Sistēmiskie patogēni un koinfekcijas ir saistītas ar izmaiņām rūsgano mežstrupastu zarnu mikrobiotā

Šī bloga ieraksta autore ir Ilze Brila, un tas ir stāsts par (#StoryBehindthePaper) publikāciju “Idiosyncratic effects of coinfection on the association between systemic pathogens and the gut microbiota of a wild rodent, the bank vole (Myodes glareolus”, kas nesen publicēts žurnālā Journal of Animal Ecology. Publikācijas autori pēta kā patogēnu infekcijas un koinfekcijas ietekmē rūsgano mežstrupastu zarnu mikrobiotu.

Read the blog in English here

Zarnu mikrobiota ir gremošanas traktā mītošo mikroorganismu, piemēram, baktēriju un sēnīšu, kopums vai sabiedrība (nejaukt ar zarnu mikrobiomu). Zarnu mikrobiota pilda daudzas dzīvnieku fizioloģijai un veselībai kritiski svarīgas funkcijas. Tādēļ nav pārsteidzoši, ka pēdējos gados ir strauji pieaudzis to ietekmējošo faktoru pētījumu skaits, kuri parāda, ka zarnu mikrobiotu ietekmē dažādi saimniekorganisma un vides faktori, kā arī patogēni, ar kuriem dzīvnieks inficēts.

Savvaļas dzīvnieki var būt inficēti ar visdažādākajiem patogēniem – gan makroskopiskiem, piemēram, helmintiem (parazītiskiem tārpiem), gan mikroskopiskiem, piemēram, baktērijām un vienšūņiem. Mijiedarbība starp zarnu patogēniem un zarnu mikrobiotu varētu šķist likumsakarīga, tā kā abi dzīvo vienā vidē. Tomēr nav līdz galam skaidrs, vai sistēmiskie patogēni (tie, kas sastopami asinīs vai vairākos audos) spēj mijiedarboties ar zarnu mikrobiotu. Turklāt savvaļas dzīvnieki bieži ir inficēti ar vairākiem patogēniem vienlaikus (koinficēti), tādēļ rodas jautājums, vai koinfekcijas var ietekmēt mijiedarbību starp patogēniem un zarnu mikrobiotu. Nesen publicētajā rakstā mēs mēģinājām rast atbildes uz abiem šiem jautājumiem.

Mēs noteicām, vai rūsganās mežstrupastes (Myodes glareolus) ir inficētas ar četriem patogēniem – baktērijām Anaplasma phagocytophilum un Borrelia burgdorferi sensu lato, vienšūņiem Babesia microti un Puumala Ortohanta vīrusu. Mēs jautājām (1), vai sistēmisko patogēnu ietekme uz zarnu (bakteriālo) mikrobiotu atkarīga no patogēna identitātes un vai to ietekmē koinfekcijas, un (2) vai koinfekcijas efekti (salīdzinot ar viena patogēna infekcijas efektiem) ir vienādi visiem patogēniem. Īsumā, atbildes ir “jā” un “nē’’.

Jauns rūsganās mežstrupastes (Myodes glareolus) īpatnis Somijā (Ilze Brila)

No 67 mežstrupastēm, kuras bija inficētas ar vismaz vienu patogēnu, 36 bija koinficētas ar lielu skaitu dažādu koinfekciju – mēs konstatējām 9 no 11 iespējamajām koinfekcijām, vēlreiz apliecinot to, ka koinfekcijas dabā ir plaši izplatītas. Ņemot vērā lielo skaitu dažādo koinfekciju, mēs nevarējām analizēt specifiskas koinfekcijas. Taču viena no mūsu pētījuma stiprajām pusēm ir iespēja salīdzināt katra patogēna mijiedarbību ar zarnu mikrobiotu gadījumos, kad koinfekcijas tiek ņemtas un kad tās netiek ņemtas vērā. Tādējādi mēs varam izpētīt, vai atklātās asociācijas starp patogēnu un zarnu mikrobiotu ir patiesas neatkarīgi no koinfekcijām.

Lai arī katra patogēna attiecības ar zarnu mikrobiotu bija unikālas, tikai Anaplasma phagocytophilum attiecības ar zarnu mikrobiotas ß-daudzveidību (starpindivīdu daudzveidību) bija nemainīgas, ņemot vai neņemot vērā koinfekciju status. Pārējo patogēnu gadījumā, ja koinfekcijas netika ņemtas vērā, mūsu secinājumi par patogēnu un zarnu mikrobiotas attiecībām bija neprecīzi, turklāt katram patogēnam specifiskā veidā.

