«Серые кардиналы»: как бактериофаги помогают нормализации микрофлоры
Одно из главных отличий бактериофагов от антибиотиков в том, что они действуют намного избирательнее. Антибактериальные препараты часто уничтожают не только болезнетворные бактерии, но и представителей нормальной микрофлоры. А фаги атакуют лишь микроорганизмы определенного вида. Микрофлора за счет этого не только не страдает, но и получает поддержку в конкурентной борьбе с патогенами. Это открывает интересные возможности и позволяет рассматривать фаги не только как средства антибактериальной терапии, но и как пробиотики. О перспективах применения фагов как инструмента нормализации микробиома рассказал советник по науке холдинга «Нацимбио» Госкорпорации Ростех Игорь Никитин.
Высокая специфичность бактериофагов хорошо известна, и это свойство объединяет их с остальными вирусами. «Пожиратели бактерий» нападают строго на микроорганизмы одного вида, а иногда даже только на представителей определенных штаммов отдельных видов. Фактически, если сравнивать антибиотик узкого спектра действия и фаги широкого спектра, то вирусы все равно окажутся более специфичными, «привередливыми».
При этом фаги неправильно воспринимать как хищников, которые только и делают, что уничтожают бактерии. Если бы это было так, то бактерий на нашей планете уже не осталось бы. Фаги очень долго сосуществуют бок о бок с бактериальными сообществами и во многом выступают как их регуляторы, «санитары» от микробиологии. Из-за вирусов рост одних микроорганизмов ограничивается, другие получают преимущества и начинают процветать, а эволюция бактерий постоянно находится «в тонусе» и не сбавляет темпов. Эти процессы происходят не только в природе, но и в организме человека.
Фаги в нашем теле
Помимо термина «микрофлора», еще употребляют такое понятие, как «микробиом». Так называют сообщество всех микробов, обитающих в определенной среде. Применительно к телу человека – населяющих те или иные органы. По аналогии в отношении фагов ученые используют термин «фагеом» или «фагом» (иногда еще говорят «виром», когда речь идет обо всех вирусах).
Чтобы проверить, какие микроорганизмы населяют тот или иной орган, можно собрать материал, проверить, какая ДНК в нем присутствует, кому она принадлежит. Это так называемый метагеномный анализ, и он показывает, что у человека очень много фагов в кишечнике, дыхательных путях и легких, полости рта, на поверхности кожи. Генетический материал фагов обнаруживают в моче, крови и даже спинномозговой жидкости. Иными словами, эти вирусы не только вокруг, но и внутри нас.
Чем же фаги занимаются в теле человека? На этот счет у ученых есть несколько теорий.
Во-первых, фаги регулируют численность бактериальных сообществ в составе микрофлоры. Взаимоотношения между ними сложны, и их описывают с помощью некоторых довольно условных моделей. Далее представлены две самые распространенные гипотезы.
Первая – гипотеза «красной королевы» – гласит, что бактерии и их вирусы должны постоянно эволюционировать (такая совместная эволюция называется коэволюцией), между ними все время происходит «гонка вооружений». Хищник совершенствуется, чтобы эффективнее атаковать жертву, а жертва изобретает новые способы защиты.
Согласно второй гипотезе «убей победителя» (kill-the-winner), фаги сильнее всего атакуют бактерии, которые находятся в большинстве. Когда жертв много – хищник тоже процветает. Это неминуемо приводит к тому, что численность жертв быстро сокращается, и другие виды микроорганизмов получают преимущество. Данный принцип в первую очередь и лежит в основе идеи регулирования микрофлоры бактериофагами. Если в кишечнике или другом органе сильно размножились патогены, то можно ввести соответствующие им вирусы. В итоге болезнетворные бактерии будут погибать, а их место займут «хорошие».
Кроме этого, известно, что бактериофаги взаимодействуют с иммунной системой человека, могут влиять на ее работу и на течение воспалительных процессов. Через влияние на иммунные механизмы они также косвенно регулируют микрофлору.
За счет вышеперечисленных эффектов фагеом контролирует численность и характеристики представителей микрофлоры разных органов, а это, в свою очередь, сильно влияет на здоровье человека. И этой системой можно манипулировать искусственно, внося в организм нужные фаги.
