Hogyan befolyásolhatják a „jó” vírusok az egészséget
Bár a „jó” vírusok szerepe az emberi egészségben még mindig viszonylag titokzatos, lassan kibontjuk víruslátogatóink fontosságát. Ebben a különlegességben bemutatjuk a mikrobiom elhanyagolt szakaszát - a viromát.
Baktériumot megfertőző bakteriofágok illusztrációja.
Ha további kutatással alátámasztott információkat szeretne kapni a mikrobiomról és az egészségre gyakorolt hatásáról, látogasson el erre a célra létrehozott központunkba.
A baktériumok és mikrobiomunk szerepe az egészségben és a betegségekben az orvosi kutatás élen jár.
Távol vagyunk a legutóbbi eredmények által feltett számos kérdés megválaszolásától, de ma már szilárdan bebizonyosodott, hogy személyes „barátságos” mikroorganizmus-flottánk - mikrobiomunk - nélkül nem boldogulnánk.
Az orvostudomány azonban nem ül a hátán; szeme mindig a láthatáron van, erőlködve írja le a messze elrejtett dolgok alakját.
Miközben küzdünk a baktériumok és az egészség szinte elviselhetetlenül összetett kölcsönhatásainak kiválasztásáért, a következő kihívás már a szárnyakon vár: a viróm szerepe.
Mi a viróm?
A „mikrobiom” szó hallatán azonnal a baktériumok jutnak eszünkbe, de technikailag a mikrobiom egy adott környezetben található összes mikroorganizmus összege. Egyes tudósok a kifejezést e mikroorganizmusok genetikai anyagának összegére utalják.
Tehát a baktériumokon kívül a mikrobiómába a vírusok (a virom) és a gombák (a mikobiómák) is beletartoznak, a többi látogató mellett. A mai napig a tudósok viszonylag kevés figyelmet fordítottak a viromára vagy a mikobiómára.
A vírusok az emberi test számos ökológiai fülkéjében otthon érezték magukat, különösen a nyálkahártya felületeken, például az orr és a száj belsejében, valamint a bél bélésében.
Ebben a szolgáltatásban a bél viromára fogunk koncentrálni, mert a legtöbb víruslakót befogadja, és a legtöbbet vizsgálták.
Természetesen a vírusok leginkább arról ismertek, hogy olyan betegségeket okoznak, mint a himlő, a hepatitis, a HIV és a veszettség. A vírusos megbetegedésekkel járó sürgősség miatt ez a szempont a kutatók idejének oroszlánrészét foglalta el. Sok vírus azonban a legkevésbé sem érdekli az emberi sejteket.
A bakteriofág bemutatása
A tudósok a viromot „a mikrobiom legnagyobb, legváltozatosabb és legdinamikusabb részének” tartják, és a bélben lévő vírusok többsége bakteriofág. Bárhol vannak baktériumok, rengeteg bakteriofág található.
Mint más kutatók kifejtik: „A fágok a Földön a legelterjedtebb életformák, amelyek gyakorlatilag mindenütt jelen vannak. […] Egyes édesvízforrások [milliliterenként] legfeljebb 10 milliárdot tartalmazhatnak. ”
A bakteriofágok megfertőzik a baktériumokat, irányítják sejtmechanizmusukat, és genetikai anyaguk reprodukálására használják.
Ma már teljesen egyértelmű, hogy a bélbaktériumok befolyásolják az egészséget és a betegségeket, így nem meglepő, hogy a bélbaktériumokat megfertőző vírusok is jelentős hatással lehetnek.
Fágterápia
Az 1920-as és 1950-es évek óta a tudósok azt vizsgálták, hogy a bakteriofágok használhatók-e bakteriális fertőzések kezelésére. Végül is ezek a vírusok ügyesen elpusztítják az emberi kórokozókat.
A tudósok megállapították, hogy a fágterápia egyszerre volt hatékony, és ami még fontosabb, mentes a mellékhatásoktól.
