“سوزش سر دل” به باکتری ها کمک می کند تا از درمان آنتی بیوتیکی جان سالم به در ببرند –

باکتری ها و سایر میکروارگانیسم ها می توانند در برابر ضد میکروبی ها مقاوم شوند، که یک مشکل رو به رشد در پزشکی است. اگرچه داروهای ضد میکروبی جدید یک راه حل هستند، ما همچنین می توانیم با اتخاذ رژیم های درمانی بهتر با استفاده از داروهای ضد میکروبی موجود، از ایجاد مقاومت جلوگیری کنیم. برام ون دن برگ، فوق دکترای مرکز میکروبیولوژی در VIB — KU Leuven (بلژیک) توضیح می دهد که اولین گام در ایجاد مقاومت به خوبی درک نشده است: “سلول ها باید قبل از تبدیل شدن به یک درمان اولیه آنتی بیوتیکی زنده بمانند. مقاوم به درمان های آینده می خواستم بفهمم چرا این سلول ها زنده می مانند.

جهش ها

در کار قبلی، ون دن برگ اشاره کرد که در کشت های کلونال باکتری ها (که در آن همه سلول ها از نظر ژنتیکی یکسان هستند)، همیشه سلول های کمی وجود دارد که از درمان با آنتی بیوتیک ها زنده می مانند. شاید از هر هزار سلول یکی یا حتی از هر صد هزار سلول فقط یک سلول زنده بماند. ما این بازماندگان را کشت دادیم و دوباره آنها را درمان کردیم تا باکتری‌هایی را در آزمایشگاه تکامل دهیم که نسبت به آنتی‌بیوتیک‌ها مقاوم‌تر هستند. تنها پس از گذشت چند روز از این تکامل هدایت شده از طریق درمان و بهبودی، در حال حاضر تا 50 درصد از تمام سلول ها از آنتی بیوتیک ها زنده می مانند.

در کار فعلی، تجزیه و تحلیل ژنتیکی نشان داد که این بازماندگان جهش‌هایی را در یک سیستم سلولی مهم به اشتراک می‌گذارند: مجتمع تنفسی I. این بخش حیاتی در ماشینی است که تولید انرژی در باکتری‌ها و فراتر از آن را هدایت می‌کند. به طور خاص، جهش ها توانایی این مجموعه را برای پمپاژ پروتون ها از سلول ها مسدود کردند. این می تواند منجر به سوزش معده جدی شود، زیرا سلول ها نمی توانند اسید تجمع یافته را از بین ببرند.

اسیدیته

ون دن برگ توضیح می دهد: «ما تعجب کردیم که چگونه این می تواند منجر به افزایش بقا شود. این راه حل تا حدی به طور تصادفی در طی جلسه ای در کنفرانسی در سوئیس بین سرپرست وی یان میشیلز و ماتیاس هاینمن، متخصص متابولیسم سلولی و استاد زیست شناسی سیستم های مولکولی در دانشگاه گرونینگن آغاز شد. Michiels در مورد اسیدی شدن سلولی سخنرانی کرد، هاینمن داده هایی را ارائه کرد که نشان داد مشکل در متابولیسم می تواند منجر به تحمل در برابر آنتی بیوتیک ها شود. این دو دانشمند به این نتیجه رسیدند که در حال مطالعه یک پدیده هستند اما از دیدگاه های متفاوت.

این در سال 2018 بود و چندین پژوهشگر به کار آزمایشگاهی زیادی نیاز داشتند تا مشاهدات خود را به هم متصل کنند و تعیین کنند که چگونه سلول ها از اثرات کشنده آنتی بیوتیک ها فرار می کنند. هاینمن: هر گونه اختلال متابولیک منجر به افزایش اسیدیته در داخل سلول ها می شود. وقتی مجتمع تنفسی I نتواند پروتون ها را پمپاژ کند، اسیدیته به افزایش ادامه خواهد داد. در نهایت، این منجر به خاموش شدن کامل تمام فرآیندهای مبتنی بر پروتئین و سنتز پروتئین‌های جدید می‌شود. این امر آنتی بیوتیک های مورد استفاده را بی فایده می کند، زیرا مکانیسم اثر آنها تداخل با سنتز پروتئین است.

مقاومت

این گونه بود که جهش‌یافته‌های فوق تحمل در آزمایشگاه تکامل یافتند و از درمان جان سالم به در بردند. هنگامی که آنتی بیوتیک ها برداشته شد و مشکل متابولیک بازسازی شد، اسیدیته کاهش یافت و سلول ها دوباره راه اندازی شدند. ون دن برگ: “ما بررسی نکردیم که چگونه آنها مقاومت پیدا می کنند، اما مسیرهای مختلفی وجود دارد که ممکن است منجر به این شود، مانند افزایش نرخ جهش ناشی از استرس، یا صرفاً یک بازی اعداد: سلول های بیشتری زنده می مانند و درمان مورد نیاز است. زمان طولانی‌تر می‌شود، بنابراین احتمال مقاومت یکی از این سلول‌ها افزایش می‌یابد. این کشف می تواند به مبارزه با مقاومت آنتی بیوتیکی کمک کند، به عنوان مثال، با افزودن داروهای موجود که اسیدیته را در سلول ها کاهش می دهد.

هاینمن و ون دن برگ معتقدند هنوز چیزهای بیشتری برای کشف این مکانیسم های تحمل وجود دارد. ون دن برگ: ما بسیاری از جهش‌یافته‌های فوق‌تحمل دیگر را با جهش‌های مختلف تکامل داده‌ایم، که بیشتر آنها در سیستم‌های انتقال یون‌ها یا مولکول‌های باردار هستند. من می خواهم در مورد آنها و چگونگی تأثیر انتقال و تعادل یون ها بر تحمل آنتی بیوتیک بیشتر بدانم.

مشارکت ها

تحقیق برای ارتباطات طبیعت مقاله عمدتاً در دانشگاه KU Leuven و دانشگاه گرونینگن، با مشارکت دانشمندان در دانشگاه آلبرت-لودویگز-فرایبورگ، آلمان و مرکز هسته پروتئومیکس، دانشگاه بازل، سوئیس انجام شد.

منبع داستان:

مواد ارائه شده توسط دانشگاه گرونینگن. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.