Kako 'dobri' virusi mogu utjecati na zdravlje

Iako je uloga "dobrih" virusa u ljudskom zdravlju još uvijek relativno tajnovita, polako otkrivamo važnost svojih virusnih posjetitelja. U ovoj posebnosti uvodimo zanemareni dio mikrobioma - virome.

Prikaz bakteriofaga koji zarazuju bakteriju.

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

Uloga bakterija i našeg mikrobioma u zdravlju i bolestima je u prvom planu medicinskih istraživanja.

Daleko smo od odgovora na mnoga pitanja postavljena nedavnim nalazima, ali sada je čvrsto utvrđeno da bez naše osobne flote "prijateljskih" mikroorganizama - našeg mikrobioma - ne bismo uspjeli.

Medicinska znanost, međutim, ne sjedi na koracima; njegove su oči uvijek uprte u horizont, naprežući se da opišu oblik stvari skrivenih u daljini.

Dok se borimo za uklanjanje gotovo nepodnošljivo složenih interakcija između bakterija i zdravlja, sljedeći izazov već čeka u krilima: uloga virome.

Što je virome?

Kad čujemo riječ "mikrobiom", odmah pomislimo na bakterije, ali tehnički je mikrobiom zbroj svih mikroorganizama u određenom okruženju. Neki se znanstvenici tim terminom odnose na zbroj genetskog materijala tih mikroorganizama.

Dakle, osim bakterija, mikrobiom uključuje i viruse (virome) i gljivice (mikobiom), među ostalim posjetiteljima. Do danas su znanstvenici relativno malo pozornosti posvećivali viromu ili mikobiomu.

Virusi su se osjećali kao kod kuće u nizu ekoloških niša u ljudskom tijelu, posebno na površinama sluznice, poput unutrašnjosti nosa i usta i sluznice crijeva.

U ovoj ćemo se značajci koncentrirati na virome crijeva, jer on ugošćuje najveći broj virusnih stanara i najviše je istražen.

Naravno, virusi su najpoznatiji po tome što uzrokuju bolesti, poput malih boginja, hepatitisa, HIV-a i bjesnoće. Zbog hitnosti povezane s virusnim bolestima, ovaj je aspekt oduzeo lavovski dio vremena istraživača. Međutim, mnogi virusi nemaju ni najmanje interesa za ljudske stanice.

Predstavljamo bakteriofag

Znanstvenici smatraju virom „najvećim, najraznolikijim i najdinamičnijim dijelom mikrobioma“, a većina virusa u našim crijevima su bakteriofagi. Gdje god postoje bakterije, bakteriofaga ima u izobilju.

Kao što drugi istraživači objašnjavaju: „Fagi su najzastupljeniji oblici života na Zemlji, koji su gotovo sveprisutni. [...] Neki izvori slatke vode mogu sadržavati do 10 milijardi po [mililitru]. "

Bakteriofagi inficiraju bakterije, upravljaju njihovim staničnim strojevima i koriste ih za replikaciju svog genetskog materijala.

Sada je potpuno jasno da crijevne bakterije utječu na zdravlje i bolesti, pa nije iznenađenje da i virusi koji zaraze crijevne bakterije mogu imati značajan utjecaj.

Terapija fagom

Od 1920-ih do 1950-ih, znanstvenici su istraživali mogu li se bakteriofagi koristiti za liječenje bakterijskih infekcija. Napokon, ti su virusi vješti u uništavanju ljudskih patogena.

Znanstvenici su otkrili da je terapija fagom bila učinkovita i, što je najvažnije, bez nuspojava.

Kada su otkriveni antibiotici, terapija fagom nestala je u drugom planu. Antibiotici bi se mogli proizvoditi s relativno lakoćom i ubili su širok spektar bakterijskih vrsta.

Međutim, s današnjim hi-tech mogućnostima i zastrašujućom pozadinom rezistencije na antibiotike, interes za fagovsku terapiju može ponovno oživjeti.

Jedan od faktora koji terapiju fagom čini atraktivnom je njena specifičnost. Često antibiotici uništavaju širok spektar bakterijskih vrsta. Sad kad znamo da u crijevima žive "dobre" bakterije, jasno je da to nije idealno.

U međuvremenu, bakteriofagi ciljaju samo uski raspon sojeva unutar iste bakterijske vrste.

Osim toga, repliciraju se samo ako su njihove ciljne bakterije u lokalnom području. Zajedno, to znači da napadaju samo željenu bakteriju i nastavljaju se replicirati dok ne unište infekciju.

Prijatelji za cijeli život

Bakteriofagi se u ranoj fazi pridružuju putovanju ljudi. Jedno je istraživanje ispitivalo mekonij - prvu kakicu novorođenčeta - i nije pronašlo dokaze virusa.

Međutim, samo tjedan dana nakon rođenja, svaki gram dječjeg kaka sadržavao je oko 100 milijuna virusnih čestica, od kojih je većina bila bakteriofag. Naš je virome uistinu životni pratilac.

Svaki čovjek ima poseban izbor bakteriofaga, što se zajednički naziva fageomom. Ljudi koji imaju približno istu prehranu dijele više sličnosti, ali sveukupno, fageom svakog pojedinca jako varira.

Od simbioze do disbioze

Bakteriofagi, kao što je spomenuto, uništavaju bakterije. Međutim, u nekim situacijama bakteriofagi mogu koristiti populacijama bakterija.

