Вирусные организмы как важная часть человеческой микрофлоры

Инна Крулько, кандидат биологических наук, вирусолог, микробиолог (Украина)

---

Понятие микрофлоры

Все системы нашего организма, открытые для контакта с внешней средой, обсеменяются микроорганизмами и формируют микрофлору здорового человека. Организм человека заселен более чем 500 видами микроорганизмов, которые составляют нормальную микрофлору и находятся в состоянии равновесия (эубиоза) друг с другом и организмом. Иными словами, микрофлора представляет собой стабильное сообщество микроорганизмов, то есть микробиоценоз. В норме микроорганизмы отсутствуют в легких и матке. Различают нормальную микрофлору кожи, слизистых оболочек рта, верхних дыхательных путей, пищеварительного тракта и мочеполовой системы.

Общее количество микроорганизмов нормальной флоры человека достигает 1 014, что превышает количество клеток всех тканей взрослого человека. Основу нормальной микрофлоры составляют анаэробные бактерии. В кишечнике число анаэробов в тысячу раз превышает количество аэробов.

Микрофлора кожи представлена различными видами бактерий (стафилококки, стрептококки, сарцины, дифтероиды), дрожжевыми грибами, микроскопическими клещами.

Микрофлора носоглотки, как правило, постоянна в течение длительного времени. В ее состав могут входить патогенные виды бактерий: пневмококк, гемолитический стрептококк, менингококк.

Микрофлору полости рта составляют микрококки, энтерококки, стрептококки, пневмококки, молочнокислые бактерии, кишечная палочка, протей, дифтероиды, лептоспиры, спириллы. В разных местах полости рта количество бактерий неодинаково. Микрофлора меняется в зависимости от состояния десен, зубов, миндалин и носоглотки.

Микрофлора желудка при нормальной его функции представлена сравнительно небольшим количеством бактерий: подавляющее большинство их погибает под действием кислоты желудочного сока. Исключением являются кислотоустойчивые и спорогенные бактерии. При снижении кислотности желудочного сока могут развиваться сарцины, дрожжи и др.

В тонкой кишке микроорганизмов больше, чем в желудке; здесь обнаруживаются бифидобактерии, клостридии, эубактерии, лактобациллы, анаэробные кокки. Наибольшее количество микроорганизмов накапливается в толстой кишке.

Нормальная микрофлора выполняет ряд существенных для здоровья человека, жизненно важных функций: антагонистическую, пищеварительную, иммуногенную, витаминообразующую, метаболическую, детоксикационную, регуляторную, генетическую.

Виром человека

В последние годы понятие микрофлоры человека вызвало много серьезных дискуссий. Выяснилось, что бактерии, грибы и одноклеточные микроорганизмы являются не единственными «жителями» нашего организма, которые работают во благо человека. Наиболее многочисленными составляющими нормальной экосистемы человека названы вирусы.

Вирусы представляют собой достаточно простые неклеточные агенты, состоящие из генетического материала и белковых и дополнительно липидно-углеводных оболочек. Вирусы могут воспроизводиться только внутри живых клеток. С момента их выявления учеными Дмитрием Ивановским и Мартином Бейеринком в 1892–1898 гг. вирусы рассматривались исключительно как инфекционные агенты, приводящие к лизису бактерий или всевозможным заболеваниям у растений, животных и человека. Сейчас появилось новое толкование понятия «вирус», которое, наряду с патогенной ролью этих агентов, включает их роль в симбиозе с человеком.

Сегодня ученые насчитывают около 10 квинтиллионов вирусных частиц на планете. Это число 1 с 31 нулями, которое превышает число бактерий на Земле в 10 раз. Также количество вирусов превалирует над количеством бактерий и на человеческом теле.

В США даже начался специальный исследовательский проект под названием «Виром человека», который, по мнению многих ученых, станет великим открытием в понимании человеческого организма и будет крайне важен для медицины будущего.

Конечно, изучать вирусный состав человеческого организма оказалось намного сложнее, чем его бактериальную компоненту. Все бактерии содержат характерный ген, кодирующий 16S РНК, который является своего рода маркерной последовательностью бактерий. Ни человеческая ДНК, ни какая-либо другая эукариотическая клетка не кодирует данной последовательности (рис. 1). Таким образом, благодаря этой специфической последовательности построены базы данных большинства микробных организмов, входящих в состав микрофлоры человека.

Рис. 1

Для вирусов все намного затруднительнее из-за сложностей в культивации и трудоемкости процесса исследования, недостатка или отсутствия распознавательных последовательностей. То есть процесс изучения человеческого вирома находится сейчас на своих начальных стадиях и требует еще много времени и усилий. Тем не менее кое-что уже удалось изучить и доказать. Так, например, микробиолог Forest Rohwer из Университета Сан-Диего (США) с коллегами провел исследование, в результате которого получил данные о том, что вирусы играют определенную роль в формировании иммунитета человека. Секрет, выделяемый слизистыми оболочками рта, кишечника, дыхательных путей густо заселен как бактериями, так и бактериофагами (фаги, вирусы бактерий), которые контролируют попадание чужеродных бактерий в организм. Так, фаги способны атаковать патогенные бактерии, которые пытаются преодолеть слизистый барьер на пути к организму. Результаты данных исследований опубликованы в материалах Американской академии наук в июне 2013 года.

Микробиолог Пенсильванского медицинского университета (Филадельфия, США) Frederic Bushman определил, что нет двух людей с одинаковым набором вирусов. Виром каждого человека сильно отличается. Кроме того, виром каждого отдельного индивидуума меняется постоянно, поскольку вирусы регулярно мутируют, – по словам доктора Bushman, до 4% за время одного эксперимента.

Одни бактерии могут использовать фаги для борьбы с другими бактериями за место заселения. Так, было показано, что кишечная бактерия Enterococcus faecalis несла в своем геноме последовательность бактериофага Frankenstein. Бактерия была способна выделять бактериофаг для угнетения роста других бактерий и успешного заселения слизистой кишечника.

Stephen Quake, генетик из Стэнфордского унивеситета (США), изучал состав крови 96 пациентов – рецепиентов органов (сердца и легких). В крови пациентов нашли большое количество анелловирусов. Интересным оказался тот факт, что организмы, в крови которых было обнаружено сниженное число анелловирусов, в большей мере отвергали трансплантированные органы, что свидетельствовало о недостаточном угнетении медикаментами иммунной системы пациента. То есть в данном случае вирусы в крови могут быть индикаторами состояния иммунной системы человека.

Вирусы кожи и слизистых оболочек

Кожа человека является сложной экосистемой, густо заселенной гетерогенной микрофлорой, которая включает бактерии, грибки, микроскопические клещи и вирусы. Сейчас накопилось достаточно сведений, чтобы утверждать, что у каждого здорового человека присутствует свой набор вирусов, который формирует собственную экосистему кожного покрова (рис. 2).

Рис. 2

Так, функциональные метагеномные исследования образцов кожи показали, что большое число бета- и гамма-папиломавирусов персистируют в поверхностных слоях кожи. Кроме того, были обнаружены вирусы семейства Polyomaviridae, в том числе вирусы HPyV6 и HPyV7. Важным открытием стало обнаружение в коже большинства здоровых индивидуумов полиомавируса клеток Меркеля, который выделяется также из клеток карциномы Меркеля у пациентов с карциномой. Найдены вирусы семейства Circoviridae рода Cyclovirus, а именно TN9, PK5034, PK5222, NG12. Ранее эти вирусы выделялись у насекомых, шимпанзе, а также у коз, кур, овец и других сельскохозяйственных животных. Еще выделены вирусы рода Roseolovirus, Alphatorquevirus, которые также присутствуют в носоглотке и желудочно-кишечном тракте человека [2].

Как ранее упоминалось, также на коже и слизистых оболочках обнаружены бактериофаги, которые играют роль защитников от атаки патогенных бактерий, инфицируя и приводя к их лизису прямо в секрете, выделяемом эпителиальными клетками (рис. 3).

Рис. 3. Роль бактериофагов в формировании защитного слоя организма от патогенных бактерий

Роль вирусов в симбиозе с человеком

Физиологическая роль вирусной микробиоты человеческого организма еще не изучена до конца. Как оказалось, вирусы не всегда несут вред и вызывают определенное заболевание. Многие латентные и асимптоматические вирусы присутствуют в организме все время. Предполагается роль вирусов в защите организма от патогенных бактерий и других вирусов, в помощи колонизации бактериями организма, в передаче генетической информации и системной поддержке иммунной системы организма.

---

Список литературы:

• 1. Virgin H. W. The Virome in Mammalian Physiology and Disease // Cell 157, March 27, 2014. – Р. 142–150.
• 2. Foulongne V. Human Skin Microbiota: High Diversity of DNA Viruses Identified on the Human Skin by High Throughput Sequencing // PLOS, June 2012, Vol. 7, Issue 6. – Р. 1–11.
• 3. Saey T. H. Beyond the Microbiome. The Vast Virome// Science News, January 11, 2014. – Р. 18–21.
• 4. Barr J. J. et al Bacteriophage adhering to mucus provide a non-host-derived immunity // PNAS, June 25, 2013, Vol. 110, № 26. – Р. 10 771–10 776.

---

Впервые опубликовано в Les Nouvelles Esthetiques 2015/№2