Az elmúlt évek genomikai kutatásai alapján kiderült, hogy az emberi szervezetben minden más sejtnél legalább egy nagyságrenddel több, rengetegféle vírus van. Minden, még a korábban sterilnek gondolt szervünkben is vannak vírusok.

Kérdés az, hogy mit csinálnak bennünk, jó-e ez nekünk, vagy ártalmas?

A vírusokról a legtöbb ember csak különböző betegségekkel kapcsolatban hall, például influenza, AIDS, herpesz, vírusos májgyulladás (hepatitis) vagy a HPV (humán papilloma vírus) által okozott méhnyakrák. Azonban, természetesen a helyzet ennél sokkal bonyolultabb, a vírusok létszámukat tekintve a leggyakoribb organizmusok a Földön, gyakorlatilag mindenhol előfordulnak és csak egy kis töredékük emberi kórokozó.

Az elmúlt évek metagenomikai kutatásai alapján ma már tudjuk, hogy az ember (de minden más állat is) szigorúan véve nem tekinthető egyetlen élőlénynek, hanem olyan bonyolult és összetett szervezetnek, amely sok különféle élőlény szimbiózisából jött létre. Ennek nélkülözhetetlen részei az emberi sejtek mellett, a baktériumok és a vírusok is. Az emberben élő különböző élőlények folyamatosan interakcióban, párbeszédben vannak egymással és az emberi sejtekkel és ennek eredőjeként alakulnak ki az ember külső, belső tulajdonságai, egészsége, betegségei, azaz a fenotípusa.

Az már közismert volt korábban is, hogy bennünk rengeteg baktérium él,

melyek sejtszáma meghaladja az emberi sejtek számát (ld. Virtuális szervünk a mikrobiom). Azonban az csak az elmúlt évek genomikai kutatásai alapján derült ki, hogy a bennünk élő vírusok száma legalább tízszerese a baktériumok számának. Az úgynevezett mikrobiomnak a baktériumok mellett jelentős része vírusokból is áll. Becslések szerint naponta körülbelül 30 milliárd vírus szívódik fel a szervezetünkbe a bélrendszerünkön keresztül.

A vírusok leegyszerűsítve egy fehérjeburokban, egyes fajok esetén még egy külső lipidburokban levő nukleinsav (DNS vagy RNS) darab. Sokáig komoly vita volt arról, hogy egyáltalán élőlénynek lehet-e tekinteni őket, hiszen önállóan semmilyen életfunkciót nem mutatnak, csak más élőlények sejtjeiben képesek parazitaként szaporodni. A tudomány jelenleg a vírusokat élőlénynek tekinti.

Minden életformának, növényeknek, állatoknak, gombáknak, egysejtű eukariótáknak és baktériumoknak is megvannak a vírus parazitái. A baktériumok vírusait bakteriofágoknak nevezik és ezek teszik ki az emberben található vírusok túlnyomó részét. Az emberekben található bakteriofágok összességét szokták fageomnak (angolul phageome), az összes vírust pedig viromnak nevezni.

Az újszülöttek gyakorlatilag sterilen születnek, majd szervezetük a környezetükből benépesedik különféle mikroorganizmussal, így baktériumokkal és vírusokkal.

A születés után egy héttel, a baba székletének minden grammja 100 millió vírust tartalmaz és ez a későbbiekben még legalább egy nagyságrenddel növekszik. Ez valószínűleg hozzátartozik az egészséges élethez.

Hogy pontosan mit csinálnak ezek az egészséghez szükséges vírusok a szervezetünkben még nem pontosan ismert, hiszen csak nem olyan régen tudjuk őket alaposabban tanulmányozni, de azért már van néhány érdekes megfigyelés.

Például megfigyelték, hogy a vírusok megtapadnak az egyes szerveinket befedő, védő mukuszban, nyákban és itt fordulnak elő a legnagyobb sűrűségben.

Mukusz van például a bélrendszerünkön, tüdőnkben orrnyálkahártyánkon, fogínyünkön, azaz olyan felületeken, ami érintkezik a környezettel és ki van téve fertőzéseknek. Az itt megtapadó bakteriofágok azonban, a kutatás eredményei alapján, képesek a mukuszba jutó patogén baktériumokat megfertőzni és elpusztítani megakadályozva így a szervezetbe jutásukat. Ezek alapján, a mukuszban megtapadó vírusok hozzájárulnak a baktérium-fertőzés elleni védekezéshez, segítik, kiegészítik az immunrendszert.

De a vírusok mindenhova, minden szervünkbe, így például még az agyba is bejutnak és feltehetőleg hatással vannak az immunválaszra is.

