Střevní bakterie: Překvapivý dopad virů
Mikrobiom hraje zásadní roli ve zdraví. Nedávná studie zkoumala, jak viry, které ničí střevní bakterie, ovlivňují tyto mikroby. Zjištění vytvářejí mnohem komplikovanější obraz.
Bakteriofágy (zde zobrazené) jsou početnější než bakterie.
Další informace o mikrobiomu a jeho vlivu na zdraví podporované výzkumem najdete v našem vyhrazeném centru.
Mikrobiom je fascinující i módní.
Nárůst veřejného zájmu poskytl podporu financování studia interakcí mezi námi a našimi střevními bakteriemi.
Vědci nyní našli vztah mezi mikrobiomem a řadou stavů, od cukrovky a obezity po Parkinsonovu chorobu a depresi.
Díky vysokému profilu střevních bakterií jsou nyní regály obchodů s potravinami plné probiotických produktů.
Přes jejich širokou dostupnost a popularitu však existuje jen málo důkazů, které by naznačovaly, že poskytují mnoho výhod mimo malý počet konkrétních podmínek.
I když vědci vědí, že mikroby v nás jsou životně důležité, návrh způsobu, jak je zmírnit, aby se zlepšilo zdraví a bojovalo proti chorobám, je ještě daleko.
Primárním důvodem je oslnivá složitost mikrobiomu. Není to jediná homogenní entita, ale svět mikroskopických bytostí, které interagují, ovlivňují a brzdí své sousedy, schopné zabíjet, vyživovat a komunikovat mezi sebou.
Již v tomto okamžiku vidíme obrovské potíže s porozuměním vstupů a výstupů mikrobiomu, ale někteří vědci zkoumají další úroveň složitosti: bakteriofágy.
Představujeme bakteriofága
Bakteriofágy, nebo jednoduše fágy, jsou viry, které výlučně ničí bakterie. Neuvěřitelně počet fágů převyšuje počet bakterií; kde jsou bakterie, tam jsou fágy v piky.
Fágy jsou také specifické; mají tendenci ničit pouze jeden druh nebo kmen bakterií. Před příchodem antibiotik vědci používali fágy k boji proti infekcím. Když však vědci objevili antibiotika, nahradili je fágy; antibiotika byla levnější a snadněji se vyráběla než fágy.
Nyní, když se zvyšuje odolnost vůči antibiotikům, někteří vědci přehodnocují myšlenku fágové terapie.
Samozřejmě, pokud fágy zabíjejí bakterie, je pravděpodobné, že ovlivní mikrobiom. Vědci z nemocnice Brigham and Women’s Hospital a Wyss Institute, oba v Bostonu, MA, se zajímají přesně o to, jak by tyto hojné viry mohly ovlivnit naše střevní bakterie. Výsledky své nejnovější studie zveřejnili v časopise Mobilní hostitel a mikrob.
"Jedním z hlavních zájmů v mé laboratoři je pochopení změn v dynamice střevního mikrobiomu." Bakteriofágy jsou obrovskou součástí mikrobiomu, ale dosud nebyly příliš studovány. “
Hlavní autor studie Dr. Georg Gerber
Co jsou fágy?
I když víme, že fágy jsou ve střevě hojné, o jejich chování toho moc nevíme.
"Někteří lidé zkoumají fágovou terapii a pomocí fágů ničí mikroby," říká Dr. Gerber, "ale fágy se také přirozeně vyskytují ve střevech a koexistují se zbytkem ekosystému." Chtěli jsme zjistit, co tam dělají. “
K prozkoumání použili vědci gnotobiotické myši; chovali tato zvířata takovým způsobem, že na nich ani v nich nežijí žádné bakterie.
Nejprve představili myším 10 druhů bakterií, které se běžně vyskytují v lidském střevě, včetně Enterococcus faecalis a Escherichia coli.
Poté přidali fágy, které se konkrétně zaměřují na bakterie, které transplantovaly do myší. Například fágové cíle T4 E-colia útoky fágů VD13 E. faecalis. Poté sledovali úspěch každého mikroba.
Fágy jsou specifičtí lovci: každý typ zabíjí pouze jeden typ bakterií. Když tedy vědci představili myším fág, uviděli by pokles tohoto typu bakterií. Dopad na jiné bakterie však byl překvapivější.
Rozšířená změna
Vědci prokázali, že ačkoliv jakýkoli daný fág napadl pouze jeden druh bakterie, měl by tento fág dopad také na jiné druhy; některým druhům se dařilo, zatímco jiným ubýval.
Při pohledu na širší obrázek vědci také hodnotili řadu sloučenin produkovaných jak bakteriemi, tak myší; tomu se říká metabolome.
Zjistili, že když myši zavedli fág a změnilo se bakteriální složení, došlo také ke změnám v hladinách určitých biologicky aktivních chemikálií. Autoři studie píší:
"Fágy mohou modulovat metabolity, o nichž je známo, že ovlivňují savčího hostitele."
Jinými slovy, jediný kmen viru může změnit typ nebo množství biologických molekul, které má hostitelské zvíře k dispozici.
Budoucí možnosti a mnohem více práce
Dr. Gerberovi neunikly široké možnosti, které tato zjištění přinášejí. Říká: „Toto zjištění mě fascinuje pro další sledování a vyvolává významné otázky: Mohli bychom použít fágy k modulaci těchto aktivit? Může to být zásah do podmínek, jako je deprese, kdy byste chtěli změnit hladinu neurotransmiterů? “
Tento experiment samozřejmě používal uměle vytvořený mikrobiom v modelu hlodavce, což ztěžuje extrapolaci na člověka. Zaměřila se však na získání obecného přehledu o tom, jak by fágy mohly ovlivnit populaci bakterií. Jak píší autoři studie:
"Gnotobiotické myši, kolonizované omezenou a známou, ale stále složitou sbírkou bakterií, představují atraktivní modelový systém pro komplexní charakterizaci chování fágů ve střevním prostředí."
Pokud fágy provedou rozsáhlé změny v myším mikrobiomu, pravděpodobně provedou také změny v lidském mikrobiomu. Změny se mohou lišit, ale princip zůstává.
Jak jsme objasnili v úvodu, účinky mikrobiomu jsou dost složité na to, abychom je pochopili, než se do obrazu dostanou fágy, takže navrhování lékařského zákroku bude daleko. To však rozhodně neznamená, že zjištění budou méně zajímavá nebo hodná sledování.
"I když se nepoužívají jako přímé terapeutické přípravky, naše studie naznačuje, že fágy mohou být dobrým nástrojem pro pochopení potenciálních účinků jiných terapeutik, které mění mikrobiom," uzavírá Dr. Gerber.
