Удивительные нанороботы неизвестным способам ежедневно проникают в наш организм.

бактериофаг t4
Механизм проникновения бактериофага t4 внутрь человеческого организма неизвестен.
https://mbio.asm.org/content/8/6/e01874-17
«миллиард частиц бактериофага транскрибируется через эпителиальные клеточные слои кишечника в организм среднего человека каждый день.»

Бактериальные вирусы являются одними из самых многочисленных биологических объектов в человеческом организме. Эти вирусы обнаруживаются в тех областях тела, которые традиционно считались стерильными, включая кровь, лимфу и органы. Однако основной механизм, с помощью которого бактериальные вирусы обходят слои эпителиальных клеток и проникают в организм, остается неизвестным. Здесь мы использовали исследования in vitro, чтобы продемонстрировать быстрый и направленный транскитоз различных бактериофагов через сливающиеся клеточные слои, происходящие из кишечника, легких, печени, почек и мозга. Транскитоз бактериофагов через клеточные слои имел значительную преимущественную направленность для апикально-базолатерального транспорта, причем примерно 0,1% всех применяемых бактериофагов транскитозировались в течение 2-часового периода. Бактериофаги были способны пересекать слой эпителиальных клеток в течение 10 мин, при этом транспорт существенно не влиял на присутствие бактериальных эндотоксинов. Микроскопия и клеточные анализы показали, что бактериофаги получают доступ как к везикулярному, так и к цитозольному компартментам эукариотической клетки, причем фаговый транскитоз предполагает движение через аппарат Гольджи через эндомембранную систему. Экстраполируя эти результаты, мы подсчитали, что 31 миллиард частиц бактериофага транскрибируется через эпителиальные клеточные слои кишечника в организм среднего человека каждый день. Транскитоз бактериофагов — естественный и повсеместный процесс, который дает механистическое объяснение появлению фагов в организме.

ВАЖНО Бактериофаги (фаги) — это вирусы, поражающие бактерии. Они не могут инфицировать эукариотические клетки, но могут проникать в слои эпителиальных клеток и распространяться по стерильным областям нашего тела, включая кровь, лимфу, органы и даже мозг. Тем не менее, как фаги пересекают эти слои эукариотических клеток и получают доступ к телу, остается неизвестным. В этой работе было замечено, что эпителиальные клетки захватывают и транспортируют фаги через клетку, высвобождая активные фаги на противоположной поверхности клетки. Основываясь на этих результатах, мы утверждаем, что человеческий организм постоянно поглощает фаги из кишечника и транспортирует их по клеточной структуре, а затем и по всему телу. Эти результаты показывают, что фаги напрямую взаимодействуют с клетками и органами нашего тела, вероятно, способствуя здоровью и иммунитету человека.

ВВЕДЕНИЕ
Бактериофаги — это вирусы, которые заражают бактерии и являются самой распространенной формой жизни на планете (1). Фаги — сокращение от бактериофагов — встречаются практически в любой окружающей нас среде, включая пищу, которую мы едим, и ответственны за большую часть глобального генетического разнообразия. Фаги составляют неотъемлемые компоненты микробиома нашего кишечника, несут богатый репертуар генов и оказывают сильное селективное давление на своих бактериальных хозяев (2—4). Наши тела часто и постоянно подвергаются воздействию большого количества фагов, и мы выделяем более нескольких миллиардов фагов на грамм фекалий (2).

Фаги не могут инфицировать эукариотические клетки; рецепторы клеточной поверхности и внутриклеточные механизмы слишком сильно отличаются от своих бактериальных хозяев. Тем не менее фаги свободно и обильно проникают в наши тела и тела других высших позвоночных (5—7). Они были обнаружены в крови и сыворотке людей с симптомами и бессимптомно (7-13). Дозирование фагов мышам путем перорального кормления и промывания желудка приводит к нерегулярной, но быстрой и повторяемой миграции фагов в кровоток (14, 15). За этим следует проникновение фагов во все основные органы тела, включая легкие, печень, почки, селезенку, мочевыводящие пути и даже мозг, что указывает на способность этих вирусов преодолевать гематоэнцефалический барьер (14-19 ).

