Utforska hur bakterier och virus samexisterar inuti människans tarm

Ordspråket "alla saker med måtta" gäller inte bara mat och dryck, men också till de legioner av bakterier i våra tarmar som hjälper oss att smälta mat och dryck. Det visar sig att regeln även kan omfatta de mindre förstådda bakteriofagerna, som är virus som infekterar bakterierna som lever inuti oss.

Som ryska häckande dockor, våra kroppar rymmer nära 100 biljoner bakterieceller som utgör våra mikrobiomer-och dessa bakterieceller har sina egna invånare.

Vi uppskattar mer och mer att de vanligaste mikrobiella enheterna i människotarm faktiskt är virus. "

Eric Martens, Ph.D., docent i mikrobiologi och immunologi vid University of Michigan Medical School

Hans team har utforskat det förvirrande sättet att bakterier och deras virus tycks samexistera inuti människans tarm. Hemligheten kan ligga i en hårig utseende sockerbeläggningsbakterie som används för att försvara inte bara mot attacker från det mänskliga immunsystemet, men också från olika virus som söker sig in.

Med hjälp av en vanlig tarmbakterie Bacteroides thetaiotaomicron, eller BT för kort, Martens team började titta på den komplexa interaktionen mellan BT och virus, genom att ställa dem mot varandra i labbet.

När den utmanas med virus, eller fager, samlas upp från avloppsvatten, några av bakterierna kunde motstå infektion medan vissa inte var det. "När en viss fag kommer fram som kan döda vissa medlemmar av befolkningen, det gör det och de resistenta bakterierna växer snabbt ut, säger Martens.

Dock, istället för att permanent förändra receptorn som tillät viral penetration, och kan skada sig själv, några av bakterierna aktiverar tillfälligt ett resistent tillstånd genom en reversibel process som kallas en fasvariation. Men några av medlemmarna i bakteriepopulationen, omedveten om fagens fortsatta närvaro, stäng av denna motståndsbrytare, lämnar dem mottagliga för infektion ... och om och om igen.

Teamet genetiskt konstruerade BT-stammen för att uttrycka bara en av åtta kemiskt distinkta kapslar och en version utan beläggning alls. I samtliga fall, infektion kan blockeras av vissa, men inte allt, av kapslarna. Förvånande, forskarna noterade att de skalliga bakterierna också kunde undvika infektion. "Vi var nyfikna på att se att vi kunde ta bort alla kapslar och fortfarande infektera dem med dessa fager och bakterierna kunde fortfarande överleva, vilket kräver att de har en mekanism för säkerhetskopiering, Säger Martens.

Samspelet mellan tarmmikrobiomet och deras fag kan ha konsekvenser för människors sjukdom. "En av våra hypoteser är att individer bär olika typer av virusbelastningar i tarmen. Vissa kan vara mer eller mindre immunogena, interagerar med vårt immunsystem för att orsaka inflammation. Men de kan också ändra fysiologin hos bakterierna som finns där genom att tvinga dem att uttrycka vissa funktioner/kapslar som vi också vet interagerar med immunsystemet, säger Martens.

Han säger att studien hjälper till att förklara denna åldersgamla observation att dessa bakterier samexisterar med sina virus. Anteckningar Martens, "Ingen av sidorna vinner nödvändigtvis över den andra." Som sådan, bakterievirus kan erbjuda ett sätt att med fördel förändra tarmmikrobiomet för behandling av sjukdomar.

• Sackaribakterier inom en däggdjursvärd är mer olika än någonsin väntat,
• Tandköttssjukdom och esofageal och magcancerrisk