Aż 78 proc. dorosłych samic kotawców i 57 proc. dorosłych samców zainfekowanych jest wirusem SIV. A to właśnie z SIV wyewoluował wirus HIV, który wywołuje AIDS u człowieka. Skutkiem infekcji wirusem SIV (np. u makaków, które nie są naturalnymi gospodarzami tego wirusa) również może być AIDS, czyli zespół nabytego niedoboru odporności. Tymczasem kotawce, mimo że wirus atakuje ich układ odpornościowy, bardzo dobrze radzą sobie z infekcją. Objawy ostrej fazy choroby przypominają u nich lekką grypę i znikają po kilku tygodniach. I choć zwierzęta do końca życia przenoszą wirusa (faza przewlekła), to nie jest on dla nich śmiertelnym zagrożeniem.

Dr Anna Jasińska z Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN, która badała werwety w ramach pracy w University of California w Los Angeles wyjaśnia, że kotawce, które są naturalnymi gospodarzami SIV, były wirusem infekowane przez setki tysięcy lat. – Wskazują na to nasze badania z wykorzystaniem zegara molekularnego, który wykorzystuje liczbę mutacji zakumulowanych przez wirusa na przestrzeni czasu do oceny wieku wirusa – mówi. W wyniku selekcji naturalnej do dziś przetrwali potomkowie tych osobników, które z SIV radziły sobie stosunkowo lepiej. Dr Jasińska porównuje odpowiedzi kotawców i ludzi na infekcję wirusów atakujących układ odpornościowy.

Autorzy publikacji w czasopiśmie "Microbiome" wpadli na ważny trop: pokazują, w jak bardzo odmienny sposób zmienia się mikrobiom kotawców i ludzi w wyniku infekcji wirusów. Mikrobiom to ogół organizmów zasiedlających dany organizm (bakterie, grzyby, archeony), które tworzą złożone ekosystemy. – Prawidłowy skład mikrobiomu jest bardzo ważny dla zachowania homeostazy (równowagi) organizmu. Jeśli mikrobiom nie jest zdrowy, my też nie jesteśmy zdrowi – akcentuje pierwsza autorka publikacji, dr Jasińska, po czym tłumaczy rolę takich zmian w rozwoju AIDS. – U ludzi po zakażeniu wirusem HIV dochodzi do rozległych zmian w mikrobiomie. Zmienia się skład metabolitów produkowanych przez bakterie, zaburzeniu ulega funkcja bariery immunologicznej jelit i dochodzi do patogennego zjawiska translokacji bakteryjnej, czyli "wyciekania" bakterii i ich toksyn z jelit do krwiobiegu. To przyczynia się do ogólnosystemowego zapalenia i przewlekłej aktywacji układu odpornościowego, która prowadzi do AIDS – opowiada. Rozmówczyni PAP dodaje, że u kotawców zakażonych SIV nie dochodzi do dysfunkcji jelit i nie następuje translokacja bakteryjna. – To może być jeden z kilku mechanizmów, które sprawiają, że u nich do powstania AIDS nie dochodzi.

Badacze postanowili zbadać, co się dzieje z mikrobiomem kotawców w wyniku infekcji SIV. W ramach badań kotawce z trzech populacji w RPA łapane były w pułapki i na kilkanaście minut usypiane. Określano ich stan zdrowia, a także pobierano próbki krwi, kału i wymazy mikrobiologiczne z genitaliów. Małpy po takich badaniach wracały do środowiska. Na podstawie próbek badacze ustalali, czy dany osobnik jest zakażony SIV i jaki jest etap infekcji. Badano też biomarkery funkcji układu immunologicznego, stanów zapalnych i translokacji bakteryjnej. Z próbek kału i wymazów izolowano fragmenty DNA bakterii zamieszkujących organizm kotawców. Na podstawie sekwencji DNA genów oznaczano skład bakteryjny w próbkach i określano skład genów bakteryjnych mikrobiomu.

