Fap2 Người ta nhận thấy rằng các chủng F nucleatum thiếu hoặc bị bất hoạt yếu tố Fap2 bằng đột biến

cho thấy giảm gắn với Gal-GalNAc và giảm hình thành UTĐTT trên mô hình chuột[15] Điều này cho thấy các yếu tố độc lực, chẳng hạn như FadA cùng với

các protein bề mặt của F nucleatum có thể là những đích tác động tiềm năng cho

sự phát triển của liệu pháp miễn dịch chống lại UTĐTT

Khi sử dụng dòng tế bào ung thư đại tràng, Zhang và cộng sự (2019) đã

chứng minh nhiễm F nucleatum làm giảm hiệu quả với hoá chất của dòng tế

bào UTĐTT với 5-fluorouracil (5-FU), một thuốc được sử dụng phổ biến ở

bệnh nhân UTĐTT Nhiễm F nucleatum điều hoà biểu hiện một protein có tên

là BIRC3 (baculoviral inhibitor of apoptosis protein repeat 3), có chức năng ức chế quá trình chết tế bào theo chương trình Biểu hiện của BIRC3 ở dòng tế bào

UTĐTT khi bị nhiễm F nucleatum được điều hoà thông qua con đường tín hiệu

TLR4/NF-kB và làm giảm nhạy cảm với hoá chất của dòng tế bào UTĐTT với

5-FU Ngoài ra, F nucleatum cũng gây ra kháng hoá trị của dòng tế bào UTĐTT với 5-FU trên mô hình chuột Tải lượng của F nucleatum tương quan tới kháng 5-FU ở bệnh nhân UTĐT tiến triển, điều này gợi ý F nucleatum có

thể được sử dụng như là một đích tác động nhằm nâng cao hiệu quả điều trị

UTĐTT với 5-FU[57] Yu và cộng sự (2017) đã chứng minh được rằng F

nucleatum thúc đẩy kháng hoá trị của dòng tế bào UTĐTT thông qua điều hoà

quá trình tự thực bào Khi nghiên cứu trên dòng tế bào ung thư đại tràng, F

nucleatum thúc đẩy UTĐTT kháng với các thuốc hoá trị như Oxaliplatin và 5-

FU thông qua con đường tín hiệu bẩm sinh TLR4 và MYD88 Tiếp theo, F

nucleatum làm giảm điều hoà các microRNAs: miR-18a và miR-4802, làm tăng

điều hoà các yếu tố tự thực bào như ULK1 và ATG7, dẫn đến ức chế quá trình chết tế bào theo chương trình của tế bào ung thư và tăng cường kháng hoá trị

Đo tải lượng của F nucleatum có thể hữu ích trong tiên lượng và theo dõi điều

trị ở bệnh nhân UTĐTT[16]

Sử dụng mô hình dòng tế bào UTĐTT, một số nghiên cứu đã chứng minh

F nucleatum có khả năng kích thích trực tiếp tế bào UTĐTT phát triển

Rubinstein và cộng sự (2013) đã chứng minh F nucleatum kích thích phát triển

một số dòng tế bào UTĐTT như HT-29 nhưng không kích thích phát triển các dòng tế bào không phải UTĐTT như HEK293[11] Khi loại bỏ gen gây độc

fadA , nghiên cứu đã chứng minh FadA là yếu tố gây độc quan trọng để thúc

đẩy phát triển dòng tế bào UTĐTT[11] Yang và cộng sự (2017) đã chứng minh

F nucleatum làm tăng sinh dòng tế bào UTĐTT do làm tăng biểu hiện của

microRNA-21 có chức năng như một gen gây ung thư do ức chế biểu hiện của

các gen ức chế khối u Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, F nucleatum hoạt hoá con

đường tín hiệu NF-kB thông qua Toll-like receptor 4 làm tăng biểu hiện microRNA-21[58]

Tế bào T gây độc tế bào và tế bào diệt tự nhiên là những tế bào chính có vai trò loại bỏ các tế bào ung thư và tiền ung thư[59] Shenker và cộng sự (1995)

đã chứng minh F nucleatum ức chế tế bào lympho T ở người đáp ứng với quá

trình phân bào do làm ngừng quá trình phân bào ở pha G1[60] Gur và cộng sự

(2015) đã chứng minh F nucleatum bảo vệ tế bào ung thư từ tế bào diệt tự

nhiên (NK) thông qua yếu tố Fap2 Các lymphocytes thâm nhiễm khối u và tế

bào T hoạt động bị ức chế bởi F nucleatum thông qua yếu tố Fap2[61] Kostic

và cộng sự (2013), gây ung thư đại tràng trên mô hình chuột sau đó gây nhiễm

F nucleatum thì thấy số lượng u ở đại tràng tăng cao hơn ở nhóm chuột được

gây nhiễm F nucleatum so với nhóm không gây nhiễm Nghiên cứu cũng chỉ

ra rằng, tại mô ung thư đại tràng từ chuột thực nghiệm có tăng biểu hiện các cytokines như yếu tố hoại tử u (TNF), IL-6 và IL-8, đây chính là các cytokins cũng xuất hiện tại mô UTĐTT ở người[57]

Hình 1.5 Vai trò của F nucleatum trong cơ chế bệnh sinh ung thư

đại trực tràng

*Nguồn: Lee (2019)[62]

1.3.4 Tình hình nghiên cứu về mối liên quan giữa F nucleatum với ung

thư đại trực tràng

Đến nay trên thế giới đã có một số nghiên cứu về mối liên quan giữa F

nucleatum với UTĐTT Yan và cộng sự (2017) nghiên cứu trên 280 bệnh nhân

UTĐTT giai đoạn III và IV, sử dụng kỹ thuật qPCR phát hiện tải lượng F

nucleatum tại mẫu mô ung thư cao hơn tại mẫu mô lành cạnh ung thư (0,1092

± 0,215 và 0,0245 ± 0,0553, P < 0.001) Tải lượng của F nucleatum liên quan tới mức độ xâm lấn khối u, bệnh nhân có tải lượng F nucleatum thấp có thời

gian sống thêm không bệnh tốt hơn[63] Nghiên cứu của Li và cộng sự (2016) trên 101 bệnh nhân UTĐTT, sử dụng kỹ thuật qPCR xác định tải lượng tương

đối F nucleatum tại mẫu mô ung thư (0,242 (0,178 - 0,276) ) cao hơn đáng kể

tại mẫu mô lành cạnh ung thư (0,050 (0,023 - 0,067))(p<0,01) Tỷ lệ phát hiện

F nucleatum tại mẫu mô ung thư tương đối cao (87,1%) Tần suất bệnh nhân

UTĐTT di căn hạch là cao hơn ở nhóm có tải lượng F nucleatum cao (52/88

(59,1%)) so với nhóm có tải lượng thấp (0/13(0%)) (p<0,005)[64]

Yu và cộng sự (2017) nghiên cứu trên 31 bệnh nhân UTĐTT gồm 16 ca

tái phát và 15 ca không tái phát, tỷ lệ phát hiện và tải lượng tương đối F

nucleatum tại mô đại tràng ở nhóm tái phát cao hơn nhóm không tái phát

(p<0,01), tại mô ung thư cao hơn tại mô lành cạnh ung thư ở cả 2 nhóm tái phát và không tái phát (p<0,05)[16] Nghiên cứu của Liang và cộng sự (2017) trên 203 bệnh nhân UTĐTT và nhóm chứng 236 người khoẻ mạnh tình nguyện, tỷ

lệ phát hiện F nucleatum trong mẫu phân ở nhóm ung thư cao hơn nhóm chứng (98,2% và 72%, p<0,0001) Tải lượng trung bình F nucleatum trong mẫu phân

ở nhóm ung thư cao hơn nhóm chứng (0,0288 và 8,1.e-6 ; p< 0,0001)[65] Wong và cộng sự (2017) nghiên cứu trên 3 nhóm gồm 104 bệnh nhân UTĐTT, 103 bệnh nhân u tuyến và 102 người khoẻ mạnh làm nhóm chứng Tải lượng tương

