Cât de „viruși” pot influența sănătatea
Deși rolul virușilor „buni” în sănătatea umană este încă relativ misterios, descoperim încet importanța vizitatorilor noștri virali. În această caracteristică specială, introducem o secțiune neglijată a microbiomului - viromul.
Ilustrarea bacteriofagilor care infectează o bacterie.
Pentru mai multe informații susținute de cercetări despre microbiom și modul în care acesta vă afectează sănătatea, vă rugăm să vizitați centrul nostru dedicat.
Rolul bacteriilor și al microbiomului nostru în sănătate și boală se află în prim-planul cercetării medicale.
Suntem departe de a răspunde la numeroasele întrebări formulate de descoperirile recente, dar acum este ferm stabilit că fără flota noastră personală de microorganisme „prietenoase” - microbiomul nostru - nu am prospera.
Știința medicală, totuși, nu stă pe buzunarele sale; ochii ei sunt întotdeauna fixați la orizont, încordându-se pentru a descrie forma lucrurilor ascunse în depărtare.
Pe măsură ce ne străduim să deslușim interacțiunile aproape insuportabil de complexe dintre bacterii și sănătate, următoarea provocare așteaptă deja în aripi: rolul viromului.
Ce este viromul?
Când auzim cuvântul „microbiom”, ne gândim imediat la bacterii, dar din punct de vedere tehnic, microbiomul este suma tuturor microorganismelor dintr-un anumit mediu. Unii oameni de știință folosesc termenul pentru a se referi la suma materialului genetic al acestor microorganisme.
Deci, în afară de bacterii, microbiomul include și viruși (viromul) și ciuperci (micobiomul), printre alți vizitatori. Până în prezent, oamenii de știință au acordat relativ puțină atenție viromului sau micobiomului.
Virușii s-au făcut acasă într-o serie de nișe ecologice din corpul uman, în special pe suprafețele mucoasei, cum ar fi interiorul nasului și gurii și mucoasa intestinului.
În această caracteristică, ne vom concentra asupra viromului intestinal, deoarece găzduiește cel mai mare număr de ocupanți virali și a fost cel mai investigat.
Desigur, virusurile sunt cele mai renumite pentru că cauzează boli, cum ar fi variola, hepatita, HIV și rabia. Din cauza urgenței asociate bolilor virale, acest aspect a ocupat cea mai mare parte a timpului cercetătorilor. Cu toate acestea, mulți viruși nu au cel mai mic interes pentru celulele umane.
Introducerea bacteriofagului
Oamenii de știință consideră că viromul este „cea mai mare, cea mai diversă și cea mai dinamică parte a microbiomului”, iar majoritatea virușilor din intestinele noastre sunt bacteriofagi. Oriunde există bacterii, există bacteriofagi din abundență.
După cum explică alți cercetători: „Fagii sunt cele mai abundente forme de viață de pe Pământ, fiind practic omniprezente. […] Unele surse de apă dulce pot conține până la 10 miliarde pe [mililitru]. ”
Bacteriofagii infectează bacteriile, le comandă utilajul celular și îl folosesc pentru a reproduce materialul genetic.
Acum este foarte clar că bacteriile intestinale influențează sănătatea și bolile, deci nu este de mirare că și virusurile care infectează bacteriile intestinale pot avea o influență semnificativă.
Terapia cu fagi
Din anii 1920 până în anii 1950, oamenii de știință au investigat dacă bacteriofagii ar putea fi folosiți pentru tratarea infecțiilor bacteriene. La urma urmei, acești viruși sunt abili în distrugerea agenților patogeni umani.
Oamenii de știință au descoperit că terapia cu fagi era atât eficientă, cât și, mai important, lipsită de efecte secundare.
Când au fost descoperite antibiotice, terapia cu fagi a dispărut în fundal. Antibioticele ar putea fi fabricate cu relativă ușurință și au ucis un spectru larg de specii bacteriene.
Cu toate acestea, cu capabilitățile de înaltă tehnologie de astăzi și fundalul înfricoșător al rezistenței la antibiotice, interesul pentru terapia cu fagi se poate bucura de o reapariție.
Un factor care face terapia fagică atractivă este specificitatea sa. Adesea, antibioticele șterg un spectru larg de specii bacteriene. Acum, că știm că bacteriile „bune” trăiesc în intestin, totuși, este clar că acest lucru nu este ideal.
Între timp, bacteriofagii vizează doar o gamă îngustă de tulpini din aceeași specie bacteriană.
În plus, se reproduc doar dacă bacteriile lor țintă se află în zona locală. Luate împreună, aceasta înseamnă că atacă numai bacteria dorită și continuă să se replice până când au șters infecția.
Prieteni pe viata
Bacteriofagii se alătură călătoriei umane într-un stadiu incipient. Un studiu a examinat meconiul - prima caca a unui nou-născut - și nu a găsit nicio dovadă de viruși.
Cu toate acestea, la doar 1 săptămână după naștere, fiecare gram de caca a unui copil conținea aproximativ 100 de milioane de particule de virus, dintre care majoritatea erau bacteriofage. Viromul nostru este cu adevărat un tovarăș de-a lungul vieții.
Fiecare om are o selecție distinctă de bacteriofagi, care este denumită în mod colectiv fagomul. Oamenii care au aproximativ aceeași dietă împărtășesc mai multe asemănări, dar, în general, fagomul fiecărui individ variază extrem de mult.
De la simbioză la disbioză
Bacteriofagele, după cum sa menționat, distrug bacteriile. Cu toate acestea, în unele situații, bacteriofagii pot beneficia de populațiile de bacterii.
