RT Audacity - шаблон joomla Оригами
Image is not available
Slider
Image is not available
Slider
111   312 23

مطالب علمی-پژوهشی

علمی-پژوهشی

  • 1
  • 2
  • 3

بررسی اثر ضد میکروبی و ضد اتصالی دو لاکتوباسیلوس ﭘروبیوتیکی بر باکتری یوروﭘاتوژنیک اشرشیا کلی (UPEC)

باکتری یوروﭘاتوژنیک اشرشیا کلی UPECعامل یکی از عفونت های انسانی شایع در دستگاه ادراری می شود که حدود 10-20% زنان، علایم مزمن این عفونت را در طی زندگی خود تجربه می کنند. شدت بیماری به ویرولانس (بیماری زایی) باکتری عفونی و نیز حساسیت میزبان بستگی دارد. عفونت های ادراری معمولا در افرادی رخ می دهند که از نظر آناتومی و عملکردی، دستگاه ادراری سالمی دارند و معمولا به صورت تصادفی باکتری از مثانه به پیشابراه، کلیه ها و حتی جریان خون آن ها وارد می شود. از میان عوامل بیماری زایی که معمولا توسط  UPEC ها بیان می شوند، به نظر می رسد اتصال به سلول های اپی تلیال دستگاه ادراری(توسط عوامل چسبندگی/ادهسین ها) مهم باشد. (1)

اتصال UPEC به اپی تلیال دستگاه ادراری توسط تشکیل جوامع میکروبی مانند بیوفیلم صورت می گیرد. تشکیل این بیوفیلم باعث بقای طولانی مدت تر باکتری در مقابل پاسخ های ایمنی میزبان شده و در واقع یک منبع خفته از باکتری هاست که می تواند عفونت های شدید را در پی داشته باشد. برای تشکیل بیوفیلم، در ابتدا باکتری ها به سلول های سطحی متصل شده و به سرعت تقسیم می شوند. در ادامه این رشد و تقسیم، تغییرات فنوتیپی ای رخ می دهد که منجر به تشکیل جوامع میکروبی می شود. در نهایت باکتری ها از بیوفیلم جدا شده و به لومن مثانه وارد می شوند. سپس باکتری های جدا شده، به اپی تلیال مثانه متصل شده و بیوفیلم دیگری را تشکیل می دهند.

این روند آبشاری در تشکیل بیوفیلم، اجازه فرار از پاسخ های ایمنی و بقای بیشتر در دستگاه ادراری را به UPEC می دهد. برخی مطالعات نشان داده اند که در شرایط آزمایشگاهی، سویه هایی که بیوفیلم تشکیل داده بودند، به آنتی بیوتیک هایی از قبیل کلرامفنیکل، آموکسی- کلاولانیک اسید، جنتامایسین، سفتازیدین، تریمتوپریم- سولفومتاکسازول، تتراسایکلین و آمیکاسین، بیش از 70% مقاومت داشتند. باکتری از ادهسین های (عوامل چسندگی) خود به خصوص انواع پیلی ها برای تشکیل بیوفیلم، در سطح سلول ها استفاده می کند. (2 و 3)

عوامل چسبندگی می توانند مزیتی برای بقای اشرشیا کلی بوده و به میکروب اجازه مقاومت علیه ردیابی و حذف توسط سیستم های ایمنی ذاتی و اکتسابی را بدهند. عوامل چسبندگی این باکتری عبارتند از: پیلی های نوع 1، P، S و نیز ادهسین Dr، که هم چسبندگی باکتری را القا کرده و هم در تهاجم به بافت های دستگاه ادراری کمک می­کنند.

 پیلی های نوع 1 از رایج ترین این عوامل بوده که شامل فیبرهایی شامل بخش های متنوعی از یک میکرون تا چندین میکرون هستند. این پیلی ها دارای یک بخش کربوهیدراتی اند که به اتصال آن ها به گیرنده های مانوز موجود در سلول های مختلف کمک می کند. (4)

