Bakterijų ir apskritai organizmo mikrobiomos vaidmuo sveikatai ir ligų atsiradimui šiuo metu yra viena svarbiausių temų medicininių tyrimų srityje, rašoma medicalnewstoday.com.

Naujausi tyrimai iškelia labai daug klausimų, į kuriuos dar reikės rasti atsakymus, bet jau dabar akivaizdu, kad be savo asmeninės mikroorganizmų kariuomenės – mikrobiomos – mes negalėtume išgyventi.

Kaip ten bebūtų, medicinos mokslas nestovi vietoje – mokslininkai visuomet dairosi į tolį ir siekia įžvelgti tolumoje ryškėjančius neįmintų mįslių kontūrus.

Nors vis dar bandome įminti paslaptį, kaip mūsų sveikatą veikia bakterijos, mokslininkų jau laukia naujas iššūkis – suprasti, koks yra viromos vaidmuo.

Kas ta viroma?

Pamatę ar išgirdę žodį „mikrobioma“ automatiškai pagalvojame apie bakterijas, bet techniškai mikrobioma yra visų mikroorganizmų visuma tam tikroje aplinkoje. Kai kurie mokslininkai vartoja šį terminą norėdami aprėpti genetinę šių mikroorganizmų medžiagą.

Taigi, mikrobioma apima ne tik bakterijas, bet ir virusus (viromą), grybus (mikobiomą) ir kitus organizmo „lankytojus“. Iki šiol mokslininkai viromai ir mikobiomai skyrė palyginti mažai dėmesio.
Virusai įsikūrę įvairiose žmogaus organizmo ekologinėse nišose, ypač gleivinių paviršiuje, pavyzdžiui, nosies ar burnos viduje arba žarnyno gleivinėje, tačiau šiame straipsnyje susitelksime į žarnyno viromą, nes joje daugiausia virusų ir ji yra labiausiai ištirta.

Be abejo, visi mes žinome, kad virusai sukelia tokias ligas kaip vėjaraupiai, hepatitas, ŽIV ir pasiutligė. Kadangi virusinės ligos plinta labai greit, tyrėjai į jas daugiausiai ir gilinosi. Vis dėlto labai daug virusų absoliučiai nekenkia žmogaus ląstelėms.

Kas yra bakteriofagai

Mokslininkai mano, kad viroma yra didžiausia, įvairiausia ir dinamiškiausia mikrobiomos dalis, o dauguma mūsų žarnyne esančių virusų yra bakteriofagai. Kur yra bakterijų, ten netrūksta ir bakteriofagų.

Kaip aiškina tyrėjai: „Fagai yra gausiausia gyvybės forma Žemėje, jų yra visur. [...] Kai kuriuose gėlo vandens telkiniuose jų gali būti iki 10 milijardų [mililitre].“

Bakteriofagai užkrečia bakterijas, pasisavina jų ląstelių mechanizmą ir jį panaudoja savo genetinei medžiagai gaminti. Dabar yra akivaizdu, kad žarnyno bakterijos daro įtaką mūsų sveikatai ir ligoms, todėl nenuostabu, kad didelę įtaką mums gali turėti ir virusai, kurie užkrečia žarnyno bakterijas.

Fagų terapija

Nuo trečiojo iki penktojo praėjusio amžiaus dešimtmečio mokslininkai tyrė, ar bakteriofagai gali būti naudojami gydyti bakterines infekcijas. Juk šie virusai sugeba sunaikinti patogenus žmogaus organizme.

Mokslininkai atrado, kad fagų terapija ne tik veiksminga, bet – tai dar svarbiau – neturi šalutinio poveikio.

Atradus antibiotikus, fagų terapija nugrimzdo į užmarštį.

Antibiotikus palyginus lengva pagaminti, jie veiksmingai padeda nuo didelio spektro įvairių bakterijų atmainų. Tačiau atsižvelgiant į šiuolaikines aukštųjų technologijų galimybes ir vis didesnį bakterijų atsparumą antibiotikams, susidomėjimas fagų terapija gali atsinaujinti.

Vienas iš veiksnių, kurie daro fagų terapiją patrauklią, yra jos specifiškumas. Dažnai antibiotikai sunaikina didelį spektrą bakterijų. Dabar jau žinome, kad žarnyne gyvena „gerosios“ bakterijos, tad jų sunaikinimas mums nėra naudingas. O bakteriofagai taikosi tik į siaurą tos pačios bakterijos atmainos štamų spektrą. Be to, jie dauginasi tik toje vietoje, kur yra jų tikslinės bakterijos. Visa tai reiškia, kad jie atakuoja tik tą bakteriją, į kurią yra nusitaikę, ir dauginasi tol, kol sunaikina infekciją.

Draugai visam gyvenimui

Bakteriofagai įsilieja į žmogaus gyvenimą ankstyvoje stadijoje. Viename tyrime buvo analizuojamas mekonijus – pirmosios naujagimio išmatos. Jose buvo rasta virusų. O nuo gimimo praėjus vos savaitei, viename kūdikio išmatų grame jau buvo apie 100 milijonų virusų dalelių – dauguma jų buvo bakteriofagai. Taigi, viroma mus lydi visą gyvenimą.

Kiekvieno žmogaus organizme skirtinga bakteriofagų įvairovė, o jų visuma vadinama fageoma. Žmonių, kurie panašiai maitinasi, mikroorganizmų kiekis ir įvairovė gali būti panašūs, tačiau apskritai žmonių fageomos labai skiriasi.

Nuo simbiozės iki disbiozės

Kaip jau buvo minėta, bakteriofagai naikina bakterijas. Vis dėlto kai kuriose situacijose bakteriofagai bakterijų populiacijoms gali būti naudingi. Žarnyne bakteriofagai daugiausia veikia kaip profagai. Šioje stadijoje jų genetinis kodas yra integruotas į bakterijų genomą, ir jei aktyvuojamas, gali kurti bakteriofagus. Šiame savo gyvavimo etape bakteriofagai nekenkia bakterijoms – juos sieja simbiozė. Kadangi bakterijos gali vienos su kitomis keistis genetine medžiaga, genetinis profagų kodas taip pat gali būti individualių bakterijų perduodamas viena kitai.

Jos gali keistis „genais, siejamais su atsparumu antibiotikams, užkrečiamumu arba metabolinėmis trajektorijomis tarp skirtingų bakterijų rūšių“. Tai gali pasitarnauti kai kurių rūšių bakterijoms, joms potencialiai suteikiamos galimybės išplėsti savo nišą. Vis dėlto vienos rūšies bakterijų išplitimas dažnai vyksta kitų bakterijų kolonijų sąskaita.

„Profagai gyvena simbiozėje su savo šeimininkėmis bakterijomis, o bakterijos savo ruožtu gyvena simbiozėje su mūsų organizmu. Todėl fagai gali netiesiogiai būti naudingi daugialąsčiams organizmams, tokiems kaip žmogus, o ne tik teikti tiesioginę naudą bakterijų ląstelėms, kuriose jie įsikuria.“

Kai profagai gauna impulsą ir yra suaktyvinami – pavyzdžiui, patiriant stresą arba kai šeimininkėms bakterijoms iškyla pavojus – jie gali sukelti didelio masto pokyčius žarnyno mikroorganizmų pasaulyje.

Nekenksmingam profagui virtus vadinamuoju virulentiniu fagu, toks pokytis gali nušluoti ištisas bakterijų kolonijas, o atsiradusią laisvą vietą potencialiai gali užpildyti „blogosios“ bakterijos. Tai savo ruožtu gali sukelti disbiozę (disbakteriozę) – mikrobų disbalansą.

Nuo disbiozės iki diagnozės

Disbiozė siejama su daugeliu ligų ir negalavimų, tokių kaip žarnyno uždegimas, lėtinio nuovargio sindromas, nutukimas, Clostridium difficile (C. diff) infekcija ir kolitas. Vis dėlto tyrėjai iki šiol nėra tikri dėl bakteriofagų vaidmens sergant šiomis ligomis. Šiais atvejais disbiozę gali paskatinti kiti mechanizmai arba ji gali būti šių ligų simptomas, o ne priežastis.

