Małpy kotawce zakażone wirusem SIV (kuzynem HIV) nie chorują na AIDS. Badania dr Anny Jasińskiej pokazują, że u tych małp po zakażeniu inaczej niż u ludzi zmienia się skład mikrobiomu (tzw. mikroflory), który odgrywa ważną rolę w rozwoju AIDS.
Małpy kotawce (rodzaj Chlorocebus), zwane też werwetami, to gatunek naczelnych, który jest bardzo rozpowszechniony w Afryce na południe od Sahary. Aż 78% dorosłych samic kotawców i 57% dorosłych samców zainfekowanych jest wirusem SIV. A to właśnie z SIV wyewoluował wirus HIV, który wywołuje AIDS u człowieka. Skutkiem infekcji wirusem SIV (np. u makaków, które nie są naturalnymi gospodarzami tego wirusa) również może być AIDS, czyli zespół nabytego niedoboru odporności. Tymczasem kotawce, mimo że wirus atakuje ich układ odpornościowy – bardzo dobrze radzą sobie z infekcją. Objawy ostrej fazy choroby przypominają u nich lekką grypę i znikają po kilku tygodniach. I choć zwierzęta do końca życia przenoszą wirusa (faza przewlekła), to nie jest on dla nich śmiertelnym zagrożeniem.
Dr Anna Jasińska z Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN, która badała werewety w ramach pracy w University of California w Los Angeles wyjaśnia, że werwety, które są naturalnymi gospodarzami SIV, były wirusem infekowane przez setki tysięcy lat.
Wskazują na to nasze badania z wykorzystaniem zegara molekularnego, który wykorzystuje liczbę mutacji zakumulowanych przez wirusa na przestrzeni czasu do oceny wieku wirusa.
mówi Dr Anna Jasińska
W wyniku selekcji naturalnej do dziś przetrwali potomkowie tych osobników, które z SIV radziły sobie stosunkowo lepiej. Dr Jasińska porównuje odpowiedzi kotawców i ludzi na infekcję wirusów atakujących układ odpornościowy.
Autorzy publikacji w czasopiśmie Microbiome wpadli na ważny trop: pokazują, w jak bardzo odmienny sposób zmienia się mikrobiom kotawców i ludzi w wyniku infekcji wirusów. Mikrobiom to ogół organizmów zasiedlających dany organizm (bakterie, grzyby, archeony), które tworzą złożone ekosystemy.
Prawidłowy skład mikrobiomu jest bardzo ważny dla zachowania homeostazy (równowagi) organizmu. Jeśli mikrobiom nie jest zdrowy – my też nie jesteśmy zdrowi.
mówi pierwsza autorka publikacji, dr Jasińska
I tłumaczy rolę takich zmian w rozwoju AIDS.
U ludzi po zakażeniu wirusem HIV dochodzi do rozległych zmian w mikrobiomie; zmienia się skład metabolitów produkowanych przez bakterie; zaburzeniu ulega funkcja bariery immunologicznej jelit i dochodzi do patogennego zjawiska translokacji bakteryjnej, czyli ’wyciekania’ bakterii i ich toksyn z jelit do krwioobiegu. To przyczynia się do ogólnosystemowego zapalenia i przewlekłej aktywacji układu odpornościowego, która prowadzi do AIDS.
opowiada
U kotawców zakażonych SIV nie dochodzi do dysfunkcji jelit i nie następuje translokacja bakteryjna. To może być jeden z kilku mechanizmów, które sprawiają, że u nich do powstania AIDS nie dochodzi.
Badacze postanowili zbadać, co się dzieje z mikrobiomem kotawców w wyniku infekcji SIV. W ramach badań kotawce z trzech populacji w RPA łapane były w pułapki i na kilkanaście minut usypiane. Określano ich stan zdrowia, a także pobierano próbki krwi, kału i wymazy mikrobiologiczne z genitaliów. Małpy po takich badaniach wracały do środowiska. Na podstawie próbek badacze ustalali, czy dany osobnik jest zakażony SIV i jaki jest etap infekcji. Badano też biomarkery funkcji układu immunologicznego, stanów zapalnych i translokacji bakteryjnej. Z próbek kału i wymazów izolowano fragmenty DNA bakterii zamieszkujących organizm kotawców. Na podstawie sekwencji DNA genów oznaczano skład bakteryjny w próbkach i określano skład genów bakteryjnych mikrobiomu.
Naukowcy porównywali zróżnicowanie mikrobiologiczne pomiędzy małpami zainfekowanymi i nie. Okazało się, że kotawce zainfekowane – w fazie chronicznej infekcji – miały zwiększone zróżnicowanie mikrobiologiczne w porównaniu do osobników niezainfekowanych.
U małp z SIV występowało szersze spektrum bakterii, niż u małp zdrowych. Tymczasem u ludzi z wirusem HIV kierunek zmian w mikrobiomie jest odwrotny – obserwuje się spadek zróżnicowania mikrobiologicznego. Ponadto badania pokazują, że spadek zróżnicowania bakteryjnego u zakażonych ludzi ma związek z postępem choroby. Możemy teoretyzować, że u kotawców większe zróżnicowanie mikrobiologiczne po infekcji może być czynnikiem chroniącym przed rozwojem choroby.
ocenia dr Jasińska
Naukowcy sprawdzali też, czy zainfekowane i niezainfekowane małpy różnią się jakimiś specyficznymi bakteriami. Zaobserwowali u małp z SIV spadek ilości proteobakterii w tym tych z rodzaju Succinivibrio. U ludzi zaś zmiany idą w innym kierunku – ekspansja tych mikrobów u człowieka jest związana z postępem w kierunku niedoboru odporności.
Te mikroby w wyniku infekcji HIV trafiają z jelit do tkanek peryferyjnych, tam się akumulują i uczestniczą w rozwoju choroby. A u kotawców następuje spadek tych bakterii w mikrobiomie jelitowym. Proponujemy hipotezę, że pomaga to małpom w zachowaniu ’szczelności’ jelitowej, zapobiega przemieszczaniu się bakterii do krwioobiegu i chroni przed rozwojem AIDS.
interpretuje badaczka
Wraz ze zmianą składu flory bakteryjnej zmienia się zawartość poszczególnych genów bakteryjnych w mikrobiomie. Nowoczesne techniki pozwalają ocenić, za co odpowiadają określone geny bakteryjne. U kotawców zmienia się aktywność szlaków indukowanych przez patogeny i zaangażowanych w patogenezę mikrobiologiczną. W uproszczeniu oznacza to, że spada u nich ryzyko zainfekowania innymi bakteriami.
Jest jeszcze jedna różnica między kotawcami z SIV a ludźmi z HIV: u małp zmiany w mikrobiomie są czasowe – najintensywniejsze we wczesnej, ostrej fazie infekcji. Potem w fazie przewlekłej skład mikrobiomu normalizuje się i częściowo powraca do etapu sprzed infekcji. U ludzi taki mikrobiomowy „powrót do normalności” nie następuje.
Widać, że reakcje dotyczące mikrobiomu u kotawców pod różnymi względami różnią się od tego, co obserwuje się u ludzi. Możliwe, że ta odmienna reakcja u zwierząt może być elementem mechanizmów adaptacyjnych, które chronią małpy przed postępem choroby. Mogą być więc dla nad informację, w którym kierunku rozwijać terapię modyfikującą mikrobiom u pacjentów zakażonych wirusem HIV.
mówi dr Jasińska
Zaznacza jednak, że związki przyczynowo-skutkowe między rozwojem choroby i zmianami mikrobiomu wciąż nie są jasne.
To były badania terenowe, gdzie jest bardzo dużo zmiennych, których nie da się kontrolować. Za to pozwalają wyłonić kluczowe czynniki kształtujące naturalny mikrobiom. W kolejnym kroku chcielibyśmy prowadzić badania w warunkach kontrolowanych i np. modyfikować mikrobiom, aby zobaczyć, czy wpływa on na przebieg patogenezy SIV. Ciekawe byłoby też zobaczyć, jak zmienia się mikrobiom innych naturalnych gospodarzy SIV, u których przebieg infekcji jest łagodny.
zapowiada badaczka
źródło: naukawpolsce.pap.pl