Просто всех убить VS аккуратно убрать только «плохих»
Любому врачу известно, что антибиотики способны не только уничтожить болезнетворные бактерии, но и устроить дисбактериоз, чреватый еще более серьезными последствиями для здоровья. Ведь одна из функций нормальной микрофлоры – «защита территории» от патогенных собратьев. Микроорганизмы конкурируют между собой, и если популяция «хороших» сильно сокращается, то весьма высока вероятность, что освободившееся место займут «плохие».
Яркий пример, встречающийся при применении многих антибактериальных препаратов, – активный рост бактерий Clostridium difficile на фоне подавления микрофлоры. В лучшем случае это приводит к диарее, а в худшем – грозит серьезными осложнениями вплоть до фатального исхода, необходимостью в хирургическом удалении части толстой кишки.
Другие последствия дисбиоза на фоне антибиотикотерапии намного менее очевидны, но оттого не менее опасны. Например, известно, что существенные изменения в кишечнике сохраняются в течение двух лет после того, как завершился курс лечения антибиотиками, и особенно плохо это сказывается на здоровье маленьких детей.
Дисбактериоз, спровоцированный антибактериальной терапией, приводит к тому, что разнообразие видов бактерий в составе кишечной микрофлоры сокращается, среди них начинают преобладать те, которые в норме не должны быть в большинстве, появляются устойчивые к антибиотикам. В перспективе это ведет к довольно серьезным нарушениям работы иммунной системы и обмена веществ. Научные исследования связывают воздействие антибиотиков в раннем детстве с повышенным риском развития таких патологий, как воспалительные заболевания кишечника, различные формы аллергии, бронхиальная астма, ожирение.
Это не означает, что от антибактериальных препаратов нужно полностью отказаться. Важно применять их рационально и уделять внимание поиску более безопасных (и эффективных учитывая проблему нарастающей антибиотикорезистентности) альтернатив, препаратов, которые действуют на патогены более прицельно. И бактериофаги – одна из таких хороших потенциальных альтернатив.
Новые парадигмы
В прошлом любые взаимодействия между бактериями и организмом человека, требовавшие вмешательства врачей, видели так: есть болезнетворный микроорганизм, он вызывает инфекцию, и его нужно уничтожить.
Сейчас картина несколько усложнилась. Во-первых, стало понятно, что бактериальное сообщество в теле человека устроено сложно и состоит с ним в непростых отношениях. Патогенные и условно-патогенные бактерии, нарушения состава микрофлоры, – все это вредит здоровью не только в моменте, но и в долгосрочной перспективе. Например, даже если кишечные бактерии не вызывают инфекцию, их продукты обмена влияют на работу иммунной системы, головного мозга (в том числе на эмоции и поведение!), чувствительность тканей к инсулину.
Еще один неочевидный пример: кишечный дисбиоз способен повышать риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. И даже известны механизмы, за счет которых это происходит, в частности, накопление продукта метаболизма бактерий под названием триметиламин N-оксид.
Во-вторых, не все условно «плохие» бактерии исключительно вредны, многие из них потенциально могут приносить пользу. К тому же полностью искоренить «плохишей» объективно невозможно. Они всегда будут присутствовать в составе нашей микрофлоры и вокруг нас. Другой вопрос в том, как поддерживать оптимальное равновесие между разными видами микроорганизмов. Сделать так, чтобы те, которые способны потенциально навредить, не размножались слишком сильно.
Эти проблемы и призвана решить концепция регулирования микрофлоры. Важно не просто «уничтожить плохих» и избавить пациента от симптомов здесь и сейчас, а восстановить баланс и тем самым сохранить здоровье в долгосрочной перспективе. Фагопрепараты могут стать для этого полезным инструментом. Сейчас, когда интерес к ним снова растет, проводится довольно много исследований в этом направлении. Фаги применяют отдельно, в сочетании с антибиотиками, пробиотиками и другими препаратами. Возможно, в будущем эти наработки лягут в основу новых подходов к лечению инфекций и профилактике заболеваний, напрямую или косвенно связанных с изменениями состава микрофлоры.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Ученые МИЭМ ВШЭ предложили математическую модель, которая позволяет понять, как взаимодействие между сообществами влияет на их устойчивость. Работа основана на классической теории эволюционных игр и демонстрирует неожиданный эффект: даже небольшое информационное воздействие одного сообщества на другое может привести к тому, что одно из них сохранит внешнюю стабильность, а в другом начнутся хаотические изменения на уровне отдельных участников.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно