Como os vírus 'bons' podem influenciar a saúde
Embora o papel dos “bons” vírus na saúde humana ainda seja relativamente misterioso, aos poucos estamos desvendando a importância de nossos visitantes virais. Neste artigo especial, apresentamos uma seção negligenciada do microbioma - o viroma.
Ilustração de bacteriófagos que infectam uma bactéria.
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O papel das bactérias e de nosso microbioma na saúde e na doença está na vanguarda da pesquisa médica.
Estamos muito longe de responder às muitas perguntas colocadas por descobertas recentes, mas agora está firmemente estabelecido que sem nossa frota pessoal de microorganismos “amigáveis” - nosso microbioma - não teríamos sucesso.
A ciência médica, entretanto, não se agacha; seus olhos estão sempre fixos no horizonte, esforçando-se para descrever a forma das coisas escondidas ao longe.
Enquanto lutamos para desvendar as interações quase insuportavelmente complexas entre as bactérias e a saúde, o próximo desafio já está esperando nos bastidores: o papel do viroma.
Qual é o virome?
Quando ouvimos a palavra “microbioma”, imediatamente pensamos em bactérias, mas, tecnicamente, o microbioma é a soma de todos os microorganismos em um determinado ambiente. Alguns cientistas usam o termo para se referir à soma do material genético desses microrganismos.
Assim, além das bactérias, o microbioma também inclui vírus (o viroma) e fungos (o micobioma), entre outros visitantes. Até o momento, os cientistas prestaram comparativamente pouca atenção ao viroma ou ao micobioma.
Os vírus se instalaram em uma série de nichos ecológicos do corpo humano, especialmente nas superfícies mucosas, como o interior do nariz e da boca e o revestimento do intestino.
Neste recurso, vamos nos concentrar no viroma intestinal porque ele hospeda o maior número de ocupantes virais e foi o mais investigado.
Claro, os vírus são mais famosos por causar doenças, como varíola, hepatite, HIV e raiva. Devido à urgência associada à doença viral, esse aspecto ocupou a maior parte do tempo dos pesquisadores. No entanto, muitos vírus não têm o menor interesse em células humanas.
Apresentando o bacteriófago
Os cientistas consideram o viroma “o maior, o mais diverso e a parte mais dinâmica [do] microbioma”, e a maioria dos vírus em nossos intestinos são bacteriófagos. Onde quer que haja bactérias, há bacteriófagos em abundância.
Como explicam outros pesquisadores: “Os fagos são as formas de vida mais abundantes na Terra, sendo virtualmente onipresentes. [...] Algumas fontes de água doce podem conter até 10 bilhões por [mililitro]. ”
Os bacteriófagos infectam bactérias, comandam sua maquinaria celular e a usam para replicar seu material genético.
Agora está bastante claro que as bactérias intestinais influenciam a saúde e as doenças, então não é surpresa que os vírus que infectam as bactérias intestinais também possam ter uma influência significativa.
Terapia fágica
De 1920 a 1950, os cientistas investigaram se os bacteriófagos poderiam ser usados para tratar infecções bacterianas. Afinal, esses vírus são adeptos da destruição de patógenos humanos.
Os cientistas descobriram que a terapia fágica foi eficaz e, o que é importante, livre de efeitos colaterais.
Quando os antibióticos foram descobertos, a terapia fágica ficou em segundo plano. Os antibióticos podiam ser fabricados com relativa facilidade e mataram um amplo espectro de espécies bacterianas.
No entanto, com os recursos de alta tecnologia de hoje e o cenário assustador de resistência aos antibióticos, o interesse na terapia fágica pode ressurgir.
Um fator que torna a terapia fágica atrativa é sua especificidade. Freqüentemente, os antibióticos eliminam um amplo espectro de espécies bacterianas. Agora que sabemos que bactérias “boas” vivem no intestino, no entanto, está claro que isso não é o ideal.
Os bacteriófagos, por sua vez, têm como alvo apenas uma faixa estreita de cepas dentro da mesma espécie bacteriana.
Além disso, eles só se replicam se suas bactérias-alvo estiverem na área local. Juntos, isso significa que eles atacam apenas a bactéria desejada e continuam a se replicar até eliminar a infecção.
Amigos para sempre
Os bacteriófagos se juntam à jornada humana em um estágio inicial. Um estudo examinou mecônio - o primeiro cocô de um recém-nascido - e não encontrou nenhuma evidência de vírus.
No entanto, apenas 1 semana após o nascimento, cada grama de cocô de bebê continha cerca de 100 milhões de partículas de vírus, a maioria das quais eram bacteriófagos. Nosso virome é realmente um companheiro para toda a vida.
Cada ser humano tem uma seleção distinta de bacteriófagos, que são coletivamente chamados de fagooma. Pessoas que têm aproximadamente a mesma dieta compartilham mais semelhanças, mas no geral, o fagoma de cada indivíduo varia muito.
Da simbiose à disbiose
Os bacteriófagos, como mencionado, destroem as bactérias. No entanto, em algumas situações, os bacteriófagos podem beneficiar populações de bactérias.
No intestino, os bacteriófagos existem predominantemente como profagos. Nesta fase, seu código genético é incorporado ao genoma de uma bactéria, pronto para produzir bacteriófagos se ativado.
Neste ponto de sua vida, um bacteriófago não é prejudicial para uma bactéria - eles existem em simbiose.
Como as bactérias podem trocar material genético umas com as outras, o código genético dos profagos também pode ser transferido entre bactérias individuais.
Eles podem trocar "genes associados à resistência a antibióticos, virulência ou vias metabólicas entre diferentes espécies bacterianas". Isso poderia beneficiar algumas espécies bacterianas, potencialmente permitindo que elas ampliassem seu nicho. No entanto, o crescimento pode ocorrer às custas de outras colônias de bactérias no intestino.
“Os profagos são simbióticos para as bactérias hospedeiras, e essas bactérias são simbióticas para o nosso corpo. Portanto, os fagos podem fornecer indiretamente benefícios a um organismo multicelular como [um] humano além do que é experimentado imediatamente por suas células bacterianas hospedeiras ”.
Uma vez que os profagos são acionados para se tornarem ativos - por exemplo, em tempos de estresse ou se a bactéria hospedeira estiver em perigo - eles podem causar uma mudança generalizada na comunidade microbiana do intestino.
A mudança de profago inofensivo para o chamado fago lítico pode eliminar comunidades de bactérias, potencialmente fornecendo às bactérias “más” algum espaço para respirar e permitindo que preencham o vazio.
Isso é chamado de mistura da comunidade e pode levar à disbiose - um desequilíbrio microbiano.
Da disbiose ao diagnóstico
A disbiose está associada a uma variedade de condições, incluindo doença inflamatória intestinal, síndrome da fadiga crônica, obesidade, Clostridium difficile (C. diff) infecção e colite. No entanto, os pesquisadores ainda não têm certeza do papel dos bacteriófagos nessas condições.
Nestes casos, a disbiose pode ocorrer por meio de outros mecanismos. Como alternativa, pode ser um sintoma das condições, e não a causa.
Os pesquisadores observaram mudanças nas bactérias intestinais em uma gama surpreendentemente variada de doenças, incluindo diabetes tipo 2, esquizofrenia, depressão, ansiedade, doença de Parkinson e muito mais.
Como os bacteriófagos são mais numerosos que as bactérias em nossos intestinos e dependem deles para se replicar, eles devem ser afetados ou envolvidos em quaisquer flutuações.
Os bacteriófagos podem não estar causando mudanças no intestino - mudanças que, deve-se acrescentar, podem não estar causando a doença. Em vez disso, as populações de bacteriófagos podem ser alteradas, passivamente, pelas mudanças nas bactérias intestinais.
Será um desafio investigar se o fluxo e refluxo das comunidades de bacteriófagos é importante para a saúde e a doença. Mas mesmo que não seja fundamental na patologia de uma doença, detectar essas flutuações pode ter outros benefícios.
A título de exemplo, existe a possibilidade de utilizar o viroma como marcador diagnóstico. Por exemplo, os cientistas identificaram alterações específicas de doenças no viroma intestinal em pessoas com doença inflamatória intestinal, que é uma condição notoriamente difícil de diagnosticar.
O problema dos vírus
Estudar bactérias está longe de ser fácil; afinal, eles são incrivelmente pequenos. As bactérias têm geralmente 0,4-10 micrômetros de diâmetro. Para fornecer algum contexto: 10 micrômetros é apenas um centésimo de um milímetro ou quatro dez milésimos de uma polegada.
Os vírus, no entanto, são ainda menores, com apenas 0,02 a 0,4 micrômetros de diâmetro.
Além das dificuldades inerentes ao trabalho em uma escala tão pequena, os vírus apresentam outros desafios.
Se os cientistas querem entender quais espécies bacterianas estão presentes em uma determinada população, eles extraem informações genéticas.
A partir disso, eles isolam trechos específicos de código e os associam aos bancos de dados existentes; mais comumente, eles usam o gene 16S rRNA. Esse gene específico pode ser encontrado em quase todas as espécies bacterianas e, ao longo do tempo evolutivo, permaneceu relativamente inalterado.
No entanto, algumas regiões do RNA 16S são consideradas hipervariáveis. As diferenças entre essas regiões permitem que os pesquisadores identifiquem as espécies.
Os vírus, por outro lado, não compartilham genes equivalentes entre as espécies. Isso, até há relativamente pouco tempo, tornava o estudo do viroma quase impossível, mas os avanços no sequenciamento da próxima geração estão lentamente derrubando barreiras.
Neste estágio, o papel dos vírus na saúde humana está longe de ser tão claro quanto seu papel nas doenças.
Com isso dito, também parece altamente provável que os vírus desempenhem um papel substancial na manutenção de um corpo saudável. Somente com os avanços nas técnicas de pesquisa seu impacto total será compreendido.
Dadas as preocupações imediatas com a resistência aos antibióticos, talvez o interesse renovado no bacteriófago levará mais tempo a ser dedicado a esse elemento misterioso da ciência médica.
Ainda assim, compreender a interação entre os componentes de nosso microbioma será uma informação obtida com dificuldade; como um artigo explica:
“A composição do microbioma intestinal não é a mesma durante as várias fases da vida, ou mesmo durante as horas do mesmo dia.”
Esta com certeza será uma longa batalha.
