تأثیر قوام مخاط بر میزان هماهنگی حرکت باکتری ها

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، بر اساس مطالعه جدید محققان در ایالت پن، خرخر کردن و آبریزش بینی نشانه های فصل سرماخوردگی و آنفولانزا هستند و افزایش مخاط دقیقا همان چیزی است که باکتری ها برای حمله هماهنگ به سیستم ایمنی از آن استفاده می کنند. این تیم دریافت که هرچه مخاط غلیظ تر باشد، باکتری ها بهتر می توانند ازدحام کنند. این یافته ها می تواند پیامدهایی برای درمان هایی داشته باشد که توانایی گسترش باکتری ها را کاهش می دهد.

این مطالعه که اخیراً در مجله PNAS Nexus منتشر شده است، نشان می دهد که چگونه باکتری ها از مخاط برای افزایش توانایی خود در سازماندهی و احتمالاً ایجاد عفونت استفاده می کنند. آزمایش هایی که با استفاده از مخاط مصنوعی معده خوک، مخاط طبیعی دهانه رحم گاو و یک ترکیب پلیمری محلول در آب به نام پلی ویدون انجام شد، نشان داد که باکتری ها حرکت را در مخاط غلیظ بهتر از مواد آبکی هماهنگ می کنند.

به گفته محققان، این یافته ها بینشی را در مورد چگونگی استعمار مخاط و سطوح مخاطی توسط باکتری ها ارائه می دهد. این یافته ها همچنین نشان می دهد که چگونه موکوس حرکت جمعی باکتری ها یا ازدحام را افزایش می دهد، که ممکن است مقاومت آنتی بیوتیکی کلونی های باکتری را افزایش دهد.

ایگور آرونسون، استاد مهندسی بیومدیکال، شیمی و ریاضیات در ایالت پن و نویسنده مسئول مقاله، می گوید: تا جایی که ما می دانیم، مطالعه ما اولین نمایش باکتری هایی است که به طور جمعی در مخاط شنا می کنند. ما نشان داده ایم که مخاط، بر خلاف مایعات با قوام مشابه، رفتار جمعی را تقویت می کند.

آرونسون توضیح داد که مخاط برای بسیاری از عملکردهای بیولوژیکی ضروری است. سطوح سلول ها و بافت ها را می پوشاند و در برابر عوامل بیماری زا مانند باکتری ها، قارچ ها و ویروس ها محافظت می کند. اما این ماده میزبان عفونت های باکتریایی از جمله بیماری های مقاربتی و معده نیز می باشد. به گفته آرونسون، درک بهتر از نحوه تجمع باکتری ها در مخاط می تواند راه را برای راهبردهای جدید برای مبارزه با عفونت ها و مشکل رو به رشد مقاومت آنتی بیوتیکی هموار کند.

آرونسون گفت: یافته های ما نشان می دهد که چگونه قوام مخاط بر حرکت تصادفی باکتری ها تأثیر می گذارد و بر انتقال آنها به حرکت هماهنگ و جمعی گروه های باکتریایی بزرگ تأثیر می گذارد. مطالعاتی وجود دارد که نشان می دهد حرکت جمعی یا ازدحام باکتری ها توانایی کلونی های باکتریایی را برای دفع اثر آنتی بیوتیک ها افزایش می دهد. شروع رفتار جمعی مورد مطالعه در کار ما مستقیماً با ازدحام در ارتباط است.

آرونسون توضیح داد که موکوس یک ماده بسیار چالش برانگیز برای مطالعه است زیرا هم خواص مایع و هم مانند جامد را از خود نشان می دهد. مایعات معمولاً با سطح ویسکوزیته، ضخامت یا نازک بودن مایع، و جامدات با خاصیت ارتجاعی آنها، میزان نیرویی که می توانند قبل از شکستن تحمل کنند، توصیف می شوند. موکوس، یک مایع ویسکوالاستیک، هم به صورت مایع و هم به صورت جامد عمل می کند.

برای درک بهتر چگونگی آلوده شدن مخاط، این تیم از تکنیک های تصویربرداری میکروسکوپی برای مشاهده حرکت جمعی باکتری غلیظ Bacillus subtilis در مخاط مصنوعی معده خوک و مخاط طبیعی دهانه رحم گاو استفاده کردند. آنها این نتایج را با مشاهدات Bacillus subtilis مقایسه کردند که در یک پلیمر پلی ویدون محلول در آب در طیف وسیعی از غلظت ها، از سطوح بالا تا پایین پلی ویدون حرکت می کرد. محققان همچنین نتایج تجربی خود را با یک مدل محاسباتی برای حرکت جمعی باکتری ها در مایعات ویسکوالاستیک مانند موکوس مقایسه کردند.

این تیم دریافت که قوام مخاط عمیقاً بر رفتار جمعی باکتری ها تأثیر می گذارد. نتایج نشان داد که هرچه مخاط غلیظ تر باشد، باکتری ها به احتمال زیاد حرکت جمعی را نشان می دهند و یک گروه هماهنگ را تشکیل می دهند.

آرونسون گفت: ما توانستیم نشان دهیم که چگونه ویسکوالاستیسیته موجود در مخاط سازماندهی باکتری ها را افزایش می دهد، که به نوبه خود منجر به حرکت منسجم گروه های باکتریایی می شود که باعث عفونت می شوند.نتایج ما نشان می دهد که سطوح کشسانی و ویسکوزیته در مخاط، محرک اصلی در نحوه سازماندهی جوامع باکتریایی است، که می تواند بینشی در مورد چگونگی کنترل و جلوگیری از تهاجم باکتری به مخاط ارائه دهد.

آرونسون توضیح داد که این تیم انتظار دارند که مخاط انسان خواص فیزیکی مشابهی از خود نشان دهد، به این معنی که یافته های آنها برای سلامت انسان نیز مرتبط است.

آرونسون گفت: شروع حرکت جمعی باکتری ها و تعامل آنها با مخاط باید مانند مخاط گاو، خوک یا انسان باشد، زیرا این مواد خواص مکانیکی مشابهی دارند. نتایج ما پیامدهایی برای سلامت انسان و حیوانات دارد. ما نشان می دهیم که ویسکوالاستیسیته موکوس می تواند حرکت جمعی در مقیاس بزرگ باکتری ها را افزایش دهد، که ممکن است سرعت نفوذ باکتری ها به سد محافظ مخاط را تسریع کند و بافت های داخلی را آلوده کند.