تراکم پروتئین بالا مقاومت آنتی‌بیوتیکی را کاهش میدهد

پژوهشگران مراکز میکروب‌شناسی و پژوهش‌های مغز و بیماری‌های دانشگاه VIB-KU Leuven موفق به شناسایی مکانیزمی شدند که طی آن، تراکم پروتئین‌ها به باکتری‌ها اجازه می‌دهد وارد حالت خفتگی شوند. این پدیده با تداوم عفونت‌ها و چالش مقاومت آنتی‌بیوتیکی مرتبط است.

به گزارش رسانه اخبار پزشکی مدنا، با توجه به افزایش جهانی مقاومت به آنتی‌بیوتیک‌ها، درک چگونگی توانایی باکتری‌ها در فرار از درمان اهمیت روزافزونی یافته است. برخی باکتری‌ها می‌توانند به حالت‌های خفته وارد شوند، حالتی که در آن به آنتی‌بیوتیک‌ها حساس نیستند. باکتری‌های خفته، از جمله سلول‌های ماندگار (Persister cells) و سلول‌های زنده اما غیرقابل کشت (VBNCs)، توانایی بقای در معرض آنتی‌بیوتیک‌ها را دارند و می‌توانند در آینده دوباره فعال شده و باعث عفونت‌های بازگشتی شوند. یکی از این باکتری‌ها اشریشیا کولی (E. coli) است که با طیف گسترده‌ای از عفونت‌های انسانی مرتبط است. این تحقیق توسط پروفسور یان میشلز (VIB-KU Leuven) و پروفسور لیزلوت دوواختر (UCLouvain) و با همکاری محققان آزمایشگاه Switch از دانشگاه VIB-KU Leuven انجام شده است. آنان ارتباط میان تراکم پروتئین و خفتگی باکتری‌ها را مورد بررسی قرار داده‌اند.

پروفسور دوواختر در این باره می‌گوید: «ما دریافتیم که هنگام اعمال استرس به باکتری‌ها، پروتئین‌های مرتبط با متابولیسم انرژی آن‌ها شروع به چگالش و تشکیل قطرات ژل‌مانند می‌کنند. با گذشت زمان، این قطرات جامد می‌شوند که ممکن است باکتری‌ها را محافظت کرده و به بقای آن‌ها کمک کند. جالب اینجاست که اگرچه پیشتر تراکم پروتئین با بیماری‌های نورودژنراتیو مانند آلزایمر مرتبط بود، یافته‌های ما نشان می‌دهد که این پدیده می‌تواند جنبه‌های مثبتی نیز داشته باشد. کار ما نشان می‌دهد که تراکم پروتئین‌ها الزاماً مضر نیست، بلکه در محیط‌های استرس‌زا مانند درمان با آنتی‌بیوتیک‌ها، می‌تواند به بقا کمک کند.»

نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که دو فرآیند خفتگی باکتری‌ها و چگالش پروتئین‌ها به شدت با یکدیگر مرتبط هستند. در فرآیند چگالش، با تراکم پروتئین‌های متابولیک، تولید انرژی در باکتری‌ها عملاً متوقف می‌شود. دکتر سلین بولن، نویسنده اصلی این پژوهش، توضیح می‌دهد: «ما دریافتیم که زمان‌بندی چگالش پروتئین‌ها و خفتگی میان گونه‌های مختلف اشریشیا کولی ارتباط نزدیکی دارد. این موضوع نشان می‌دهد که این فرآیند در میان باکتری‌ها حفظ شده و احتمالاً می‌تواند هدفی برای درمان‌های آینده باشد.» نکته مهم دیگر این است که دانشمندان مشاهده کردند سلول‌های خفته اشریشیا کولی می‌توانند از طریق انحلال این تراکم پروتئین‌ها بهبود یابند و دوباره رشد کنند. پروتئین شاپرون DnaK می‌تواند پروتئین‌ها را از این تراکم‌ها خارج کرده و متابولیسم باکتری‌ها را فعال کند.

پروفسور یان میشلز می‌افزاید: «حالت‌های مختلفی از خفتگی وجود دارد. ابتدا باکتری‌ها وارد حالت ماندگار می‌شوند، جایی که متابولیسم کاهش می‌یابد و پروتئین‌های مرتبط با انرژی شروع به تشکیل چگالش می‌کنند، اما همچنان مقداری فعالیت نشان می‌دهند؛ شبیه به حالت خواب. اما اگر استرس ادامه یابد، قطرات پروتئینی جامد می‌شوند و باکتری‌ها به حالت VBNC منتقل می‌شوند. در این حالت، متابولیسم به شدت کاهش یافته و فعال شدن دوباره باکتری‌ها زمان بیشتری می‌برد که شبیه به حالتی از کما است.»

بولن اضافه می‌کند: «با مختل کردن فرآیندهایی که منجر به خفتگی می‌شوند، ممکن است بتوانیم اثربخشی آنتی‌بیوتیک‌های موجود را افزایش داده و بروز عفونت‌های مداوم را کاهش دهیم. این مسئله به ویژه در زمینه مقاومت آنتی‌بیوتیکی که تهدیدی جدی برای سلامت عمومی است، اهمیت دارد.»