Bakterie jelitowe: Zaskakujący wpływ wirusów

Mikrobiom odgrywa istotną rolę w zdrowiu. Niedawne badanie dotyczyło wpływu wirusów, które zabijają bakterie jelitowe, na te mikroby. Odkrycia sprawiają, że i tak już skomplikowany obraz jest o wiele bardziej skomplikowany.

Bakteriofagi (przedstawione tutaj) są liczniejsze niż bakterie.

Aby uzyskać więcej popartych badaniami informacji na temat mikrobiomu i jego wpływu na zdrowie, odwiedź nasze dedykowane centrum.

Mikrobiom jest fascynujący i modny.

Wzrost zainteresowania opinii publicznej zapewnił zwiększenie funduszy na badanie interakcji między nami a naszymi bakteriami jelitowymi.

Naukowcy odkryli teraz związki między mikrobiomem a szeregiem schorzeń, od cukrzycy i otyłości po chorobę Parkinsona i depresję.

Dzięki wysokiemu profilowi ​​bakterii jelitowych półki sklepów spożywczych są teraz pełne produktów probiotycznych.

Jednak pomimo ich szerokiej dostępności i popularności, niewiele jest dowodów sugerujących, że zapewniają one wiele korzyści poza niewielką liczbą określonych schorzeń.

Chociaż naukowcy wiedzą, że mikroorganizmy w nas są niezbędne, opracowanie sposobu ich łagodzenia w celu poprawy zdrowia i walki z chorobami jest wciąż odległy.

Głównym tego powodem jest olśniewająca złożoność mikrobiomu. To nie jest pojedyncza, jednorodna istota, ale świat mikroskopijnych istot, które oddziałują, wpływają i hamują swoich sąsiadów, zdolne do zabijania, karmienia i komunikowania się ze sobą.

Już teraz widzimy ogromne trudności w zrozumieniu tajników mikrobiomu, ale niektórzy badacze badają kolejny poziom złożoności: bakteriofagi.

Wprowadzenie bakteriofaga

Bakteriofagi lub po prostu fagi to wirusy, które niszczą wyłącznie bakterie. Niewiarygodne, że fagi przewyższają liczbę bakterii; tam, gdzie są bakterie, jest mnóstwo fagów.

Fagi też są specyficzne; mają tendencję do niszczenia tylko jednego gatunku lub szczepu bakterii. Przed pojawieniem się antybiotyków naukowcy używali fagów do zwalczania infekcji. Jednak kiedy naukowcy odkryli antybiotyki, zajęli one miejsce fagów; antybiotyki były tańsze i łatwiejsze w produkcji niż fagi.

Obecnie, gdy rośnie oporność na antybiotyki, niektórzy badacze powracają do idei terapii fagowej.

Oczywiście, jeśli fagi zabijają bakterie, prawdopodobnie mają wpływ na mikrobiom. Naukowcy z Brigham and Women’s Hospital oraz Wyss Institute w Bostonie w stanie Massachusetts interesują się, w jaki sposób te obfite wirusy mogą wpływać na bakterie jelitowe. Opublikowali wyniki swoich ostatnich badań w czasopiśmie Komórka gospodarz i mikrob.

„Jednym z głównych zainteresowań w moim laboratorium jest zrozumienie zmian w dynamice mikrobiomu jelitowego. Bakteriofagi są ogromnym składnikiem mikrobiomu, ale nie były jeszcze zbytnio badane. ”

Starszy autor badań, dr Georg Gerber

Co robią fagi?

Chociaż wiemy, że w jelitach jest dużo fagów, niewiele wiemy o ich zachowaniu.

„Niektórzy ludzie badają terapię fagową, używając fagów do zabijania drobnoustrojów”, mówi dr Gerber, „ale fagi występują również naturalnie w jelitach, współistniejąc z resztą ekosystemu. Chcieliśmy się dowiedzieć, co tam robią ”.

Aby to zbadać, naukowcy wykorzystali myszy gnotobiotyczne; hodowali te zwierzęta w taki sposób, aby nie żyły na nich ani w nich żadne bakterie.

Na początek przedstawili myszom 10 gatunków bakterii, które powszechnie występują w ludzkich jelitach, w tym Enterococcus faecalis i Escherichia coli.

Następnie dodali fagi, które są ukierunkowane na bakterie, które przeszczepili myszom. Na przykład docelowe fagi T4 E colioraz ataki fagów VD13 E. faecalis. Następnie prześledzili sukces każdego drobnoustroju.

Fagi są specyficznymi łowcami: każdy typ zabija tylko jeden typ bakterii. Kiedy więc naukowcy wprowadzili faga do myszy, zauważyliby spadek liczebności tego typu bakterii. Jednak wpływ na inne bakterie był bardziej zaskakujący.

Powszechna zmiana

Naukowcy wykazali, że chociaż dany fag zaatakował tylko jeden gatunek bakterii, fag ten miałby również wpływ na inne gatunki; niektóre gatunki dobrze się rozwijały, podczas gdy inne słabły.

Patrząc z szerszej perspektywy, naukowcy ocenili również szereg związków wytwarzanych zarówno przez bakterie, jak i przez mysz; nazywa się to metabolomem.

Odkryli, że kiedy wprowadzili faga do myszy i zmienił się skład bakterii, nastąpiły również zmiany w poziomach niektórych biologicznie aktywnych chemikaliów. Autorzy badania piszą:

„Fagi mogą modulować metabolity, o których wiadomo, że wpływają na ssaków żywiciela”.

Innymi słowy, pojedynczy szczep wirusa może zmienić typ lub ilość cząsteczek biologicznych dostępnych dla zwierzęcia-gospodarza.

Przyszłe możliwości i dużo więcej pracy

Dr Gerber nie przegapił szerokich możliwości, jakie stwarzają te odkrycia. Mówi: „To odkrycie fascynuje mnie do dalszych badań i rodzi istotne pytania: czy moglibyśmy używać fagów do modulowania tych czynności? Czy to może być interwencja w przypadku schorzeń, takich jak depresja, w przypadku których chciałbyś zmienić poziom neuroprzekaźników? ”

Oczywiście w tym eksperymencie wykorzystano sztucznie skonstruowany mikrobiom w modelu gryzonia, co utrudnia ekstrapolację na ludzi. Skoncentrowano się jednak na uzyskaniu ogólnego przeglądu tego, jak fagi mogą wpływać na populację bakterii. Jak piszą autorzy badania:

„Myszy gnotobiotyczne, skolonizowane ograniczoną i znaną, ale wciąż złożoną kolekcją bakterii, stanowią atrakcyjny system modelowy do wszechstronnego scharakteryzowania zachowania fagów w środowisku jelitowym”.

Jeśli fagi dokonają rozległych zmian w mikrobiomie myszy, prawdopodobnie spowodują również zmiany w mikrobiomie człowieka. Zmiany mogą być inne, ale zasada pozostaje.

Jak wyjaśniliśmy we wstępie, wpływ mikrobiomu jest wystarczająco trudny do zrozumienia, zanim fagi pojawią się na obrazie, więc zaprojektowanie interwencji medycznej będzie bardzo odległe. Jednak to z pewnością nie sprawia, że ​​odkrycia są mniej interesujące lub warte kontynuowania.

„Nawet jeśli nie są stosowane jako bezpośredni środek terapeutyczny, nasze badanie sugeruje, że fagi mogą być dobrym narzędziem do zrozumienia potencjalnych skutków innych środków terapeutycznych, które zmieniają mikrobiom” - podsumowuje dr Gerber.