Colegi de cameră virali în intestin Mai mult decât diaree și vărsături BioinfoWorlds
Flora intestinală umană este un ecosistem propriu. Un singur gram de conținut intestinal adăpostește mai multe viețuitoare decât oamenii de pe pământ. Flora intestinală a salvat imaginea bacteriilor. Aceasta este mai mult decât o grămadă de bacterii de care avem nevoie pentru digestia noastră. Flora intestinală joacă un rol crucial pentru sănătatea umană și, așadar, desigur și pentru boli. Termenul de „floră” - de fapt lumea plantelor - este un pic înșelător și, strict vorbind, o relicvă din vremurile în care bacteriile erau încă atribuite regnului plantelor. Astăzi preferăm să vorbim despre microbiomul intestinal.
Când se raportează microbiomul intestinal, sunt în primul rând bacteriile din intestin care sunt destinate. O mare atenție a fost acordată componentei bacteriene a intestinului. Chiar ieri am ținut actualul „Spiegel” în mână cu o poveste despre intestinul superorganic: „Bacteriile din intestinele noastre se detoxifică, antrenează sistemul imunitar, reglează digestia.” Funcția lor utilă la oamenii sănătoși este cunoscută și mulți factori care afectează compoziția - dieta, vârsta, boala, medicamentele - sunt deja bine înțelese. De asemenea, în ultimii ani au fost efectuate cercetări intensive pentru a descifra rolul său în boli. Componenta bacteriană a intestinului a fost legată de o mare varietate de boli, de la boli gastrointestinale și autoimune la boli hepatice și boli ale sistemului nervos central.
Virusii intestinali: o problemă de imagine
Microbiomul intestinal nu se referă doar la bacterii, ci la întregul microorganismelor care colonizează intestinele oamenilor și animalelor. Aceasta include, de asemenea, așa-numitele archaea (de asemenea, organisme unicelulare fără nucleu celular), dar și eucariote (organisme cu nucleu celular; aici în principal ciuperci). Componenta virală a microbiomului („virusul intestinal” pe scurt) nu a primit aproape nici o atenție până acum. Se știe puțin despre virusurile din intestin, iar relevanța lor pentru sănătate și boală nu a fost încă investigată. Virușii nici măcar nu sunt menționați în articolul german din Wikipedia despre flora intestinală. Dacă căutați viruși intestinali, veți întâlni agenții patogeni cunoscuți care ne afectează diareea și vărsăturile. Știm de fapt că majoritatea virușilor (și a microorganismelor în general) nu sunt patogene pentru oameni, plante sau animale. Deci, este timpul să salvați imaginea virusului intestinal.
Excurs: metagenomică
Principalele motive pentru care nu ați acordat atât de multă atenție virușilor (în intestine) au fost motive tehnice. Pentru cercetarea microbiologică clasică, microorganismele au trebuit mai întâi cultivate astfel încât să poată fi apoi identificate prin secvențiere. Din păcate, majoritatea microorganismelor (estimările sunt peste 99%) nu pot fi cultivate deloc (sau ar trebui să spunem că nimeni nu a găsit o modalitate de a le cultiva). Metagenomica, care este posibilă numai datorită progreselor tehnologice în genetică moleculară, oferă un remediu. Ideea din spatele ei: luați un eșantion de mediu (sol, apă de mare, parbriz sau excrement) și extrageți tot materialul genetic din acesta.
Metagenomica a adus, de asemenea, o schimbare în virologie. Dacă anterior ați fost foarte specific interesați de virușii care au declanșat o stare de boală în cadrul unui organism, datorită metagenomiei cu secvențializare cu randament ridicat, faceți expediții în ecologia virală. Primul metagenom al virusului a fost secvențiat dintr-o probă oceanică în 2002. De atunci, metagenomica a descoperit o biodiversitate microbiană enormă în multe medii diferite. Metagenomica este din ce în ce mai utilizată în clinici pentru cazuri dificil de diagnosticat. Dar, de asemenea, trebuie spus că metodele experimentale și bioinformatice pentru metagenomica virusului nu au ajuns încă la un consens. Chiar și experții în metagenomică vorbesc despre „materia întunecată” atunci când descriu secvențele virale pe care le găsesc în metagenomi.
