Como vírus "bons" podem influenciar a saúde

Embora o papel dos vírus "bons" na saúde humana ainda seja relativamente misterioso, estamos descobrindo lentamente a importância de nossos visitantes virais. Nesta característica especial, apresentamos uma seção negligenciada do microbioma - o viroma.

O papel das bactérias e do nosso microbioma na saúde e na doença está na vanguarda da pesquisa médica.

Estamos muito longe de responder às muitas perguntas colocadas por descobertas recentes, mas agora está firmemente estabelecido que sem nossa frota pessoal de microrganismos "amigáveis" - nosso microbioma - não teríamos sucesso.

A ciência médica, no entanto, não se assusta; seus olhos estão sempre fixos no horizonte, esforçando-se para descrever a forma das coisas escondidas à distância.

Enquanto lutamos para desatar as interações quase insuportavelmente complexas entre bactérias e saúde, o próximo desafio já está à espera: o papel do viroma.

Qual é o viroma?

Quando ouvimos a palavra "microbioma", pensamos imediatamente em bactérias, mas tecnicamente, o microbioma é a soma de todos os microrganismos em um ambiente específico. Alguns cientistas usam o termo para se referir à soma do material genético desses microrganismos.

Assim, além de bactérias, o microbioma também inclui vírus (o viroma) e fungos (o micobiome), entre outros visitantes. Até o momento, os cientistas prestaram relativamente pouca atenção ao viroma ou micobiome.

Os vírus se sentiram em casa em uma variedade de nichos ecológicos no corpo humano, especialmente nas superfícies das mucosas, como o interior do nariz e da boca e o revestimento do intestino.

Nesse recurso, vamos nos concentrar no viroma intestinal, pois hospeda o maior número de ocupantes virais e foi o mais investigado.

Obviamente, os vírus são mais famosos por causar doenças, como varíola, hepatite , HIV e raiva . Devido à urgência associada à doença viral, esse aspecto ocupou a maior parte do tempo dos pesquisadores. No entanto, muitos vírus não têm o menor interesse em células humanas.

Apresentando o bacteriófago

Os cientistas consideram o viroma a "a maior, a mais diversa e a parte mais dinâmica do microbioma", e a maioria dos vírus em nosso intestino são bacteriófagos. Onde quer que haja bactérias, há bacteriófagos em abundância.

Como outros pesquisadores explicam: "Os fagos são as formas de vida mais abundantes na Terra, sendo praticamente onipresentes. [...] Algumas fontes de água doce podem conter até 10 bilhões por [mililitro]".

Os bacteriófagos infectam bactérias, comandam suas máquinas celulares e as utilizam para replicar seu material genético.

Agora está bem claro que as bactérias intestinais influenciam a saúde e as doenças, portanto, não é surpresa que os vírus que infectam bactérias intestinais também possam ter uma influência significativa.

Terapia de fago

Entre as décadas de 1920 e 1950, os cientistas investigaram se os bacteriófagos poderiam ser usados ??para tratar infecções bacterianas. Afinal, esses vírus são hábeis em destruir patógenos humanos.

Os cientistas descobriram que a terapia fágica era eficaz e, principalmente, livre de efeitos colaterais.

Quando os antibióticos foram descobertos, a terapia fágica desapareceu no fundo. Os antibióticos podem ser fabricados com relativa facilidade e matam um amplo espectro de espécies bacterianas.

No entanto, com as atuais capacidades de alta tecnologia e o temível cenário de resistência a antibióticos, o interesse na terapia fágica pode ter um ressurgimento.

Um fator que torna a terapia fágica atraente é sua especificidade . Frequentemente, os antibióticos eliminam um amplo espectro de espécies bacterianas. Agora que sabemos que bactérias "boas" vivem no intestino, porém, fica claro que isso não é o ideal.

Enquanto isso, os bacteriófagos têm como alvo apenas uma faixa estreita de cepas dentro da mesma espécie bacteriana.

Além disso, eles apenas se replicam se suas bactérias-alvo estiverem na área local. Tomados em conjunto, isso significa que eles atacam apenas a bactéria desejada e continuam a se replicar até eliminar a infecção.

Amigos para sempre

Os bacteriófagos se juntam à jornada humana em um estágio inicial. Um estudo examinou o mecônio - o primeiro cocô de um recém-nascido - e não encontrou evidências de vírus.

No entanto, apenas 1 semana após o nascimento, cada grama de cocô de bebê continha cerca de 100 milhões de partículas virais, a maioria das quais eram bacteriófagos. Nosso viroma é verdadeiramente um companheiro para toda a vida.

Cada humano tem uma seleção distinta de bacteriófagos, que é coletivamente chamado de fagoma. As pessoas que têm aproximadamente a mesma dieta compartilham mais semelhanças, mas no geral, o fago de cada indivíduo varia muito.

Da simbiose à disbiose

Os bacteriófagos, como mencionado, destroem bactérias. No entanto, em algumas situações, os bacteriófagos podem beneficiar populações de bactérias.

No intestino, os bacteriófagos existem predominantemente como profagos. Nesse estágio, seu código genético é incorporado ao genoma de uma bactéria, pronto para produzir bacteriófagos, se ativado.

