Фото носит иллюстративный характер. Из открытых источников.
Фото носит иллюстративный характер. Из открытых источников.

Виром человека и его роль в формировании болезней гораздо менее изучены по сравнению с полным микробиомом, но наука стремится исправить это упущение. Китайские ученые проанализировали 2 792 оральных метагенома и получили 48 425 геномных последовательностей вирусов, обитающих во рту человека, пишет научный журнал iScience.  Это самое крупное на сегодня исследование орального вирома.

 

О важности вирома ротовой полости человека для здоровья активно заговорили в последние годы. Например, выдвинута гипотеза о том, что инфицирование полости рта вирусом Эпштейна — Барр может способствовать развитию рака. Изменения вирусного сообщества оральной полости ассоциируются сегодня с широким спектром заболеваний, таких как пародонтоз, красный плоский лишай и энтеровирусный везикулярный стоматит.

 

Исследования последних лет показали, что разнообразие и структура виромов слюны и зубного налета значительно изменены у пациентов с ревматоидным артритом. Лонгитюдный анализ показал, что виромы полости рта здоровых людей отличаются высоким разнообразием, индивидуальной специфичностью и стабильностью во времени.

 

Гетерогенная  экосистема

 

Виромом принято называть устойчивую совокупность вирусов, характерных для человеческого организма. Подсчитать точное их количество в организме среднестатистического здорового человека ученые пока не могут, но примерные оценки говорят о 400 триллионах вирусных частиц на одну особь. Это примерно в 10 раз больше, чем число бактерий, населяющих наше тело. При этом исследованием вирусов, прежде всего непатогенных, до недавних пор ученые почти не занимались — это область темной материи. Тем не менее полость рта является местом обитания многочисленных и в основном неизученных вирусов, которые важны для поддержания ее здоровья и гомеостаза орального микробиома.

 

Ученые Шэньчжэньского генетико-технического института и Даляньского медицинского университета по сути создали новую базу данных вирусов полости рта (OVD), включающую 48 425 неповторяющихся вирусных геномов (исследователи дали им название «вирусные операционные таксономические единицы» (vOTU)).

 

Каталог OVD значительно расширил представление о филогенетическом разнообразии оральных вирусов и их специфичности к хозяину (например, удалось заметно раздвинуть границы некоторых недостаточно представленных групп, таких фаги Saccharibacteria и джамбо-фаги, или гигантские вирусы — разновидность хвостатых бактериофагов с размерами генома более  200 нуклеотидных оснований.

 

Сравнение вирусного разнообразия и численности в различных местах обитания в полости рта позволило выявить сильную нишевую специализацию вирусов у отдельных людей. Были отмечены вариации виромов в зависимости от географии проживания и особых характеристик хозяина, в первую очередь зависящие от возраста вирусные композиции в слюне. В целом новая база вирусных геномов описывает архитектуру и изменчивость вирома ротовой полости человека, предлагая новые ресурсы и идеи для текущих и будущих исследований.

 

При создании глобального каталога орального вирома человека ученые опирались на данные 16 исследований из США, Китая, 5 европейских стран (Франции, Германии, Италии, Люксембурга и Испании) и двух стран Океании (Австралии и Фиджи). Образцы брали из 12 разных участков полости рта, включая зубной налет (895 образцов), слюну (696 образцов), язык (439 образцов), буккальные слизистые (356 образцов) и другие (406 образцов) — в целом получено 9,3 Тб метагеномных данных.

 

Выяснилось, что 67,3 % vOTU не встречались ни в базе данных RefSeq (коллекция эталонных последовательностей, разработанная в 2019 году), ни в других каталогах (база данных виромов HuVirDB 2019 года, объединившая образцы виромов из различных участков тела (включая кровь, стул, легкие и кожу), база данных виромов CHVD из общедоступных метагеномных образцов (кишечник, рот, нос, кожа и влагалище) 2021 года, база данных вирусов кишечника (GVD) 2020-го, база данных фагов кишечника (GPD) 2021-го и каталог метагеномных вирусов кишечника (MGV) 2021 года. Эти ресурсы демонстрируют огромное вирусное разнообразие в организме человека и облегчают изучение вирусных характеристик и взаимодействия хозяина и вируса.

