Кишкові бактерії: дивовижний вплив вірусів

Мікробіом відіграє життєво важливу роль у здоров’ї. Недавнє дослідження дослідило, як віруси, що вбивають кишкові бактерії, впливають на ці мікроби. Висновки роблять і без того складну картину набагато більше.

Бактеріофаги (зображені тут) численніші, ніж бактерії.

Щоб отримати додаткову інформацію про мікробіом та як він впливає на ваше здоров’я, відвідайте наш спеціальний центр.

Мікробіом - і захоплюючий, і модний.

Збільшення суспільного інтересу сприяло збільшенню фінансування для вивчення взаємодії між нами та нашими кишковими бактеріями.

Зараз вчені виявили взаємозв’язок між мікробіомом та цілим рядом захворювань - від діабету та ожиріння до хвороби Паркінсона та депресії.

Завдяки високій популярності бактерій кишечника, полиці продуктових магазинів зараз наповнені пробіотичними продуктами.

Однак, незважаючи на їх широку доступність та популярність, є мало доказів того, що вони надають багато переваг поза невеликою кількістю конкретних умов.

Незважаючи на те, що вчені знають, що мікроби в нас життєво важливі, до розробки способу їх помірного покращення стану здоров'я та боротьби з хворобами ще далеко.

Основна причина цього - сліпуча складність мікробіома. Це не єдине, однорідне ціле, а світ мікроскопічних істот, які взаємодіють, впливають і гальмують своїх сусідів, здатні вбивати, живити та спілкуватися між собою.

На даний момент ми можемо побачити величезні труднощі в розумінні тонкощів мікробіому, але деякі дослідники вивчають наступний рівень складності: бактеріофаги.

Представляємо бактеріофаг

Бактеріофаги або просто фаги - це віруси, які виключно знищують бактерії. Неймовірно, фагів більше, ніж бактерій; там, де є бактерії, там є фаги піками.

Фаги теж специфічні; вони, як правило, знищують лише один вид або штам бактерій. До появи антибіотиків вчені використовували фаги для боротьби з інфекціями. Однак, коли дослідники виявили антибіотики, вони замінили фаги; антибіотики були дешевшими і легшими у виробництві, ніж фаги.

Зараз, коли стійкість до антибіотиків зростає, деякі дослідники знову переглядають ідею фагової терапії.

Звичайно, якщо фаги вбивають бактерії, вони, швидше за все, впливатимуть на мікробіом. Дослідники з лікарні Бригама та жінок та Інституту Вайса, обидва в Бостоні, Массачусетс, цікавляться, як саме ці великі віруси можуть впливати на наші кишкові бактерії. Вони опублікували результати свого останнього дослідження в журналі Клітинний господар та мікроб.

“Одним із головних інтересів у моїй лабораторії є розуміння змін в динаміці мікробіому кишечника. Бактеріофаги - це величезна складова мікробіому, але їх ще мало вивчали ".

Старший автор дослідження, доктор Георг Гербер

Що таке фаги?

Хоча ми знаємо, що фагів багато в кишечнику, ми не знаємо багато про їх поведінку.

«Деякі люди досліджують фагову терапію, використовуючи фаги для знищення мікробів, - каже д-р Гербер, - але фаги також є природним чином у кишечнику, співіснуючи з рештою екосистеми. Ми хотіли з’ясувати, що вони там роблять ”.

Для дослідження дослідники використовували гнотобіотичних мишей; вони вирощували цих тварин таким чином, щоб у них не було бактерій, що живуть ні в них, ні в них.

Для початку вони представили мишам 10 видів бактерій, які зазвичай мешкають в кишечнику людини, в тому числі Enterococcus faecalis і Кишкова паличка.

Потім вони додали фаги, які конкретно націлені на бактерії, які вони пересадили мишам. Наприклад, цільовий фаг Т4 Кишкова паличката атаки фагів VD13 E. faecalis. Потім вони відстежували успіх кожного мікроба.

Фаги - це специфічні мисливці: кожен тип вбиває лише один тип бактерій. Отже, коли вчені представляли фагам мишам, вони спостерігали зменшення цього типу бактерій. Однак вплив на інші бактерії був більш дивовижним.

Поширені зміни

Вчені показали, що хоча будь-який даний фаг атакував лише один вид бактерій, цей фаг також впливатиме на інші види; деякі види процвітали, а інші зменшувались.

Дивлячись на більш широку картину, дослідники також оцінили безліч сполук, що виробляються як бактеріями, так і мишами; це називається метаболомом.

Вони виявили, що коли вони вводили фагам мишам і бактеріальний склад змінювався, відбувалися також зміни в рівні деяких біологічно активних хімічних речовин. Автори дослідження пишуть:

"Фаги можуть модулювати метаболіти, які, як відомо, впливають на господаря ссавців".

Іншими словами, один штам вірусу може змінити тип або кількість біологічних молекул, доступних тварині-хазяїну.

Майбутні можливості та набагато більше роботи

Доктор Гербер не пропустив широких можливостей, які піднімають ці висновки. Він каже: «Ця знахідка зачаровує мене для подальшого спостереження та викликає значні питання: чи могли б ми використовувати фаги для модуляції цієї діяльності? Це може бути втручанням для таких станів, як депресія, коли ви хочете змінити рівень нейромедіаторів? "

Звичайно, в цьому експерименті використано штучно сконструйований мікробіом на моделі гризунів, що ускладнює екстраполяцію на людину. Однак він зосереджувався на загальному огляді того, як фаги можуть впливати на популяцію бактерій. Як пишуть автори дослідження:

"Гнотобіотичні миші, колонізовані обмеженою і відомою, але все ще складною колекцією бактерій, представляють привабливу модельну систему для всебічної характеристики поведінки фагів у середовищі кишечника".

Якщо фаги вносять значні зміни в мікробіом миші, вони, швидше за все, вносять зміни і в мікробіом людини. Зміни можуть бути різними, але принцип залишається.

Як ми ясно пояснили у вступі, ефекти мікробіому досить хитрі, щоб зрозуміти їх перед тим, як фаги ввійдуть у картину, тому до розробки медичного втручання буде далеко. Однак це, безумовно, не робить висновки менш цікавими чи вартими подальших досліджень.

"Навіть якщо вони не використовуються як прямий терапевтичний засіб, наше дослідження припускає, що фаги можуть бути хорошим інструментом для розуміння потенційних ефектів інших терапевтичних засобів, що змінюють мікробіом", - підсумовує доктор Гербер.