Мы никогда не бываем одни 2: наши микроскопические соседи грибы…

Микробиом человека (набор микроорганизмов, их генов и факторов среды определённой локализации) на 99% представлен бактериями. Однако нашими соседями являются также грибы, вирусы и археи.

По сравнению с бактериальным микробиомом о микобиоме (наборе генов грибов) и вироме (наборе генов вирусов) нам известно гораздо меньше. Подобно бактериям, разнообразные грибы и вирусы широко распространены в организме человека, где они вступают во взаимодействие с иммунной системой и выполняют иные ещё не до конца понятые функции. Иногда грибы и вирусы становятся причиной возникновения или усугубления течения некоторых заболеваний особенно у пациентов с нарушениями иммунитета [1,2].

На долю грибов приходится около 0,1% общего количества микроорганизмов в организме человека. Ключевыми представителями здорового микобиома являются грибы рода Saccharomyces, Malassezia и Candida. Правильно функционирующая иммунная система одновременно обеспечивает толерантность (отсутствие реагирования) к грибам своего микобиома и иммунный надзор за грибами, попадающими из окружающей среды. Несмотря на изначально защитный характер иммунных реакций на грибы, в чрезмерных случаях они могут проявляться в виде аллергии. Грибы могут играть роль в патогенезе заболеваний органов дыхания (таких как бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь лёгких, муковисцедоз), кожи и её придатков, урогенитального тракта, воспалительных заболеваний кишечника и других органов. Получены данные о взаимодействии грибов и бактерий и о значении дисбаланса бактериальной микробиоты в возникновении системных грибковых инфекций [3].

Виром человека представлен разнообразными вирусами, которые обитают в клетках человека и клетках бактерий; содержат одну или две цепи ДНК, или содержат РНК. Среди них важное функциональное значение играют бактериофаги – вирусы, избирательно поражающие клетки бактерий и архей (см. Рисунок 1). Самым густонаселённым вирусами участком человеческого тела является кишечник. Кишечный виром (наборе генов вирусов, обитающих в кишечнике) многочисленный и разнообразный, но вместе с тем стабильный и строго индивидуальный у каждого человека [4]. Вирусы появляются в кишечнике вскоре после рождения ребёнка, одновременно с колонизацией бактериями, и сначала это преимущественно бактериофаги. Позже появляются вирусы, обитающие в клетках слизистой оболочки кишечника человека, наиболее распространёнными из которых являются представители семейств Adenoviridae, Anelloviridae, Astroviridae, Parvoviridae, Picornaviridae иPicobirnaviridae. Эти вирусы на протяжении длительного времени могут никак себя не проявлять или даже оказывать положительные эффекты на организм хозяина [5]. В кишечнике здорового человека обитает около 10¹⁵ бактериофагов, что примерно в 10 раз превосходит численность кишечных бактерий. Главные бактериофаги кишечника принадлежат семействам Myoviridae, Podoviridae, Siphoviridae иMicroviridae. Недавно был выявлен новый бактериофаг crAssphage, на который приходится до

90% всех вирусных генов и который ассоциирован с самыми распространёнными в кишечнике человека бактериями типа Bacteroidetes.

Вирусы, включая бактериофагов, не только разделяют с бактериями общую нишу обитания, но могут выступать в качестве переносчиков генов между бактериями, например, генов вирулентности или устойчивости к антибиотикам – в этом проявляется их патогенный потенциал. При изменениях в бактериальной части микробиоты, виром также претерпевает трансформацию, что иногда отмечают на фоне воспалительных заболеваний кишечника или рака толстой кишки. Возможно со временем, воздействуя на микробиом кишечника, а через него и на иммунную систему, до 80% клеток которой ассоциированы с кишечником, мы сможем проводить профилактику или лечение некоторых вирусных инфекций [6].

Рисунок 1. Компоненты человеческого вирома. Указаны компоненты вирома, которые могут быть охарактеризованы с помощью метагеномного секвенирования; они не являются взаимоисключающими. Адаптировано из Wylie KM, et al, 2012 [1]

Археи представляют собой одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра и мембранных органелл. Это отдельный домен живых организмов, отличный от бактерий (также безъядерных клеток) и эукариотов (клеток, содержащих ядра – это клетки животных, растений и грибов). Археи похожи на бактерии по форме и размеру, но при этом обладают многими характеристиками, свойственными эукариотам, такими как механизмы репликации и репарации ДНК, транскрипции РНК и трансляции белка. В клеточной стенке архей нет пептидогликанов, но есть метанохондроитин и псевдомуреин. Впервые археи были обнаружены в экстремальных средах обитания, таких как геотермальные источники и солёные озёра, но позже их обнаружили в более привычных местах, включая почву, океаны, болота и толстую кишку человека. Археом человека (набор генов архей) представлен Methanobrevibacter smithii, Methanosphaera stadtmanae, Methanomassiliicoccus luminyesis, выделенными из кишечника, и Methanobrevibacter oralis из полости рта [7]. В исследованиях последних лет обнаружили и другие археи в образцах, полученных от людей. Это позволяет предполагать важную роль архей в микробиоме человека в норме и при патологии. Однако их истинное значение нам ещё предстоит выяснить.

Использованная литература:

1. Wylie KM, et al. Emerging view of the human virome. Transl Res. 2012 Oct;160(4):283-90
2. Cui L, et al. The human mycobiome in health and disease. Genome Med. 2013 Jul 30;5(7):63
3. Zhai, et al. High-resolution mycobiota analysis reveals dynamic intestinal translocation preceding invasive candidiasis. Nat Med 26, 59–64 (2020)
4. Carding SR, et al. Review article: the human intestinal virome in health and disease. Aliment Pharmacol Ther. 2017 Nov;46(9):800-815
5. Lim ES, et al. Early life dynamics of the human gut virome and bacterial microbiome in infants. Nat Med. 2015 Oct;21(10):1228-34
6. Yutin N, et al. Discovery of an expansive bacteriophage family that includes the most abundant viruses from the human gut. Nat Microbiol. 2018 Jan;3(1):38-46
7. Matijašić M, et al. Gut Microbiota beyond Bacteria-Mycobiome, Virome, Archaeome, and Eukaryotic Parasites in IBD. Int J Mol Sci. 2020 Apr 11;21(8):2668