پیلی نوع P نیز همانند نوع یک دارای یک ساختار فیمبریال کوچک و منعطف است که به انتهای یک ساختار میله­ای قطورتر متصل است. انعطاف پذیری این ساختار میانکنش آن با گیرنده های گلیکولیپیدی موجود در سلول ها را افزایش می دهد. (4) Pap (pili associated with pyelonephritis) دارای چندین سرووار است که از نظر ساختاری و عملکردی مشابه اند.  Pap از چندین زیر واحد تشکیل شده که یکی از آن ها PapG است که برای اتصال UPEC ضروری است. تحقیقات نشان داده اند که جهش در این ژن باعث از بین رفتن خاصیت اتصالی باکتری می شود. تحقیقات نشان داده اند که PapG یک ادهسین  اختصاصی متصل شونده به α-D-galactopyranosyl-(1-4)-,ß-D- galactopyranose- است. تعیین توالی ژن  papG انجام شده است، مشخص شده که پروتئین های تولید شده از این ژن با توالی زنجیره ß توکسین شیگلا مشابهت دارد. این پروتئین دارای چهار سیستئین است که با زیر واحد بزرگ پیلی (PapA ) مشابه است. PapC نیز از دیگر زیرواحدهاست که جهش آن باعث از بین رفتن خاصیت اتصالی باکتری می شود. (5) مطالعات ژنتیکی نشان داده اند کهpapC  جزء بارزترین آلل هایی بوده که در سویه های جدا شده از خون مبتلایان به بیماری های پروستات، پلئونفریت و عفونت های دستگاه ادراری در مقایسه با سویه های جدا شده از مدفوع افراد سالم بیشتر بوده است. همچنین نشان داده شده که آلل های papG و papC  از رایج ترین ژن ها در تشکیل بیوفیلم بوده اند. به علاوه این دو آلل جزء غالب ترین آلل هایی بوده اند که میزان آن ها در سویه های جدا شده از خون بیماران مبتلا به باکتریمی بیشتر از سویه های جدا شده از مدفوع افراد سالم نیز بوده اند. از میان ادهسین هایی که UPEC بیان می کند، فیمبریه نوع 1 فراوان ترین آن هاست. ژن های مسئول بیان فیمبریه نوع 1 در اکثریت سویه های E. coli تولید می شوند. چهار ژن fimA، fimB، fimC و fimD درگیر در سنتز فیمبریه شناخته شده اند. مطالعات نشان داده اند که ترتیب ژن به صورت fimB، fimA، fimC و fimD بوده است که در سه واحد رونویسی سازماندهی می شوند. این اندامک از میله ای مارپیچی متشکل از زیرواحدهای تکراری FimA ساخته شده که با ساختار فیبریلوم پهن نوک حاوی FimH و دو پروتئین آداپتوز FimF و FimG جفت شده است.  FimH ادهسین پیلی نوع 1 به گیرنده های حاوی مانوز متصل شده و شاخص ویرولانس مهمی در توسعه عفونت های مثانه است. بیشتر جدایه های بیماری زای ادراری واریته هایی از FimH را بیان می کنند که اتصال محکمی با ریشه های مانوز ایجاد می کند درحالیکه بیشتر جدایه ها از روده بزرگ انسان های سالم واریته های FimH را بیان می کنند که برهمکنش ضعیفی با ساختارهای منو-مانوز برقرار می کند. همه واریته های طبیعی FimH می توانند به ساختارهای تری- مانوز متصل شوند ولی توانایی آن ها در اتصال به تعدادی از گیرنده های کربوهیدراتی و غیرکربوهیدراتی مانند ریشه های مونو- مانوز، کلاژن نوع I و IV، لامینین و فیبرونکتین متفاوت است.(6)

لاکتوباسیل ها به باکتری های اسید لاکتیک (LAB)  تعلق دارند چرا که محصول نهایی متابولیسم کربوهیدرات در آن ها اسید لاکتیک است. این باکتری­ها، گرم مثبت، بدون اسپور و بی هوازی هستند و از نظر تغذیه­ای به یک محیط غنی برای رشد نیاز دارند. این باکتری­ها بسته به سن، جنس و گونه، در مقادیر مختلف در روده حیوانات حضور داشته و به عنوان دسته ای از پروبیوتیک ها نقش مهمی در بدن داشته و در برخی موارد درمانی مفید هستند. (7)   

