Вирусни цимери во цревата Повеќе од дијареја и повраќање BioinfoWorlds
Човечката цревна флора е екосистем по сопствен. Еден грам цревна содржина содржи повеќе живи суштества отколку луѓето на земјата. Цревната флора ја спаси сликата на бактериите. Ова е повеќе од еден куп бактерии кои ни се потребни за варење. Цревната флора игра клучна улога за здравјето на луѓето, а со тоа секако и за болестите. Терминот „флора“ - всушност растителен свет - е малку заблуда и, строго кажано, реликвија од времето кога бактериите сè уште беа доделени на растителното кралство. Денес претпочитаме да зборуваме за микробиомот на цревата.
Кога е пријавен микробиом на цревата, примарно се мисли на бактериите во цревата. Многу внимание е посветено на бактериската компонента на цревата. Само вчера го држев во рака сегашниот „Шпигел“ со насловна приказна за суперорганското црево: „Бактериите во нашите црева се детоксицираат, го тренираат имунитетот, го регулираат варењето на храната“. Позната е нивната корисна функција кај здрави луѓе кои влијаат на составот - диета, возраст, болест, лекови - веќе се добро разбрани. Интензивно истражување се спроведуваше и во последниве години за да се дешифрира нејзината улога во болестите. Бактериската компонента на цревата е поврзана со широк спектар на болести, од гастроинтестинални и автоимуни заболувања до заболувања на црниот дроб и болести на централниот нервен систем.
Цревни вируси: проблем со сликата
Цревниот микробиом не се однесува само на бактериите, туку на целата микроорганизма што ги колонизира цревата на луѓето и животните. Ова исто така вклучува таканаречена археа (исто така едноклеточни организми без клеточно јадро), но исто така и еукариоти (организми со клеточно јадро; тука главно се печурки). Вирусната компонента на микробиомот (скратено „цревен вирус“) досега не доби речиси никакво внимание. Малку е познато за вирусите во цревата и нивната релевантност за здравјето и болестите допрва треба да се испитува. Вирусите дури не се споменуваат во написот на германската Википедија за цревната флора. Ако гуглате цревни вируси, ќе наидете на вообичаените познати патогени кои не мачат со дијареја и повраќање. Ние всушност знаеме дека повеќето вируси (и микроорганизмите воопшто) не се патогени за луѓето, растенијата или животните. Значи, време е да се зачува сликата за вирусот на цревата.
Екскурс: метагеномија
Главните причини за да не се обрнува толку внимание на вирусите (во цревата) беа технички причини. За класични микробиолошки истражувања, микроорганизмите прво требаше да се одгледуваат за да можат потоа да се идентификуваат со помош на секвенционирање. За жал, повеќето микроорганизми (проценките се над 99%) воопшто не можат да се одгледуваат (или треба да кажеме, никој сè уште не најде начин да ги одгледува). Метагеномиката, што е можна само благодарение на технолошкиот напредок во молекуларната генетика, обезбедува лек. Идејата што стои зад тоа: Земете примерок од животната средина (почва, морска вода, ветробранско стакло или измет) и извлечете го целиот генетски материјал од него.
Метагеномиката исто така донесе пресврт во вирусологијата. Ако претходно многу ве интересираа вирусите што предизвикаа состојба на болест во организмот, благодарение на метагеномијата со секвенционирање со голема пропусност, одите на експедиции во вирусна екологија. Првиот метагеном на вирусот беше секвенциониран од примерок од океан во 2002 година. Оттогаш, метагеномијата откри огромна микробиолошка биолошка разновидност во многу различни средини. Метагеномиката се повеќе се користи во клиниките за тешко дијагностицирани случаи. Но, исто така, мора да се каже дека експерименталните и биоинформатичките методи за метагеномика на вируси сè уште не постигнале консензус. Дури и експерти за метагеномија зборуваат за „темна материја“ кога ги опишуваат вирусните низи што ги наоѓаат во метагеномите.