Wideo – abstrakt badań znajdziecie poniżej: 

Naukowcy porównywali zróżnicowanie mikrobiologiczne pomiędzy małpami zainfekowanymi i nie. Okazało się, że kotawce zainfekowane – w fazie chronicznej infekcji – miały zwiększone zróżnicowanie mikrobiologiczne w porównaniu do osobników niezainfekowanych. – U małp z SIV występowało szersze spektrum bakterii, niż u małp zdrowych. Tymczasem u ludzi z wirusem HIV kierunek zmian w mikrobiomie jest odwrotny – obserwuje się spadek zróżnicowania mikrobiologicznego. Ponadto badania pokazują, że spadek zróżnicowania bakteryjnego u zakażonych ludzi ma związek z postępem choroby. Możemy teoretyzować, że u kotawców większe zróżnicowanie mikrobiologiczne po infekcji może być czynnikiem chroniącym przed rozwojem choroby – ocenia dr Jasińska.

Naukowcy sprawdzali też, czy zainfekowane i niezainfekowane małpy różnią się jakimiś specyficznymi bakteriami. Zaobserwowali u małp z SIV spadek ilości proteobakterii w tym tych z rodzaju Succinivibrio. U ludzi zaś zmiany idą w innym kierunku – ekspansja tych mikrobów u człowieka jest związana z postępem w kierunku niedoboru odporności. – Te mikroby w wyniku infekcji HIV trafiają z jelit do tkanek peryferyjnych, tam się akumulują i uczestniczą w rozwoju choroby. A u kotawców następuje spadek tych bakterii w mikrobiomie jelitowym. Proponujemy hipotezę, że pomaga to małpom w zachowaniu "szczelności" jelitowej, zapobiega przemieszczaniu się bakterii do krwiobiegu i chroni przed rozwojem AIDS – interpretuje badaczka. Wraz ze zmianą składu flory bakteryjnej zmienia się zawartość poszczególnych genów bakteryjnych w mikrobiomie. Nowoczesne techniki pozwalają ocenić, za co odpowiadają określone geny bakteryjne. U kotawców zmienia się aktywność szlaków indukowanych przez patogeny i zaangażowanych w patogenezę mikrobiologiczną. W uproszczeniu oznacza to, że spada u nich ryzyko zainfekowania innymi bakteriami.

Jest jeszcze jedna różnica między kotawcami z SIV a ludźmi z HIV: u małp zmiany w mikrobiomie są czasowe – najintensywniejsze we wczesnej, ostrej fazie infekcji. Potem w fazie przewlekłej skład mikrobiomu normalizuje się i częściowo powraca do etapu sprzed infekcji. U ludzi taki mikrobiomowy "powrót do normalności" nie następuje. – Widać, że reakcje dotyczące mikrobiomu u kotawców pod różnymi względami różnią się od tego, co obserwuje się u ludzi. Możliwe, że ta odmienna reakcja u zwierząt może być elementem mechanizmów adaptacyjnych, które chronią małpy przed postępem choroby. Mogą być więc dla nas informacją, w którym kierunku rozwijać terapię modyfikującą mikrobiom u pacjentów zakażonych wirusem HIV – mówi dr Jasińska. Zaznacza jednak, że związki przyczynowo-skutkowe między rozwojem choroby i zmianami mikrobiomu wciąż nie są jasne. – To były badania terenowe, gdzie jest bardzo dużo zmiennych, których nie da się kontrolować. Za to pozwalają wyłonić kluczowe czynniki kształtujące naturalny mikrobiom. W kolejnym kroku chcielibyśmy prowadzić badania w warunkach kontrolowanych i np. modyfikować mikrobiom, aby zobaczyć, czy wpływa on na przebieg patogenezy SIV. Ciekawe byłoby też zobaczyć, jak zmienia się mikrobiom innych naturalnych gospodarzy SIV, u których przebieg infekcji jest łagodny – zapowiada badaczka.

PAP - Nauka w Polsce