"Freundliche Viren" schützen uns vor Infektionen

Wir haben von gutartigen Darmbakterien gehört, die uns helfen, Nahrung zu verdauen und essentiell für die Darmentwicklung sind, aber jetzt, in einer neuen bahnbrechenden Studie, schlagen Wissenschaftler in den USA vor, dass wir auch freundliche Viren tragen, die uns vor einer Infektion durch gefährliche Bakterien schützen E coli.
Erstautor Jeremy Barr, Postdoc-Stipendiat an der San Diego State University, und seine Kollegen schreiben in einem online veröffentlichten Artikel über das bisher undokumentierte "Immunsystem" Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften diese Woche.
Die Forscher glauben, ihre Entdeckung könnte die Art, wie wir eine Reihe von Krankheiten behandeln, verändern.

Virale Phagen im Schleim leben in Symbiose mit Wirten

Fiese Wanzen verursachen eine Infektion durch Eindringen in die Umwelt ausgesetzten Oberflächen des Körpers, wie die Lungen, die Luft aufnehmen, und die Eingeweide, die Nahrung aufnehmen.
Deshalb haben diese exponierten Oberflächen bei allen Tieren, von Korallen über Fische bis hin zu Menschen, schützende Schleimschichten, die zur Abwehr von Infektionen dienen und nützliche Mikroben wie Pilze, Bakterien und Viren beherbergen.
Kürzlich haben Wissenschaftler gezeigt, wie umfangreich diese Mikrobenpopulationen sind, die in uns leben, und wie die Darmflora-Gene mit 3,3 Millionen die 23.000 Gene im menschlichen Genom um ein Vielfaches übertreffen.
Jetzt haben Barr und Kollegen das entdeckt Schleim enthält auch eine Population von Viren namens Bakteriophagen, die ihre Wirte aktiv schützen von gefährlichen Bakterien durch deren Zerstörung.
Aber das tun sie nicht umsonst, weil sie im Gegenzug einer ständigen Versorgung mit Mikroben ausgesetzt sind.
In einem Bericht der Studie von Natur NEWS, beschreibt Rotem Sorek, ein Mikrobengenetiker am Weizmann Institute of Science in Israel, diese Beziehung zwischen Virus und Tier als "einzigartige Form der Symbiose".

Eine neue Art von Immunsystem

Für diese neueste Studie testeten Barr und Kollegen Schleim von einer Vielzahl von Tieren, von einer Seeanemone über eine Maus bis hin zu einem Menschen, und fanden Bakteriophagen, die an der Schleimschicht von allen klebten.
Sie legten Bakteriophagen auf eine Schicht Schleim produzierendes Gewebe und sahen, wie sie im Schleim Verbindungen mit Zuckern bildeten, die ihnen halfen, an der Oberfläche zu haften.
In weiteren Experimenten präsentierten sie die Schleimzellen mit E coli Bakterien und fand die Bakteriophagen im Schleim angegriffen und töteten die Bakterien im Schleim, sich wie eine antimikrobielle Barriere, die Hosts vor Infektionen schützt.
Sie bestätigten dann ihre Ergebnisse, indem sie die gleichen Experimente mit nicht-schleimproduzierenden Zellen durchführten. Sie forderten sie sowohl mit Bakteriophagen als auch mit E coli und fanden, dass die Proben ohne Schleim dreimal mehr Zelltod aufwiesen.
In einer Stellungnahme bezieht sich Barr auf die Entdeckung als eine neue Art von Immunsystem:
"Unter Berücksichtigung der bisherigen Forschung können wir Ihnen vorschlagen, die Bakteriophagen-Adhärenz zu Schleim - oder BAM - ist ein neues Modell der Immunität, die die wichtige Rolle hervorhebt, die Bakteriophagen beim Schutz des Körpers vor eindringenden Krankheitserregern spielen ".
Frederic Bushman, ein Mikrobiologe von der Universität von Pennsylvania nennt die Studie "bahnbrechend". Er sagt in der Natur NEWS berichten, dass "die Idee, dass Phage als Teil des angeborenen Immunsystems angesehen werden kann, originell und aufregend ist".

