Bakteri usus: Dampak virus yang mengejutkan

Mikrobioma memainkan peran penting dalam kesehatan. Sebuah studi baru-baru ini menyelidiki bagaimana virus yang membunuh bakteri usus mempengaruhi mikroba ini. Penemuan ini membuat gambaran yang sudah rumit menjadi lebih rumit.

Bakteriofag (digambarkan di sini) lebih banyak daripada bakteri.

Untuk informasi lebih lanjut yang didukung penelitian tentang mikrobioma dan bagaimana pengaruhnya terhadap kesehatan Anda, silakan kunjungi hub khusus kami.

Microbiome sangat menarik dan modis.

Meningkatnya minat publik telah memberikan dorongan dana untuk mempelajari interaksi antara kita dan bakteri usus kita.

Para ilmuwan kini telah menemukan hubungan antara mikrobioma dan berbagai kondisi, dari diabetes dan obesitas hingga Parkinson dan depresi.

Berkat profil tinggi bakteri usus, rak toko grosir sekarang penuh dengan produk probiotik.

Terlepas dari ketersediaan dan popularitasnya yang luas, bagaimanapun, ada sedikit bukti yang menunjukkan bahwa mereka memberikan banyak manfaat di luar sejumlah kecil kondisi tertentu.

Meskipun para ilmuwan tahu bahwa mikroba di dalam diri kita sangat penting, merancang cara untuk memoderasinya untuk meningkatkan kesehatan dan melawan penyakit masih jauh.

Alasan utama untuk ini adalah kompleksitas mikrobioma yang mempesona. Ini bukan entitas tunggal yang homogen, tetapi dunia makhluk mikroskopis yang berinteraksi, mempengaruhi, dan menghambat tetangga mereka, mampu membunuh, memelihara, dan berkomunikasi satu sama lain.

Pada titik ini, kita dapat melihat kesulitan besar dalam memahami seluk beluk mikrobioma, tetapi beberapa peneliti sedang memeriksa tingkat kerumitan berikutnya: bakteriofag.

Memperkenalkan bakteriofag

Bakteriofag, atau hanya fag, adalah virus yang secara eksklusif menghancurkan bakteri. Hebatnya, jumlah fag melebihi jumlah bakteri; di mana ada bakteri, ada fag di sekop.

Fag juga spesifik; mereka cenderung menghancurkan hanya satu spesies atau strain bakteri. Sebelum munculnya antibiotik, para ilmuwan menggunakan fag untuk melawan infeksi. Namun, ketika peneliti menemukan antibiotik, mereka menggantikan fag; antibiotik lebih murah dan lebih mudah diproduksi daripada fag.

Sekarang, dengan meningkatnya resistensi antibiotik, beberapa peneliti meninjau kembali gagasan terapi fag.

Tentu saja, jika fag membunuh bakteri, mereka cenderung mempengaruhi mikrobioma. Para peneliti dari Brigham and Women’s Hospital dan Wyss Institute, keduanya di Boston, MA, tertarik pada bagaimana virus yang melimpah ini dapat memengaruhi bakteri usus kita. Mereka mempublikasikan hasil studi terbaru mereka di jurnal Sel Host & Mikroba.

“Salah satu minat utama di lab saya adalah memahami perubahan dinamika mikrobioma usus. Bakteriofag adalah komponen mikrobioma yang sangat besar tetapi belum banyak dipelajari. "

Penulis studi senior Dr. Georg Gerber

Apa yang dilakukan fag?

Meskipun kita tahu bahwa fag berlimpah di usus, kita tidak tahu banyak tentang perilakunya.

“Beberapa orang mengeksplorasi terapi fag, menggunakan fag untuk membunuh mikroba,” kata Dr. Gerber, “tetapi fag juga ditemukan secara alami di usus, hidup berdampingan dengan ekosistem lainnya. Kami ingin mencari tahu apa yang mereka lakukan di sana. ”

Untuk menyelidiki, para peneliti menggunakan tikus gnotobiotik; mereka membesarkan hewan-hewan ini sedemikian rupa sehingga mereka tidak memiliki bakteri yang hidup di atau di dalamnya.

Untuk memulainya, mereka memperkenalkan 10 spesies bakteri yang umumnya berada di usus manusia, termasuk Enterococcus faecalis dan Escherichia coli.

Kemudian, mereka menambahkan fag yang secara khusus menargetkan bakteri yang ditransplantasikan ke tikus. Misalnya, target fag T4 E. coli, dan serangan fag VD13 E. faecalis. Mereka kemudian melacak keberhasilan setiap mikroba.

Fag adalah pemburu spesifik: setiap jenis hanya membunuh satu jenis bakteri. Jadi saat para ilmuwan memperkenalkan fag ke tikus, mereka akan melihat penurunan jenis bakteri tersebut. Namun, dampaknya pada bakteri lain ternyata lebih mengejutkan.

Perubahan yang meluas

Para ilmuwan menunjukkan bahwa meskipun fag tertentu menyerang hanya satu spesies bakteri, fag itu juga akan berdampak pada spesies lain; beberapa spesies berkembang biak sementara yang lain menyusut.

Melihat gambaran yang lebih luas, para peneliti juga menilai susunan senyawa yang dihasilkan oleh bakteri dan tikus; ini disebut metabolom.

Mereka menemukan bahwa ketika mereka memasukkan fag ke tikus dan komposisi bakteri berubah, ada juga perubahan dalam tingkat bahan kimia aktif biologis tertentu. Penulis studi menulis:

"Fag dapat memodulasi metabolit, yang diketahui memengaruhi inang mamalia."

Dengan kata lain, satu strain virus dapat mengubah jenis atau kuantitas molekul biologis yang tersedia untuk hewan inang.

Kemungkinan masa depan dan lebih banyak pekerjaan

Dr. Gerber tidak melewatkan kemungkinan luas yang ditimbulkan oleh temuan ini. Dia berkata: “Temuan ini membuat saya terpesona untuk ditindaklanjuti dan menimbulkan pertanyaan penting: Bisakah kita menggunakan fag untuk memodulasi aktivitas ini? Mungkinkah ini intervensi untuk kondisi, seperti depresi, di mana Anda ingin mengubah tingkat neurotransmitter? ”

Tentu saja, percobaan ini menggunakan mikrobioma buatan dalam model hewan pengerat, yang mempersulit ekstrapolasi ke manusia. Namun, ini difokuskan untuk mendapatkan gambaran umum tentang bagaimana fag dapat memengaruhi populasi bakteri. Seperti yang penulis studi tulis:

“Tikus gnotobiotik, yang dijajah dengan kumpulan bakteri yang terbatas dan diketahui tetapi masih kompleks, menghadirkan sistem model yang menarik untuk secara komprehensif mengkarakterisasi perilaku fag di lingkungan usus.”

Jika fag membuat perubahan besar pada mikrobioma tikus, mereka kemungkinan besar juga akan membuat perubahan pada mikrobioma manusia. Perubahannya mungkin berbeda, tetapi prinsipnya tetap ada.

Seperti yang telah kami jelaskan dalam pendahuluan, efek mikrobioma cukup rumit untuk dipahami sebelum fag masuk ke dalam gambaran, jadi merancang intervensi medis akan sangat panjang. Namun, hal itu tentu tidak membuat temuan menjadi kurang menarik atau layak untuk dikejar.

“Meskipun tidak digunakan sebagai terapi langsung, penelitian kami menunjukkan bahwa fag mungkin merupakan alat yang baik untuk memahami efek potensial dari terapi lain yang mengubah mikrobioma,” Dr. Gerber menyimpulkan.