đối F nucleatum trong mẫu phân ở nhóm bệnh nhân ung thư cao hơn nhóm

chứng 132 lần (p<0,001)[66]

Nghiên cứu của Yamaoka và cộng sự (2018) trên 100 mẫu mô UTĐTT và

72 mẫu mô niêm mạc bình thường, tỷ lệ phát hiện F nucleatum tại mẫu mô

ung thư cao hơn tại mẫu mô niêm mạc bình thường (75% và 63,9%, p<0,05)

Tải lượng trung bình của F nucleatum tại mẫu mô niêm mạc bình thường là

0,4 copies/ng DNA thấp hơn tải lượng tại mô ung thư là 1,9 copies/ng DNA

(p=0,0031) Tải lượng F nucleatum tại mô ung thư giai đoạn IV cao hơn giai

đoạn I-III và tương quan với kích thước khối u, đột biến KRAS, thời gian sống thêm (p<0,05)[67] Ito và cộng sự (2015) nghiên cứu trên 511 mẫu mô UTĐTT

và 343 mẫu mô polyp tiền ung thư, tỷ lệ phát hiện F nucleatum tại mẫu mô

ung thư là 56%, cao hơn tỷ lệ phát hiện trong các mẫu mô tiền ung thư (polyp tăng sản 24%, u tuyến răng cưa có cuống 35%, u tuyến răng cưa truyền thống 30%, u tuyến không có răng cưa 33% (p<0,0001)[68] Nghiên cứu của Suehiro và cộng sự (2017) trên 158 bệnh nhân UTĐTT, 19 bệnh nhân polyp ung thư hoá, 11 bệnh nhân polyp lành tính và 60 người khoẻ mạnh làm nhóm chứng

Khi so sánh với nhóm chứng thì tải lượng tương đối F nucleatum tại mẫu phân

cao hơn ở nhóm polyp lành tính (p=0,00147), polyp ung thư hoá (p=0,006) và nhóm UTĐTT (p<.0,0001)[69] Như vậy, tổng hợp từ các nghiên cứu trên nhóm bệnh nhân UTĐTT người Châu Á cho thấy tỷ lệ phát hiện và tải lượng

F nucleatum tại mẫu mô UTĐTT giai đoạn muộn cao hơn giai đoạn sớm, tại

mô ung thư cao hơn mô lành cạnh ung thư Tải lượng F nucleatum liên quan

tới thời gian sống thêm không bệnh ở BN UTĐTT

Nghiên cứu của Flangan và cộng sự (2014) xác định tỷ lệ phát hiện F

nucleatum trong mẫu mô ung thư và mô lành cạnh ung thư từ 122 bệnh nhân

UTĐTT ở 3 nước Châu Âu ( cộng hoà Séc, Đức và Irelan) Tỷ lệ phát hiện F

nucleatum tại mô ung thư cao hơn tại mô lành cạnh ung thư tại 3 nước Châu âu

(p=0,002, p= 0,0001, p= 0,006 tương ứng với các nước Cộng hoà Séc, Đức và

Ireland) Tải lượng F nucleatum tại mô u tuyến có loạn sản độ cao, cao hơn

tại mô lành (p< 0,015)[70] Bundgaard và cộng sự (2019) nghiên cứu trên 99

bệnh nhân UTĐTT và 96 bệnh nhân u tuyến, tỷ lệ phát hiện F nucleatum ở

nhóm ung thư cao hơn nhóm u tuyến (29,3% và 3,0%, p<0,001), tỷ lệ phát

hiện F nucleatum không liên quan đến tỷ lệ sống không bệnh trong 5

năm[71] Nghiên cứu của Eklof và cộng sự (2017) trên 39 bệnh nhân UTĐTT, 134 bệnh nhân u tuyến có loạn sản và 66 người khoẻ mạnh làm

nhóm chứng Tỷ lệ phát hiện F nucleatum trong mẫu phân ở nhóm ung thư

cao nhất (69,2%), tiếp đến là nhóm có loạn sản (20,1%) và nhóm chứng (24,3%) (p< 0,001)[72] Castellarin và cộng sự (2012) nghiên cứu trên 99