استفاده از پروبیوتیک ها برای افزایش سلامت روده ای چندین سال است که پیشنهاد شده است. پروبیوتیک ها به صورت سنتی به عنوان میکروارگانیسم های زنده تعریف شده اند که اثری مثبت بر درمان شرایط بیماری زایی دارند. برای استفاده از پروبیوتیک ها در درمان بیماری های دستگاه ادراری، انتخاب سویه مناسب مهم است. به نظر می­رسد توانایی مهار کلونیزاسیون باکتری، ممانعت از اتصال و رشد آن و ایجاد تعادل در فلور میکروبی از عوامل مهم و تاثیر گذار هستند. لاکتوباسیل ها جزء فلور نرمال واژن هستند. حفظ تعادل فلور میکروبی از مهم ترین عوامل در حفظ سلامت هستند، به گونه ای که تعداد بالای باکتری های لاکتیک اسید در واژن معادل با سلامت و تعداد پایین آن ها یا عدم حضورشان معادل با ناهنجاری در نظر گرفته شده و می توانند موجب بر هم خوردن این تعادل شوند که از میان عوامل داخلی می توان به سطح هورمون ها و چرخه زندگی و در میان عوامل خارجی به مواجهه های محیطی و رفتارهای پرخطر اشاره کرد. می توان از این فلور نرمال برای کمک به مبارزه علیه بیماری زاها استفاده کرد. مطالعات متعدد نشان می دهند که چندین سویه از Lactobacillus ها ویژگی های کاربرد به عنوان پروبیوتیک های درمانی را دارند که از آن میان می توان به این سویه ها اشاره کرد: L. rhamnosus GG, L. acidophilus NCFM, L. casei Shirota, L. reuteri MM53, L. casei CRL-431, L. rhamnosus GR- L و
.(8 و  9)  L. fermentum RC-14. در برخی مطالعات عنوان شده که فعالیت لاکتوباسیل ها بر علیه بیماری زا ها چند عاملی است. آن ها می توانند با اتصال به سلول های اپی تلیال واژن و دستگاه ادراری و تشکیل بیوفیلم، مانع از اتصال و رشد بیماری زاها در این نواحی شده و آن ها را به عنوان داوطلبان مناسبی برای کاربرد به عنوان پروبیوتیک مطرح کند. (9 و 10) علاوه بر آن تولید عواملی مانند پراکسید هیدروژن، مولکول های شبیه باکتریوسین، اسید لاکتیک و غیره توسط لاکتوباسیل ها نیز در این فعالیت دخیل هستند. این ترکیبات می توانند باعث افزایش فعالیت پروموتر پروتئین های غشای خارجی(OMPs) و همچنین A و Xدو پورین دخیل در پاسخ به استرس غشایی UPEC  شوند که هر دوی آن ها بسیار ایمنوژنیک بوده و باعث القای پاسخ ایمنی ضد میکروبی در میزبان می­شوند. این پورین ها با کنترل ورود و خروج مواد به بقای باکتری در شرایط تنش کمک می کنند. (8 و 11 و 12)   

به طور کلی، استفاده از پروبیوتیک ها در درمان عفونت های ادراری مزایای متعددی دارد، از جمله این که این باکتری ها اثرات جانبی آنتی بیوتیک ها را ندارند، که باعث ظهور گونه های مقاوم شده و حتی در برخی موارد باعث مرگ بیمار شده اند. این مقاومت ها به گونه ای بوده که در موارد متعددی ظهور گونه های مقاوم به چند دارو (MDRs) گزارش شده است. علاوه بر آن آنتی بیوتیک ها می توانند تعادل فلور میکروبی واژن را بر هم بزنند که خطر ابتلا به عفونت های شدید دستگاه ادراری را افزایش می دهند. مزیت دیگر مبارزه با باکتری ها با یک رویکرد طبیعی و در یک محیط دارای فلور میکروبی، مقابله بهتر با بیماری زاهاست. (8 و 9)   

پديده اتصال يكي از مهمترين مراحل در ايجاد بيماري توسط ميكروارگانيسم هاي بیماریزا محسوب مي‌گردد . اغلب باكتريهاي بیماریزا براي آنكه بتوانند سبب ايجاد بيماري شوند بايد ابتدا به سطح سلول هدف متصل شوند.غشاءهاي مخاطي تقريباً هميشه در معرض حمله باكتريها مي‌باشند.درصورتيكه باكتريهاي بیماریزا به سلول هدف متصل نگردند ويا اتصال سست برقرار نمايند براحتي از طريق مكانيكي نظير شستشو توسط ادرار ، بزاق و اشك و ... شسته شده و قادر به عملكرد خوبي نمي‌باشند . اتصال به سلول‌هاي يوكاريوتيك فرآيند اختصاصي است. ساختارهاي سطحي باكتريها را ادهسين مي‌نامند كه با پذيرنده‌هاي تكميلي سطوح سلول‌هاي يوكاريوت واكنش نشان داده و به آنها مي‌چسبند. صفت چسبندگي يك باكتري بيماريزا شاخص مهم ويرولانس شناخته شده و چسبندگي به سطوح مخاطي نخستين مرحله بيماريزايي است كه به پيدايش بيماري عفوني منجر مي‌گردد.اتصال باكتريهاي بيماريزا اغلب از طريق ساختارهاي چسبيده صورت مي گيرد. شايع ترين نوع ساختار چسبيده پيلي مي‌باشد كه اغلب سبب اتصال باكتريهاي گرم منفي نظیر UPEC به سطح سلول هدف ميگردد . در باكتريهاي گرم مثبت اغلب كپسول ، اسید تيكوئيك و ... عامل اصلي اتصال باكتريهاي بيماريزا مي‌باشد. اين باكتريها از طريق ساير فاكتورهاي ويرولان خود در برابر عوامل ضد اتصالي نظير سيستم ايمني مقابله كرده و به درون سلول هدف نفوذ مي كنند و با ترشح فاكتورهاي ويرولان ترشحي خود نظير توكسين ها و آنزيم سبب آسيب به سلول ميزبان مي‌گردند كه نهايتاً منجر به بيماري مي‌شوند.