U crijevima bakteriofagi pretežno postoje kao profagi. U ovoj je fazi njihov genetski kod ugrađen u genom bakterije, spreman za stvaranje bakteriofaga ako se aktivira.

U ovom trenutku njihova života, bakteriofag nije štetan za bakteriju - oni postoje u simbiozi.

Budući da bakterije mogu međusobno razmjenjivati ​​genetski materijal, genetski kod profaga također se može prenositi između pojedinih bakterija.

Oni mogu razmijeniti "gene povezane s rezistencijom na antibiotike, virulencijom ili metaboličkim putovima između različitih vrsta bakterija." To bi moglo koristiti nekim bakterijskim vrstama, što bi im potencijalno omogućilo da prošire svoju nišu. Međutim, rast bi mogao ići na štetu drugih kolonija bakterija u crijevima.

„Profagi su simbiotični prema bakterijama domaćinima, a te su bakterije simbiotične prema našem tijelu. Prema tome, fagi mogu neizravno pružiti korist višećelijskom organizmu poput [čovjeka] izvan onoga što odmah iskusi njihova bakterijska stanica domaćina. "

Jednom kada se profagi aktiviraju da postanu aktivni - na primjer, u vrijeme stresa ili ako je bakterija domaćina u opasnosti - oni mogu prouzročiti široko rasprostranjenu mikrobnu zajednicu u crijevima.

Prelazak s bezopasnog profaga na takozvani litički fag može izbrisati zajednice bakterija, potencijalno pružajući "lošim" bakterijama malo prostora za disanje i dopuštajući im da popune prazninu.

To se naziva miješanjem u zajednici i može dovesti do disbioze - mikrobne neravnoteže.

Od disbioze do dijagnoze

Disbioza je povezana s nizom stanja, uključujući upalne bolesti crijeva, sindrom kroničnog umora, pretilost, Clostridium difficile (C. razl) infekcija i kolitis. Međutim, istraživači još uvijek nisu sigurni u ulogu bakteriofaga u tim uvjetima.

U tim se slučajevima disbioza može pojaviti putem drugih mehanizama. Alternativno, to može biti simptom stanja, a ne uzrok.

Istraživači su primijetili promjene u crijevnim bakterijama u iznenađujuće raznolikom rasponu bolesti, uključujući dijabetes tipa 2, shizofreniju, depresiju, anksioznost, Parkinsonovu bolest i mnoge druge.

Budući da bakteriofagi premašuju brojnost bakterija u našim crijevima i oslanjaju se na njih da se repliciraju, na njih mora utjecati ili biti uključeni u bilo kakve fluktuacije.

Bakteriofagi možda nisu pokretači promjena u crijevima - promjene koje, mora se dodati, možda nisu pokretač bolesti. Umjesto toga, populacije bakteriofaga mogle bi se pasivno mijenjati promjenama u crijevnim bakterijama.

Biće izazovno istražiti jesu li oseke i protok zajednica bakteriofaga važni za zdravlje i bolesti. Ali čak i ako to nije presudno u patologiji bolesti, uočavanje tih kolebanja može imati i druge koristi.

Kao primjer, postoji mogućnost upotrebe viroma kao dijagnostičkog biljega. Na primjer, znanstvenici su identificirali promjene specifične za bolest virome u crijevima kod ljudi s upalnom bolesti crijeva, što je notorno teško dijagnosticirati stanje.

Problem s virusima

Proučavanje bakterija daleko je od lakoće; uostalom, nevjerojatno su mali. Bakterije su obično široke 0,4–10 mikrometara. Dajući neki kontekst: 10 mikrometara je samo jedna stotinka milimetra ili četiri desettisućca inča.

Međutim, virusi su još manji, sa samo 0,02–0,4 mikrometara.

Osim poteškoća svojstvenih radu na tako malom mjerilu, virusi predstavljaju i druge izazove.

Ako znanstvenici žele razumjeti koje su bakterijske vrste prisutne u bilo kojoj populaciji, izvlače genetske informacije.

Iz toga oni izoliraju određene dijelove koda i podudaraju ih s postojećim bazama podataka; najčešće koriste gen 16S rRNA. Ovaj se određeni gen može naći u gotovo svim bakterijskim vrstama i tijekom evolucijskog vremena ostao je relativno nepromijenjen.

Međutim, neka područja 16S RNA smatraju se hipervarijabilnima. Razlike između ovih regija omogućuju istraživačima da identificiraju vrste.

S druge strane, virusi ne dijele nikakve ekvivalentne gene među vrstama. To je donedavno činilo proučavanje viruma gotovo nemogućim, ali napredak u slijeđenju sljedeće generacije polako ruši barijere.

U ovoj fazi uloga virusa u ljudskom zdravlju nije ni približno jasna kao njihova uloga u bolesti.

Uz to, čini se također vrlo vjerojatnim da virusi igraju značajnu ulogu u održavanju zdravog tijela. Tek će se s napretkom istraživačkih tehnika razumjeti njihov puni utjecaj.

S obzirom na neposrednu zabrinutost zbog rezistencije na antibiotike, možda će se zbog ponovnog zanimanja za bakteriofag više vremena posvetiti ovom tajnovitom elementu medicinske znanosti.

Ipak, razumijevanje međusobnog djelovanja komponenata našeg mikrobioma bit će teško stečena informacija; kao što jedan članak objašnjava:

"Sastav crijevnog mikrobioma nije isti tijekom nekoliko stadija života, pa čak ni tijekom sati istog dana."

Ovo će sigurno biti duga bitka.