病毒如何守护你的健康?新研究揭开噬菌体与人体的共生关系

病毒如何守护你的健康?新研究揭开噬菌体与人体的共生关系

导语:一战中,人们在士兵们的粪便中发现了一种能杀死细菌的病毒——噬菌体。一个世纪之后,由于在人体中所发挥的巨大作用,噬菌体再次引起了人们的关注。不论海洋还是土壤,到处都能找到噬菌体。现在,一项新研究表明,人们每天会通过肠道吸收高达300亿的噬菌体,它们还可能影响人体免疫机制从而保护我们的健康,那么,如此“友好”的病毒是否背后暗藏某种生物学的“玄机”呢?

病毒如何守护你的健康?新研究揭开噬菌体与人体的共生关系

图|一个新研究发现,噬菌体病毒群可能有益于人体健康。

虽然我们不知道这些病毒在体内的最终去向,但这些数据研究让科学家们怀疑,我们身体内的病毒群是否会通过调节免疫系统的方式来影响我们的生理机能。澳大利亚墨尔本莫纳什大学的噬菌体研究员Jeremy Barr说:“基础生物学教学告诉我们,噬菌体不会与真核细胞相互作用。我现在确定,噬菌体完全是一个’维管束鞘(BS)’——一个存在于植物中保护维管束的机械组织。“

几十年来,大多数关于噬菌体的医学研究都致力于将噬菌体这种“细菌寄生虫”转变为抗生素。虽然已经出现了一些卓有成效的实验案例,但是噬菌体治疗一直很难成为一种可靠的治疗方法。

Barr的早期研究表明,噬菌体也许能够保护我们免受病原体的侵袭。为此,他研究了从珊瑚到人类的许多动物,并发现黏液层中的噬菌体含量是其他地方的四倍以上。它们的存在就像在保护口腔黏液和肠道黏液一样,它们在不同生物体中所处的环境也非常相似。另外,噬菌体蛋白质外壳中的大分子和水能与口腔黏液相结合,最终形成黏液质。

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图|噬菌体侵入细菌

这种结合方式无论是对噬菌体本身还是对拥有黏液的动物来说都很十分有利,噬菌体与黏液结合后能够捕获更多的细菌,而动物也需要粘液来进行防护。最后,一系列体外研究显示,噬菌体病毒能保护黏液下的细胞免受细菌侵害,同时,还能提供额外的免疫保护层。

现在,Barr的实验已经能够证明这些病毒可以从肠道的黏液中进入身体。实验中,他的实验团队发现,人类的上皮细胞,如肠道、肺和周围的毛细血管细胞会吸收噬菌体,并将它们运输到器官内部。虽然它们进行运输的方式我们尚不明确,但是研究人员已经在细胞的囊泡里发现了这些病毒·。

更重要的发现是,细胞会从外界主动吸收噬菌体(例如从肠腔中吸收噬菌体,并将它们在细胞内部释放)。根据上皮细胞在实验室中吸收噬菌体的速度研究,研究人员估计,一个人一天可能会吸收300亿的噬菌体。

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图|噬菌体的胞间转运

“这项新研究一定程度上展示了身体吸收噬菌体的过程和方法,”来自波兰科学院Wrocław免疫学研究所和实验治疗所的分子生物学家Krystyna Da˛browska说。但她提醒道:“实验室的培养皿中的细胞与活体动物中的肠道细胞不同, Barr实验所用的细胞是癌细胞,与正常细胞相比,活体细胞中噬菌体的摄取率可能不同。”

如果噬菌体的确进入了我们的组织中,并且我们的细胞还倾向于主动吸收该病毒,那它能在这些组织中起到怎样的积极作用?

然而,到目前为止,只有少数研究找到了这个问题的部分答案。2004年,研究人员 Dabrowska报道说,一种特定类型的噬菌体可以固定在癌症细胞的膜上,并有效抑制了小鼠的肿瘤生长和扩散。

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几年后,Dabrowska的研究生顾问、噬菌体研究专家Andrzej Gorski的研究表明,当小鼠身体中有噬菌体存在时,它们的免疫系统就会被影响,从而会增加T细胞增殖并促进抗体的产生,它们甚至可以阻止“排异反应”的发生。

Barr认为,在人体中,噬菌体的稳定摄入会产生“胞内噬菌体”,这种噬菌体可能会调节人体的免疫反应。比利时研究人员在今年发表的研究成果可能会为这一观点提供证据:当从健康人群中提取的白细胞接触到五种不同的噬菌体时,这些细胞的反应多是产生抗体,以减少流感症状和炎症。在密苏里州圣路易斯的华盛顿大学医学院,由免疫学家Herbert Virgin主导的一个研究小组发现,两种患有自身免疫疾病的患者(1型糖尿病和炎症性肠病)体内的噬菌体与正常人不同。

Virgin提醒说,他的发现只是一些基于研究结果上的联想推测。但Barr继续推测道,噬菌体可能还会提醒免疫系统发现潜在的病原体。同时细菌感染可能会给身体带来一波寄生在人体内的新噬菌体,它们可能会触发一种针对细菌的炎症反应。

Barr说,一旦科学家们理解了人体中噬菌体的运作机制,他们就能进一步研究如何操纵人体内的菌群,甚至将它们用来控制细胞的运作。但是他也对此十分谨慎,他提醒道:“噬菌体生物技术开发深不可测,但是我们对噬菌体在人体中相互作用的特殊功能已经忽视数十年了。“

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图|大肠杆菌噬菌体与一些其他病毒的比较

作为一种专门寄生在细菌体内的病毒,新的研究的确表明了它与人体有着很不错的的共生“关系”。不过,其内在的作用机制,生理特性还有待我们进一步的研究了解。但这起码让我们看到了某种新型疗法的未来曙光。

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翻译:谭冰玥

编辑:大浪淘沙

审校:Soybean

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