بنابراين از آنجا كه اولين گام در ايجاد و شروع يك بيماري اتصال عامل بيماريزا مي‌باشد اگر بتوان از وقوع اتصال جلوگيري كرد مي‌توان شروع يك بيماري را كنترل نمود .

باکتری های پروبيوتيكي داراي توانايي اتصال اختصاصي و غير اختصاصي براي جايگاه‌هاي هدف مي‌باشند. اتصال اختصاصي زماني صورت مي‌گيرد كه يك ادهسين (عامل چسبنده) كه برروي سطح سلول باكتري قرار دارد به يك گیرنده روي سطح سلول اپي‌تليال ميزبان متصل گردد كه در اصطلاح اين عملكرد «قفل – كليد» ناميده مي‌شود. اتصال غير اختصاصي سويه‌هاي پروبيوتيكي پديده متداول‌تري است كه به واسطه نيروي آب گریزی يا الكترو استاتيك صورت مي‌گيرد. اتصال غير اختصاصي گرچه ممكن است براي كلنيزاسيون برروي سلول‌هاي اپي‌تليال در شرايط in vivo كافي نباشد اما احتمالاً در جذب سوبسترا و در نتيجه افزايش رشد موثر است.

بطور كلي باكتريهاي پروبيوتيك در اتصال به سطوح اپي‌تليال به ويژه اپي‌تليال روده و دستگاه تناسلی ادراری با ميكرو ارگانيسم‌هاي بیماریزا رقابت مي‌نمايند. از آنجائيكه ميكرو ارگانيسم‌هاي بیماریزا براي ايجاد بيماري ابتدا بايد به سطوح متصل گردند و سپس از طريق فاكتورهاي بیماریزایی شان منجر به بيماري گردند، اين نقش باكتريهاي پروبيوتيك يكي از راه كارهاي مبارزه با بیماریزا‌ها مي‌باشد.

 

 منابع:

1.Le Bouguenec, C., Archambaud, M., &Labigne, A. (1992). Rapid and specific detection of the pap, afa, and sfaadhesin-encoding operons in uropathogenic Escherichia coli strains by polymerase chain reaction. Journal of clinical microbiology, 30(5), 1189-1193.

2. Anderson, G. G., Dodson, K. W., Hooton, T. M., &Hultgren, S. J, (2004).Intracellular bacterial communities of uropathogenic<i> Escherichia coli</i> in urinary tract pathogenesis. Trends in microbiology, 12(9), 424-430.

3.Ponnusamy, P., Natarajan, V., &Sevanan, M. (2012).<i>ln vitro</i> biofilm formation by uropathogenic<i> Escherichia coli</i> and their antimicrobial susceptibility pattern. Asian Pacific journal of tropical medicine, 5(3), 210-213.

4. Mulvey, M. A. (2002). Adhesion and entry of uropathogenic Escherichia coli.Cellular microbiology, 4(5), 257-271.

5. Lund, B., Lindberg, F., Marklund, B. I., &Normark, S. (1987). The PapG protein is the aipha-D-galactopyranosyi-(1—-4)-beta-D-galactopyranose-binding adhesin of uropathogenic Escherichia coli. Proceedings of the National Academy of Sciences, 84(16), 5898-5902.

6. Naves, P., del Prado, G., Huelves, L., Gracia, M., Ruiz, V., Blanco, J., ...& Soriano, F (2008). Correlation between virulence factors and<i> in vitro</i> biofilm formation by<i> Escherichia coli</i> strains.Microbial pathogenesis, 45(2), 86-91.

7. Lebeer, S., Vanderleyden, J., & De Keersmaecker, S. C. (2008). Genes and molecules of lactobacilli supporting probiotic action.Microbiology and Molecular Biology Reviews, 72(4), 728-764.

8. Borges, S., Silva, J., & Teixeira, P. (2014).The role of lactobacilli and probiotics in maintaining vaginal health Archives of gynecology and obstetrics, 289(3), 479-489

9. Reid, G., & Bruce, A. W. (2001). Selection of Lactobacillus strains for urogenital probiotic applications. Journal of Infectious Diseases, ?83(Supplement 1), S77-S80