Како 'добри' вируси могу утицати на здравље

Иако је улога „добрих“ вируса у људском здрављу и даље релативно мистериозна, полако откривамо значај наших вирусних посетилаца. У овој посебној карактеристици уводимо занемарени део микробиома - вироме.

Илустрација бактериофага који заразе бактерију.

За више информација о микробиому и како он утиче на ваше здравље, поткрепљени истраживањем, посетите наше посвећено средиште.

Улога бактерија и нашег микробиома у здрављу и болестима је у првом плану медицинских истраживања.

Далеко смо од одговора на многа питања која су постављена у недавним налазима, али сада је већ чврсто утврђено да без наше личне флоте „пријатељских“ микроорганизама - нашег микробиома - не бисмо напредовали.

Медицинска наука, међутим, не сједи на костима; његове очи су увек упрте у хоризонт, напрежући се да опишу облик ствари скривених у даљини.

Док се боримо да откупимо готово неподношљиво сложене интеракције између бактерија и здравља, следећи изазов већ чека у крилима: улога вирома.

Шта је вироме?

Кад чујемо реч „микробиом“, одмах помислимо на бактерије, али технички је микробиом збир свих микроорганизама у одређеној средини. Неки научници користе тај термин да се односе на збир генетског материјала ових микроорганизама.

Дакле, осим бактерија, микробиом укључује и вирусе (вироме) и гљивице (микобиом), између осталих посетилаца. До данас су научници поклањали релативно мало пажње вирому или микобиому.

Вируси су се осећали као код куће у низу еколошких ниша у људском телу, посебно на површини слузокоже, попут унутрашњости носа и уста и слузнице црева.

У овој особини ћемо се концентрисати на вироме црева јер он угошћује највећи број вирусних станара и највише је истражен.

Наравно, вируси су најпознатији по томе што узрокују болести, попут малих богиња, хепатитиса, ХИВ-а и беснила. Због хитности повезане са вирусним болестима, овај аспект је заузео лавовски део времена истраживача. Међутим, многи вируси немају ни најмање интересовање за људске ћелије.

Представљамо бактериофаг

Научници сматрају виром „највећим, најразноврснијим и најдинамичнијим делом микробиома“, а већина вируса у нашим цревима су бактериофаги. Где год постоје бактерије, бактериофага има у изобиљу.

Као што други истраживачи објашњавају: „Фаги су најзаступљенији облици живота на Земљи, који су практично свеприсутни. [...] Неки извори слатке воде могу садржати до 10 милијарди по [милилитру]. “

Бактериофаги инфицирају бактерије, управљају њиховим ћелијским машинама и користе их за копирање њиховог генетског материјала.

Сада је потпуно јасно да цревне бактерије утичу на здравље и болести, па није изненађење да и вируси који заразе цревне бактерије могу имати значајан утицај.

Фаге терапија

Од 1920-их до 1950-их, научници су истраживали да ли се бактериофаги могу користити за лечење бактеријских инфекција. Напокон, ови вируси су спретни у уништавању људских патогена.

Научници су открили да је терапија фагом била ефикасна и, што је најважније, без нежељених ефеката.

Када су откривени антибиотици, терапија фагом нестала је у позадини. Антибиотици би се могли производити с релативно лакоћом и убили су широк спектар бактеријских врста.

Међутим, с данашњим високотехнолошким могућностима и застрашујућом позадином резистенције на антибиотике, интересовање за фаготерапију може поново да поживи.

Један од фактора који терапију фагом чини атрактивном је њена специфичност. Често антибиотици уништавају широк спектар бактеријских врста. Сада када знамо да у цревима живе „добре“ бактерије, јасно је да то није идеално.

У међувремену, бактериофаги циљају само уски спектар сојева унутар исте бактеријске врсте.

Плус, реплицирају се само ако су њихове циљне бактерије у локалном подручју. Заједно, то значи да нападају само жељену бактерију и настављају се реплицирати док не униште инфекцију.

Пријатељи за цео живот

Бактериофаги се у раној фази придружују путовању човека. Једна студија испитивала је меконијум - прву какицу новорођенчета - и није пронашла доказе о вирусима.

Међутим, само недељу дана након рођења, сваки грам бебиног кака садржао је око 100 милиона вирусних честица, од којих је већина била бактериофаг. Наш вироме је заиста сапутник током целог живота.

Сваки човек има посебан избор бактериофага, што се заједнички назива фагеомом. Људи који имају приближно исту исхрану деле више сличности, али свеукупно, фагеом сваког појединца се веома разликује.

Од симбиозе до дисбиозе

Бактериофаги, као што је поменуто, уништавају бактерије. Међутим, у неким ситуацијама бактериофаги могу користити популацијама бактерија.

