Τι είναι οι βακτηριοφάγοι και πώς επηρεάζουν την υγεία μας: Το κρυφό «βασίλειο» των ιών που ζουν στο έντερο

Σε μία ενδιαφέρουσα και σημαντική παρατήρηση έχουν προχωρήσει οι επιστήμονες οι οποίοι εντόπισαν ότι το μικροβίωμα -οι ορδές των βακτηρίων και άλλων μικροσκοπικών οργανισμών που ζουν στο έντερό μας- έχουν ιούς που υπάρχουν μέσα και γύρω τους με σημαντικές συνέπειες τόσο για αυτά όσο και για εμάς.

Μπορούν να βελτιώσουν την υγεία μας;

Υπάρχουν δισεκατομμύρια, ίσως και τρισεκατομμύρια από αυτούς τους ιούς, που είναι γνωστοί ως βακτηριοφάγοι («βακτηριοφάγοι» από το ελληνικό «βακτήριο» και «φαγείν») ή απλώς «βακτηριοφάγοι» μέσα στο ανθρώπινο πεπτικό σύστημα. Η επιστήμη των βακτηριοφάγων έχει εκτοξευτεί πρόσφατα, σύμφωνα με τον Μπρεκ Ντουερκόπ, βακτηριολόγο στη Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου του Κολοράντο, και οι ερευνητές πασχίζουν να κατανοήσουν την τεράστια ποικιλία τους. Οι ερευνητές υποψιάζονται ότι αν οι γιατροί μπορούσαν να εκμεταλλευτούν ή να στοχεύσουν τους σωστούς βακτηριοφάγους, ίσως θα μπορούσαν να βελτιώσουν την ανθρώπινη υγεία.

«Θα υπάρχουν τελικά καλοί βακτηριοφάγοι, καθώς και κακοί βακτηριοφάγοι», λέει ο Πολ Μπόλικι, γιατρός λοιμωδών νοσημάτων και ερευνητής στο Stanford Medicine. Αλλά προς το παρόν, δεν είναι ακόμα σαφές πόσοι βακτηριοφάγοι κατοικούν στο έντερο – ίσως ένας για κάθε βακτηριακό κύτταρο ή ακόμα λιγότεροι. Υπάρχουν επίσης βακτήρια που περιέχουν γονίδια βακτηριοφάγων αλλά δεν παράγουν ενεργά ιούς – τα βακτήρια απλώς ζουν τη ζωή τους με το DNA των βακτηριοφάγων να συνοδεύει το γονιδίωμά τους.

Δεν γνωρίζουν πολλά οι επιστήμονες

Ένα μεγάλο μέρος της τρέχουσας έρευνας για τους βακτηριοφάγους είναι να αναγνωριστούν αυτοί οι ιοί και τα βακτήρια-ξενιστές τους. Η Βάση Δεδομένων βακτηριοφάγων του Εντέρου περιέχει περισσότερους από 140.000 βακτηριοφάγους, αλλά αυτό σίγουρα αποτελεί υποεκτίμηση. «Η ποικιλία τους είναι απλά εξαιρετική», λέει ο Κόλιν Χιλ, μικροβιολόγος στο University College Cork στην Ιρλανδία.

Οι επιστήμονες βρίσκουν βακτηριοφάγους αναλύοντας γενετικές ακολουθίες από δείγματα ανθρώπινων κοπράνων. Εκεί βρέθηκε η πιο κοινή ομάδα βακτηριοφάγων του εντέρου, που ονομάζεται crAssphage (ονομάστηκαν έτσι από την τεχνική «cross-assembly» που ανέσυρε τα γονίδιά τους από το γενετικό χάος). Σε πρόσφατη μελέτη, ο Χιλ και οι συνάδελφοί του περιέγραψαν το σχήμα τους σαν λαμπτήρα, με σώμα 20 πλευρών και ένα στέλεχος για την έγχυση του DNA στα βακτήρια-ξενιστές.

Το έντερο είναι ένα οικοσύστημα, όπως το δάσος, και οι βακτηριοφάγοι είναι αρπακτικά βακτηρίων, όπως οι λύκοι είναι αρπακτικά των ελαφιών. Το έντερο χρειάζεται βακτηριοφάγους όπως το δάσος χρειάζεται λύκους.

Όπως μεταδίδει το BBC, δεν είναι σαφές εάν οι crAssphages επηρεάζουν την ανθρώπινη υγεία, αλλά δεδομένου ότι μολύνουν μία από τις πιο κοινές ομάδες βακτηρίων του εντέρου, τα Bacteroides, ο Χιλ δεν θα εκπλαγεί αν το κάνουν. Άλλες κοινές ομάδες, που επίσης μολύνουν τα Bacteroides, περιλαμβάνουν τους Gubaphage (gut bacteroidales phage) και τους LoVEphage (lots of viral genetic elements).

Διαφορές από άτομο σε άτομο

Τα φαγεώματα διαφέρουν ευρέως από άτομο σε άτομο. Επίσης, αλλάζουν ανάλογα με την ηλικία, το φύλο, τη διατροφή και τον τρόπο ζωής, όπως περιέγραψαν ο Χιλ και οι συνάδελφοί του στην Ετήσια Επισκόπηση Μικροβιολογίας του 2023.

Παρότι οι βακτηριοφάγοι μολύνουν τα βακτήρια και μερικές φορές τα σκοτώνουν, η σχέση είναι πιο περίπλοκη. «Νομίζαμε ότι οι βακτηριοφάγοι και τα βακτήρια βρίσκονται σε μάχη», λέει ο Χιλ, «αλλά τώρα ξέρουμε ότι στην πραγματικότητα χορεύουν, είναι συνεργάτες».

Οι βακτηριοφάγοι μπορούν να ωφελήσουν τα βακτήρια εισάγοντας νέα γονίδια. Όταν ένα σωματίδιο βακτηριοφάγου συναρμολογείται μέσα σε ένα μολυσμένο βακτήριο, μπορεί μερικές φορές να εισάγει βακτηριακά γονίδια στο πρωτεϊνικό του κέλυφος μαζί με το δικό του γενετικό υλικό. Αργότερα, εγχέει αυτά τα γονίδια σε έναν νέο ξενιστή, και αυτά τα τυχαία μεταφερόμενα γονίδια θα μπορούσαν να είναι χρήσιμα, λέει ο Ντουερκόπ. Μπορεί να παρέχουν ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά ή την ικανότητα να πέπτουν μια νέα ουσία.

Οι βακτηριοφάγοι διατηρούν τους βακτηριακούς πληθυσμούς σε φόρμα, συνεχώς πιέζοντάς τους, λέει ο Χιλ. Τα Bacteroides μπορούν να επιδείξουν έως και δώδεκα τύπους ζαχαρωτών επικαλύψεων στις εξωτερικές τους επιφάνειες. Διαφορετικές επικαλύψεις έχουν διαφορετικά πλεονεκτήματα: να αποφεύγουν το ανοσοποιητικό σύστημα ή να καταλαμβάνουν μια διαφορετική γωνία του πεπτικού συστήματος. Αλλά όταν οι crAssphages είναι γύρω, τα Bacteroides πρέπει συνεχώς να αλλάζουν επικαλύψεις για να αποφεύγουν τους βακτηριοφάγους που αναγνωρίζουν μία ή την άλλη. Το αποτέλεσμα: σε κάθε δεδομένη στιγμή, υπάρχουν Bacteroides με διαφορετικούς τύπους επικαλύψεων, επιτρέποντας στον πληθυσμό ως σύνολο να καταλαμβάνει ποικίλες θέσεις ή να αντιμετωπίζει νέες προκλήσεις.

Οι βακτηριοφάγοι επίσης εμποδίζουν τους βακτηριακούς πληθυσμούς από το να ξεφύγουν από τον έλεγχο. Το έντερο είναι ένα οικοσύστημα, όπως το δάσος, και οι βακτηριοφάγοι είναι αρπακτικά των βακτηρίων, όπως οι λύκοι είναι αρπακτικά των ελαφιών. Το έντερο χρειάζεται βακτηριοφάγους όπως το δάσος χρειάζεται λύκους. Όταν αυτές οι σχέσεις θηρευτή-θηράματος διαταράσσονται, μπορεί να προκύψουν ασθένειες: οι ερευνητές έχουν παρατηρήσει αλλαγές σε άτομα με σύνδρομο ευερέθιστου εντέρου (IBS), φλεγμονώδη νόσο του εντέρου και καρκίνο του παχέος εντέρου – το ιολογικό οικοσύστημα κάποιου με IBS συχνά έχει χαμηλή ποικιλία, για παράδειγμα.

Οι άνθρωποι προσπαθούν να επαναφέρουν την ισορροπία του μικροβιώματος του εντέρου μέσω διατροφής ή, σε ακραίες ιατρικές περιπτώσεις, μεταμοσχεύσεων κοπράνων. Η αντιμετώπιση των βακτηριοφάγων μπορεί να παρέχει μια πιο εξειδικευμένη προσέγγιση, λέει ο Χιλ. Ως παράδειγμα, οι επιστήμονες αναζητούν βακτηριοφάγους που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν θεραπευτικά για να μολύνουν τα βακτήρια που προκαλούν έλκη στομάχου.

Ίσως θα έπρεπε να είμαστε ευγνώμονες για τα τρισεκατομμύρια βακτηριοφάγων που διαχειρίζονται το οικοσύστημα του εντέρου. Χωρίς αυτούς, υποθέτει ο Χιλ, μερικά είδη βακτηρίων θα μπορούσαν γρήγορα να κυριαρχήσουν – ενδεχομένως αφήνοντάς σας ανίκανους να χωνέψετε ορισμένα τρόφιμα και ευάλωτους σε αέρια και φούσκωμα.