Чревни бактерии: Изненадващото въздействие на вирусите

Микробиомът играе жизненоважна роля за здравето. Неотдавнашно проучване изследва как вирусите, които убиват чревните бактерии, влияят върху тези микроби. Констатациите правят и без това сложна картина много повече.

Бактериофагите (изобразени тук) са по-многобройни от бактериите.

За повече информация, подкрепена с изследвания за микробиома и как той влияе на вашето здраве, моля, посетете нашия специализиран център.

Микробиомът е едновременно очарователен и модерен.

Увеличението на обществения интерес даде тласък на финансирането за изследване на взаимодействията между нас и нашите чревни бактерии.

Сега учените са открили взаимовръзка между микробиома и редица състояния, от диабет и затлъстяване до Паркинсон и депресия.

Благодарение на високия профил на чревните бактерии, рафтовете на хранителните магазини сега са пълни с пробиотични продукти.

Въпреки широката им достъпност и популярност обаче, има малко доказателства, които да предполагат, че те предоставят много предимства извън малък брой специфични условия.

Въпреки че учените знаят, че микробите в нас са жизненоважни, разработването на начин за тяхното умеряване за подобряване на здравето и борба с болестите все още е далеч.

Основната причина за това е ослепителната сложност на микробиома. Това не е единична, хомогенна същност, а свят на микроскопични същества, които си взаимодействат, въздействат и възпрепятстват своите съседи, способни да убиват, подхранват и общуват помежду си.

Към този момент вече можем да видим огромните трудности при разбирането на тънкостите на микробиома, но някои изследователи изследват следващото ниво на сложност: бактериофаги.

Представяне на бактериофага

Бактериофагите или просто фагите са вируси, които изключително унищожават бактериите. Невероятно, фагите превъзхождат бактериите; там, където има бактерии, има фаги в пика.

Фагите също са специфични; те са склонни да унищожават само един вид или щам бактерии. Преди появата на антибиотиците учените са използвали фаги за борба с инфекциите. Когато обаче изследователите откриха антибиотици, те заеха мястото на фагите; антибиотиците бяха по-евтини и по-лесни за производство от фагите.

Сега, с нарастваща антибиотична резистентност, някои изследователи преразглеждат идеята за фаговата терапия.

Разбира се, ако фагите убият бактериите, те вероятно ще повлияят на микробиома. Изследователи от Brigham and Women’s Hospital и Wyss Institute, и двамата в Бостън, Масачузетс, се интересуват как точно тези обилни вируси могат да повлияят на нашите чревни бактерии. Те публикуваха резултатите от най-новото си проучване в списанието Клетъчен домакин и микроб.

„Един от основните интереси в моята лаборатория е разбирането на промените в динамиката на чревния микробиом. Бактериофагите са огромен компонент на микробиома, но все още не са изследвани много. "

Старши автор на изследването д-р Георг Гербер

Какво правят фагите?

Въпреки че знаем, че фагите са в изобилие в червата, не знаем много за тяхното поведение.

„Някои хора изследват фаговата терапия, използвайки фаги, за да унищожат микробите“, казва д-р Гербер, „но фагите също се намират естествено в червата, съжителствайки с останалата част от екосистемата. Искахме да разберем какво правят там. "

За да изследват, изследователите са използвали мишки с гнотобиотик; те отглеждат тези животни по такъв начин, че да нямат бактерии, живеещи в или в тях.

За начало те представиха на мишките 10 вида бактерии, които обикновено се намират в човешките черва, включително Enterococcus faecalis и Ешерихия коли.

След това те добавиха фаги, които конкретно са насочени към бактериите, които са трансплантирали в мишките. Например, T4 фаг цели Е. coli, и фаговите атаки VD13 E. faecalis. След това проследиха успеха на всеки микроб.

Фагите са специфични ловци: всеки тип убива само един вид бактерии. Така че, когато учените представиха фаг на мишките, те ще видят спад в този вид бактерии. Въздействието върху други бактерии обаче беше по-изненадващо.

Широко разпространена промяна

Учените показаха, че въпреки че всеки даден фаг атакува само един вид бактерии, този фаг ще въздейства и върху други видове; някои видове процъфтяват, докато други намаляват.

Разглеждайки по-широката картина, изследователите също така оцениха набор от съединения, произведени както от бактериите, така и от мишката; това се нарича метаболом.

Те открили, че когато въвеждат фаг на мишките и бактериалният състав се променя, има промени в нивата на някои биологично активни химикали. Авторите на изследването пишат:

„Фагите могат да модулират метаболити, за които е известно, че засягат гостоприемника на бозайниците.“

С други думи, един щам на вируса може да промени вида или количеството биологични молекули, достъпни за животното гостоприемник.

Бъдещи възможности и много повече работа

Д-р Гербер не пропусна широките възможности, които тези открития пораждат. Той казва: „Тази констатация ме очарова за проследяване и повдига значителни въпроси: Можем ли да използваме фаги, за да модулираме тези дейности? Може ли това да е намеса за състояния като депресия, при които искате да промените нивата на невротрансмитер? "

Разбира се, този експеримент използва изкуствено конструиран микробиом в модел на гризачи, което затруднява екстраполацията към хората. Той обаче се фокусира върху получаване на общ преглед на това как фагите могат да повлияят на популация от бактерии. Както пишат авторите на изследването:

„Гнотобиотичните мишки, колонизирани с ограничена и известна, но все още сложна колекция от бактерии, представляват привлекателна моделна система за цялостно характеризиране на поведението на фагите в чревната среда.“

Ако фагите направят радикални промени в миши микробиом, те вероятно ще направят промени и в човешкия микробиом. Промените може да са различни, но принципът остава.

Както ясно посочихме във въведението, ефектите на микробиома са достатъчно сложни, за да се разберат преди фагите да влязат в картината, така че проектирането на медицинска интервенция ще бъде далеч. Това обаче със сигурност не прави констатациите по-малко интересни или достойни за преследване.

„Дори и да не се използват като директна терапия, нашето проучване предполага, че фагите могат да бъдат добър инструмент за разбиране на потенциалните ефекти на други терапевтични средства, които променят микробиома“, заключава д-р Гербер.