چگونه بدن انسان در برابر باکتری وبا مقاومت می‌کند؟

به گزارش بولتن نیوز، به نقل از مدیکال اکسپرس، وبا هنوز یک مشکل عظیم بهداشت عمومی است. هفت بیماری همه گیر عمده از جمله بیماری اسهال حاد در ۲۰۰ سال گذشته وجود داشته است. طبق گزارش WHO، وبا هنوز سالانه ۱۴۳۰۰۰ نفر را می‌کشد و تا ۴ میلیون نفر دیگر را مبتلا می‌کند که بیشتر در کشور‌های فقیر یا توسعه نیافته هستند.

وبا توسط باکتری Vibrio cholerae ایجاد می‌شود، یک عامل بیماری زای آب است که هنگام نوشیدن آب آلوده روده انسان را آلوده می‌کند. پس از بلع، ویبریو کلرا شروع به استعمار سطح داخلی روده می‌کند و سم را بر روی سلول‌های اپیتلیال آزاد می‌کند. این سم تعادل یونی را در دیواره‌های روده بر هم می‌زند و باعث دفع اسهال آبکی می‌شود. وبای شدید می‌تواند به دلیل کم آبی شدید منجر به مرگ شود.

اما این تنها کاری نیست که V. cholerae انجام می‌دهد. در سال ۲۰۱۵، محققان به سرپرستی پروفسور ملانی بلوکس در EPFL مقاله‌ای را منتشر کردند که نشان می‌داد این باکتری از نیزه‌ای با فنر استفاده می‌کند تا باکتری‌های مجاور را چاقو کرده و DNA آن‌ها را در حین رشد در زیستگاه محیطی خود بدزدد. این نیزه مولکولی معروف به سیستم ترشح نوع VI یا T۶SS قبلا توصیف شده است که به رقابت بین باکتری‌ها کمک می‌کند. بلوکش می‌گوید: انتظار می‌رود نوشیدن آب آلوده در مناطق شیوع وبا در جهان حاوی V. cholerae فعال T۶SS فعال برای رقابت باشد.

مطالعات قبلی نشان داده است که عوامل بیماری زای روده برای استقرار در این محیط نیاز به تعامل با باکتری‌های میکروبیوم روده دارند. آن‌ها این کار را با استفاده از تاکتیک‌های مختلف انجام می‌دهند، از رقابت برای مواد مغذی گرفته تا جنگ همه جانبه بین باکتریایی. مطالعات متعدد نشان داده است که عوامل بیماری زای روده از نیزه T۶SS خود برای پاکسازی طاقچه روده و تقویت ته نشینی خود استفاده می‌کنند.

اما مطالعه نحوه تعامل V. cholerae با میکروبیوم روده دشوار است. به طور معمول، دانشمندان یک مدل استاندارد حیوانات بالغ را توسعه می‌دهند، اما V. cholerae به دلیل استعمار نسبتاً ضعیف حیوانات بالغ در مقایسه با انسان‌ها مشهور است. این بدان معناست که محققان باید به حیوانات شیرخوار متوسل شوند، اما این‌ها فاقد میکروبیوم بالغی هستند که V. cholerae به محض شروع به استعمار روده با آن در تعامل است.

در همین حال بسیاری از مطالعات نشان داده‌اند که مقاومت در برابر استعمار توسط V. cholerae و سایر باکتری‌های عفونی تا حد زیادی به میکروب‌های به اصطلاح همجنس در روده بستگی دارد. میکروب‌های معمولی و به ویژه روده‌های انسان از نظر تعامل با V. cholerae چندان مورد تحقیق قرار نگرفته‌اند.

مقاومت روده

در مقاله‌ای که در Nature Communications منتشر شد، گروه Blokesch اکنون به نحوه تعامل V. cholerae با باکتری‌های میکروبیوتای انسان پرداخته‌اند. دانشمندان مجموعه کوچکی از مقادیر داوطلبین انسانی را بررسی کردند که شامل چندین گونه باکتریایی مانند اشرشیاکلی، انتروباکتر کلوآکا و جدا شده‌های مختلف کلبسیلا بود.

یافته‌های آن‌ها نشان داد که اگرچه چندین گونه از باکتری‌های روده در پی حملات ناشی از T۶SS توسط V. cholerae از بین می‌روند، اما زیرمجموعه قابل توجهی در برابر آن مقاومت می‌کند. به طور خاص، برخی از گونه‌های روده Klebsiella خود را در برابر حملات T۶SS V. cholerae با یک کپسول پلی ساکارید محافظت می‌کنند که مشخصه باکتری‌های به اصطلاح «محصور» است.

از آنجا که این دستگاه بسیار کارآمد است، باکتری‌هایی مانند V. cholerae که از T۶SS استفاده می‌کنند نیز راه‌هایی برای محافظت از خود برای جلوگیری از مسمومیت با خود دارند. برای انجام این کار، باکتری‌هایی که از T۶SS استفاده می‌کنند پروتئین‌های ایمنی خاصی تولید می‌کنند که جلوی اثرات سمی T۶SS را می‌گیرد.

اما این مطالعه نشان داد که برخی از اعضای میکروبیوتای انسانی خود را در برابر حملات T۶SS بدون گذراندن مسیر ایمنی-پروتئین محافظت می‌کنند. به طور خاص این مطالعه نشان داد که E. cloacae  که خود یک بیماری زای فرصت طلب است با کشتن V. cholerae ابتدا با سلاح T۶SS برتر خود مبارزه می‌کند.

ملانی بلوکش می‌گوید: این کار بینش جدیدی در مورد رفتار جامعه باکتریایی در میکروبیوتای روده و نحوه دفاع از مسمومیت با T۶SS در اختیار افراد باکتریایی قرار می‌دهد تا از خود در برابر عوامل بیماری زا دفاع کنند اما او همچنین تاکید می‌کند که این مطالعه در شرایط آزمایشگاهی انجام شده است، به این معنی که اگر بخواهیم تصویر کامل‌تری را به دست آوریم، به مطالعات بیشتری نیاز است.

با این وجود کار ما می‌تواند به عنوان نقطه شروع برای طراحی منطقی سویه‌های پروبیوتیک محافظت شده با T۶SS عمل کند که قادر به بازگرداندن موانع استعمار معیوب یا افزایش کارآیی موانع هستند.

در نهایت، Blokesch سخاوت همکارانی را که در این مطالعه سویه‌های باکتریایی مشترک داشتند، برجسته می‌کند، او همچنین تاکید می‌کند که دستیابی به جهات جدید، از جمله زیست شناسی کلبسیلا، بدون همکاری فوق‌العاده با اولایا رندولز و ادواردو روچا در موسسه پاستور در پاریس بسیار دشوارتر بود.

نیکولاس فلاگناتی، یک فوق تخصص در گروه بلوکس و اولین نویسنده (مشترک) این مطالعه، می‌گوید: حتی بیشتر از پیام علمی، آنچه من بیشتر از آن لذت بردم، جنبه همکاری (در داخل و خارج آزمایشگاه) بود.