Назад во цревата
Првата публикација што некогаш се споменува цревниот вирус се појави во 2003 година. Во истата година, секвенционирани се првите бактериофаги од човечки измет (од истата работна група која го редоследуваше првиот вирус метагеном од примерокот на океанот). Бактериофагите се вируси кои напаѓаат бактерии и археи. Тие се најчестите жители на цревата. Цревниот вирус исто така содржи еукариотски вируси, чии домаќини се, на пример, габите во цревата или самите луѓе. Дури и вирусите што минуваат низ гастроинтестиналниот тракт како дел од нашата диета (на пр. Растителни вируси) се дел од цревниот вирус. Патогениот ефект на еукариотските цревни вируси е добро познат (гастроинтестинален грип предизвикан од норовируси или ротавируси). Бидејќи цревните вируси се присутни кај сите (дури и здрави) луѓе, се претпоставува дека тие исто така играат важна улога во рамнотежата на телото; само досега тешко дека има докази за тоа.
CrAssphage: Не е компјутерски вирус, но е именуван по софтвер
Додека CrAssphage немаше познати роднини кога беше откриен во 2014 година, голем број сродни вируси беа откриени во 2017 година и беше опишано ново семејство на фаги слични на CrAss.
Сите исти или секој единствен?
Ако CrAssphage се појави кај толку голем дел од популацијата, природно се поставува прашањето дали има некој вид на нуклеарен вирус во цревата што е заеднички за сите луѓе. Прашањето сè уште не е разјаснето, но факт е дека други вируси можат да се најдат во цревата на многу луѓе, вклучувајќи ги и другите претставници на фагите слични на CrAss. Меѓутоа, при споредување на цревниот вирус кај возрасни, исто така, откриено е дека неговиот состав е единствен кај секоја индивидуа. Ние веќе знаеме неколку фактори кои влијаат на нашиот вирусен состав во цревата: роднини, диета, начин на раѓање и секако болести. Начинот на породување (т.е. природен наспроти царски рез) се чини дека влијае на вирусниот состав во цревата дури и повеќе отколку на бактерискиот состав.
Прашањето за тоа како е составен цревниот вирус е директно проследено со прашањето за неговото влијание врз здравјето на една личност. Улогата на цревниот вирус кај болести е далеку од соодветно истражена. Сепак, веќе постојат врски со некои болести, вклучувајќи воспалително заболување на дебелото црево, дијабетес тип I и рак на дебелото црево. Неисхранетоста може да се препознае и од цревниот вирус, но останува нејасно дали променетиот состав е причина или последица на болеста.
Од бебешко црево до црево за возрасни: стабилност со текот на времето
Дали цревата на новороденчињата се целосно стерилни, сè уште е прашање на дебата. Веднаш по раѓањето, тој е изложен и колонизиран од огромен број микроорганизми. Во следните недели и месеци се формираше стабилна заедница на овие организми. Вирумата драстично се менува во првите недели од животот: повеќе од половина од вирусите од примероците на столицата во првата недела од животот веќе не се забележуваат во втората. Бактериофагите доминираат во раната колонизација на цревата по раѓањето и најверојатно доаѓаат од околината отколку од мајката или храната. Интересно, најголемата количина и разновидност на фаг се забележани во првите неколку месеци од животот и значително се намалуваат со текот на времето. Бактериската компонента на цревниот микробиом се развива токму обратно.
Еукариотски вируси се откриени и во примероци на столица кај доенчиња, дури и без овие доенчиња да покажат каква било клиничка слика. За возврат, нивното богатство се зголемува со возраста, веројатно затоа што ги внесуваме овие вируси од околината.
За разлика од драстичните промени во виромата на новороденото црево, здравиот цревен вирус кај возрасни се чини дека е прилично стабилен со текот на времето. Како и да е, вирусите природно мутираат и во нашите црева. Може да се случи тие да се променат толку многу во рок од две години да се развијат во нов вид. Ова исто така може да биде причина за меѓучовечки разлики во цревниот вирус.
Бактерии наспроти фаг
Зошто да се проучува повеќедимензионален екосистем со фокусирање само на една димензија?
Останува да се каже дека сè уште не знаеме скоро ништо за нашиот цревен вирус. Она што ни треба се поголеми надолжни студии кои се фокусираат и на бактериските и на вирусните компоненти на цревниот микробиом. И, потребни ни се подобри биоинформативни анализи на вирусот. Повеќето секвенци на вируси во студиите за метагеном сè уште остануваат неидентификувани („темна тортура“). Соодветно на тоа, проценките не се целосни и секогаш има противречности во резултатите од истражувањето. За во иднина е важно не само да продолжиме да ги испитуваме бактериите во цревата, туку и пред сè да внимаваме на улогата на фагите: Како бактериофагите го менуваат составот и функцијата на бактериските компоненти на цревата и какво влијание имаат тие врз нашето здравје?