Nesse ponto de sua vida, um bacteriófago não é prejudicial a uma bactéria - eles existem em simbiose.

Como as bactérias podem trocar material genético umas com as outras, o código genético das profagas também pode ser transferido entre bactérias individuais.

Eles podem trocar "genes associados à resistência a antibióticos, virulência ou vias metabólicas entre diferentes espécies bacterianas". Isso pode beneficiar algumas espécies bacterianas, potencialmente permitindo que elas ampliem seu nicho. No entanto, o crescimento pode ocorrer às custas de outras colônias de bactérias no intestino.

"Os fagos são simbióticos às bactérias hospedeiras, e essas bactérias são simbióticas ao nosso corpo. Portanto, os fagos podem indiretamente proporcionar benefícios a um organismo multicelular como um humano além do que é experimentado imediatamente pelas células bacterianas do hospedeiro".

Uma vez que os propagos são ativados - por exemplo, em períodos de estresse ou se a bactéria hospedeira estiver em perigo -, eles podem causar uma mudança generalizada na comunidade microbiana do intestino.

A mudança do profago inofensivo para o chamado fago lítico pode acabar com as comunidades de bactérias, potencialmente fornecendo às bactérias "ruins" algum espaço para respirar e permitindo que elas preencham o vazio.

Isso é chamado de baralhamento comunitário e pode levar à disbiose - um desequilíbrio microbiano.

Da disbiose ao diagnóstico

A disbiose está associada a uma variedade de condições, incluindo doença inflamatória intestinal, síndrome da fadiga crônica , obesidade , infecção por Clostridium difficile ( C. diff ) e colite. No entanto, os pesquisadores ainda não têm certeza do papel dos bacteriófagos nessas condições.

Nesses casos, a disbiose pode ocorrer por outros mecanismos. Como alternativa, pode ser um sintoma das condições, e não a causa.

Os pesquisadores observaram mudanças nas bactérias intestinais em uma variedade surpreendentemente variada de doenças, incluindo diabetes tipo 2 , esquizofrenia , depressão , ansiedade , doença de Parkinson e muito mais.

Como os bacteriófagos superam em número as bactérias em nossas entranhas e dependem delas para se replicar, elas devem ser afetadas ou envolvidas em quaisquer flutuações.

Os bacteriófagos podem não estar causando mudanças no intestino - alterações que, devem ser adicionadas, podem não estar causando a doença. Em vez disso, as populações de bacteriófagos podem ser alteradas, passivamente, pelas mudanças nas bactérias intestinais.

Se o fluxo e refluxo das comunidades de bacteriófagos é importante na saúde e na doença, será um desafio investigar. Mas, mesmo que não seja essencial na patologia de uma doença, detectar essas flutuações pode ter outros benefícios.

Como exemplo, existe o potencial de usar o viroma como marcador de diagnóstico. Por exemplo, os cientistas identificaram alterações específicas da doença no viroma intestinal em pessoas com doença inflamatória intestinal, que é uma condição notoriamente difícil de diagnosticar.

O problema com vírus

Estudar bactérias está longe de ser fácil; Afinal, eles são incrivelmente pequenos. As bactérias são geralmente de 0,4 a 10 micrômetros de diâmetro. Para fornecer algum contexto: 10 micrômetros é apenas um centésimo de milímetro ou quatro dez milésimos de polegada.

Os vírus, no entanto, são ainda menores, com apenas 0,02 a 0,4 micrômetro de diâmetro.

Além das dificuldades inerentes ao trabalho em uma escala tão pequena, os vírus apresentam outros desafios.

Se os cientistas querem entender quais espécies bacterianas estão presentes em uma determinada população, elas extraem informações genéticas.

A partir disso, eles isolam trechos específicos de código e os correspondem aos bancos de dados existentes; mais comumente, eles usam o gene 16S rRNA. Este gene em particular pode ser encontrado em quase todas as espécies bacterianas e, ao longo do tempo evolutivo, permaneceu relativamente inalterado.

No entanto, algumas regiões do RNA 16S são consideradas hipervariáveis. As diferenças entre essas regiões permitem que os pesquisadores identifiquem espécies.

Os vírus, por outro lado, não compartilham genes equivalentes entre as espécies. Isso, até relativamente recentemente, tornou quase impossível o estudo do viroma, mas os avanços no sequenciamento de próxima geração estão derrubando barreiras lentamente.

Nesta fase, o papel dos vírus na saúde humana não é nem de longe tão claro quanto o seu papel na doença.

Com isso dito, também parece altamente provável que os vírus desempenhem um papel substancial na manutenção de um corpo saudável. Somente com os avanços nas técnicas de pesquisa será compreendido todo o seu impacto.

Dadas as preocupações imediatas da resistência aos antibióticos, talvez o interesse renovado no bacteriófago passe mais tempo dedicado a esse elemento misterioso da ciência médica.

Ainda assim, entender a interação entre os componentes de nosso microbioma será uma informação conquistada com dificuldade; como um artigo explica:

" A composição do microbioma intestinal não é a mesma durante as várias etapas da vida, nem mesmo durante as horas do mesmo dia".

Isso com certeza será uma longa batalha.