«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 Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
В конце прошлого века в одной из французских пещер ученые обнаружили кольцевые конструкции, сложенные из сотен сталагмитов. Рядом — следы огня. Теперь в этом же месте исследователи нашли углубление в глине, которое могло остаться от колена строителя-неандертальца. Если эта гипотеза подтвердится, находка станет первым известным отпечатком колена неандертальца и, возможно, поможет получить прямые биологические следы древних строителей этих загадочных сооружений.
Бразильские физики и вирусологи выяснили, что высокочастотный ультразвук разрушает липидную оболочку респираторных вирусов, лишая их способности заражать клетки. С помощью стандартного диагностического аппарата УЗИ ученые подобрали резонансную частоту, которая разрывает частицы SARS-CoV-2 и гриппа на фрагменты. Безопасное для человека излучение действует на патогены как механическое оружие, к которому вирусы не способны выработать мутационную устойчивость.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
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