Az antibiotikumok felfedezésekor a fágterápia háttérbe szorult. Az antibiotikumokat viszonylag könnyedén lehetett előállítani, és baktériumfajok széles spektrumát pusztították el.
A mai hi-tech képességekkel és az antibiotikum-rezisztencia félelmetes hátterével azonban a fágterápia iránti érdeklődés újjáéledhet.
Az egyik tényező, amely vonzóvá teszi a fágterápiát, a sajátossága. Az antibiotikumok gyakran a baktériumfajok széles spektrumát pusztítják el. Most, hogy tudjuk, hogy a „jó” baktériumok a bélben élnek, egyértelmű, hogy ez nem ideális.
A bakteriofágok eközben csak egy és ugyanazon baktériumfajon belüli törzsek szűk körét célozzák meg.
Ráadásul csak akkor replikálódnak, ha a célbaktériumaik a helyi területen vannak. Ez együttvéve azt jelenti, hogy csak a kívánt baktériumot támadják meg, és addig replikálnak, amíg ki nem irtják a fertőzést.
Életreszóló barátok
A bakteriofágok korai szakaszban csatlakoznak az emberi utazáshoz. Az egyik tanulmány a mecóniumot - az újszülött első kakáját - vizsgálta, és nem talált bizonyítékot vírusokra.
Azonban csak egy héttel a születés után a csecsemő kakájának minden grammja körülbelül 100 millió vírusrészecskét tartalmazott, amelyek többsége bakteriofág volt. Virómunk valóban egy életen át tartó társ.
Minden embernek külön kiválasztott bakteriofágja van, amelyet együttesen fágomnak nevezünk. Azok az emberek, akiknek nagyjából ugyanaz az étrendjük, több hasonlóságot mutatnak, de összességében minden egyes fágómája vadul változik.
A szimbiózistól kezdve a dysbiosisig
A bakteriofágok, amint említettük, elpusztítják a baktériumokat. Bizonyos helyzetekben azonban a bakteriofágok a baktériumok populációinak kedvezhetnek.
A bélben a bakteriofágok túlnyomórészt prophágként léteznek. Ebben a szakaszban genetikai kódjuk beépül egy baktérium genomjába, ha aktiválják, készen állnak a bakteriofágok előállítására.
Életük ezen a pontján a bakteriofág nem káros egy baktériumra - szimbiózisban léteznek.
Mivel a baktériumok képesek egymással genetikai anyagot cserélni, a prophágok genetikai kódja is átvihető az egyes baktériumok között.
Meg tudják cserélni „az antibiotikum-rezisztenciával, virulenciával vagy anyagcsere útvonalakkal összefüggő géneket a különböző baktériumfajok között”. Ez előnyös lehet néhány baktériumfaj számára, lehetővé téve számukra a rés bővítését. A növekedés azonban a bélben lévő baktériumok más telepeinek rovására mehet.
„A prófágok szimbiotikusak a gazdabaktériumaikkal szemben, és ezek a baktériumok a testünkkel szemben szimbiotikusak. Ezért a fágok közvetett módon előnyöket nyújthatnak egy olyan többsejtű organizmusnak, mint az ember, azon túl, amit a gazda baktériumsejtek azonnal tapasztalnak. "
Amint a prophágok aktivizálódnak - például stressz idején vagy ha a gazda baktérium van veszélyben -, széles körű változást okozhatnak a bél mikrobiális közösségében.
Az ártalmatlan profhágásról az úgynevezett lítikus fágra való áttérés megsemmisítheti a baktériumközösségeket, potenciálisan biztosítva a „rossz” baktériumok számára bizonyos légzési teret és lehetővé téve számukra az üreg kitöltését.
Ezt hívják közösségi keverésnek, és dysbiosishoz vezethet - mikrobiális egyensúlyhiányhoz.
A diszbiózistól a diagnózisig
A diszbiózis számos betegséghez társul, beleértve a gyulladásos bélbetegséget, a krónikus fáradtság szindrómát, az elhízást, Clostridium difficile (C. diff) fertőzés és vastagbélgyulladás. A kutatók azonban még mindig bizonytalanok a bakteriofágok szerepében ezekben az állapotokban.
Ezekben az esetekben a dysbiosis más mechanizmusokon keresztül is előfordulhat. Felváltva ez inkább a körülmények tünete lehet, mintsem az oka.
A kutatók meglepően sokféle betegségben figyelték meg a bélbaktériumok változását, ideértve a 2-es típusú cukorbetegséget, a skizofrénia, a depresszió, a szorongás, a Parkinson-kór és még sokan mások.
Mivel a bakteriofágok meghaladják a bélben lévő baktériumokat, és rájuk támaszkodnak, hogy szaporodjanak, őket minden ingadozásnak érintenie kell, vagy részt kell vennie bennük.
Lehet, hogy a bakteriofágok nem vezetnek változásokhoz a bélben - olyan változások, amelyekhez hozzá kell tenni, nem vezethetik a betegséget. Ehelyett a bakteriofág populációkat passzívan csak megváltoztathatják a bélbaktériumok változásai.
Kihívást jelent majd annak megvizsgálása, hogy a bakteriofág közösségek apadása és áramlása fontos-e az egészség és a betegség szempontjából. De még akkor is, ha ez nem kulcsfontosságú a betegség patológiájában, ezeknek az ingadozásoknak a felfedezése más előnyökkel is járhat.
Példaként említhetjük a viróm diagnosztikai markerként történő alkalmazását. Például a tudósok a bél virómájának betegségspecifikus változásait azonosították gyulladásos bélbetegségben szenvedőknél, ami köztudottan nehéz diagnosztizálni.
A vírusok problémája
A baktériumok vizsgálata korántsem egyszerű; elvégre hihetetlenül kicsik. A baktériumok átmérője általában 0,4–10 mikrométer. Néhány kontextust megadva: 10 mikrométer csak egy milliméter százada vagy négy tízezred hüvelyk.
A vírusok azonban még kisebbek, csupán 0,02–0,4 mikrométeres keresztmetszettel.
Az ilyen apró léptékű munkában rejlő nehézségeken kívül a vírusok más kihívásokat is felvetnek.
Ha a tudósok meg akarják érteni, hogy az adott populációban mely baktériumfajok vannak jelen, akkor kinyerik a genetikai információkat.
Ettől különítenek el bizonyos kódrészleteket és illesztik őket a meglévő adatbázisokhoz; leggyakrabban a 16S rRNS gént használják. Ez a bizonyos gén szinte minden baktériumfajban megtalálható, és az evolúciós idő alatt viszonylag változatlan maradt.
A 16S RNS egyes régióit azonban hipervariábilisnak tekintik. Az ezen régiók közötti különbségek lehetővé teszik a kutatók számára a fajok azonosítását.
A vírusok viszont nem osztanak egyenértékű gént a fajok között. Ez viszonylag nemrégiben szinte lehetetlenné tette a virom tanulmányozását, de a következő generációs szekvenálás fejlődése lassan lebuktatja az akadályokat.
Ebben a szakaszban a vírusok emberi egészségben betöltött szerepe közel sem olyan egyértelmű, mint a betegségekben betöltött szerepük.
Ennek ellenére az is nagyon valószínűnek tűnik, hogy a vírusok jelentős szerepet játszanak az egészséges test fenntartásában. Csak a kutatási technikák fejlődésével érthető meg teljes hatásuk.
Figyelembe véve az antibiotikum-rezisztencia közvetlen aggodalmait, a bakteriofág iránti megújult érdeklődés talán több időt szán az orvostudomány ezen rejtélyes elemére.
Ennek ellenére a mikrobiomunk alkotóelemei közötti kölcsönhatás megértése nehezen megszerezhető információ lesz; ahogy az egyik cikk elmagyarázza:
"A bélmikrobiom összetétele az élet több szakaszában, sőt ugyanazon nap óráiban sem azonos."
Ez biztosan hosszú csata lesz.
