Как „добрите“ вируси могат да повлияят на здравето
Въпреки че ролята на „добрите“ вируси в човешкото здраве все още е относително загадъчна, ние бавно разкриваме важността на нашите вирусни посетители. В тази специална характеристика представяме пренебрегната част от микробиома - вирома.
Илюстрация на бактериофаги, заразяващи бактерия.
За повече информация, подкрепена с изследвания за микробиома и как той влияе на вашето здраве, моля, посетете нашия специализиран център.
Ролята на бактериите и нашия микробиом в здравето и болестите е в челните редици на медицинските изследвания.
Ние сме далеч от отговора на многото въпроси, поставени от последните открития, но сега вече е твърдо установено, че без личния ни флот от „приятелски“ микроорганизми - нашият микробиом - ние няма да процъфтяваме.
Медицинската наука обаче не седи на крака; очите му винаги са приковани към хоризонта, напрягайки се, за да опишат формата на нещата, скрити в далечното разстояние.
Докато се борим да премахнем почти непоносимо сложните взаимодействия между бактериите и здравето, следващото предизвикателство вече чака в крилата: ролята на вирома.
Какво представлява virome?
Когато чуем думата „микробиом“, веднага се сещаме за бактерии, но технически микробиомът е сумата от всички микроорганизми в определена среда. Някои учени използват термина за обозначаване на сумата от генетичния материал на тези микроорганизми.
Така че, освен бактериите, микробиомът включва и вируси (virome) и гъбички (mycobiome), наред с други посетители. Към днешна дата учените обръщат сравнително малко внимание на вирома или микобиома.
Вирусите са се почувствали като у дома си в редица екологични ниши в човешкото тяло, особено върху лигавичните повърхности, като вътрешността на носа и устата и лигавицата на червата.
В тази функция ще се концентрираме върху червата virome, тъй като тя е домакин на най-голям брой вирусни обитатели и е изследвана най-много.
Разбира се, вирусите са най-известни с това, че причиняват болести, като шарка, хепатит, ХИВ и бяс. Поради спешността, свързана с вирусното заболяване, този аспект отне лъвския дял от времето на изследователите. Много вируси обаче нямат и най-малък интерес към човешките клетки.
Представяне на бактериофага
Учените смятат, че виромът е „най-голямата, най-разнообразната и най-динамичната част на микробиома“, а по-голямата част от вирусите в нашите черва са бактериофаги. Навсякъде, където има бактерии, има изобилие от бактериофаги.
Както обясняват други изследователи: „Фагите са най-разпространените форми на живот на Земята и са почти вездесъщи. [...] Някои сладководни източници могат да съдържат до 10 милиарда на [милилитър]. "
Бактериофагите заразяват бактериите, управляват клетъчната им техника и го използват, за да възпроизвеждат генетичния си материал.
Понастоящем е напълно ясно, че чревните бактерии влияят върху здравето и болестите, така че не е изненадващо, че вирусите, които заразяват чревните бактерии, също могат да окажат значително влияние.
Фаготерапия
От 20-те до 50-те години на миналия век учените изследват дали бактериофагите могат да се използват за лечение на бактериални инфекции. В края на краищата тези вируси умеят да унищожават човешките патогени.
Учените установиха, че фаговата терапия е едновременно ефективна и, което е важно, без странични ефекти.
Когато антибиотиците бяха открити, фаговата терапия изчезна на заден план. Антибиотиците могат да се произвеждат с относителна лекота и те убиват широк спектър от бактериални видове.
Въпреки това, с днешните високотехнологични възможности и страховития фон на антибиотична резистентност, интересът към фаговата терапия може да се възроди отново.
Един фактор, който прави фаговата терапия привлекателна, е нейната специфичност. Често антибиотиците унищожават широк спектър от бактериални видове. Сега, след като знаем, че в червата живеят „добри“ бактерии, е ясно, че това не е идеално.
Междувременно бактериофагите са насочени само към тесен кръг щамове в рамките на един и същ бактериален вид.
Плюс това, те се възпроизвеждат само ако техните целеви бактерии са в района. Взети заедно, това означава, че те атакуват само желаната бактерия и продължават да се размножават, докато не унищожат инфекцията.
Приятели до живот
Бактериофагите се присъединяват към човешкото пътешествие на ранен етап. Едно проучване изследва мекония - първата кака на новородено - и не открива доказателства за вируси.
Въпреки това, само 1 седмица след раждането, всеки грам от бебешкия кака съдържа около 100 милиона вирусни частици, повечето от които са бактериофаги. Нашият virome наистина е спътник през целия живот.
Всеки човек има различна селекция от бактериофаги, която заедно се нарича фагеом. Хората, които имат приблизително една и съща диета, споделят повече прилики, но като цяло фагьомът на всеки индивид се различава диво.
От симбиоза до дисбиоза
Както споменахме, бактериофагите унищожават бактериите. Въпреки това, в някои ситуации бактериофагите могат да бъдат от полза за популациите от бактерии.
