Вирусы долгожителей
Бактериальные вирусы в кишечнике столетних людей могут защищать их от опасных бактерий.
Два года назад мы писали, что у столетних людей кишечная микрофлора отличается от микрофлоры людей помоложе, и что благодаря особой микрофлоре у долгожителей в кишечнике появляется много вторичных желчных кислот, которые подавляют рост патогенных бактерий.
В новой статье в Nature говорится о том, что и вирусы в кишечнике у долгожителей тоже с особенностями. Речь идёт о вирусах-бактериофагах, которые паразитируют на бактериях. Очевидно, что в кишечнике их должно быть много, поскольку там много и бактерий. Но до недавнего времени анализировать вирусный состав в микрофлоре было сверхсложно. Присутствие вирусов, как и бактерий, лучше всего оценивать по ДНК из кишечных образцов. Однако можно представить, какое колоссальное количество разнообразной ДНК в них содержится. Читая эту ДНК, получаешь огромное количество последовательностей, которые нужно отнести к тому или иному семейству, роду или штамму микробов. С бактериальной ДНК такое проделать проще, чем с вирусной, — бактериальные геномы по сравнению с вирусными просто огромные. У вирусов же генов всего ничего, и поди их найди в колоссальном количестве генетической информации, вытащенной, например, из образца стула.
Сотрудники Броудовского института вместе с коллегами из Университета Кэйо и Копенгагенского университета использовали для поиска вирусов машинные алгоритмы, которые методами глубокого обучения были натасканы искать вирусные гены в самых разных генетических последовательностях. Микрофлорную ДНК брали у людей разного возраста, среди которых была группа старше 18 лет, группа старше 60 и группа долгожителей, в которой были люди старше 100 лет. (Долгожителей нашли в Японии и на Сардинии, которые славятся тем, что местные жители там и там живут исключительно долго.) Сравнивая их вирусы, исследователи выяснили, во-первых, что у долгожителей вирусная микрофлора более разнообразна, то есть у них в кишечнике живёт больше разных видов и штаммов бактериофагов.
Во-вторых, у долгожителей больше вирусов живёт по так называемому литическому циклу. Фаг, проникнув в бактерию, может встроиться в её ДНК и заснуть в ней на какое-то время, а может активно размножаться и создавать вирусные частицы, в конце концов, убивая клетку. Активное размножение фага с убийством бактериальной клетки называется литическим циклом. И вот оказалось, что у долгожителей вирусы таким образом истребляют больше бактерий. (Кстати, точно так же по литическому циклу предпочитают жить фаги в кишечной микрофлоре детей.) Возможно, что вирусы тем самым помогают избавляться от опасных и просто неприятных микробов, которые пусть и не вызывают явной болезни, но всё-таки заставляют беспокоиться кишечник и местные иммунные клетки.
Наконец, у многих вирусов долгожителей обнаружились гены, имеющие отношение к биохимическим превращениям сульфатных соединений. Если вирус принесёт такой ген в бактерию, она сможет им воспользоваться (вообще вирусы часто служат своеобразными почтальонами, переносящими разные генетические последовательности от бактерии к бактерии). Благодаря «сульфатным» генам микрофлора долгожителей может активнее выполнять различные реакции с серосодержащими соединениями. Продукты таких реакций важны для слизистой оболочки кишечника, с ними она становится более прочной и лучше защищённой от патогенных микробов.
Конечно, долгожительство — такое дело, что одними только правильными бактериями и вирусами не обойдёшься, нужно много чего ещё. И пока насчёт причинно-следственных связей следует говорить осторожно: мы видим, что микрофлора долгожителей имеет свои особенности, но вполне может быть и так, что кишечник долгожителей каким-то образом становится более гостеприимен к определённым бактериям и вирусам. Но правильные бактерии и вирусы, очевидно, вносят свой вклад в то, что человек оказывается способен прожить больше века. Может быть, удастся найти способ специально изменять и поддерживать состав бактериально-вирусной микрофлоры так, чтобы она была похожа на микрофлору долгожителей, и это послужит всеобщему оздоровлению.
19 мая 2023
Статьи по теме:
