Ваши клетки пропускают сквозь себя миллиарды вирусов ежедневно

Богатырские кишечные клетки, очень похожие на ваши, выстроились плотным барьером в лаборатории Университета штата Сан-Диего (США). Не только ни одна бактерия не пройдет, но даже краситель не проникнет сквозь эту непроницаемую преграду. После этого ученые накапали на нее водички с вирусами-бактериофагами. Через несколько часов они обнаружили, что часть фагов оказалась на обратной стороне.

Очень странные дела, подумали ученые. Похоже, клетки поглотили фагов на одной стороне клеточной батареи и вытолкнули с другой. «Нам потребовалось некоторое время, чтобы осознать, что мы видим», – вспоминает Джереми Барр, руководитель исследования. Он полагает, что то же самое постоянно происходит и в наших с вами телах: клетки кишечника пропускают сквозь себя миллиарды вирусов, и те проникают в кровоток и далее в другие органы.

Твое лицо, когда сквозь тебя проходят фаги. Иллюстрация: Klejsi Cobani.

Но это не повод для беспокойства. Бактериофаги, как можно понять из их названия, заражают и уничтожают исключительно бактерий, а для человека не опасны. Их даже можно рассматривать как часть нашей иммунной системы: перемещаясь по слизи, устилающей кишечник, они нападают на обретающихся там же бактерий, тем самым держат их популяции под контролем и определяют, какие из них останутся жить в наших телах.

Отношения эти, вероятно, сложились еще на заре существования животного царства. Слизь универсальна для животных, а фаги универсальны для слизи. Возможно, именно так самые первые животные защищались от инфекций. Они выработали слизь, чтобы удерживать возле себя фагов, которые помогали им держать под контролем грозные микробные полчища, шастающие в окружающей среде. Эти взаимовыгодные отношения между животными и вирусами продолжаются и сегодня.

И как показывают последние эксперименты научной группы Барра, эта связь еще крепче, чем все думали. Фаги не просто бегают на поверхности кишечных клеток, выступая в роли охранников, – они транспортируются сквозь эти самые клетки. У этого процесса и название есть – трансцитоз. Ученым даже удалось подтвердить их присутствие внутри клеток с помощью мощных микроскопов. «Клетка огромна по сравнению с фагом, – говорит Барр. – Это как искать чашку кофе в небоскребе!»

Эксперименты проводились на клетках, выращенных в лаборатории, но, по словам Барра, есть веские основания думать, что такие же вирусные миграции происходят и в живых телах. В описанных опытах лишь 0,1% всех фагов совершали путешествия сквозь клетки, но, исходя из скорости их перемещения и в целом ошеломляющего количества в человеческом кишечнике, ученые подсчитали, что наши кишечные клетки поглощают и проводят сквозь себя в среднем около 31 миллиарда фагов ежедневно!

Фотография из обсуждаемой статьи. На ней происходит что-то зловещее.

Уже достаточно долгое время ученые сталкиваются с фагами в тех частях тела, где их быть не должно, в том числе в органах, считающихся стерильными, например в легких. Намеки на подобные путешествия были получены еще в 1943 году, когда микробиолог Рене Дюбо ввел фаги в кишки мышей, а потом обнаружил те же вирусы в их мозгах. До сих пор в науке не было четкого понимания того, как фаги попадают за пределы кишечного тракта. Многие считали, что они просто протискиваются между клетками, но теперь есть доказательства того, что они проходят сквозь сами клетки.

В экспериментах научной группы Барра фаги путешествовали через клетки почек, легких, печени и даже мозга. Это удивительно, ведь мозг отделен от других органов гематоэнцефалическим барьером – одной из наиболее жестко контролируемых границ в организме. Ученые даже мелкие лекарственные молекулы пропихивают через него в поте лица. А фаги, похоже, его преодолевают играючи.

Это нельзя назвать инфекцией – фаги не захватывают человеческие клетки, чтобы наделать как можно больше собственных копий, как поступают вирусы гриппа, Зика или Эбола. Скорее клетки сами контролируют процесс, считает Барр. Они активно поглощают фагов и транспортируют с одного конца на другой по эндоплазматической сети. Но зачем?

Прежде всего, таким образом в наши органы рассеянным, но непрерывным потоком поступают батальоны фагов, которые затем защищают их от вредоносных бактерий. Но также возможно, что, «изучая» проглатываемых фагов, клетки настраивают производство слизи, в которой эти вирусы живут, или химических веществ, которыми питаются инфицируемые фагами микробы. Разрушая некоторые поглощенные фаги, клетки получают доступ к их генетическому материалу, который могут использовать по своему усмотрению. Но все это пока лишь предположения – биологи только начинают изучать троякие взаимодействия между бактериями, фагами и нашими собственными клетками.

Меж тем результаты этих исследований могут найти применения в медицине. Есть, например, такой метод лечения, как фаготерапия: вместо антибиотиков на болезнетворных бактерий натравливают армии фагов, причем иногда весьма успешно. Некоторые злобные бактерии, такие как возбудители туберкулеза и болезни Лайма, могут проникать в клетки человека, и фаги, способные нырять в те же клетки, могут оказаться весьма полезными в противостоянии этим инфекциям.


Текст: Виктор Ковылин. По материалам: The Atlantic
Научная статья: mBio (Nguyen et al., 2017)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем рады. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Бактериофаги оказались адептами субдиффузии
Кораллы флуоресцируют во имя фотосинтеза симбионтов
Бактерия шагает по сосуду лимфоцитовой походкой


Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение