Бактерии могут быть друзьями и противниками — порождение инфекции и болезни, но также и помощи нам сократить и даже сражающиеся прыщи. Теперь, новое исследование показывает, что у вирусов есть двойственный характер также. Впервые, исследователи показали, что они могут помочь нашим органам отбить вторгающиеся микроорганизмы.
«Это – очень важная история», говорит Мэрилин Руссинк, вирусный эколог в Университете штата Пенсильвания, университете Парк, кто не был вовлечен в работу. «У нас нет всего этого многими примерами благоприятных вирусов».Одна из наших самых важных линий обороны против бактериальных внедряющихся видов является слизью.
Слизистая сущность покрывает внутреннюю часть рта, носа, век, и пищеварительного тракта, для обозначения всего нескольких мест, создавая барьер для внешнего мира.«Слизь является фактически действительно холодной и сложной сущностью», говорит Джереми Барр, микробиолог в Университете Сан-Диего в Калифорнийском и ведущем авторе нового исследования.
Его подобная гелю непротиворечивость благодаря муцинам, большие, молекулы формы хвоща полевого, сделанные из основы протеина, окруженной канатно-веревочными отходами сахара. Промежуточный муцины суп питательных веществ и химикатов, адаптированных для скрытия микробов, но не слишком близко. Микроорганизмы, такие как бактерии живут около поверхности слоя, тогда как слизь в нижней части, около клеток, произведших его, почти стерильна.
Слизь также является родиной фагов, вирусы, заражающие и убивающие бактерии. Они могут быть найдены везде, где бактерии проживают, но Барристер и его коллеги заметили, что было еще больше фагов в слизи, чем в областях без слизи просто миллиметры далеко.
Окружающая человеческая резина слюны, например, имела приблизительно пять фагов к каждой бактериальной клетке, в то время как отношение в поверхности слизистой самой резины было ближе к от 40 до 1. «Это поощрило вопрос», говорит Барристер. «Что делают эти фаги? Они защищают хозяина?»
Для обнаружения Барристер и его коллеги вырастили человеческую ткань легкого в лаборатории. Легкие являются одной из поверхностей тела, защищенной слизью, но у исследователей также была версия клеток легкого, где способность сделать слизь была выбита. Когда выведено быстро с кишечной палочкой бактерии, приблизительно половина клеток в каждой культуре умерла; слизь не имела никакого значения к их выживанию. Но когда исследователи добавили фаг, предназначающийся для E. coli к культурам, выживаемость взлетела для производящих слизь клеток.
Это неравенство показывает, что фаги могут убить вредные бактерии, Барристер говорит, но не ясно, помогают ли они или причиняют благоприятным бактериям боль; это может зависеть, на котором присутствуют типы фагов.В связанном ряде экспериментов бригада нашла, что фаги обиты подобными антителу молекулами, захватывающими на сахарные цепочки в муцинах.
Это сохраняет фаги в слизи, где у них есть доступ к бактериям, и предполагает, что вирусы и производящая слизь ткань адаптировались, чтобы быть совместимыми друг с другом, бригада сообщает онлайн сегодня в Продолжениях Национальной академии наук.Покрытые слизью поверхности не уникальны для наших внутренностей; слизь может быть найдена всюду по фауне. Это защищает целые органы рыбы, червей и кораллов, например. Защитные фаги, кажется, одинаково широко распространены: Барристер и его коллеги нашли плотные популяции фагов в каждой разновидности, которую они испытали. «Это – новая иммунная система, что мы думаем, применимо ко всем поверхностям слизистой, и это – один из первых примеров прямого симбиоза между фагами и хозяином животных», говорит Барристер.
В этом исследовании исследователи выбрали фаг и бактерию, но возможно, что хозяин животных выбирает определенные фаги для управления определенными типами бактерий, такой как путем снабжения оборудованием муцинов с определенным сахаром, который признают те фаги. Следующий шаг, Барристер говорит, должен исследовать, как этот симбиоз работает в реальных поверхностях слизистой всех типов, где много различных типов фагов и бактерий взаимодействуют.«Это – роман, берут целое отношение хозяина микробиома», добавляет Майкл Макгакин, биолог слизистой оболочки от Исследования Матери, медицинского научно-исследовательского института в Южном Брисбене, Австралия, кто не был вовлечен в работу.
Открытие, он говорит, могло обеспечить понимание условий, таких как воспалительное заболевание кишечника (IBD). У всех нас есть экосистема сотен бактериальных разновидностей в нашем пищеварительном тракте, но у пациентов с IBD есть разрушенная экосистема с различными доминантами. Эти болезни, включающие болезнь Крона и язвенный колит, также вовлекают поломку в подкладку из слизи пищеварительного тракта, он говорит, и это новое исследование предполагает, что неудача в основанной на фаге неприкосновенности могла бы быть связью между теми признаками.
Макгакин заинтригован идеей, что фаги могут помочь выбрать типы бактерий, живущих в нас. «Существуют тонны вопросов вокруг, как эта целая система могла бы управлять микробовыми популяциями в пищеварительном тракте, которые, как все более и более показывалось, были важны при ожирении и диабете и всех видах условий человеческого существования».Может также быть возможно проектировать совместимый со слизью фаг, который мог бороться с инфекцией или изменить микробовый баланс органа, несмотря на то, что та возможность все еще очень отдаленна. Эта работа, Барристер говорит, «вынуждает нас переоценить роль фагов.
Надо надеяться, это получит людей, думающих о том, что они делают и как мы можем использовать их для помощи нам и боевой болезни».