 

В то же время авторы отмечают, что кривая накопления vOTU не достигла плато, следовательно, разнообразие орального вирома все еще охвачено не полностью. Удалось кластеризовать vOTU в 3 572 группах родового уровня и 529 группах семейного уровня на основе их белкового сходства и доли совместного использования генов. Анализ кривой накопления показал, что каталог OVD приближается к асимптоте на уровнях рода и семейства. На уровне типов преобладали фаги Firmicutes, Actinobacteriota, Proteobacteria и Bacteroidota, за которыми следовали Fusobacteriota, Saccharibacteria и Campylobacterota.

 

География имеет значение?

 

Чтобы изучить вариации вируса полости рта в зависимости от места проживания и характеристик хозяина (пол, возраст, ИМТ), был проведен сравнительный анализ профилей вирусных инфекций по двум источникам с наибольшим размером выборки — слюне (490 образцов) и зубному налету (772 образца). Многомерный анализ слюнного вирома показал, что факторы географии, возраста и ИМТ хозяина значительно повлияли на вирусные профили, а вот роль пола была сравнительно небольшой.

 

Вирусный состав слюны американцев и европейцев оказался близким между собой, но при этом значительно отличался от состава слюны представителей Фиджи. Богатство и разнообразие зубного вирома у жителей Китая и Австралии заметно выше, чем у американцев и итальянцев, хотя зубной виром у американцев и австралийцев в целом схож.

 

Вирусное богатство и разнообразие значительно возрастают от детей к взрослым и уменьшаются при переходе к пожилым, а максимумы этих показателей наблюдались в возрасте 20–30 лет.

 

Несколько семейств вирусов, таких как Myoviridae, Podoviridae и Retroviridae, были ярче представлены в слюнном вироме детей по сравнению со взрослыми и пожилыми людьми, в то время как crAss-подобные фаги и Quimbyviridae, напротив, встречались реже.

 

Параллельно обнаружилось, что количество вирусов, инфицирующих Fusobacteriota, Campylobacterota и Euryarchaeota, а также фагов Proteobacteria с возрастом постоянно снижалось, в то время как уровень фагов Firmicutes неуклонно рос у лиц моложе 40 лет. Фаги Actinobacteriota и Saccharibacteria в большей степени присутствовали у взрослых в возрасте от 40 до 60 лет. Кроме того, у людей с ИМТ <18 уровень вирусного богатства и разнообразия был заметно ниже, чем у остальных, но это явление не было уже столь значительно выражено после поправок на возраст и географию.

 

У женщин уровень вирусного богатства и разнообразия в зубном налете был выше, чем у мужчин, а у людей среднего возраста вирусное богатство (но не разнообразие) выше, чем у детей и стариков. Эта зависящая от возраста траектория была схожа с наблюдениями в вироме кишечника человека. Кроме того, как вирусная композиция, так и разнообразие не коррелировали с ИМТ хозяина.

 

Примечательно, что на уровне семейств вирусов в известных оральных виромах преобладали представители Siphoviridae, Myoviridae и Podoviridae, и это очень похоже на состав вирома кишечника. Несколько недавно открытых вирусных таксонов, широко распространенных в кишечнике человека, таких как crAss-подобные вирусы и Quimbyviridae, также часто присутствовали в OVD. Кроме того, OVD содержала некоторые важные вирусные группы, которые недостаточно представлены в микробиоте кишечника, включая фаги Fusobacteriota и Saccharibacteria.

 

Фузобактерии являются хорошо известными условно-патогенными возбудителями рака полости рта или колоректального рака, а их фаги могут быть потенциальными участниками этиологии колоректального рака.

 

Сахарибактерии повсеместно распространены в микробиоте полости рта и сегодня ассоциированы со множеством заболеваний, но их фаги достаточно не изучены. Ученым из Китая удалось идентифицировать 176 vOTU, предназначенных для инфицирования Fusobacteriota, и 344 vOTU, предназначенных для инфицирования Saccharibacteria, что значительно расширило содержание геномов этих вирусов. Кроме того, идентифицировали 391 vOTU джамбо-фагов.

 

Метагеномы полости рта в целом «богаты» генами, ассоциированными с метаболизмом, и литическими вирусами, что, вероятно, связано с условиями доступности питательных веществ и функцией уничтожения патогенов в организме человека. В целом ротовая полость представляет собой гетерогенную экосистему, содержащую различные ниши с удивительно разными микробными сообществами.

 


Недостаточно прав для комментирования

При копировании или цитировании текстов активная гиперссылка обязательна. Все материалызащищены законом Республики Беларусь «Об авторском праве и смежных правах».