Кишечные бактерии: удивительное воздействие вирусов

Микробиом играет жизненно важную роль для здоровья. В недавнем исследовании было изучено, как вирусы, убивающие кишечные бактерии, влияют на эти микробы. Полученные данные значительно усложняют и без того сложную картину.

Бактериофаги (изображенные здесь) более многочисленны, чем бактерии.

Для получения дополнительной подтвержденной исследованиями информации о микробиоме и его влиянии на ваше здоровье посетите наш специализированный центр.

Микробиом одновременно увлекателен и моден.

Рост общественного интереса обеспечил увеличение финансирования для изучения взаимодействия между нами и нашими кишечными бактериями.

Ученые обнаружили взаимосвязь между микробиомом и рядом состояний, от диабета и ожирения до болезни Паркинсона и депрессии.

Благодаря высокому статусу кишечных бактерий полки продуктовых магазинов теперь заполнены пробиотическими продуктами.

Однако, несмотря на их широкую доступность и популярность, мало свидетельств того, что они обеспечивают множество преимуществ за пределами небольшого числа конкретных условий.

Хотя ученые знают, что микробы внутри нас жизненно важны, до разработки способа их смягчения для улучшения здоровья и борьбы с болезнями еще далеко.

Основная причина этого - поразительная сложность микробиома. Это не единая однородная сущность, а мир микроскопических существ, которые взаимодействуют, влияют и подавляют своих соседей, способных убивать, питать и общаться друг с другом.

Уже сейчас мы видим огромные трудности в понимании тонкостей микробиома, но некоторые исследователи изучают следующий уровень сложности: бактериофаги.

Представляем бактериофаг

Бактериофаги или просто фаги - это вирусы, уничтожающие исключительно бактерии. Невероятно, но количество фагов превышает количество бактерий; там, где есть бактерии, есть пики фагов.

Фаги тоже специфичны; они имеют тенденцию уничтожать только один вид или штамм бактерий. До появления антибиотиков ученые использовали фаги для борьбы с инфекциями. Однако, когда исследователи открыли антибиотики, они заняли место фагов; антибиотики были дешевле и проще в производстве, чем фаги.

Теперь, когда устойчивость к антибиотикам растет, некоторые исследователи пересматривают идею фаговой терапии.

Конечно, если фаги убивают бактерии, они могут повлиять на микробиом. Исследователи из Бригама и женской больницы и Института Висса в Бостоне, Массачусетс, заинтересованы в том, как именно эти многочисленные вирусы могут повлиять на наши кишечные бактерии. Они опубликовали результаты своего последнего исследования в журнале. Клеточный хозяин и микроб.

«Одним из основных интересов моей лаборатории является понимание изменений в динамике микробиома кишечника. Бактериофаги - это огромный компонент микробиома, но они еще мало изучены ».

Старший автор исследования доктор Георг Гербер

Что замышляют фаги?

Хотя мы знаем, что в кишечнике много фагов, мы мало знаем об их поведении.

«Некоторые люди изучают фаговую терапию, используя фаги для уничтожения микробов, - говорит доктор Гербер, - но фаги также естественным образом обнаруживаются в кишечнике, сосуществуя с остальной частью экосистемы. Мы хотели узнать, что они там делают ».

Для исследования исследователи использовали мышей-гнотобиотов; они вырастили этих животных таким образом, чтобы на них или в них не было бактерий.

Для начала они познакомили мышей с 10 видами бактерий, которые обычно обитают в кишечнике человека, в том числе Энтерококк фекальный и кишечная палочка.

Затем они добавили фаги, которые специально нацелены на бактерии, которые они трансплантировали мышам. Например, мишени фага Т4 Кишечная палочка, и атаки фага VD13 E. faecalis. Затем они отслеживали успех каждого микроба.

Фаги - особые охотники: каждый вид убивает только один вид бактерий. Поэтому, когда ученые представили мышам фаг, они увидели сокращение численности этого типа бактерий. Однако более удивительным было воздействие на другие бактерии.

Повсеместное изменение

Ученые показали, что, хотя любой фаг атакует только один вид бактерий, этот фаг также влияет на другие виды; одни виды процветали, а другие сокращались.

Глядя на более широкую картину, исследователи также оценили набор соединений, производимых как бактериями, так и мышами; это называется метаболомом.

Они обнаружили, что при введении фага мышам и изменении бактериального состава также наблюдались изменения в уровнях определенных биологически активных химических веществ. Авторы исследования пишут:

«Фаги могут модулировать метаболиты, которые, как известно, влияют на хозяина-млекопитающего».

Другими словами, один штамм вируса может изменить тип или количество биологических молекул, доступных животному-хозяину.

Будущие возможности и многое другое

Доктор Гербер не упустил возможности, которые открывают эти открытия. Он говорит: «Это открытие увлекает меня для последующего наблюдения и поднимает важные вопросы: можем ли мы использовать фаги для модуляции этих действий? Может ли это быть вмешательством при таких состояниях, как депрессия, при которых вы хотите изменить уровни нейромедиаторов? »

Конечно, в этом эксперименте использовался искусственно созданный микробиом на модели грызунов, что затрудняет экстраполяцию на людей. Тем не менее, он был сосредоточен на получении общего обзора того, как фаги могут влиять на популяцию бактерий. Как пишут авторы исследования:

«Мыши-гнотобиоты, колонизированные ограниченной и известной, но все еще сложной коллекцией бактерий, представляют собой привлекательную модельную систему для всесторонней характеристики поведения фагов в кишечной среде».

Если фаги вносят радикальные изменения в микробиом мыши, они, вероятно, внесут изменения и в микробиом человека. Изменения могут быть разными, но принцип остается.

Как мы ясно дали понять во введении, эффекты микробиома достаточно сложно понять, прежде чем фаги войдут в картину, поэтому до разработки медицинского вмешательства еще далеко. Однако это, конечно же, не делает выводы менее интересными или достойными дальнейшего изучения.

«Даже если они не используются в качестве прямого терапевтического средства, наше исследование предполагает, что фаги могут быть хорошим инструментом для понимания потенциальных эффектов других терапевтических средств, которые изменяют микробиом», - заключает доктор Гербер.