Înapoi în intestine
Prima publicație care a menționat vreodată virusul intestinal a apărut în 2003. În același an, au fost secvențiate primii bacteriofagi din fecale umane (de același grup de lucru care a secvențiat primul metagenom al virusului din proba oceanică). Bacteriofagii sunt viruși care atacă bacteriile și arheele. Sunt cei mai comuni locuitori ai intestinului. Virusul intestinal conține, de asemenea, viruși eucariote, ale căror gazde sunt, de exemplu, ciupercile din intestin sau oamenii înșiși. Efectul patogen al virusurilor intestinale eucariote este bine cunoscut (gripa gastrointestinală cauzată de norovirusuri sau rotavirusuri). Deoarece virușii intestinali sunt prezenți la toți oamenii (chiar sănătoși), se presupune că aceștia joacă, de asemenea, un rol important în echilibrul corpului; doar până acum nu există aproape nici o dovadă în acest sens.
CrAssphage: Nu este un virus de computer, dar este numit după software
În timp ce CrAssphage nu avea rude cunoscute când a fost descoperit în 2014, o serie de viruși înrudiți au fost descoperiți în 2017 și a fost descrisă o nouă familie de fagi asemănători CrAss.
Toate la fel sau fiecare unic?
Dacă CrAssphage apare într-o parte atât de mare a populației, se pune întrebarea în mod natural dacă există un fel de virus nuclear în intestin care este comun tuturor oamenilor. Întrebarea nu a fost încă clarificată, dar faptul este că alte virusuri pot fi găsite în intestinele multor oameni, inclusiv alți reprezentanți ai fagilor asemănători CrAss. Cu toate acestea, atunci când se compară virusul intestinal la adulți, s-a descoperit, de asemenea, că compoziția sa este unică la fiecare individ. Cunoaștem deja mai mulți factori care influențează compoziția virusului nostru în intestin: rude, dietă, mod de naștere și, desigur, boli. Modul de livrare (adică secțiunea naturală versus cezariană) pare să aibă o influență și mai mare asupra compoziției virale din intestin decât compoziția bacteriană.
Întrebarea privind modul în care este compus virusul intestinal este urmată direct de întrebarea influenței sale asupra sănătății unei persoane. Rolul virusului intestinal în boli este departe de a fi investigat în mod adecvat. Cu toate acestea, există deja conexiuni cu unele boli, inclusiv boli inflamatorii intestinale, diabet de tip I și cancer de colon. Malnutriția poate fi recunoscută și de virusul intestinal, dar rămâne neclar dacă compoziția modificată este cauza sau consecința bolii.
De la intestinul bebelușului la intestinul adult: stabilitate în timp
Dacă intestinele nou-născuților sunt sau nu complet sterile este încă controversat. Imediat după naștere, este expus și colonizat de un număr enorm de microorganisme. O comunitate stabilă a acestor organisme se formează în săptămânile și lunile următoare. Viromul se schimbă drastic în primele săptămâni de viață: mai mult de jumătate din virusurile din probele de scaun din prima săptămână de viață nu mai sunt detectabile în a doua. Bacteriofagii domină colonizarea timpurie a intestinului după naștere și sunt mai predispuși să provină din mediu decât din mamă sau din hrană. Interesant este că cea mai mare cantitate și varietate de fagi se observă în primele luni de viață și scad semnificativ în timp. Componenta bacteriană a microbiomului intestinal se dezvoltă exact invers.
Virușii eucariotici au fost, de asemenea, detectați în probele de scaun de la sugari, chiar și fără ca acești sugari să arate nicio imagine clinică. La rândul lor, bogăția lor crește odată cu înaintarea în vârstă, probabil pentru că ingerăm acești viruși din mediu.
Spre deosebire de modificările drastice ale viromului intestinului sugarului, virusul intestinal adult sănătos pare să fie destul de stabil în timp. Cu toate acestea, virusurile mută în mod natural și în intestinele noastre. Se poate întâmpla ca acestea să se schimbe atât de mult în termen de doi ani, încât să se transforme într-o specie nouă. Acesta poate fi, de asemenea, un motiv pentru diferențele interpersonale în virusul intestinal.
Bacterii vs fag
De ce să studiem un ecosistem multidimensional, concentrându-ne pe o singură dimensiune?
Rămâne de spus că încă nu știm aproape nimic despre virusul nostru intestinal. Avem nevoie de studii longitudinale mai mari, care se concentrează atât asupra componentelor bacteriene, cât și asupra celor virale ale microbiomului intestinal. Și avem nevoie de analize bioinformatice mai bune asupra virusului. Majoritatea secvențelor de virus din studiile privind metagenomii rămân încă neidentificate („tortură întunecată”). În consecință, evaluările nu sunt complete și există întotdeauna contradicții în rezultatele cercetării. Este important pentru viitor că nu numai că vom continua să examinăm bacteriile din intestin, dar, mai ales, să fim atenți la rolul fagilor: cum modifică bacteriofagii compoziția și funcția componentelor bacteriene ale intestinului și ce influență au asupra sănătății noastre ca rezultat?