bệnh nhân UTĐTT, tải lượng trung bình F nucleatum tại mẫu mô ung thư

cao hơn tại mẫu mô lành cạnh ung thư 415 lần (p<0,05)[73] Tổng hợp các nghiên cứu trên nhóm BN UTĐTT người Châu Âu, tỷ lệ phát hiện và tải

lượng tương đối của F nucleatum tại mô ung thư cao hơn tại mô u tuyến, tại

mô ung thư cao hơn mô lành cạnh ung thư

Mima và cộng sự (2015) nghiên cứu trên 598 mẫu mô UTĐTT và 558

mẫu mô lành cạnh ung thư, tỷ lệ phát hiện F nucleatum ở nhóm mô ung thư

cao hơn nhóm mô lành cạnh ung thư (13% và 3,4%, p<0,001) Trong số 558

cặp ghép mẫu, tải lượng F nucleatum tại mô ung thư cao hơn tại mô lành cạnh

ung thư (p<0,0001)[74] Nghiên cứu của Mima và cộng sự (2016) trên 1102

bệnh nhân UTĐTT, tỷ lệ phát hiện F nucleatum trong mẫu mô ung thư tăng

dần từ trực tràng (2,5%) cho đến manh tràng (11%) (p<0,0001)[75] Proenca và cộng sự (2018), nghiên cứu trên 43 bệnh nhân UTĐTT và 27 bệnh nhân u

tuyến, tỷ lệ phát hiện F nucleatumtại mẫu ung thư và u tuyến cao hơn tại mẫu mô lành cạnh ung thư và mô lành cạnh u tuyến (p=0,0002) Tải lượng F

nucleatum tại mẫu mô ung thư cao hơn tại mẫu mô u tuyến 24,84 lần

(p<0,0001)[76] Như vậy, ở BN UTĐTT người Châu Mỹ cũng cho kết quả

tương tự là tải lượng F nucleatum tại mô ung thư cao hơn u tuyến Ngoài ra, tải lượng tương đối của F nucleatum có biến đổi theo vị trí u

Tại Việt Nam chưa có nghiên cứu nào tìm hiểu về mối liên quan giữa tỷ

lệ phát hiện và tải lượng tương đối của F nucleatum với ung thư đại trực tràng

1.3.5 Vai trò của Bacteroides fragilis trong cơ chế bệnh sinh ung thư đại

trực tràng

B fragilis là vi khuẩn kỵ khí Gram âm phổ biến ở đường tiêu hóa thấp có

khả năng xuyên qua lớp chất nhầy của ruột và hình thành màng sinh học trên bề

mặt biểu mô đường ruột[18] B fragilis sinh ra nội độc tố ruột Bacteroides

fragilis toxin (BFT), độc tố này gắn với thụ cảm thể protein bề mặt ở tế bào biểu

mô đại tràng (colonic epithelial cell receptor – CEC receptor) và bắt đầu phân cắt E-cadherin Bình thường trong nội bào E-cadherin kết hợp với β‑catenin, đây là một thành phần rất quan trọng của con đường tín hiệu Wnt (Wnt signaling pathway) Sự phân cắt E-cadherin giải phóng và làm tăng β-catenin, tạo thuận lợi cho quá trình chuyển dạng trung-biểu mô[53] Sự phân cắt E-cadherin cũng tạo điều kiện cho việc tăng sản xuất các chemokines như IL-6, IL-8 và IL-1β, từ đó chúng hoạt hóa các con đường tín hiệu NF-κB và MAPK ở tế bào biểu mô đại tràng, tạo ra đáp ứng viêm trong tế bào và các chất sinh ung thư Sự kết hợp

giữa độc tố BFT của B fragilis với thụ cảm thể CEC của tế bào biểu mô đường

ruột cũng dẫn đến hoạt hóa các con đường tín hiệu tế bào quan trọng như STAT 3 (signal transducer and activator of transcription 3) cùng với sự hình thành các ROS (reactive oxygen species) và NOS (nitrogen oxygen species) gây tổn thương DNA ở các tế bào biểu mô, đồng thời cũng gây tăng biểu hiện của một số gen gây ung thư lên nhiều lần như c-Myc, dẫn đến sự hình thành lên u tuyến và ung thư đại trực tràng[52, 77-79]

B fragilis tạo ra các màng sinh học (biofilm) có thể làm giảm hoặc tái

phân bố lại E-cadherin ở tế bào biểu mô đại tràng, từ đó kích thích tế bào biểu mô đại tràng sản xuất IL-6, hoạt hoá con đường tín hiệu STAT3 gây tăng sinh

tế bào[80] Một số nghiên cứu đã chứng minh COX-2 đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành và tiến triển ung thư do thúc đẩy tăng sinh tế bào, tăng sinh mạch, ức chế tế bào chết theo chương trình, tăng khả năng di căn

Trong khi đó, B fragilis được chứng minh kích thích tế bào biểu mô đại tràng

tăng biểu hiện COX-2[81, 82]

Hình 1.6 Vai trò của B fragilis trong cơ chế bệnh sinh ung thư

đại trực tràng

*Nguồn: Wu (2007)[78]

Van Tassell và cộng sự (1992) lần đầu tiên phân lập và mô tả đặc tính

nội độc tố của B fragilis, đã chứng minh chúng có sinh độc tố gây độc lên

dòng tế bào HT-29 của ung thư đại tràng[83] Wu và cộng sự (2003) nghiên

cứu cho thấy độc tố của B fragilis liên quan đến tăng sinh dòng tế bào HT-

29/C1 do hoạt hoá quá trình phiên mã phụ thuộc tế bào T và thúc đẩy tăng

sinh tế bào, đồng thời kích thích IL-8[84] Kim và cộng sự (2006), B fragilis

sinh độc tố gây tăng biểu hiện của COX-2 và prostaglandin E2 ở dòng tế bào biểu mô đường tiêu hoá ở người[85] Remache và cộng sự (2014) đã chứng

minh độc tố của B fragilis gây phân cắt E-cadherin ở các dòng tế bào ung

thư biểu mô tuyến đại trực tràng ở người[86] Jeon và cộng sự (2019), độc

tố bft làm giảm sự biểu hiện của β-catenin dẫn đến tăng hoạt hoá NF-kB và

tăng biểu hiện IL-8 trên dòng tế bào biểu mô đại tràng ở người[87] Nakano

và cộng sự (2006), B fragilis sinh độc tố gây viêm loét, phù nề và thâm

nhiễm ruột trên mô hình là chuột[88] Geis và cộng sự (2015) đã chứng minh

B fragilis gây ung thư trên mô hình chuột liên quan đến tế bào T điều hoà

(Treg) hoạt hoá quá trình sinh ung thư qua trung gian tế bào Th17[89] Nghiên cứu của Destefano và cộng sự (2016) trên mô hình chuột, số lượng và kích thước khối khối u đại tràng tăng lên liên quan đến thời gian nhiễm

B fragilis, khi điều trị kháng sinh Cefotaxin để loại bỏ B fragilis thì thấy

giảm đáng kể mức độ biểu hiện của IL-17A[90]

1.3.6 Tình hình nghiên cứu về mối liên quan giữa B fragilis với ung thư

đại trực tràng

Nghiên cứu của Toprak và cộng sự (2006) cho thấy tỷ lệ phát hiện B

fragilis trong mẫu bệnh phẩm phân ở 73 bệnh nhân UTĐTT là 38%, trong khi

tỷ lệ phát hiện B fragilis ở nhóm 59 người khoẻ mạnh là 12% (p= 0,009)[52]