A megfigyelések alapján a bakteriofágoknak leginkább gyulladáscsökkentő hatásuk van. Például, egerekben kimutatták, hogy szervátültetésnél csökkenthetik a transzplantált szerv kilöködésének az esélyét, és a bakteriális fertőzés által kiváltott szepszisben enyhíteni tudják a tüneteket a baktériumok elpusztításával. Ráadásul, egyes vírus eredetű fehérjék gátolják a gyulladási folyamatokat. Még az is felmerült, hogy ezt a tudást új generációs gyulladáscsökkentők kifejlesztéséhez lehetne használni. Viszont egyes patogén baktériumok esetében a bakteriofágok növelhetik a baktérium fertőzőképességét, virulenciáját.

Egészséges emberekben, a belekben levő mikrobiomban, a bakteriofágok és a nem-patogén baktériumok között egyensúlyi állapot alakul ki.

Ilyenkor a fág bejut ugyan a baktériumba, de nem pusztítja el, hanem csak beépül annak genomjába. Azonban, ha valami ezt a nyugalmi állapotot megzavarja, például egy betegség vagy antibiotikumos kezelés, a fágok kijutva komoly károkat tudnak okozni az egészségünkhöz szükséges baktériumokban, diszbiózist okozva. A diszbiózis, azaz a mikrobiom összetételének kóros megváltozása számos negatív egészségügyi következménnyel járhat (ld. Virtuális szervünk a mikrobiom). Ráadásul kimutatták, hogy a fágok jelentős szerepet játszhatnak az antibiotikum-rezisztencia kialakulásában, átvihetik a rezisztencia-géneket egyik baktériumból a másikba. Ezt a jelenséget úgy hívják, hogy horizontális géntranszfer.

Azt is meg lehet figyelni, hogy a születésünk után a szervezet vírusösszetétele folyamatosan változik, azonban később stabilizálódik és kialakul egy egyénre jellemző virom.

Ezt az étkezéssel befolyásolni lehet valamelyest, viszont jelentős különbség alakul ki bizonyos betegségekben, így például irritábilis bélszindrómában, cukorbetegségben, cöliákiában és más autoimmun betegségekben. Az egészséges emberekben nagyon sokféle vírus létezik. Betegségekben ez a sokféleség lecsökken, bár az össz-vírusszám megmarad, ami azt jelenti, hogy bizonyos vírusok elszaporodnak. A vírusösszetétel változását későbbiekben fel lehet használni kóros állapotok kialakulásának diagnózisában, azaz úgynevezett biomarkerként.

De a vírusok az emberi evolúcióban, azaz a mai ember kialakulásában is fontos szerepet játszottak.

Az ember genetikai anyagának, a humán genomnak 8%-a retrovírusokból származik, azaz az emberi evolúció során ezek a vírusok beépültek a genomunkba, annak szerves részévé váltak, átöröklődtek a következő generációkba. Hogy ez a 8% milyen jelentős, azt az is mutatja, hogy az emberi genom összes fehérjét kódoló génjeinek aránya mindössze 1,2%. Ezek az endogén retrovírusok nem csak passzív utazók, hanem fontos szerepet játszanak az immunműködésben és például a placenta kialakulásában is.

Összefoglalva elmondható, hogy az emberi szervezetben a legnagyobb számban előforduló organizmusok a vírusok. Ezek pontos szerepe, befolyása életünkre, jelenleg még intenzív kutatás tárgya, az azonban elmondható, hogy szükségesek az egészséges élethez, de befolyásolhatják a betegségek kialakulását is.

Prof. Dr. Szalai Csaba

Irodalom
Nguyen S, Baker K, Padman BS, Patwa R, Dunstan RA, Weston TA, Schlosser K, Bailey B, Lithgow T, Lazarou M, Luque A, Rohwer F, Blumberg RS, Barr JJ. Bacteriophage Transcytosis Provides a Mechanism To Cross Epithelial Cell Layers. MBio. 2017 Nov 21;8(6).
Lerner A, Ramesh A, Matthias T. The Revival of the Battle between David and Goliath in the Enteric Viruses and Microbiota Struggle: Potential Implication for Celiac Disease. Microorganisms. 2019 Jun 14;7(6).
Fernández-Orth D, Miró E, Brown-Jaque M, Rodríguez-Rubio L, Espinal P, Rodriguez-Navarro J, González-López JJ, Muniesa M, Navarro F. Faecal phageome of healthy individuals: presence of antibiotic resistance genes and variations caused by ciprofloxacin treatment. J Antimicrob Chemother. 2019 Apr 1;74(4):854-864.
Van Belleghem JD, Dąbrowska K, Vaneechoutte M, Barr JJ, Bollyky PL. Interactions between Bacteriophage, Bacteria, and the Mammalian Immune System. Viruses. 2018 Dec 25;11(1).
Ma Y, You X, Mai G, Tokuyasu T, Liu C. A human gut phage catalog correlates the gut phageome with type 2 diabetes. Microbiome. 2018 Feb 1;6(1):24.

Fotó:
dreamstime.com