Léčba informací

Virosféra je důležitá součást biosféry (živý obal země). Je tvořená viry a dalšími buněčnými částicemi včetně typických genových úseků.

Viry najdeme všude okolo nás – napadají nejen živočichy, rostliny, ale i bakterie, plísně, dokonce existují viry napadající jiné viry, každý organismus má „svůj“ virus. Jsou také součástí rozkladných procesů, podobně jako bakterie a plísně (z toho vznikl název fág = pohlcovat, jíst). V přírodě je třeba rozkládat složitější molekuly na znovupoužitelné jednoduché prvky. Většinou napadají buňky oslabené, poškozené, nefunkční (na hmotné, energetické, ale i informační úrovni). Buňku využijí ke svému namnožení a následně se buňka sebedestruktivně rozpadne a do okolí uvolní celou řadu nejen virových částic, ale i dalších produktů vzniklých působením virové informace a také buněčných struktur, proteinů, enzymů a dalších látek.

Nejvíce virů najdeme v moři, v každém mililitru mořské vody jsou miliony virových částic, v gramu mořských sedimentů jsou jich miliardy. Jsou důležité pro úhyn bakterií včetně sinic a zásadně ovlivňují ekosystémy. Mohou působit negativně, někdy i pozitivně, hrají důležitou roli v regulačních procesech planety…

Co jsou bakteriofágy

Bakteriofágy (někdy nazývané fágy) jsou viry infikující bakterie a jsou to nejhojnější biologické entity na Zemi. Většina z nich (96 %) má typickou kapsidu, která vypadá jako hlavička s ocasem. Existují DNA i RNA fágy, většinou jsou neobalené. V každém z nás je 1016 fágů, většina je přítomna v místech bakteriální kolonizace. Jsou to typicky DNA viry. Podobně jako u mikrobiomu, má každý svou unikátní sadu, komunity fágů jsou poměrně stabilní. Tak jako některé bakterie jsou potřebné a prospěšné, tak některé typy fágů podporují bakteriální pestrost.

Zdravé, bohaté bakteriální mikrobiomy obvykle hostí mírné fágy, které nezabíjí a udržují stabilitu prostředí. Ve většině ekosystémů převyšuje počet volných fágů počet bakterií asi desetinásobně. Ve zdravém mikrobiomu je to jinak. U zdravých jedinců převyšuje počet bakterií viriony a bakterie mají nižší úmrtnost vyvolanou fágy v lidském střevním mikrobiomu než v jiných mikrobiálních ekosystémech. Naopak u poškozených, chudých mikrobiomů žije mnoho patogenních fágů, typicky je najdeme u lidí trpících záněty střev, metabolického syndromu…

Patogenní fágy mohou škodit

Patogenní fágy mají mnoho negativních účinků nejen na bakterie, ale i na organismus:

• nadměrně zabíjejí prospěšné bakterie,
• zvyšují patogennost bakterií a produkci bakteriálních a dalších mikrobiálních toxinů (např. toxin cholery), cytotoxiny, exotoxiny,
• zvyšují adhezi bakterií, plísní a jejich průnik do tkání,
• zvyšují schopnost patogenních bakterií a dalších mikroorganismů tvořit biofilmy,
• fágově kódované proteiny působí imunosupresivně – ničí nebo odhánějí fagocyty, jejichž úkolem je odstraňovat patogenní, přemnožené bakterie. Například protein inhibující chemotaxi přítomný v Staphylococcus aureus snižuje aktivitu neutrofilních receptorů pro proteiny komplementu. Bakteriofág tak chrání Staphylococcus aureus před zničením imunitními buňkami, před neutrofily.
• Produkce proteinů s různými funkcemi:
  • produkce superantigenu – dochází k přemrštěné imunitní reakci a nespecifické aktivaci
    T-lymfocytů, součástí je i masivní produkce cytokinů. Může tak dojít k syndromu toxického šoku a následnému oslabení imunity a vzniku autoimunit.
  • Aktivní lysogenie – fágy působí jako molekulární přepínač a podporují růst intracelulárních bakterií (borrelie, chlamydie, anaplasmy…).
• Fágy podporují šíření genů antibiotické rezistence.
• Podporují patogenezi (negativní působení, infekčnost) imunosupresivních virů – významné u retrovirů (HIV).

Fágy pronikají i do organismu

Prostřednictvím bakterií, a i přímo skrze buňky fágy a jejich virové částice pronikají ze sliznic dále do organismu. Mohou být v těle nebezpečné a způsobit vznik intracelulárních bakteriálních ložisek v imunitních buňkách, protože umožňují fagocytovaným bakteriím uniknout z fagosomů (potravní vakuola buňky, spojuje se lysozomy a dochází ke zničení a rozkladu patogenu). Proniklé fágy také mají imunomodulační účinky, imunitní buňky je rozpoznávají podle receptorů přirozené imunity (TLR3, 7, 9, PPR). Obvykle tlumí protibakteriální zánět a modulují lokální imunitu, aby chránily své bakteriální hostitele. Mohou být jednou z příčin chronických bakteriálních infekcí. Myslím, že řada souvislostí ukazuje, že v říši virů nás čeká ještě celá řada objevů zásadních (nejen) pro detoxikaci.

Fágy samozřejmě mohou být z těla odstraňovány jako jiné viry. Fágové viriony jsou zpravidla vychytávány a odstraňovány pomocí jater a sleziny. Jsou schopny vyvolat tvorbu neutralizačních
protilátek pomocí B-lymfocytů. Antifágové protilátky, hlavně slizniční IgA, regulují aktivitu, množství a působení fágů na sliznicích. Vyvolávají také buněčnou adaptivní imunitu, dochází k reakci cytotoxických T-lymfocytů.

Fágy tvoří i virová ložiska

Stejně jako u virů, fágy mohou být aktivní nebo v bakteriích a buňkách vytvářet virová ložiska. Odborně se tomuto stavu říká profágy, kdy genom fágu je uložen v bakterii buď ve formě plasmidu nebo je začleněn do bakteriálního genomu. Obvykle řada bakterií v sobě profágy uchovává. Podobně jako v těle vlivem určitého stresoru mohou být fágová ložiska (profágy) aktivovány a dojde ke spuštění lytického cyklu, kdy se namnoží, bakterie se rozpadne a fágové částice se uvolní do okolí. Často se tak děje vlivem antibiotik. Například escherichia coli má profág kódující shiga toxin, který poškozuje malé krevní cévy a způsobuje vodnatý průjem. Léčba antibiotiky (chinolony) může mít velmi nepříznivé důsledky pro celý organismus. Možné problémy s mikrobiomem po užívání antibiotik nejsou jen v tom, že na bakterie působí antibiotika, ale významným vlivem je aktivizace virů, které zabijí velké množství různorodých (i prospěšných) bakterií.

Aktivace profágů může ovlivnit mikrobiom

Aktivace profágů stresory může zásadně proměnit mikrobiom. Stresy pro bakterie a aktivaci fágových ložisek ale nemusí být jen bakterie. Podobně jako v případě organismu to mohou být chemické toxiny, pesticidy, přísady do potravin, změna stravy, třeba ale i nějaká infekce, například virový průjem. Zdravý mikrobiom a zdravé střevo se z takových problémů dokáže rychle dostat, protože například v apendixu slepého střeva uchovává vzorky prospěšných bakterií, které střevo rychle znovu kolonizují.

Mikrofágy jsou přenositelné

Pozor – patogenními mikrofágy se můžeme nakazit. Je typické, že některá onemocnění, např. zánětlivé nemoci střev jako ulcerózní kolitida, Crohnova choroba se často vyskytují v rodinách a trpí jimi více příbuzných. Důvodem je přenositelnost fágů. To je například problém i v potravinářském průmyslu. Pokud dojde k nákaze laktobacilů a bifidobakterií, které se používají k výrobě fermentovaných potravin, obvykle jsou takové potraviny nízké kvality, zkažené, nechutné. Často jsou třeba i v mléce a nepomůže ani běžná sterilizace a je nutné mléko dlouze zahřívat. Tím ale pak trpí jiné složky a produkt není kvalitní. Bakteriofágy jsou závažným toxinem pro náš mikrobiom.