Kā patogēna ietekme uz zarnu mikrobiotu atšķīrās viena patogēna infekcijas vai koinfekcijas gadījumā? Lai atbildētu uz šo jautājumu, mēs izmantojām Schmid et al. pētījumu, lai salīdzinātu koinfekcijas efektus ar viena patogēna infekcijas efektiem katram patogēnam. Īsumā, koinfekcijas efekti var tikt uzskatīti par a) sinerģiskiem, ja patogēna ietekme uz zarnu mikrobiotu ir saasināta koinfekcijas gadījumā, b) neitrāliem, ja efekti vienas infekcijas vai koinfekcijas gadījumā neatšķiras, vai c) antagonistiskiem, ja koinfekcija darbojas pretī viena patogēna efektiem. Mūsu pētījumā mēs novērojām visus trīs iespējamos koinfekcijas efektus, lai gan antagonistiski efekti bija sastopami visbiežāk. Arī koinfekcijas efekti (salīdzinot ar viena patogēna infekcijas efektiem) bija atkarīgi no konkrētā patogēna. Tāpat mēs novērojām atkarību no izmantotā ß-daudzveidības mērījuma – vai tie labāk uzsver efektus uz bieži vai reti sastopamām zarnu baktērijām.

Tad kādi ir mūsu galvenie secinājumi, kurus vērts atcerēties? Mūsu pētījums parāda, ka dzīvnieka koinfekciju neņemšana vērā var ietekmēt patogēna un zarnu mikrobiotas attiecību novērojumus. Tādēļ mēs mudinām tālākos pētījumos iespēju robežās ņemt vērā patogēnus, kas sastopami konkrētajā sugā un ģeogrāfiskajā reģionā. Protams, ka tas nebūs viegli, ņemot vērā lielo skaitu dažādo patogēnu, ar kuriem dzīvnieks var būt inficēts, kā arī savvaļas dzīvnieku patogēnu pētījumu sarežģītību, taču mēs uzskatām, ka pētījumi, kas ņems vērā savvaļas dzīvniekos sastopamo infekciju neviendabīgumu (piemēram, vienlaicīgu infekciju skaitu, infekcijas ilgumu vai infekciju secību), sniegs aizraujošu ieskatu un ļaus mums labāk izprast sarežģītās saimniekorganisma, zarnu mikrobiotas un patogēnu mijiedarbību. Šī izpratne, savukārt, ļaus labāk saprast, kā šī mijiedarbība var ietekmēt savvaļas dzīvnieku veselību un slimības.

Pētījuma pārskats. Izmantojot rūsganās mežstrupastes kā modeļorganismu, mēs pētījām saistību starp zarnu mikrobiotu un četriem sistēmiskiem patogēniem. Konkrētāk, mēs pētījām, vai 1) koinfekcijas efekti vispārīgi atšķiras no vienas infekcijas efektiem, 2) četru pētīto patogēnu efekti ir vienādi un 3) konkrētā patogēna ietekme uz zarnu mikrobiotu ir atkarīga no dzīvnieka koinficēšanās stāvokļa. (Ilze Brila & Māris Grunskis)

Daži pēdējie komentāri lasītājiem, kas nonākuši līdz ieraksta beigām. Šī raksta recenzentu un redaktora darbs bija ievērojams un būtiski uzlaboja mūsu publikāciju. Esmu īpaši pateicīga vienam no recenzentiem, kura/-s rūpīgie, vērtīgie un atbalstošie komentāri bija ļoti noderīgi un novērtēti. Paldies. Vēl viena lieta, kuru vēlos izcelt – visi mūsu dati ir brīvi pieejami NCBI SRA un Figshare platformās, tādēļ, ja pēc raksta izlasīšanas jums rodas interese izpētīt ko sīkāk – lūdzu dariet to! Mēs esam publiskojuši arī visu datu analīzei izmantoto kodu vietnē Figshare. Šis raksts nebūtu iespējams bez zinātnieku kopienas, kas padara savu datu analīzi un tajā izmantoto kodu brīvu pieejamu citiem. Ja Jums ir iespēja atmaksāt, daloties ar savu kodu – es Jūs rosinu to darīt!

Izlasi papīru

Izlasi papīru: Brila, I., Lavrinienko, A., Tukalenko, E., Kallio, E. R., Mappes, T., & Watts, P. C. (2022). Idiosyncratic effects of coinfection on the association between systemic pathogens and the gut microbiota of a wild rodent, the bank vole Myodes glareolusJournal of Animal Ecology, 00, 1– 12. https://doi.org/10.1111/1365-2656.13869

One response to “Sistēmiskie patogēni un koinfekcijas ir saistītas ar izmaiņām rūsgano mežstrupastu zarnu mikrobiotā

  1. Pingback: Systemic pathogens and coinfection associate with changes in the gut microbiota of bank voles  | Animal Ecology In Focus·

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s