Кишечник является крупнейшим резервуаром фагов у человека (20, 21), и есть свидетельства того, что фаги используют различные механизмы для доступа к телу оттуда. Наиболее элементарный предложенный путь — это «дырявый кишечник», где повреждение клеток и прокол сосудов в местах воспаления позволяет фагам обходить сливающиеся слои эпителия (22, 23). Другие предложенные механизмы включают «троянский конь», при котором инфицированная фагом бактерия проникает в эпителиальные клетки или поглощается ими (24—26); «Фаговый дисплей», который требует, чтобы на вирусных капсидах были сконструированы самонаводящиеся лиганды, чтобы опосредовать клеточное распознавание и рецептор-опосредованный эндоцитоз (27—31); и «свободное поглощение» фаговых частиц эукариотическими клетками посредством эндоцитоза (25, 32—34). Существуют подтверждающие и противоречащие данные обо всех этих механизмах, предполагающие, что фаги могут проникать в организм различными путями (35). Однако было сделано несколько попыток исследовать, происходит ли фаговый трансцитоз естественным образом, и, следовательно, основной путь, который фаги используют для пересечения сливающихся слоев эпителиальных клеток и последующего доступа к телу, еще предстоит идентифицировать.

Здесь мы сообщаем об обобщенном механизме, посредством которого фаги транспортируются в сливающиеся слои эпителиальных клеток и через них. Исследования in vitro демонстрируют быстрый и направленный транспорт различных фагов через клеточные линии, происходящие из кишечника, легких, печени, почек и мозга. Фаговый трансцитоз через слои сливающихся клеток имел значительную преимущественную направленность для апикально-базального транспорта. Корреляционная световая электронная микроскопия (CLEM) и фракционирование клеток показали, что фаговые частицы способны проникать в эндомембранные компартменты эукариотической клетки. Химические ингибиторы предполагают, что фаги проходят через аппарат Гольджи до экзоцитоза. Приблизительно 0,1% от общего количества нанесенных фагов функционально трансцитозировалось через клеточные слои, при этом некоторые остаточные фаги оставались внутри клетки. Основываясь на этих результатах, мы подсчитали, что в среднем организм взрослого человека транцитозирует примерно 31 миллиард фагов из кишечника в организм каждый день.

РЕЗУЛЬТАТЫ
Трансцитоз фага Т4 через поляризованные эукариотические эпителиальные клетки. Направленный трансцитоз частиц фага Т4 через эукариотические клетки измеряли с использованием вставок Transwell, засеянных клетками собачьей почки Madin-Darby (MDCK), которые выращивали до слияния (рис. 1А). Все клетки культивировали как монослои с высокой устойчивостью, чтобы обеспечить трансцитоз через клеточный слой, а не внутриклеточный транспорт. Среднее значение трансэпителиального сопротивления (TER) составляло от 150 до 200 Ом ⋅ см2, слияние после анализа было подтверждено с использованием синего красителя Эванса, при этом все образцы попадали в неопределяемые пределы (см. Рис. S1 в дополнительном материале). Фаги наносили либо на апикальную, либо на базолатерную.
1 (базальная) сторона клеточного слоя при средней концентрации 3,2 × 107 фагов / мл, а также функционально транслоцированные фаги собирали и количественно определяли в контралатеральной камере через 2 часа путем посева с их бактериальным хозяином. Апикально-базальный трансцитоз варьировал от 3,6 × 103 до 6,6 × 104 фагов / мл (рис. 1B) ([2,0 ± 1,9] × 104, медиана ± стандартное отклонение [SD]; n = 10; коэффициент вариации [CV ] = 83%), а трансцитоз от базального к апикальному — от 0 до 8,3 × 102 фагов / мл (125 ± 267, медиана ± SD; n = 10; CV = 212%), что составляет 0,1% и 0,0008% от функционально трансцитозируемые фаги, соответственно (Таблица S1). Фаговый трансцитоз через слои сливающихся клеток имел значительную преимущественную направленность для апикально-базального транспорта (рис. 1B) (Mann-Whitney, n1 = n2 = 10, U = 0, P <0,0001, двусторонний).

Поделиться
Отправить
Запинить
1 февраля  
Популярное