Črevesne bakterije: presenetljiv vpliv virusov

Mikrobiom ima ključno vlogo pri zdravju. Nedavna študija je raziskala, kako virusi, ki uničujejo črevesne bakterije, vplivajo na te mikrobe. Ugotovitve že toliko bolj zapletejo sliko.

Bakteriofagi (tukaj prikazani) so številčnejši od bakterij.

Za več informacij o mikrobiomu in kako vpliva na vaše zdravje, podprte z raziskavami, obiščite naše namensko vozlišče.

Mikrobiom je tako fascinanten kot moden.

Povečanje zanimanja javnosti je spodbudilo financiranje preučevanja interakcij med nami in našimi črevesnimi bakterijami.

Znanstveniki so zdaj ugotovili povezave med mikrobiomom in vrsto bolezni, od diabetesa in debelosti do Parkinsonove bolezni in depresije.

Zaradi odmevnosti črevesnih bakterij so na policah trgovin zdaj polni probiotični izdelki.

Kljub široki razpoložljivosti in priljubljenosti pa le malo dokazov kaže, da zagotavljajo številne ugodnosti zunaj majhnega števila posebnih pogojev.

Čeprav znanstveniki vedo, da so mikrobi v nas ključnega pomena, je oblikovanje načina, kako jih moderirati za izboljšanje zdravja in boj proti boleznim, še daleč.

Glavni razlog za to je bleščeča zapletenost mikrobioma. Ne gre za eno samo homogeno entiteto, temveč za svet mikroskopskih bitij, ki komunicirajo, vplivajo in zavirajo svoje sosede in so sposobni ubijanja, prehranjevanja in komuniciranja med seboj.

Na tej točki že lahko vidimo velike težave pri razumevanju drobnosti mikrobioma, vendar nekateri raziskovalci preučujejo naslednjo stopnjo kompleksnosti: bakteriofage.

Predstavljamo bakteriofag

Bakteriofagi ali preprosto fagi so virusi, ki izključno uničujejo bakterije. Neverjetno je, da je fagov več kot bakterij; kjer so bakterije, so fagi v pikah.

Tudi fagi so specifični; ponavadi uničijo samo eno vrsto ali sev bakterij. Pred pojavom antibiotikov so znanstveniki uporabljali fage za boj proti okužbam. Ko pa so raziskovalci odkrili antibiotike, so zamenjali fage; antibiotiki so bili cenejši in enostavnejši za proizvodnjo kot fagi.

Zdaj, ko se odpornost na antibiotike povečuje, nekateri raziskovalci ponovno preučujejo idejo o fagni terapiji.

Seveda, če fagi ubijejo bakterije, bodo verjetno vplivali na mikrobiom. Raziskovalce iz bolnišnice Brigham and Women's Hospital in Wyss Institute, oba v Bostonu, MA, zanima, kako lahko ti obilni virusi vplivajo na naše črevesne bakterije. V reviji so objavili rezultate svoje najnovejše študije Gostitelj celic in mikrobi.

»Eno glavnih zanimanj v mojem laboratoriju je razumevanje sprememb v dinamiki črevesnega mikrobioma. Bakteriofagi so pomembna sestavina mikrobioma, vendar jih še niso veliko preučevali. "

Višji avtor študije dr. Georg Gerber

Kaj delajo fagi?

Čeprav vemo, da je fagov v črevesju veliko, o njihovem vedenju ne vemo veliko.

"Nekateri ljudje raziskujejo fagoterapijo, pri čemer uporabljajo fage, da uničijo mikrobe," pravi dr. Gerber, "toda fagi so naravno prisotni tudi v črevesju, skupaj s preostalim ekosistemom. Želeli smo izvedeti, kaj tam počnejo. «

Za raziskovanje so raziskovalci uporabili gnotobiotične miši; te živali so redili tako, da na njih ali v njih ne živijo bakterije.

Za začetek so miši predstavili 10 vrst bakterij, ki običajno prebivajo v črevesju, vključno z Enterococcus faecalis in Escherichia coli.

Nato so dodali fage, ki so posebej usmerjeni na bakterije, ki so jih presadili v miši. Na primer, ciljni fag T4 E. coliin napadi fagov VD13 E. faecalis. Nato so spremljali uspeh vsakega mikroba.

Fagi so posebni lovci: vsaka vrsta ubije samo eno vrsto bakterij. Torej, ko so znanstveniki miši predstavili fag, so opazili upad te vrste bakterij. Vendar je bil vpliv na druge bakterije bolj presenetljiv.

Razširjena sprememba

Znanstveniki so pokazali, da čeprav je kateri koli dani fag napadel le eno vrsto bakterij, bi ta fag vplival tudi na druge vrste; nekatere vrste so uspevale, druge pa upadale.

Če pogledamo širšo sliko, so raziskovalci ocenili tudi vrsto spojin, ki jih proizvajajo bakterije in miši; to se imenuje metabolom.

Ugotovili so, da so miši, ko so miši uvedli fag in se bakterijska sestava spremenila, spremenile tudi ravni nekaterih biološko aktivnih kemikalij. Avtorji študije pišejo:

"Fagi lahko modulirajo presnovke, za katere je znano, da vplivajo na gostitelja sesalcev."

Z drugimi besedami, en sam sev virusa lahko spremeni vrsto ali količino bioloških molekul, ki so na voljo gostiteljski živali.

Prihodnje možnosti in še veliko dela

Dr. Gerber ni zamudil širokih možnosti, ki jih odkrivajo te ugotovitve. Pravi: »Ta ugotovitev me očara pri nadaljnjem spremljanju in sproži pomembna vprašanja: Bi lahko s fagi modulirali te dejavnosti? Je to lahko poseg v pogoje, kot je depresija, kjer bi radi spremenili raven nevrotransmiterjev? "

Seveda je bil v tem poskusu uporabljen umetno zgrajen mikrobiom v modelu glodalcev, kar otežuje ekstrapolacijo na ljudi. Vendar se je osredotočil na splošen pregled, kako lahko fagi vplivajo na populacijo bakterij. Kot pišejo avtorji študije:

"Gnotobiotične miši, kolonizirane z omejeno in znano, a še vedno zapleteno zbirko bakterij, predstavljajo privlačen modelni sistem za celovito karakterizacijo vedenja fagov v črevesnem okolju."

Če fagi bistveno spremenijo mikrobiom miši, bodo verjetno spremenili tudi človeški mikrobiom. Spremembe so lahko drugačne, vendar načelo ostaja.

Kot smo že uvodoma pojasnili, so učinki mikrobioma dovolj zapleteni, da jih lahko razumemo, preden fagi vstopijo v sliko, zato bo oblikovanje medicinske intervencije še daleč. Vendar to zagotovo ne naredi ugotovitev nič manj zanimivih ali vrednih nadaljevanja.

"Tudi če se ne uporabljajo kot neposredni terapevti, naša študija kaže, da so fagi lahko dobro orodje za razumevanje potencialnih učinkov drugih zdravil, ki spreminjajo mikrobiom," zaključuje dr. Gerber.