În intestin, bacteriofagii există predominant sub formă de profagi. În această etapă, codul lor genetic este încorporat în genomul unei bacterii, gata să producă bacteriofagi dacă este activat.
În acest moment al vieții lor, un bacteriofag nu dăunează unei bacterii - există în simbioză.
Deoarece bacteriile pot schimba material genetic între ele, codul genetic al profagilor poate fi, de asemenea, transferat între bacterii individuale.
Pot schimba „gene asociate cu rezistența la antibiotice, virulență sau căi metabolice între diferite specii bacteriene”. Acest lucru ar putea aduce beneficii unor specii bacteriene, permițându-le potențial să-și lărgească nișa. Cu toate acestea, creșterea ar putea fi în detrimentul altor colonii de bacterii din intestin.
„Profagii sunt simbiozi pentru bacteriile lor gazdă, iar aceste bacterii sunt simbiozi pentru corpul nostru. Prin urmare, fagii pot oferi în mod indirect beneficii unui organism multicelular precum [un] om dincolo de ceea ce este experimentat imediat de celulele lor bacteriene gazdă. ”
Odată ce profagele sunt declanșate pentru a deveni active - de exemplu, în perioade de stres sau în cazul în care bacteria gazdă este în pericol - ele pot provoca o schimbare pe scară largă în comunitatea microbiană a intestinului.
Trecerea de la profagul inofensiv la așa-numitul fag litic poate șterge comunitățile de bacterii, oferind potențial bacteriilor „rele” cu spațiu de respirație și permițându-le să umple golul.
Aceasta se numește amestecarea comunității și poate duce la disbioză - un dezechilibru microbian.
De la disbioză la diagnostic
Disbioza este asociată cu o serie de afecțiuni, inclusiv boli inflamatorii intestinale, sindrom de oboseală cronică, obezitate, Clostridium difficile (C. dif) infecție și colită. Cu toate acestea, cercetătorii nu sunt încă siguri de rolul bacteriofagilor în aceste condiții.
În aceste cazuri, disbioza poate apărea prin alte mecanisme. Alternativ, ar putea fi un simptom al condițiilor, mai degrabă decât cauza.
Cercetătorii au observat modificări ale bacteriilor intestinale într-o gamă surprinzător de variată de boli, inclusiv diabetul de tip 2, schizofrenia, depresia, anxietatea, boala Parkinson și multe altele.
Deoarece bacteriofagii depășesc numărul de bacterii din intestinele noastre și se bazează pe ele pentru a se replica, acestea trebuie fie afectate, fie implicate în orice fluctuații.
Este posibil ca bacteriofagii să nu provoace modificări ale intestinului - modificări care, trebuie adăugate, pot să nu conducă boala. În schimb, populațiile de bacteriofagi ar putea fi doar modificate, pasiv, de modificările bacteriilor intestinale.
Indiferent dacă refluxul și fluxul comunităților de bacteriofagi este important în sănătate și boală, va fi o provocare de investigat. Dar chiar dacă nu este esențială în patologia unei boli, identificarea acestor fluctuații ar putea avea alte beneficii.
De exemplu, există potențialul de a utiliza viromul ca marker de diagnostic. De exemplu, oamenii de știință au identificat modificări specifice bolii în viromul intestinal la persoanele cu boală inflamatorie a intestinului, care este o afecțiune notoriu dificilă de diagnosticat.
Problema cu virușii
Studierea bacteriilor este departe de a fi ușoară; la urma urmei, sunt incredibil de mici. Bacteriile au în general 0,4-10 micrometri. Pentru a oferi un anumit context: 10 micrometri reprezintă doar o sutime de milimetru sau patru zecimi de miime de inch.
Cu toate acestea, virușii sunt chiar mai mici, având doar 0,02-0,4 micrometri peste.
În afară de dificultățile inerente în lucrul la o scară atât de mică, virușii prezintă alte provocări.
Dacă oamenii de știință doresc să înțeleagă ce specii bacteriene sunt prezente într-o anumită populație, ei extrag informații genetice.
Din aceasta, ele izolează anumite fragmente de cod și le potrivesc cu bazele de date existente; cel mai frecvent, ei folosesc gena ARNr 16S. Această genă specială poate fi găsită în aproape toate speciile bacteriene și, în timp evolutiv, a rămas relativ neschimbată.
Cu toate acestea, unele regiuni ale ARN-ului 16S sunt considerate hipervariabile. Diferențele dintre aceste regiuni permit cercetătorilor să identifice speciile.
Pe de altă parte, virușii nu împărtășesc nici o genă echivalentă între specii. Acest lucru, până relativ recent, făcea studiul viromului aproape imposibil, dar progresele în secvențierea generației următoare dărâmă încet barierele.
În acest stadiu, rolul virușilor în sănătatea umană nu este nici pe departe la fel de clar ca rolul lor în boală.
Acestea fiind spuse, pare, de asemenea, foarte probabil ca virușii să joace un rol substanțial în menținerea unui corp sănătos. Numai cu progresele în tehnicile de cercetare va fi înțeles impactul lor deplin.
Având în vedere preocupările imediate ale rezistenței la antibiotice, poate că interesul reînnoit pentru bacteriofag va fi dedicat mai mult timp acestui misterios element al științei medicale.
Totuși, înțelegerea interacțiunii dintre componentele microbiomului nostru va fi o informație câștigată cu greu; după cum explică o lucrare:
„Compoziția microbiomului intestinal nu este aceeași în timpul mai multor etape ale vieții sau chiar în timpul aceleiași zile.”
Aceasta va fi cu siguranță o lungă bătălie.
