Neue Einblicke in die Darmflora
Die Darmflora spielt eine wichtige Rolle für die menschliche Gesundheit. In den letzten zehn Jahren hat die virale Fraktion der Darmflora , die im Wesentlichen aus Phagen besteht, die Bakterien infizieren, zunehmend an Bedeutung gewonnen. Parallel zur Entwicklung der viralen Metagenomik wurden zahlreiche neue Phagenfamilien entdeckt. Seit der Entdeckung der intestinalen Phagen durch d’Hérelle im Jahr 1917 ist unser Verständnis des Einflusses der Phagen auf die Struktur der Darmflora jedoch nach wie vor gering. Veränderungen in der Zusammensetzung der Virusgemeinschaft wurden bei verschiedenen Krankheiten beobachtet. Ob diese Veränderungen jedoch eine direkte Beteiligung von Phagen an der Krankheitsentstehung widerspiegeln oder einfach auf Veränderungen in der bakteriellen Zusammensetzung zurückzuführen sind, ist derzeit nicht bekannt. Hier geben wir einen Überblick über den aktuellen Wissensstand zu den intestinalen Phagen, ihrer Identität, ihrer Lebensweise und ihren möglichen Auswirkungen auf die Darmflora . Außerdem sammeln wir die wichtigsten Daten über die Interaktionen der Phagen mit dem Immunsystem, wobei wir einen besonderen Schwerpunkt auf die neuesten Erkenntnisse legen.
Schlussfolgerungen
Während des letzten Jahrzehnts hat die virale Metagenomik die taxonomische Zusammensetzung und Dynamik der viralen Komponente der Darmflora aufgeklärt. Die tiefe Sequenzierung und neuartige Assemblierungsmethoden haben die Beschreibung völlig neuer Phagen ermöglicht. Diese Ansätze haben vor allem gezeigt, dass die Zusammensetzung des Viroms sehr variabel ist, wobei nur ein kleiner Teil der Phagen zwischen den Individuen geteilt wird. Es ist nicht überraschend, dass die am häufigsten vorkommenden Viren Bacteroides und Clostridiales-Arten infizieren, die in der Mikrobiota dominant sind. Parallel dazu ermöglichten Experimente an Tieren mit einer vereinfachten Mikrobiota die Erforschung von Phagen-Bakterien-antagonistischen Interaktionen im Darm und haben variable Ergebnisse aufgedeckt. Bei einigen Phagen-Bakterien-Paaren schützt das Darmmilieu die Bakterien irgendwie, und nur ein kleiner Teil der genetisch anfälligen Bakterien wird von ihren spezifischen Phagen getötet. In anderen Fällen wird der Großteil der phagenempfindlichen Bakterienpopulation innerhalb weniger Tage durch resistente Mutanten ersetzt, was auf eine sehr effiziente Phageninfektion hinweist. Daher bleibt es schwierig vorherzusagen, welches Ergebnis in der komplexen natürlichen Mikrobiota vorherrschen wird. Spuren von Phagenprädation können in den Genomen von Darmbakterien gefunden werden, aber diese Spuren könnten auf eine geringe phageninduzierte Mortalität zurückzuführen sein. Eine geringe Phagenprädation könnte dennoch entscheidend für die Gestaltung der Zusammensetzung und Funktionalität der Mikrobiota sein, indem sie die bakterielle Evolution durch horizontalen Gentransfer beeinflusst, aber auch durch die Förderung der bakteriellen Diversität. Bei kürzeren ökologischen Zeiträumen ist der Einfluss der Phagen weniger gut etabliert. Insbesondere die Rolle der Phagen bei den Dysbiosen, die verschiedene pathologische Zustände begleiten, ist noch nicht ausreichend definiert. Dank jüngster Fortschritte bei der Bestimmung von Phagen-Bakterien-Paaren können nun Längsschnittstudien durchgeführt werden, um mögliche Beziehungen zwischen zeitlichen Verschiebungen bei Bakterien und den damit verbundenen Phagen zu identifizieren und um abzugrenzen, ob Phagen zu Dysbiose und Krankheit beitragen oder im Gegenteil durch die Erhaltung der bakteriellen Vielfalt zur Erhaltung der Stabilität der Mikrobiota beitragen können.
Weitere Studien sind auch erforderlich, um mögliche direkte Wechselwirkungen von Phagen mit Immunzellen zu belegen und um zu definieren, ob und wie solche direkten Effekte die Zusammensetzung der bakteriellen Mikrobiota verändern und die Gesundheit oder Krankheit des Wirts beeinflussen können. Die Definition der Mechanismen, die das Ergebnis der Phagen-Bakterien-Interaktionen im Darm bestimmen, ist besonders wichtig für die Perspektive der Phagentherapie, die, um Brüssow zu zitieren,125 „ohne Zweifel ein interessanter Ansatz für das Problem der Antibiotikaresistenz ist und eine verstärkte Forschung verdient, um aus der fruchtlosen Konfrontation zwischen der Begeisterung aus dem Osten und der anhaltenden westlichen Skepsis herauszukommen“.
Übersetzung der Quelle: https://www.nature.com/articles/s41385-019-0250-5