Tyrėjai stebisi, kad žarnyno bakterijų pokyčiai būdingi sergant įvairiausiomis ligomis, įskaitant 2 tipo diabetą, šizofreniją, depresiją, nerimą, Parkinsono ligą ir daugelį kitų. Kadangi mūsų žarnyne bakteriofagų yra daugiau nei bakterijų, ir tam, kad galėtų daugintis, jiems reikalingos bakterijos, logiška būtų manyti, kad žarnyno pokyčiai veikia ir juos, arba kad jie patys paskatina žarnyno pokyčius.

Gali būti, kad bakteriofagai nesukelia pokyčių žarnyne, o šie pokyčiai, reikia pridurti, nebūtinai sukelia ligą. Žarnyno pokyčiai gali tiesiog paskatinti pokyčius bakteriofagų populiacijose.
Ištirti, ar bakteriofagų kolonijų didėjimas ir mažėjimas susijęs su sveikata ir ligomis, nebus lengva, tačiau netgi jei paaiškės, kad šie pokyčiai nenulemia ligų patologijos, šių svyravimų fiksavimas gali duoti kitokios naudos.

Pavyzdžiui, duomenis apie viromą galima potencialiai naudoti kaip diagnostinį žymeklį. Antai žmonių, sergančių uždegiminėmis žarnyno ligomis (kurias nepaprastai sunku diagnozuoti) organizme mokslininkai pastebėjo specifinių žarnyno viromos pokyčių.

Problemos dėl virusų

Bakterijas tyrinėti nėra lengva – juk jos neįtikėtinai mažos. Bakterijų skersmuo dažniausiai yra 0,4–10 mikrometrų. Kad būtų lengviau įsivaizduoti: 10 mikrometrų yra vos viena šimtoji milimetro. O virusai yra dar mažesni – jų skersmuo tesiekia vos 0,02–0,4 mikrometro.

Virusus tyrinėti sudėtinga ne tik dėl miniatiūrinio jų dydžio. Norėdami suprasti, kurių bakterijų rūšių yra konkrečioje populiacijoje, mokslininkai išgauna genetinę informaciją. Jie išskiria specifinius kodo segmentus ir juos palygina su esamomis duomenų bazėmis; dažniausiai jie naudoja 16S rRNR geną. Šį konkretų geną galima rasti beveik visų rūšių bakterijose, ir per visą evoliuciją jis išliko palyginus nepakitęs. Tačiau kai kurios 16S RNA sritys laikomos hipervariabiliomis. Pagal šių sričių skirtumus tyrėjai nustato rūšis.

Kita vertus, skirtingų rūšių virusai neturi vienodų genų, dėl to iki palyginti neseniai tyrinėti viromą praktiškai nebuvo galimybių, bet tobulėjant genetinio kodo nustatymo technologijoms, šios kliūtys po truputį nyksta. Šiame etape virusų vaidmuo sveiko žmogaus organizme toli gražu ne toks akivaizdus, kaip jų vaidmuo sergant įvairiomis ligomis.

Turint visa tai omenyje, taip pat atrodo labai tikėtina, jog virusai iš tiesų vaidina svarbų vaidmenį palaikant sveiką kūną. Ko gero visą jų poveikį pavyks suprasti tik dar labiau patobulėjus tyrimų metodams.

Turint omenyje vis didėjantį susirūpinimą dėl bakterijų atsparumo antibiotikams, tikėtina, kad iš naujo kilęs susidomėjimas bakteriofagais paskatins tyrėjus labiau įsigilinti į šią paslaptingą medicinos mokslo sritį.

Vis dėlto perprasti žmogaus mikrobiomos elementų sąveiką nebus lengva. Kaip aiškinama viename straipsnyje: „Žarnyno mikrobiomos kompozicija gali kisti skirtingais gyvenimo etapais ar net skirtingomis tos pačios dienos valandomis.“

Taigi, šioje srityje dar laukia ilgas ir nelengvas kelias.