Mint ismeretes, a bélmikrobiomunk baktériumok billióitól hemzseg. De ezek a baktériumok nincsenek egyedül.
A bélrendszerünkben gombák, protozoa, archeák és vírusok is megtalálhatóak.
Ebben a bejegyzésben a bélviromra összpontosítunk: a bélrendszerben megtalálható vírusokra.
A tudósok még mindig keresik a választ arra a mérhetetlenül összetett kérdésre, hogy a bélbaktériumok hogyan befolyásolják egészségünket. De a bélvírusok és az egészség közötti kapcsolatokat illetően még több a tennivaló, mivel ezek még mindig meglehetősen rejtélyesek.
Mi a bélvirom?
Kezdjük egy olyan ténnyel, amely valószínűleg le fog sokkolni. Bélrendszerünkben baktériumok billiói élnek, ez már önmagában is meglepő, de ami igazán meghökkentő, hogy a bélrendszerünkben lévő vírusok száma 10:1 arányban meghaladhatja a baktériumokét.
Tehát ha a bélbaktériumok jelentősen befolyásolják az egészségünket, akkor logikus, hogy a bélvírusok is.
Ezután romboljuk le azt a mítoszt, hogy minden vírus „rossz”.
Ha meghalljuk a „vírus” szót, legtöbbször valamilyen „betegségre” gondolunk. De a bélrendszeredben lévő vírusok többsége nem fertőz, sőt, nem is tud megfertőzni vagy megbetegíteni.
A bélrendszeredben lévő vírusok körülbelül 90%-át bakteriofágoknak nevezik. Lefordítva ez nagyjából azt jelenti, hogy baktériumevők. Azért kapták ezt a nevet, mert csak baktériumokat ölnek.
A tudósok általában a „fágok” elnevezésüket rövidítik, ezért a továbbiakban ezt a kifejezést használjuk.
És itt van még egy lenyűgöző tény: a szakértők szerint a fágok a Föld legnagyobb számban előforduló élőlényei, ami azért elég meglepő.
A bélrendszerünkben élő egyéb vírusok között vannak olyan típusok, amelyek valóban megfertőzik az emberi sejteket, valamint néhány növényi vírus is, amelyek többnyire az ételeken vagy a környezeten keresztül jutnak be.
A bélrendszerünkben lévő baktériumokhoz hasonlóan a bélviromunk is személyre szabott. A felnőtteknél úgy tűnik, hogy idővel meglehetősen stabil, akárcsak a bélbaktériumok populációja.
Mire valók a fágok?
Mint említettük, a fágok elpusztítják a baktériumokat. Nagyon válogatós falók – minden egyes fágtípus csak a baktériumok egy kis részét „eszi meg”.
Mivel csak bizonyos baktériumokat vesznek célba, egyes kutatók azt vizsgálják, hogy vajon az antibiotikumoknak értékes helyettesítői lehetnek-e. Remélik, hogy a fágok segíthetnek az antibiotikumoknak ellenálló törzsek elleni küzdelemben.
Valójában a tudósok már egy évtizeddel az első antibiotikum, a penicillin felfedezése előtt elkezdtek foglalkozni az úgynevezett fágterápiával.
A baktériumok természetes ragadozóiként a fágok ugyanúgy segíthetnek a mikrobiom alakításában, mint a ragadozók a zsákmányállatok populációjának szabályozásában.
Tudjuk, hogy a bélbaktériumok fontosak az egészség szempontjából, így bármi, ami hatással lehet rájuk, valószínűleg a mi egészségünkre is hatással lesz.
A ragadozó-zsákmány viszony mellett a fágok új képességekkel és erőkkel is felruházhatják a baktériumokat.
Ahhoz, hogy megértsük, hogyan teszik ezt a fágok, bele kell ásnunk magunkat az életciklusukba. Ez néhol kissé bonyolult, de lenyűgöző, ezért érdemes foglalkozni vele.
A fág életciklusa
Életciklusuk részeként a fágok genetikai anyagukat baktériumokba juttatják. A baktériumba kerülve eltéríti a baktérium sejtmechanizmusát, és új fágokat kezd el létrehozni.
Amint az új fágok létrejöttek, kitörnek a baktériumsejtből, és megölik azt. Ezt nevezzük litikus ciklusnak.
Alternatívaként a fágok beléphetnek a lizogén ciklusba, amely így zajlik:
Miután a fág befecskendezte genetikai anyagát a gazdabaktériumba, génjeit beépíti a baktérium génjeibe. A bakteriális és vírusgének ilyen keverékét profágnak nevezzük.
Ahogy a baktérium osztódik és replikálódik, a fág génjei is replikálódnak. És mivel genomjuk kicsi, és ezek a vírusgének nem zavarják a baktérium genomját, a baktériumot ez látszólag nem zavarja, és folytatja az életét.
De ha a körülmények kedvezőtlenebbé válnak, például ha nincs elég tápanyag a közelben, a profágok nyugtalanná válnak.
Kivonják magukat a baktérium DNS-éből, és belépnek a fent vázolt litikus ciklusba, elpusztítva a baktériumot.
Néha, amikor a profág kivonja génjeit a baktérium génjeiből, véletlenül magával viszi a baktérium DNS-ének egyes részeit.
Ezután, amikor az újonnan kikelt fágok egy másik baktériumba kerülnek, magukkal viszik a bakteriális gének ezen szakaszait, amelyek az új gazdaszervezet genomjának részévé válhatnak.
Ezt nevezzük horizontális génátvitelnek, szemben a vertikális génátvitellel, amikor a genetikai információ a szülőktől a gyermekekre száll.
A fágok tehát nem csak a baktériumokat ölik meg. Vírusgéneket is beillesztenek a bakteriális génekbe. A bakteriális génekből pedig szakaszokat vesznek át, és más baktériumokra, köztük különböző törzsek baktériumaira is átterjednek.
Röviden, a fágok megoszthatják génjeiket a baktériumokkal, és bakteriális géneket oszthatnak meg más baktériumokkal.
Fágok vs. baktériumok
A genetikai információk fent leírt keveredése és megosztása befolyásolhatja a baktériumok viselkedését, túlélési képességét és még sok mást is. A következőkben megnézünk néhány példát erre.
Savas közeggel szembeni ellenállás
Egyes fágok befolyásolhatják, hogy egy baktérium mennyire marad életképes. Egy tanulmány például azt találta, hogy amikor egy bizonyos fág megfertőzi az Escherichia coli baktériumot, akkor az ellenállóbbá válik a savval szemben.
Ez a szerzők szerint segíthet abban, hogy jobban túléljenek a bélrendszerben.
Kolera
A Vibrio cholerae nevű baktériumfaj egyes törzsei termelik a koleratoxint, amely kolerát okoz. A V. cholerae nem minden törzse termeli azonban ezt a toxint.
Amikor a koleratoxin-fág megfertőzi a baktériumot, toxintermelő géneket illeszt annak genomjába. Ezáltal egy egyébként viszonylag ártalmatlan baktériumból potenciálisan halálos baktérium lesz.
Biofilmek építése
A biofilmek egymáshoz és minden elérhető felülethez tapadó baktériumok szoros csoportjai.
A biofilm részeként a baktériumok elkerülik a gazdaszervezet immunrendszerét, és túlélnek a zord környezetben. Bizonyos fágok segíthetnek a baktériumoknak biofilmek kialakításában.
Egyes fágok viszont képesek szétbontani a biofilmeket. A tudósok szerint egy nap talán kihasználhatjuk ezt a képességet a tartós fertőzések kezelésére.
Antibiotikum-rezisztencia
A horizontális géntranszfer – amikor a fágok véletlenül genetikai információt helyeznek át egyik baktériumból a másikba – szintén növelheti a baktériumok túlélését az antibiotikum-ellenálló gének megosztásával.
Ez jó hír a baktériumoknak, de rossz hír az embereknek.