Nghiên cứu của Boleij và cộng sự (2015) trên 49 bệnh nhân UTĐTT và 49

người khoẻ mạnh, tỷ lệ phát hiện gen gây độc bft từ B fragilis ở nhóm mô ung

thư là 85,7% ở đại tràng bên trái và 91,7% ở đại tràng bên phải, cao hơn so với nhóm người khoẻ mạnh (53,1%; p = 0,03 và 55,5%; p=0,04) Tỷ lệ phát hiện gen bft tại niêm mạc đại tràng có xu hướng tăng từ giai đoạn sớm đến giai đoạn muộn ở UTĐTT (72,7% so với 100%, p = 0,093)[91] Nghiên cứu của Viljoen và cộng sự (2015) trên 73 bệnh nhân UTĐTT, tỷ lệ phát hiện và tải lượng tương

đối B fragilis tại mẫu mô UTĐTT giai đoạn III và IV cao hơn giai đoạn I và II

(p<0,05)[92] Keenan và cộng sự (2016) nghiên cứu trên 71 BN UTĐTT và 71

người khoẻ mạnh cho thấy tỷ lệ phát hiện gen bft trong mẫu phân từ 71 bệnh

nhân UTĐTT là 27% và 10% ở nhóm 71 người khoẻ mạnh (p=0,016)[93] Nghiên cứu của Zhou và cộng sự (2016) trên 97 bệnh nhân UTĐTT, tỷ lệ phát

hiện gen bft trong mẫu mô ung thư cao hơn tại mô lành cạnh ung thư

(p<0,001)[94] Nghiên cứu của Purcell và cộng sự (2017) phát hiện gen bft

dương tính trong mẫu mô từ polyp loạn sản độ thấp - giai đoạn sớm của UTĐTT

và tỷ lệ phát hiện gen bft trong mẫu mô đại tràng bên trái cao hơn so với bên

phải (p=0,025)[95] Tổng hợp các nghiên cứu từ các nước Châu Âu và Châu

Đại Dương tỷ lệ phát hiện B fragilis tăng dần theo các giai đoạn tiến triển của

UTĐTT và có sự khác nhau theo vị trí của UTĐTT

Haghi và cộng sự (2019), tỷ lệ phát hiện B fragilis trong mẫu phân từ 60

bệnh nhân UTĐTT là 58,3%, cao hơn 26,6% ở nhóm 60 người khoẻ mạnh tình

nguyện (p<0,05) Tỷ lệ phát hiện gen bft trong mẫu phân ở nhóm UTĐTT giai

đoạn III cao hơn giai đoạn I và II (p<0,05)[96] Zamani và cộng sự (2020), tỷ

lệ phát hiện gen bft trong 68 mẫu mô UTĐTT là 81%, trong mẫu mô đại tràng

ở nhóm người khoẻ mạnh là 3,8%[17] Nghiên cứu của Shariati và cộng sự

(2021) trên 30 bệnh nhân UTĐTT, tỷ lệ phát hiện B fragilis tại mẫu mô ung

thư là 66%, tại mô lành cạnh ung thư là 60% Ngoài ra, 15% bệnh nhân UTĐTT

dương tính với B fragilis có xuất hiện gen bft trong cả mẫu mô ung thư và mô

lành cạnh ung thư[97] Như vậy, với một số nghiên cứu tại Châu Á tỷ lệ phát

hiện B fragilis tại mẫu mô UTĐTT tăng theo giai đoạn UTĐTT và tại mô ung

thư cao hơn tại mô lành cạnh ung thư

Tại Việt Nam chưa có nghiên cứu nào tìm hiểu về mối liên quan giữa tỷ

lệ phát hiện và tải lượng tương đối của B fragilis với ung thư đai trực tràng

1.4 CÁC YẾU TỐ NGUY CƠ GÂY UNG THƯ ĐẠI TRỰC TRÀNG 1.4.1 Tiền sử cá nhân

UTĐTT có liên quan đến bệnh viêm ruột (IBD), chẳng hạn như viêm loét đại tràng hoặc bệnh Crohn Trong một phân tích tổng hợp gồm 12 nghiên cứu với gần 45.000 bệnh nhân mắc IBD, nguy cơ mắc UTĐTT ở những người mắc IBD được cho là cao hơn khoảng ba lần (RR 2,93, 95% CI 1,79–4,81) so với những người không mắc IBD[51] Các nghiên cứu dịch tễ học đã chỉ ra rằng