В червата бактериофагите съществуват предимно като профаги. На този етап техният генетичен код е включен в генома на бактерията, готов да произведе бактериофаги, ако се активира.
В този момент от живота им бактериофагът не е вреден за бактерията - те съществуват в симбиоза.
Тъй като бактериите могат да обменят генетичен материал помежду си, генетичният код на профагите също може да се прехвърля между отделни бактерии.
Те могат да обменят „гени, свързани с антибиотична резистентност, вирулентност или метаболитни пътища между различни бактериални видове.“ Това би могло да бъде от полза за някои бактериални видове, което потенциално ще им позволи да разширят своята ниша. Въпреки това, растежът може да бъде за сметка на други колонии от бактерии в червата.
„Профагите са симбиотични спрямо техните бактерии гостоприемници и тези бактерии са симбиотични за нашето тяло. Следователно, фагите могат косвено да осигурят полза за многоклетъчен организъм като [човек] извън това, което се изпитва веднага от бактериалните клетки-гостоприемници. “
След като профагите се задействат, за да станат активни - например по време на стрес или ако бактерията гостоприемник е в опасност - те могат да причинят широкообхватна промяна в микробната общност на червата.
Преминаването от безвреден профаг към така наречения литичен фаг може да унищожи общности от бактерии, потенциално осигурявайки на „лошите“ бактерии малко дишащо пространство и позволявайки им да запълнят кухината.
Това се нарича разбъркване в общността и може да доведе до дисбиоза - микробен дисбаланс.
От дисбиоза до диагноза
Дисбиозата е свързана с редица състояния, включително възпалително заболяване на червата, синдром на хронична умора, затлъстяване, Clostridium difficile (C. разл) инфекция и колит. Изследователите обаче все още не са сигурни за ролята на бактериофагите в тези условия.
В тези случаи дисбиозата може да възникне по други механизми. Алтернативно, това може да е по-скоро симптом на условията, отколкото причината.
Изследователите са наблюдавали промени в чревните бактерии при изненадващо разнообразна гама от заболявания, включително диабет тип 2, шизофрения, депресия, тревожност, болест на Паркинсон и много други.
Тъй като бактериофагите превъзхождат бактериите в червата ни и разчитат на тях да се репликират, те трябва да бъдат или засегнати, или да участват в някакви колебания.
Бактериофагите може да не предизвикват промени в червата - промени, които, трябва да се добави, може да не са причина за болестта. Вместо това популациите на бактериофаги могат просто да се променят, пасивно, от промените в чревните бактерии.
Дали приливът и приливът на бактериофагите са важни за здравето и болестите, ще бъде предизвикателство за изследване. Но дори и да не е от основно значение за патологията на заболяването, засичането на тези колебания може да има други ползи.
Като пример има потенциал да се използва virome като диагностичен маркер. Например учените са идентифицирали специфични за заболяването промени в червата на вирома при хора с възпалителни заболявания на червата, което е прословуто трудно диагностицирано състояние.
Проблемът с вирусите
Изучаването на бактерии далеч не е лесно; в края на краищата те са невероятно малки. Бактериите обикновено са с диаметър 0,4–10 микрометра. За да предоставим някакъв контекст: 10 микрометра са само една стотна от милиметъра или четири десет хилядни от инча.
Вирусите обаче са дори по-малки, с диаметър от само 0,02–0,4 микрометра.
Освен трудностите, присъщи на работата в такъв малък мащаб, вирусите поставят и други предизвикателства.
Ако учените искат да разберат кои бактериални видове присъстват във всяка дадена популация, те извличат генетична информация.
От това те изолират специфични участъци от кода и ги съпоставят със съществуващите бази данни; най-често те използват гена 16S rRNA. Този конкретен ген може да се намери в почти всички бактериални видове и през еволюционното време той остава относително непроменен.
Въпреки това, някои региони на 16S РНК се считат за хипервариативни. Разликите между тези региони позволяват на изследователите да идентифицират видовете.
Вирусите, от друга страна, не споделят никакви еквивалентни гени сред видовете. Това до относително наскоро правеше изучаването на virome почти невъзможно, но напредъкът в последователността от следващо поколение бавно събаря бариерите.
На този етап ролята на вирусите в човешкото здраве не е толкова ясна, колкото ролята им в болестите.
С това казано също изглежда много вероятно вирусите да играят съществена роля в поддържането на здраво тяло. Само с напредъка в изследователските техники ще се разбере пълното им въздействие.
Предвид непосредствените опасения за антибиотична резистентност, може би подновеният интерес към бактериофага ще види повече време, посветено на този мистериозен елемент на медицинската наука.
И все пак разбирането на взаимодействието между компонентите на нашия микробиом ще бъде трудно спечелена информация; както обяснява една статия:
„Съставът на чревния микробиом не е еднакъв през няколко етапа от живота или дори през часовете на един и същи ден.“
Това със сигурност ще бъде дълга битка.