Enzimek megosztása
Utolsó példaként egy nemrégiben készült tanulmány a bélbaktériumok egy gyakori formáját, a Bacteroides-t vizsgálta.
A kutatók megállapították, hogy egy bizonyos enzim segíti ezeket a baktériumokat a bélben való boldogulásban. Az enzimért felelős gének pedig ismét egy fágnak köszönhetően jutnak be a baktériumokba.
A fágok tehát nem csak gyilkológépek, hanem számos módon befolyásolhatják a bélbaktériumokat.
Baktériumközösségeket bonthatnak fel vagy alakíthatnak ki, segíthetnek a baktériumoknak a jobb túlélésben, és hasznos géneket oszthatnak meg a különböző törzsek között.
Ahogy egy áttekintés szerzői írják, ezek a vírusok:
„hozzájárulnak az emberi bélben lévő baktériumközösségek funkcionalitásához, alkalmazkodóképességéhez, stabilitásához és következésképpen evolúciójához”
Fágok és az egészségünk
Még csak a felszínét karcoltuk annak a sokféle szerepnek, amelyet a fágok játszhatnak. De már most láthatjuk, hogy valószínűleg jelentős hatással vannak a bélmikrobiomunkra.
Természetesen még sok nyitott kérdés van. A vírusok tanulmányozása pedig hihetetlenül nagy kihívás, így még sok időbe telik, mire megértjük, hogyan befolyásolják az egészséget és a betegségeket.
A tudósok azonban már találtak kapcsolatot a bélben lévő fágpopulációk és egyes egészségügyi állapotok között.
Egyelőre nem tudjuk, hogy a fágpopulációkban bekövetkező változások okozzák-e ezeket az állapotokat, de a kutatók találtak néhány érdekes összefüggést. A következőkben röviden kitérünk néhányra:
- Gyulladásos bélbetegségek (IBD): A tudósok megállapították, hogy az IBD-ben szenvedő embereknek kevésbé változatos a bélbaktérium-kínálata, mint az IBD-ben nem szenvedőknek. Ezzel szemben náluk megnövekedett a vírusfajok száma.
- 1-es típusú cukorbetegség: Egy vizsgálatban olyan gyermekeket vettek fel, akiknél fennállt az 1-es típusú cukorbetegség kialakulásának kockázata. A tudósok azt találták, hogy azokhoz a gyerekekhez képest, akiknél nem alakult ki 1-es típusú cukorbetegség, kevésbé változatos bélvirommal rendelkeztek, mielőtt kialakult náluk a betegség.
- Elhízás és 2-es típusú cukorbetegség: Egy Kínában végzett vizsgálat megállapította, hogy az elhízott emberek, és különösen az elhízottak és a 2-es típusú cukorbetegek kevésbé változatos bélvirommal rendelkeztek, mint azok, akiknek egyik sem volt.
- Alkohollal összefüggő májbetegség (ALD): A tudósok megállapították, hogy az ALD-ben szenvedő egyének bélviromja eltér a betegségben nem szenvedőkétől. Bizonyos vírustörzsek pedig kapcsolatban állnak a betegség súlyosságával.
- Vastagbélrák: A vastagbélrákban szenvedő emberek bélviromja változatosabb. A bélvirom változásai pedig a rák különböző stádiumaihoz kapcsolódnak.
Mint fentebb említettük, ezek asszociációk. Tehát nem tudjuk, hogy a bélvírusok okozzák-e ezeket a betegségeket, vagy a víruspopulációk a betegséggel összefüggő egyéb tényezők hatására változnak.
A bélvirom-kutatás még gyerekcipőben jár. De egy dolog biztos, ez egy lenyűgöző és kihívásokkal teli téma.
Remélhetőleg a jövőben képesek leszünk arra, hogy ezeket a parányi organizmusokat az emberi egészség támogatására és az antibiotikum-rezisztens baktériumok elleni küzdelemre használjuk fel.
Az eredeti angol nyelvű bejegyzés a szakmai hivatkozásokkal itt olvasható.