У цревима бактериофаги претежно постоје као профаги. У овој фази, њихов генетски код је уграђен у геном бактерије, спреман да произведе бактериофаге ако се активира.

У овом тренутку њиховог живота, бактериофаг није штетан за бактерију - они постоје у симбиози.

Будући да бактерије могу међусобно да размењују генетски материјал, генетски код профага такође се може преносити између појединих бактерија.

Они могу да размењују „гене повезане са резистенцијом на антибиотике, вируленцијом или метаболичким путевима између различитих врста бактерија“. Ово би могло користити неким бактеријским врстама, што би им потенцијално омогућило да прошире своју нишу. Међутим, раст би могао ићи на штету других колонија бактерија у цревима.

„Профаги су симбиотични према својим бактеријама домаћинима, а ове бактерије су симбиотске према нашем телу. Према томе, фаги могу индиректно пружити корист вишећелијском организму попут [човека] изван онога што одмах искуси њихова бактеријска ћелија домаћина. “

Једном када се профаги активирају да постану активни - на пример, у време стреса или ако је бактерија домаћин у опасности - они могу проузроковати широко распрострањене промене у микроорганизму црева.

Прелазак са безопасног профага на такозвани литички фаг може избрисати заједнице бактерија, потенцијално пружајући „лошим“ бактеријама мало простора за дисање и омогућавајући им да попуне празнину.

То се назива мешањем у заједници и може довести до дисбиозе - микробне неравнотеже.

Од дисбиозе до дијагнозе

Дисбиоза је повезана са низом стања, укључујући упалну болест црева, синдром хроничног умора, гојазност, Цлостридиум диффициле (Ц. дифф) инфекција и колитис. Међутим, истраживачи још увек нису сигурни у улогу бактериофага у овим условима.

У тим случајевима, дисбиоза се може јавити путем других механизама. То може бити симптом услова, а не узрок.

Истраживачи су приметили промене у цревним бактеријама у изненађујуће разноврсном спектру болести, укључујући дијабетес типа 2, шизофренију, депресију, анксиозност, Паркинсонову болест и многе друге.

Будући да бактериофаги премашују бројност бактерија у нашим цревима и ослањају се на њих да се реплицирају, на њих мора утицати или бити укључени у било какве флуктуације.

Бактериофаги можда нису покретачи промена у цревима - промене које, мора се додати, можда нису покретач болести. Уместо тога, популације бактериофага могле би се пасивно променити променама у цревним бактеријама.

Биће изазовно истражити да ли су осеке и проток заједница бактериофага важни за здравље и болести. Али чак и ако то није пресудно у патологији болести, уочавање ових колебања може имати друге користи.

Као пример, постоји могућност да се вироме користи као дијагностички маркер. На пример, научници су идентификовали промене специфичне за болест вироме црева код људи са инфламаторном болешћу црева, што је ноторно тешко дијагностиковати стање.

Проблем са вирусима

Проучавање бактерија далеко је лако; на крају крајева, они су невероватно мали. Пречник бактерија је обично 0,4–10 микрометара. Да пружим одређени контекст: 10 микрометара је само стоти део милиметра или четири десеттисућитих центиметара.

Међутим, вируси су још мањи, са само 0,02–0,4 микрометара.

Осим потешкоћа својствених раду на тако малом обиму, вируси представљају и друге изазове.

Ако научници желе да разумеју које су бактеријске врсте присутне у било којој датој популацији, они извлаче генетске информације.

Из овога они изолују одређене делове кода и поклапају их са постојећим базама података; најчешће користе ген 16С рРНА. Овај одређени ген се може наћи у готово свим бактеријским врстама и током еволутивног времена остао је релативно непромењен.

Међутим, неки региони 16С РНК сматрају се хиперваријабилним. Разлике између ових региона омогућавају истраживачима да идентификују врсте.

С друге стране, вируси не деле еквивалентне гене међу врстама. Ово је донедавно чинило проучавање вирома готово немогућим, али напредак у секвенцирању следеће генерације полако руши баријере.

У овој фази улога вируса у људском здрављу није ни изблиза јасна као њихова улога у болести.

С тим у вези, чини се такође врло вероватно да вируси играју значајну улогу у одржавању здравог тела. Тек са напретком у истраживачким техникама схватиће се њихов пуни утицај.

С обзиром на непосредну забринутост због резистенције на антибиотике, можда ће се због поновног интересовања за бактериофаг више времена посветити овом мистериозном елементу медицинске науке.

Ипак, разумевање међусобног деловања компонената нашег микробиома биће тешко стечена информација; како један чланак објашњава:

„Састав цревног микробиома није исти током неколико стадијума живота, па чак ни током сати истог дана.“

Ово ће сигурно бити дуга битка.