Bacteriile intestinale: impactul surprinzător al virușilor

Microbiomul joacă un rol vital în sănătate. Un studiu recent a investigat modul în care virușii care ucid bacteriile intestinale influențează acești microbi. Descoperirile fac o imagine deja complicată, cu atât mai mult cu atât.

Bacteriofagii (descriși aici) sunt mai numeroși decât bacteriile.

Pentru mai multe informații susținute de cercetări despre microbiom și modul în care acesta vă afectează sănătatea, vă rugăm să vizitați centrul nostru dedicat.

Microbiomul este atât fascinant, cât și la modă.

Creșterea interesului public a oferit un impuls în finanțarea studierii interacțiunilor dintre noi și bacteriile noastre intestinale.

Oamenii de știință au găsit acum relații între microbiom și o serie de afecțiuni, de la diabet și obezitate la Parkinson și depresie.

Datorită profilului ridicat al bacteriilor intestinale, rafturile magazinelor alimentare sunt acum pline de produse probiotice.

În ciuda disponibilității și popularității lor largi, totuși, există puține dovezi care să sugereze că acestea oferă multe beneficii în afara unui număr mic de condiții specifice.

Deși oamenii de știință știu că microbii din noi sunt vitali, proiectarea unei modalități de moderare a acestora pentru îmbunătățirea sănătății și combaterea bolilor este încă departe.

Motivul principal al acestui fapt este complexitatea orbitoare a microbiomului. Nu este o singură entitate omogenă, ci o lume a ființelor microscopice care interacționează, influențează și inhibă vecinii lor, capabili să omoare, să hrănească și să comunice între ei.

Deja, în acest moment, putem observa marile dificultăți în înțelegerea profunzimilor microbiomului, dar unii cercetători examinează următorul nivel de complexitate: bacteriofagii.

Introducerea bacteriofagului

Bacteriofagii, sau pur și simplu fagii, sunt viruși care distrug exclusiv bacteriile. Incredibil, fagii depășesc numărul bacteriilor; acolo unde există bacterii, există fagi în pică.

Fagii sunt și ei specifici; tind să distrugă doar o singură specie sau tulpină de bacterii. Înainte de apariția antibioticelor, oamenii de știință foloseau fagii pentru a combate infecțiile. Cu toate acestea, atunci când cercetătorii au descoperit antibiotice, aceștia au luat locul fagilor; antibioticele erau mai ieftine și mai ușor de produs decât fagii.

Acum, odată cu creșterea rezistenței la antibiotice, unii cercetători revizuiesc ideea terapiei cu fagi.

Desigur, dacă fagii ucid bacteriile, este posibil să influențeze microbiomul. Cercetătorii de la Brigham and Women’s Hospital și Wyss Institute, ambii din Boston, MA, sunt interesați exact de modul în care aceste virusuri abundente ar putea afecta bacteriile noastre intestinale. Au publicat rezultatele celui mai recent studiu al lor în jurnal Celulă gazdă și microbiu.

„Unul dintre interesele majore din laboratorul meu este înțelegerea schimbărilor din dinamica microbiomului intestinal. Bacteriofagii sunt o componentă imensă a microbiomului, dar încă nu au fost studiați prea mult ”.

Autor principal al studiului Dr. Georg Gerber

Ce fac fagii?

Deși știm că fagii sunt abundenți în intestin, nu știm prea multe despre comportamentul lor.

„Unii oameni explorează terapia fagului, folosind fagii pentru a distruge microbii”, spune dr. Gerber, „dar fagii se găsesc și în mod natural în intestin, coexistând cu restul ecosistemului. Am vrut să aflăm ce fac acolo. ”

Pentru a investiga, cercetătorii au folosit șoareci gnotobiotici; au crescut aceste animale în așa fel încât să nu aibă bacterii care trăiesc în ele sau în ele.

Pentru început, au introdus șoarecilor 10 specii de bacterii care locuiesc în mod obișnuit în intestinul uman, inclusiv Enterococcus faecalis și Escherichia coli.

Apoi, au adăugat fagi care vizează în mod specific bacteriile pe care le-au transplantat la șoareci. De exemplu, țintele fagului T4 E coli, și atacurile de fagi VD13 E. faecalis. Apoi au urmărit succesul fiecărui microb.

Fagii sunt vânători specifici: fiecare tip ucide doar un tip de bacterii. Deci, atunci când oamenii de știință au introdus un fag șoarecilor, vor vedea o scădere a acelui tip de bacterie. Cu toate acestea, impactul asupra altor bacterii a fost mai surprinzător.

Schimbare pe scară largă

Oamenii de știință au arătat că, deși orice fag dat a atacat doar o singură specie de bacterii, acel fag ar avea și impact asupra altor specii; unele specii au prosperat în timp ce altele au scăzut.

Privind imaginea mai largă, cercetătorii au evaluat, de asemenea, gama de compuși produși atât de bacterii, cât și de șoareci; aceasta se numește metabolom.

Au descoperit că atunci când au introdus un fag la șoareci și s-a schimbat compoziția bacteriană, au existat și modificări ale nivelului anumitor substanțe chimice biologic active. Autorii studiului scriu:

Fagii pot modula metaboliții, despre care se știe că afectează gazda mamiferelor.

Cu alte cuvinte, o singură tulpină a unui virus poate modifica tipul sau cantitatea de molecule biologice disponibile animalului gazdă.

Posibilități viitoare și mult mai multă muncă

Dr. Gerber nu a ratat posibilitățile extinse pe care aceste concluzii le ridică. El spune: „Această constatare mă fascinează pentru urmărire și ridică întrebări semnificative: am putea folosi fagii pentru a modula aceste activități? Ar putea fi o intervenție pentru afecțiuni, cum ar fi depresia, în care ați dori să modificați nivelul neurotransmițătorului? "

Desigur, acest experiment a folosit un microbiom construit artificial într-un model de rozătoare, ceea ce face dificilă extrapolarea la oameni. Cu toate acestea, sa concentrat pe obținerea unei imagini generale asupra modului în care fagii ar putea influența o populație de bacterii. După cum scriu autorii studiului:

Șoarecii gnotobiotici, colonizați cu o colecție limitată și cunoscută, dar totuși complexă de bacterii, prezintă un sistem model atractiv pentru caracterizarea cuprinzătoare a comportamentului fagilor în mediul intestinal.

Dacă fagii efectuează modificări radicale ale microbiomului șoarecelui, este posibil ca acestea să facă și schimbări în microbiomul uman. Schimbările ar putea fi diferite, dar principiul rămâne.

După cum am arătat clar în introducere, efectele microbiomului sunt suficient de dificile pentru a înțelege înainte ca fagii să intre în imagine, astfel încât proiectarea unei intervenții medicale va fi departe. Cu toate acestea, acest lucru nu face cu siguranță constatările mai puțin interesante sau demne de urmărit.

Chiar dacă nu sunt utilizate ca un tratament terapeutic direct, studiul nostru sugerează că fagii pot fi un instrument bun pentru înțelegerea efectelor potențiale ale altor produse terapeutice care modifică microbiomul, concluzionează dr. Gerber.