Вирусы-паразиты на страже здоровья человека: 30 миллиардов фагов в сутки
С того момента, как в фекалиях солдат времен Первой мировой войны, были обнаружены вирусы, уничтожающие бактерии, прошло уже целое столетие. Бактериофаги могут быть найдены где угодно — в воздухе, в почве, в воде, а потому всегда привлекали особое внимание ученых. Новое исследование показало, что ежедневно каждый из нас устраивает этим крохотным созданиям очень теплый прием — за 24 часа человек поглощает до 30 миллиардов (!) бактериофагов.
Кто паразитирует на паразитах
Обилие бактериофагов в микробиоме человека получило собственное название — «фагом». Ученые уже давно задаются вопросом, как именно фаги влияют на иммунную систему человека и, возможно, даже управляют ей. Джереми Барр, занимающийся исследованием бактериофагов в Университете Монаш в Мельбурне, Австралия, возглавил команду ученых, опубликовавших результаты своей рабы в mBio. «Принято считать, что фаги не взаимодействуют с эукариотическими клетками — но это предположение ошибочно», уверяет он.
На протяжении десятилетий медики, что вполне ожидаемо, пытались превратить бактериальных паразитов в антибиотики. Эта методика и в самом деле достигла некоторого успеха, однако фаговая терапия так и не получила большого распространения.
Предыдущие исследования Барра показали, что фаги могут естественным образом защищать наш организм от патогенов. Изучив широкий спектр живых существ, от кораллов до людей, он обнаружил, что фаги выделяют в четыре раза больше слизи чем те микроорганизмы, которые защищают наши десны и кишечник, если поместить их в схожую среду. Оказалось, что белковая оболочка бактериофагов может связывать муцины (крупные секретируемые молекулы) с водой, образуя тем самым защитный слизистый слой. Подобные меры одинаково полезны как самим фагам, так и животным, в которых они обитают. Слизь — это не только хорошая защита от агрессивных условий окружающего мира для наших клеток, но и среда, в которой фаги могут быстро и эффективно охотиться.
Фагом: уникальный микробиом человека
Сейчас исследователи опубликовали доказательства того, что вирусы-бактериофаги могут попадать в организм человека через желудок. Выстилающий желудок и другие органы эпителий захватывал вирусные частицы и отправлял их в путешествие по всему телу. Более того, эпителиальные клетки последовательно захватывали фагов, которые обитали на внешней стороне тела (к примеру, в просвете кишечника), и переправляли их на внутреннюю сторону, которой как раз и требуется дополнительная защита. Транспортный механизм пока остается неизвестным, но, судя по всему, фаги путешествуют в микропузырьках, т. н. везикулах.
Стоит отметить, что все исследования проводились in vitro, так что поведение фагов в организме человека может несколько отличаться от продемонстрированных результатов. Кроме того, команда Барро использовала и раковые клетки, которые могут более или менее эффективно поглощать фаговые частицы в сравнении с здоровыми.
Но что происходит, когда бактериофаги попадают в наши ткани? В 2004 году исследовательская группа, возглавляемая Кристиной Дабровской из Института иммунологии и экспериментальной терапии Польской академии наук во Вроцлаве, сообщила, что определенные типы фагов могут сращивать мембраны раковых клеток, уменьшая рост опухоли во время лабораторных испытаний на мышах. Несколько лет спустя другой эксперт по фагам, Анджей Горски, продемонстрировал, что фаги также могут влиять на иммунную систему мышей, замедляя пролиферацию Т-клеток и продуцирование антител. Другими словами, при правильном использовании бактериофаги могут помешать собственной иммунной системе организма атаковать трансплантированные ткани.
Более того, Барр полагает, что устойчивый приток фагов может создать «внутригенный фагом», который способен модулировать иммунный ответ. Эту теорию подтверждает исследование, опубликованное в этом году группой бельгийских ученых. Суть ее такова: белые кровяные клетки, взятые у здоровых людей, подвергались воздействию пяти различных видов фагов. В процессе выяснилось, что клетки продуцируют главным образом иммунные молекулы, которые, к примеру, уменьшают симптомы простудных заболеваний и подавляют воспаление. В пользу теории Барра говорит и еще одна работа: группа, возглавляемая иммунологом Гербертом Девидом в Школе медицины Вашингтонского университета в Сент-Луисе в штате Миссури, обнаружила, что у людей с двумя аутоиммунными состояниями, диабетом I типа и воспалительным заболеванием кишечника, изменились кишечные фагомы.
Заключение
Несмотря на то, что большинству разрозненных исследований еще только предстоит объединение в общую методику фаговой терапии, потенциал последней заметен невооруженным глазом. Барр продолжает размышлять над тем, как фагом может предупреждать иммунную систему человека о вторжении потенциальных патогенов: к примеру, бактерии могут принести на себе новую «порцию» фагов, которые как-то реагируют на ответ организма в виде воспалительных реакций.
Как только ученые в полной мере осознают и изучат роль человеческого фагома в повседневной жизнедеятельности, его можно будет использовать даже для точечной манипуляции бактериальными колониями внутри нашего тела. Более того, в один прекрасный день они могут даже стать инструментом для контроля клеточных структур самого человека.