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

Resumen Técnico: Caracterización de la disbiosis del microbioma urinario en el cáncer de próstata y la hiperplasia benigna de próstata

Planteamiento del problema
El cáncer de próstata (CP) sigue siendo una de las principales causas de mortalidad relacionada con el cáncer en los hombres, mientras que la hiperplasia benigna de próstata (HBP) impacta significativamente la calidad de vida. La inflamación crónica es un contribuyente reconocido a la carcinogénesis prostática, y la evidencia emergente sugiere que el microbioma intestinal influye en la inflamación sistémica y la regulación hormonal. Sin embargo, el tracto urinario, anteriormente considerado estéril, ha sido poco explorado como fuente de biomarcadores microbianos para enfermedades prostáticas. Hasta la fecha, ningún estudio había investigado los perfiles del microbioma urinario en pacientes con CP y HBP dentro de la población argelina, dejando un vacío en la comprensión de la dinámica microbiana regional y los posibles marcadores diagnósticos no invasivos.

Metodología
Este estudio piloto retrospectivo analizó muestras de orina de 68 participantes masculinos en el noreste de Argelia, categorizados en tres grupos: 22 pacientes con CP (11 recibiendo quimioterapia), 32 pacientes con HBP y 14 controles sanos. Todos los participantes eran mayores de 40 años.

• Procesamiento de muestras: Las muestras de orina (mínimo 10 mL) fueron centrifugadas y el ADN total fue extraído del sedimento utilizando un protocolo personalizado adaptado para el instrumento EZ1 Advanced XL (Qiagen).
• Secuenciación: El análisis metagenómico dirigido se realizó mediante la secuenciación del gen 16S rRNA de las regiones hipervariables V3–V4 en una plataforma Illumina MiSeq (2×300 bp paired-end).
• Bioinformática: Las secuencias crudas fueron procesadas utilizando el pipeline DADA2 para el filtrado de calidad, eliminación de quimeras y corrección de errores. La clasificación taxonómica se realizó contra la base de datos de referencia SILVA (v2022) para generar tablas de Variantes de Secuencia de Amplicon (ASV).
• Análisis estadístico: Los datos del microbioma se analizaron utilizando R (paquetes phyloseq, decontam). La diversidad alfa se evaluó mediante los índices de Shannon e Inverso de Simpson. La diversidad beta se evaluó mediante el Análisis de Coordenadas Principales (PCoA) basado en la disimilitud de Bray-Curtis, con pruebas de PERMANOVA para la significancia ajustando la edad como covariable. La abundancia diferencial se probó mediante pruebas de Kruskal-Wallis con la corrección de Benjamini-Hochberg.

Resultos clave
El estudio identificó 2,916 ASVs a través de la cohorte, revelando firmas microbianas distintas entre los tres grupos:

• Patrones de diversidad: Las muestras de HBP exhibieron la mayor diversidad alfa, seguidas de la CP, con los controles mostrando la menor diversidad (índice de Shannon, p = 0.001). El análisis de diversidad beta confirmó agrupamientos distintos de las muestras de CP (p = 0.001), indicando una reducción de la variabilidad intra-grupo en comparación con los grupos más heterogéneos de HBP y control.
• Composición taxonómica:
  • CP: La orina estuvo dominada por Streptococcus (13.45%), Gardnerella (10.80%) y Klebsiella (10.48%). A nivel de especie, Gardnerella vaginalis y Streptococcus mitis fueron prominentes.
  • HBP: Las muestras mostraron mayores abundancias de bacterias proinflamatorias anaerobias o microaerofílicas, incluyendo Fusobacterium (16.4% a nivel de género), Prevotella (10.7%) y Campylobacter (7.43%).
  • Controles: Aunque menos diversos, los controles mostraron un enriquecimiento de Escherichia-Shigella (p < 0.0001) en comparación con los grupos de enfermedad.
• Impacto de la quimioterapia: Dentro del grupo de CP, la quimioterapia indujo una disbiosis profunda. Las muestras post-quimioterapia mostraron un aumento significativo de Proteobacteria (56.2% frente a 29.8% en no tratados) y una disminución de Firmicutes y Actinobacteria. Los taxones beneficiosos como Lactobacillus crispatus y Corynebacterium amycolatum se redujeron significativamente, mientras que las especies uropatógenas como Escherichia coli y Enterococcus faecalis, y bacterias oportunistas como Finegoldia magna y Prevotella bivia, se enriquecieron.
• Factores de confusión: Aunque la edad difería significamente entre los grupos, el análisis multivariante indicó que el diagnóstico (CP vs. HBP vs. Control) fue el principal impulsor de la composición del microbioma, no la edad.

Significancia y afirmaciones
Los autores afirman que este estudio proporciona la primera visión regional de la dinámica del microbioma urinario en la enfermedad prostática dentro de las poblaciones del norte de África. Las contribuciones clave incluyen:

1. Identificación de biomarcadores: El estudio identifica firmas microbianas distintas para la CP (enriquecida en Gardnerella y Klebsiella) y la HBP (enriquecida en taxones proinflamatorios anaerobios como Fusobacterium y Prevotella), lo que sugiere que el microbioma urinario es un biomarcador prometedor para la estratificación de la enfermedad.
2. Efectos de la quimioterapia: La investigación destaca que la quimioterapia desestabiliza significativamente el ecosistema urinario, agotando las bacterias protectoras y aumentando la abundancia de uropatógenos, lo que puede comprometer la integridad de la mucosa y aumentar el riesgo de infección.
3. Implicaciones terapéuticas: Los autores proponen que las intervenciones basadas en la microbiota, específicamente la suplementación con probióticos para restaurar los taxones beneficiosos como Lactobacillus, podrían ayudar a restaurar el equilibrio microbiano y apoyar la salud urogenital en el manejo de la enfermedad prostática.

Limitaciones
Los autores reconocen varias limitaciones: un tamaño de muestra relativamente pequeño (particularmente en los grupos de CP y control), la falta de datos longitudinales para rastrear los cambios en el microbioma antes y después de la quimioterapia, el uso de la secuenciación parcial de 16S rDNA que limita la resolución a nivel de especie, y la ausencia de datos de seguimiento en pacientes con HBP que pudieran haber progresado a CP. A pesar de estas restricciones, el estudio establece un vínculo fundacional entre la disbiosis urinaria y la patología prostática en este grupo demográfico específico.