Barr sagt, die Forschung könnte auf jede Schleimoberfläche angewendet werden.
"Wir erwarten, dass die BAM Einfluss auf die Prävention und Behandlung von Schleimhaut-Infektionen im Darm und in der Lunge hat, Anwendungen für die Phagentherapie hat und sogar direkt mit dem menschlichen Immunsystem interagiert", fügt er hinzu.

Bakteriophagen, die aus der Umwelt rekrutiert werden

Ein weiteres interessantes Merkmal dieser Studie ist nicht nur, dass Bakteriophagen als eine neue Art von Immunsystem angesehen werden können, sondern dass sie "nicht von einem Wirt stammen", sondern aus der Umwelt rekrutiert werden, um in gegenseitig vorteilhaften Partnerschaften in Symbiose mit ihren Wirten zu leben .
Der leitende Studienautor Forest Rohwer, ein Mikrobiologie-Ökologe im San Diego State, der schon seit geraumer Zeit Schleim verschiedener Tierarten untersucht, hatte festgestellt, dass Schleim wesentlich mehr Bakteriophagen enthält als schleimfreie Bereiche.
Er und seine Kollegen wurden neugierig: Wie war es zum Beispiel, dass Speichel, der direkt neben dem Zahnfleisch ist, etwa 5 Bakteriophagen zu jeder Bakterienzelle enthält, aber auf dem Schleim, der das Zahnfleisch umgibt, ist dieses Verhältnis eher 40 zu 1?
Barr sagt in einem Bericht über die Studie in Wissenschaft JETZT, das brachte sie dazu, die Frage zu stellen:
"Was machen diese Phagen? Schützen sie den Wirt?"
Mit ihrer Studie zeigten sie einmal rekited aus Umgebung, der Bakteriophage klebt natürlich an den verschiedenen Schleimschichten im Körper einschließlich des Mundes und des Darms. Dann fängt es an, seinen Wirt zu schützen, indem er Bakterien selbst akkumuliert und angreift.
Aber Barr glaubt, dass diese Viren sogar noch einen Schritt weiter gehen. Er sagt, einige Bakteriophagen töten Bakterien nicht ab, sie verändern sie genetisch (indem sie ihr genetisches Material in das Genom der Mikrobe einfügen), um sie gegen andere Phagen zu schützen.
Er schlägt vor, dass Schleim-getragene Bakteriophagen aktiv Wirt freundliche freundliche Bakterien schützen und die schädlichen zerstören können.

Die Erkennung hat Auswirkungen auf mehrere Felder

Es gibt zahlreiche Arten von Krankheiten, wie etwa entzündliche Darmerkrankungen (IBD), die Morbus Crohn und Colitis ulcerosa umfassen, die durch einen Zusammenbruch der Schleimauskleidung des Darms verursacht werden. Die Mikrobenökosysteme im Darm von IBD-Patienten weisen eine andere Mischung dominanter Spezies auf als gesunde Individuen.
Diese "neue Sicht auf die gesamte Mikrobiom-Wirt-Beziehung", die "ein Versagen der Phagen-basierten Immunität" nahe legt, könnte ein wichtiger Hinweis darauf sein, was diese Krankheiten verbindet, sagt Michael McGuckin, ein Schleimbiologe von Mater Research in Australien Wissenschaft JETZT Bericht der Studie.
Barr legt nahe, dass diese symbiotische Beziehung zwischen Tier und Bakteriophage seit der ersten Produktion von Schleim stattgefunden hat. Das BAM-Modell, das er und seine Kollegen vorschlagen, legt nahe, dass "Schleimhautoberflächen und Phagen zusammenwirken, um die Phagenadhärenz aufrechtzuerhalten".
Er geht davon aus, dass die Entdeckung "in zahlreichen Bereichen erhebliche Auswirkungen haben wird". Das Team möchte nun Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit untersuchen.
Zum Beispiel glaubt Barr, dass es möglich sein könnte, den Darm einer Person mit Bakteriophagen auszurichten, die auf spezifische krankheitserregende Bakterien abzielen.
Die National Institutes of Health halfen, die Studie zu finanzieren.
Im Jahr 2011 in einer erstaunlichen Studie veröffentlicht in NaturForscher in Deutschland beschrieb den Nachweis, dass Multiple Sklerose (MS) durch freundliche Darmbakterien ausgelöst wird.
Geschrieben von Catharine Paddock