Characterization of urinary microbiome dysbiosis in prostate cancer and benign prostatic hyperplasia: A metagenomics study from North-Eastern Algeria

ملخص تقني: توصيف اختلال التوازن الميكروبي في المسالك البولية لدى مرضى سرطان البروستاتا وتضخم البروستاتا الحميد

بيان المشكلة
لا يزال سرطان البروستاتا (PCa) سبباً رئيسياً للوفيات المرتبطة بالسرطان لدى الرجال، بينما يؤثر تضخم البروستاتا الحميد (BPH) بشكل كبير على جودة الحياة. ويُعد الالتهاب المزمن مساهماً معترفاً به في نشوء سرطان البروستاتا، وتشير الأدلة الناشئة إلى أن ميكروبيوم الأمعاء يؤثر على الالتهاب الجهازي والتنظيم الهرموني. ومع ذلك، فإن المسالك البولية، التي كانت تُعتبر سابقاً عقيمة، لم تحظَ بالدراسة الكافية كمصدر للمؤشرات الحيوية الميكروبية لأمراض البروستاتا. وحتى الآن، لم تبحث أي دراسات في ملفات الميكروبيوم البولي لدى مرضى سرطان البروستاتا وتضخم البروستاتا الحميد ضمن السكان الجزائريين، مما ترك فجوة في فهم الديناميكيات الميكروبية الإقليمية والمؤشرات التشخيصية غير الجراحية المحتملة.

المنهجية
حللت هذه الدراسة الاستعادية التجريبية عينات بول من 68 مشاركاً من الذكور في شمال شرق الجزائر، تم تصنيفهم إلى ثلاث مجموعات: 22 مريضاً بسرطان البروستاتا (11 منهم يتلقون العلاج الكيميائي)، 32 مريضاً بتضخم البروستاتا الحميد، و14 من الضوابط السليمة. كان جميع المشاركين فوق سن الأربعين.

• معالجة العينات: تم طرد عينات البول (بحد أدنى 10 مل) مركزياً، واستخراج الحمض النووي الكلي من الراسب باستخدام بروتوكول مخصص تم تكييفه لجهاز EZ1 Advanced XL (من شركة Qiagen).
• التسلسل الجيني: تم إجراء تحليل ميتاجينومي مستهدف عبر تسلسل جين 16S rRNA للمناطق شديدة التباين V3–V4 على منصة Illumina MiSeq (2×300 bp paired-end).
• المعلوماتية الحيوية: تمت معالجة التسلسلات الخام باستخدام مسار DADA2 لتصفية الجودة، وإزالة الكيميرا (chimera)، وتصحيح الأخطاء. تم إجراء التصنيف التصنيفي مقابل قاعدة بيانات SILVA المرجعية (v2022) لإنشاء جداول متغيرات التسلسل الأمبلي (ASV).
• التحليل الإحصائي: تم تحليل بيانات الميكروبيوم باستخدام برنامج R (حزم phyloseq وdecontam). تم تقييم التنوع الألفا (Alpha diversity) عبر مؤشرات Shannon وInverse Simpson. تم تقييم التنوع البيتا (Beta diversity) باستخدام تحليل الإحداثيات الرئيسية (PCoA) بناءً على عدم تشابه Bray-Curtis، مع إجراء اختبار PERMANOVA للأهمية مع ضبط العمر كمتغير مصاحب. تم اختبار الوفرة التفاضلية باستخدام اختبارات Kruskal-Wallis مع تصحيح Benjamini-Hochberg.

النتائج الرئيسية
حددت الدراسة 2,916 من متغيرات التسلسل الأمبلي (ASVs) عبر المجموعة، مما كشف عن بصمات ميكروبية متميزة عبر المجموعات الثلاث:

• أنماط التنوع: أظهرت عينات تضخم البروستاتا الحميد أعلى تنوع ألفا، تلاها سرطان البروستاتا، بينما أظهرت الضوابط السليمة أدنى تنوع (مؤشر Shannon، p = 0.001). أكد تحليل التنوع البيتا وجود تكتل متميز لعينات سرطان البروستاتا (p = 0.001)، مما يشير إلى انخفاض التباين داخل المجموعة مقارنة بمجموعات تضخم البروستاتا الحميد والضوابط الأكثر تجانساً.
• التركيب التصنيفي:
  • سرطان البروستات (PCa): هيمنت بكتيريا Streptococcus (13.45%)، وGardnerella (10.80%)، وKlebsiella (10.48%) على البول. على مستوى النوع، كانت Gardnerella vaginalis وStreptococcus mitis بارزتين.
  • تضخم البروساتا الحميد (BPH): أظهرت العينات وفرة أعلى من البكتيريا اللاهوائية أو محبة لظروف نقص الأكسجين المسببة للالتهابات، بما في ذلك Fusobacterium (16.4% على مستوى الجنس)، وPrevotella (10.7%)، وCampylobacter (7.43%).
  • الضوابط السليمة: رغم كونها أقل تنوعاً، أظهرت الضوابط إثراءً لبكتيريا Escherichia-Shigella (p < 0.0001) مقارنة بمجموعات المرضى.
• تأثير العلاج الكيميائي: تسبب العلاج الكيميائي داخل مجموعة سرطان البروستاتا في اختلال عميق في التوازن الميكروبي. أظهرت عينات ما بعد العلاج الكيميائي زيادة كبيرة في البكتيريا من نوع Proteobacteria (56.2% مقابل 29.8% في الحالات غير المعالجة) ونقصاً في Firmicutes وActinobacteria. كما انخفضت الأنواع المفيدة مثل Lactobacillus crispatus وCorynebacterium amycolatum بشكل ملحوظ، بينما زادت أنواع البكتيريا المسببة لأمراض المسالك البولية مثل Escherichia coli وEnterococcus faecalis، والبكتيريا الانتهازية مثل Finegoldia magna وPrevotella bivia.
• العوامل المربكة: بينما اختلف العمر بشكل كبير بين المجموعات، أشار التحليل متعدد المتغيرات إلى أن التشخيص (سرطان البروستاتا مقابل تضخم البروستاتا الحميد مقابل الضوابط) كان المحرك الأساسي لتركيبة الميكروبيوم، وليس العمر.

الأهمية والادعاءات
يزعم المؤلفون أن هذه الدراسة توفر أول نظرة إقليمية شاملة لديناميكيات الميكروبيوم البولي في أمراض البروستاتا داخل سكان شمال أفريقيا. وتشمل المساهمات الرئيسية ما يلي:

1. تحديد المؤشرات الحيوية: تحدد الدراسة بصمات ميكروبية متميزة لسرطان البروستاتا (الغنية بـ Gardnerella وKlebsiella) ولتضخم البروستاتا الحميد (الغني بالأنواع اللاهوائية المسببة للالتهابات مثل Fusobacterium وPrevotella)، مما يشير إلى أن الميكروبيوم البولي يعد مؤشراً حيوياً واعداً لتصنيف الأمراض.
2. تأثيرات العلاج الكيميائي: يسلط البحث الضوء على أن العلاج الكيميائي يزعزع استقرار النظام البيئي البولي بشكل كبير، مما يؤدي إلى استنزاف البكتيريا الواقية وزيادة وفرة البكتيريا المسببة لأمراض المسالك البولية، وهو ما قد يضعف سلامة الغشاء المخاطي ويزيد من خطر الإصابة بالعدوى.
3. الآثار العلاجية: يقترح المؤلفون أن التدخلات القائمة على الميكروبات، وتحديداً المكملات الحيوية (probiotic) لاستعادة الأنواع المفيدة مثل Lactobacillus، يمكن أن تساعد في استعادة التوازن الميكروبي ودعم صحة الجهاز البولي التناسلي في إدارة أمراض البروستاتا.

المحددات
يقر المؤلفون بعدة محددات: حجم عينة صغير نسبياً (خاصة في مجموعتي سرطان البروستاتا والضوابط)، غياب البيانات الطولية لتتبع التغيرات الميكروبية قبل وبعد العلاج الكيميائي، استخدام تسلسل جزئي لـ 16S rDNA مما يحد من الدقة على مستوى النوع، وغياب بيانات المتابعة لمرضى تضخم البروستاتا الحميد الذين قد يكونون قد تطوروا إلى سرطان البروستاتا. رغم هذه القيود، تؤسس هذه الدراسة رابطاً جوهرياً بين الاختلال الميكروبي في البول وعلم أمراض البروستاتا في هذه الفئة السكانية المحددة.