Crijeva u bakterijama: iznenađujući utjecaj virusa

Mikrobiom igra vitalnu ulogu u zdravlju. Nedavno istraživanje istraživalo je kako virusi koji ubijaju crijevne bakterije utječu na ove mikrobe. Nalazi čine ionako kompliciranu sliku mnogo više.

Bakteriofagi (ovdje prikazani) brojniji su od bakterija.

Za više informacija potkrijepljenih istraživanjem o mikrobiomu i kako on utječe na vaše zdravlje, posjetite naše posebno središte.

Mikrobiom je istovremeno fascinantan i moderan.

Porast javnog interesa pružio je poticaj financiranju za proučavanje interakcija između nas i naših crijevnih bakterija.

Znanstvenici su sada pronašli vezu između mikrobioma i niza stanja, od dijabetesa i pretilosti do Parkinsonove bolesti i depresije.

Zahvaljujući visokom profilu crijevnih bakterija, police prehrambenih proizvoda sada su prepune probiotičkih proizvoda.

Unatoč širokoj dostupnosti i popularnosti, malo je dokaza koji ukazuju na to da pružaju mnoge pogodnosti izvan malog broja specifičnih uvjeta.

Iako znanstvenici znaju da su mikrobi u nama vitalni, smišljanje načina za njihovo ublažavanje radi poboljšanja zdravlja i borbe protiv bolesti još je daleko.

Primarni razlog tome je blistava složenost mikrobioma. To nije jedan, homogeni entitet, već svijet mikroskopskih bića koji komuniciraju, utječu i inhibiraju svoje susjede, sposobni međusobno ubijati, hraniti i komunicirati.

Već u ovom trenutku možemo vidjeti velike poteškoće u razumijevanju sitnica i mikroba, ali neki istraživači ispituju sljedeću razinu složenosti: bakteriofage.

Predstavljamo bakteriofag

Bakteriofagi, ili jednostavno fagi, virusi su koji isključivo uništavaju bakterije. Nevjerojatno, fagi premašuju broj bakterija; tamo gdje postoje bakterije, tu su fagi u lopama.

Fagovi su također specifični; skloni su uništavanju samo jedne vrste ili soja bakterija. Prije pojave antibiotika, znanstvenici su koristili fage u borbi protiv infekcija. Međutim, kad su istraživači otkrili antibiotike, oni su zamijenili fage; antibiotici su bili jeftiniji i lakši za proizvodnju od faga.

Sada, s porastom rezistencije na antibiotike, neki istraživači ponovno preispituju ideju fage terapije.

Naravno, ako fagi ubijaju bakterije, oni će vjerojatno utjecati na mikrobiom. Istraživače iz bolnice Brigham i za žene i Instituta Wyss, oboje u Bostonu, MA, zanima točno kako bi ti obilni virusi mogli utjecati na naše crijevne bakterije. Rezultate svoje najnovije studije objavili su u časopisu Domaćin stanice i mikrobi.

“Jedan od glavnih interesa u mom laboratoriju je razumijevanje promjena u dinamici crijevnog mikrobioma. Bakteriofagi su ogromna komponenta mikrobioma, ali još uvijek nisu puno proučavani. "

Viši autor studije dr. Georg Gerber

Što fagi smišljaju?

Iako znamo da faga ima puno u crijevima, ne znamo puno o njihovom ponašanju.

„Neki ljudi istražuju fagoterapiju, koristeći fage kako bi ubili mikrobe“, kaže dr. Gerber, „ali fagi se također prirodno nalaze u crijevima, istovremeno postojeći s ostatkom ekosustava. Željeli smo saznati što rade tamo. "

Da bi istražili, istraživači su koristili gnotobiotičke miševe; uzgajali su ove životinje na takav način da na njima ili u njima ne žive bakterije.

Za početak su predstavili miševima 10 vrsta bakterija koje obično borave u ljudskim crijevima, uključujući Enterococcus faecalis i Escherichia coli.

Zatim su dodali fage koji posebno ciljaju bakterije koje su presadili miševima. Na primjer, T4 fag cilja E colii napadi faga VD13 E. faecalis. Zatim su pratili uspjeh svakog mikroba.

Fagi su specifični lovci: svaka vrsta ubija samo jednu vrstu bakterija. Dakle, kad su znanstvenici predstavili fag miševima, vidjeli bi pad te vrste bakterija. Međutim, utjecaj na druge bakterije bio je iznenađujući.

Raširena promjena

Znanstvenici su pokazali da, iako je bilo koji dati fag napao samo jednu vrstu bakterija, taj fag utjecati će i na druge vrste; neke su vrste uspijevale, dok su druge propadale.

Gledajući širu sliku, istraživači su također procijenili niz spojeva koje proizvode i bakterije i miš; to se naziva metabolom.

Otkrili su da kada su uveli fag miševima i promijenio se sastav bakterija, došlo je i do promjena u razinama određenih biološki aktivnih kemikalija. Autori studije pišu:

"Fagi mogu modulirati metabolite, za koje je poznato da utječu na sisavca domaćina."

Drugim riječima, jedan soj virusa može promijeniti vrstu ili količinu bioloških molekula dostupnih životinji domaćinu.

Buduće mogućnosti i još puno posla

Doktorica Gerber nije propustila široke mogućnosti koje ti nalazi otkrivaju. Kaže: „Ovo me otkriće fascinira za daljnja praćenja i postavlja značajna pitanja: bismo li mogli koristiti fage za modulaciju tih aktivnosti? Je li ovo mogla biti intervencija za stanja, poput depresije, u kojima biste željeli promijeniti razinu neurotransmitera? "

Naravno, ovaj eksperiment koristio je umjetno izgrađeni mikrobiom u modelu glodavaca, što otežava ekstrapolaciju na ljude. Međutim, usredotočio se na dobivanje općeg pregleda o tome kako fagi mogu utjecati na populaciju bakterija. Kao što autori studije pišu:

"Gnotobiotički miševi, kolonizirani ograničenom i poznatom, ali još uvijek složenom kolekcijom bakterija, predstavljaju atraktivan model sustava za cjelovito karakteriziranje ponašanja faga u crijevnom okolišu."

Ako fagi naprave značajne promjene na mikrobiomu miša, vjerojatno će i na ljudskom mikrobiomu. Promjene bi mogle biti različite, ali princip ostaje.

Kao što smo pojasnili u uvodu, učinci mikrobioma dovoljno su škakljivi da bi se razumjeli prije nego što fagi uđu u sliku, pa će osmišljavanje medicinske intervencije biti daleko. Međutim, to zasigurno ne čini nalaze manje zanimljivima ili vrijednima traženja.

"Čak i ako se ne koriste kao izravni terapeut, naša studija sugerira da bi fagi mogli biti dobar alat za razumijevanje potencijalnih učinaka drugih lijekova koji mijenjaju mikrobiom", zaključuje dr. Gerber.