Микробы меняют рацион во время болезни
Регулируя диету нашей микрофлоры, можно подействовать на самые ранние этапы развития болезни.
Каждый взрослый здоровый человек носит в себе и на себе порядка двух килограммов микроорганизмов. Так что, вставая на весы, можно смело отнимать двойку от своего веса. Но не стоит, узнав об этом, тут же кидаться принимать ванну из антибактериальных средств, ведь без нормально работающей микрофлоры нам попросту не выжить.
«Нельзя жить в обществе и быть свободным от него», - говорил В.И. Ленин. Перефразируя, можно сказать: нельзя жить среди микробов и быть свободными от них. Остается только изучать и учиться правильно взаимодействовать со своей микрофлорой. В человеческом теле примерно 37,2 триллиона клеток. Согласно результатам программы «Микробиом человека», в человеческом теле содержится примерно 10 тысяч видов микробов с 8 миллионами генов в общей сложности (тогда как размер человеческого генома - примерно 25 тысяч генов). Было бы странно предположить, что все это многообразие никак на нас не влияет. Влияет, и еще как! Наши «домашние» микроорганизмы помогают нам бороться с другими, патогенными бактериями и вирусами, помогают переваривать пищу и поддерживать обмен веществ в здоровом состоянии. Если с микрофлорой что-то не так, мы рискуем получить целый спектр болезней. Но верно и обратное: если первыми заболеваем мы, наша болезнь должна сказаться и на микробах. Марвин Уайтли, директор Центра инфекционных заболеваний Университета штата Техас, вместе с коллегами решил выяснить, как бактерии-симбионты взаимодействуют в здоровом организме и во время болезни. Результаты исследований были опубликованы в журнале mBio .
Как было сказано, бактерий в нас живёт много, и, соответственно, количество данных относительно их поведения в нашем организме весьма и весьма велико. Чтобы проанализировать огромный объем данных, ученые прибегли к помощи суперкомпьютеров LoneStar и Stampede. В качестве «модельной» болезни взяли пародонтит, довольно распространенное заболевание, при котором состав микрофлоры остается таким же, как у здоровых людей, однако метаболизм микробов меняется. «Главное, что изменяется у бактерий в связи с заболеванием организма-хозяина, это метаболизм. Например, питающиеся фруктозой в здоровом состоянии, во время болезни человека-хозяина могут переключиться на другой вид сахаров», – говорит профессор Уайтли. Всего было идентифицировано 60 видов бактерий ротовой полости со 160 тыс. генов. Чтобы оценить уровень активности тех или иных генов, ученые проанализировали 1.5 миллиарда последовательностей РНК, синтезированных на них для белкового синтеза.
На основании полученных данных построили карту обмена веществ ротовой микрофлоры (см. рисунок). На первый взгляд она напоминает схему общественного транспорта большого города, на самом же деле тут показаны метаболические пути различных микроорганизмов. Красными линиями показаны те процессы, гены которых активируются во время болезни, синими – те, чья активность выше в здоровом состоянии, ну а черными – те, что активны в любом случае.
«Используя данные о метаболизме, вы легко можете манипулировать популяциями бактерий, регулируя их рацион. Наша лаборатория собирается много работать в этом направлении», - рассказал профессор Уайтли.
По его словам, подобные исследования может помочь в выявлении биомаркеров (в частности, тут могут пригодиться сведения о матричных РНК, в которых закодирована первичная структура белков), а биомаркеры, в свою очередь, могут указать на патологическое состояние еще до появления выраженных симптомов. Аналогичным способом можно проводить раннюю диагностику и терапию болезни Крона и диабета.
Исследования метаболома – совокупности всех промежуточных продуктов обмена веществ в клетках, тканях и органах – одно из самых перспективных и приоритетных направлений в современной биологии. Изменение биохимических процессов в клетках при патологии можно заметить раньше, чем это можно сделать с помощью методов, нацеленных на выявление генетических мутаций, и уж конечно раньше, чем появятся видимые клинические симптомы болезни.
15 августа 2014
Статьи по теме:
