Črevné baktérie: Prekvapujúci vplyv vírusov

Mikrobióm hrá zásadnú úlohu v zdraví. Nedávna štúdia skúmala, ako vírusy, ktoré ničia črevné baktérie, ovplyvňujú tieto mikróby. Zistenia robia oveľa komplikovanejší obraz.

Bakteriofágy (tu zobrazené) sú početnejšie ako baktérie.

Ďalšie informácie o mikrobióme a o tom, ako ovplyvňuje vaše zdravie, nájdete na našom vyhradenom serveri.

Mikrobióm je fascinujúci aj módny.

Zvýšenie verejného záujmu prinieslo zvýšenie finančných prostriedkov na štúdium interakcií medzi nami a našimi črevnými baktériami.

Vedci teraz našli vzťahy medzi mikrobiómom a rôznymi stavmi, od cukrovky a obezity po Parkinsonovu chorobu a depresiu.

Vďaka vysokému profilu črevných baktérií sú regály obchodov s potravinami teraz plné probiotických výrobkov.

Napriek ich širokej dostupnosti a popularite však existuje len málo dôkazov o tom, že poskytujú veľa výhod aj mimo malého počtu konkrétnych podmienok.

Aj keď vedci vedia, že mikróby v nás sú životne dôležité, návrh spôsobu ich umiernenia na zlepšenie zdravia a boj proti chorobám je ešte ďaleko.

Hlavným dôvodom je oslnivá zložitosť mikrobiómu. Nie je to jediná homogénna entita, ale svet mikroskopických bytostí, ktoré interagujú, ovplyvňujú a brzdia svojich susedov, schopné zabíjať, vyživovať a komunikovať navzájom.

Už v tomto okamihu vidíme obrovské ťažkosti s porozumením podrobností mikrobiómu, ale niektorí vedci skúmajú ďalšiu úroveň zložitosti: bakteriofágy.

Predstavujeme bakteriofág

Bakteriofágy, alebo jednoducho fágy, sú vírusy, ktoré ničia výlučne baktérie. Je neuveriteľné, že počet fágov prevyšuje počet baktérií; kde sú baktérie, tam sú fágy v piky.

Fágy sú tiež špecifické; majú tendenciu ničiť iba jeden druh alebo kmeň baktérií. Pred nástupom antibiotík vedci v boji proti infekciám používali fágy. Keď však vedci objavili antibiotiká, nahradili ich fágy; antibiotiká boli lacnejšie a ľahšie sa vyrábali ako fágy.

Teraz, keď rastie rezistencia na antibiotiká, niektorí vedci prehodnocujú myšlienku fágovej terapie.

Samozrejme, ak fágy zabíjajú baktérie, je pravdepodobné, že ovplyvnia mikrobióm. Vedci z Brighamovej a ženskej nemocnice a Wyssovho inštitútu v Bostone, MA, sa zaujímajú o to, aký vplyv môžu mať tieto bohaté vírusy na naše črevné baktérie. V časopise uverejnili výsledky svojej najnovšej štúdie Celulárny hostiteľ a mikrób.

"Jedným z hlavných záujmov v mojom laboratóriu je porozumenie zmenám v dynamike črevného mikrobiómu." Bakteriofágy sú obrovskou súčasťou mikrobiómu, ale zatiaľ neboli veľmi študované. “

Starší autor štúdie Dr. Georg Gerber

Čo sú to fágy?

Aj keď vieme, že fágov je v čreve dosť, o ich správaní toho veľa nevieme.

"Niektorí ľudia skúmajú fágovú terapiu pomocou fágov na ničenie mikróbov," hovorí Dr. Gerber, "ale fágy sa tiež prirodzene vyskytujú v črevách a súbežne existujú so zvyškom ekosystému." Chceli sme zistiť, čo tam robia. “

Na výskum výskumníci použili gnotobiotické myši; chovali tieto zvieratá takým spôsobom, aby na nich alebo v nich nežili žiadne baktérie.

Na úvod predstavili myšiam 10 druhov baktérií, ktoré sa bežne vyskytujú v ľudskom čreve, vrátane Enterococcus faecalis a Escherichia coli.

Potom pridali fágy, ktoré sa špecificky zameriavajú na baktérie, ktoré transplantovali do myší. Napríklad terče fágu T4 E. colia fágové útoky VD13 E. faecalis. Potom sledovali úspešnosť každého mikróbu.

Fágy sú špecifickí lovci: každý typ zabíja iba jeden typ baktérií. Keď teda vedci predstavili myšiam fág, zaznamenali by úbytok tohto typu baktérií. Dopad na iné baktérie bol však prekvapivejší.

Rozšírená zmena

Vedci preukázali, že hoci ktorýkoľvek daný fág napadol iba jeden druh baktérie, tento fág ovplyvnil aj iné druhy; niektorým druhom sa darilo, zatiaľ čo iným ubúdalo.

Pri pohľade na širší obraz vedci tiež hodnotili rad zlúčenín produkovaných baktériami aj myšami; nazýva sa to metabolom.

Zistili, že keď myši zaviedli fág a zmenilo sa bakteriálne zloženie, došlo tiež k zmenám v hladinách určitých biologicky aktívnych chemikálií. Autori štúdie píšu:

"Fágy môžu modulovať metabolity, o ktorých je známe, že ovplyvňujú hostiteľa cicavcov."

Inými slovami, jediný kmeň vírusu môže zmeniť typ alebo množstvo biologických molekúl, ktoré má hostiteľské zviera k dispozícii.

Budúce možnosti a oveľa viac práce

Dr. Gerberovi nechýbali rozsiahle možnosti, ktoré tieto zistenia prinášajú. Hovorí: „Toto zistenie ma fascinuje pre ďalšie sledovanie a prináša významné otázky: Mohli by sme pomocou fágov modulovať tieto aktivity? Môže to byť zásah do chorôb, ako je depresia, kde by ste chceli zmeniť hladinu neurotransmiterov? “

Tento experiment samozrejme použil umelo vyrobený mikrobióm na modeli hlodavca, čo sťažuje extrapoláciu na človeka. Zameralo sa však na získanie všeobecného prehľadu o tom, ako môžu fágy ovplyvňovať populáciu baktérií. Ako píšu autori štúdie:

"Gnotobiotické myši kolonizované obmedzenou a známou, ale stále zložitou zbierkou baktérií, predstavujú atraktívny modelový systém pre komplexnú charakterizáciu správania fágov v črevnom prostredí."

Ak fágy urobia rozsiahle zmeny v myšom mikrobióme, pravdepodobne urobia zmeny aj v ľudskom mikrobióme. Zmeny sa môžu líšiť, ale princíp zostáva.

Ako sme objasnili v úvode, účinky mikrobiómu sú dosť zložité na to, aby sme ich pochopili skôr, ako sa fágy dostanú do obrazu, takže navrhnutie lekárskeho zákroku bude ďaleko. To však určite nerobí nálezy menej zaujímavými alebo hodnými sledovania.

„Aj keď sa nepoužívajú ako priame terapeutické prostriedky, naša štúdia naznačuje, že fágy môžu byť dobrým nástrojom na pochopenie potenciálnych účinkov iných terapeutík, ktoré menia mikrobióm,“ uzatvára Dr. Gerber.