تغییرات ژنی استافیلوکوکوس اورئوس در افراد مبتلا به اگزما

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، یک تجزیه و تحلیل جدید نشان می دهد که چگونه استافیلوکوکوس اورئوس جهش هایی را به دست می آورد که به آن اجازه می دهد تکه های اگزما را کلونیزه کند.

پوست انسان خانه میلیون ها میکروب است. یکی از این میکروب ها، استافیلوکوکوس اورئوس، یک پاتوژن فرصت طلب است که می تواند به تکه های پوست آسیب دیده از اگزما، که به عنوان درماتیت آتوپیک نیز شناخته می شود، حمله کند.

در یک مطالعه جدید، محققان MIT و سایر موسسات کشف کرده اند که این میکروب می تواند به سرعت در میکروبیوم یک فرد تکامل یابد. آنها دریافتند که در افراد مبتلا به اگزما، استافیلوکوکوس اورئوس به گونه ای با جهش در یک ژن خاص تبدیل می شود که به رشد سریع تر آن روی پوست کمک می کند.

این مطالعه اولین بار است که دانشمندان مستقیماً این نوع تکامل سریع را در میکروبی مرتبط با یک اختلال پیچیده پوستی مشاهده کردند. این یافته ها همچنین می تواند به محققان کمک کند تا درمان های بالقوه ای را ایجاد کنند که علائم اگزما را با هدف قرار دادن انواع استافیلوکوکوس اورئوس که دارای این نوع جهش هستند و علائم اگزما را بدتر می کنند، تسکین می دهند.

تامی لیبرمن، استادیار مهندسی عمران و محیط زیست و عضو موسسه مهندسی پزشکی و علوم MIT می گوید: این اولین مطالعه ای است که نشان می دهد ژنوتیپ های استاف اورئوس در افراد مبتلا به درماتیت آتوپیک در حال تغییر است. طبق اطلاعات من، این مستقیم ترین شواهد دال بر تکامل تطبیقی ​​در میکروبیوم پوست است.

لیبرمن و ماریا ترزا گارسیا رومرو، متخصص پوست و استادیار موسسه ملی اطفال در مکزیک، نویسندگان ارشد این مطالعه هستند که امروز در Cell Host and Microbe منتشر شده است. فلیکس کی، فوق دکترای سابق MIT که اکنون رهبر گروه در موسسه زیست شناسی عفونت ماکس پلانک است، نویسنده اصلی مقاله است.

تخمین زده می شود که بین 30 تا 60 درصد افراد استافیلوکوکوس اورئوس را در سوراخ بینی خود حمل می کنند، جایی که معمولاً بی ضرر است. در افراد مبتلا به اگزما، که حدود 10 میلیون کودک و 16 میلیون بزرگسال در ایالات متحده را تحت تاثیر قرار می دهد، استافیلوکوکوس اورئوس اغلب به تکه های اگزما گسترش می یابد و پوست را عفونی می کند.

لیبرمن می گوید: هنگامی که یک شکاف در پوست ایجاد می شود، استاف اورئوس می تواند محل رشد و تکثیر پیدا کند. تصور می شود که باکتری ها به این آسیب شناسی کمک می کنند، زیرا سموم ترشح می کنند و سلول های ایمنی را جذب می کنند، و این واکنش ایمنی بیشتر به سد پوستی آسیب می زند.

در این مطالعه، محققان می خواستند بررسی کنند که چگونه استافیلوکوکوس اورئوس می تواند خود را با زندگی بر روی پوست بیماران اگزما سازگار کند.

لیبرمن می گوید: این میکروب ها به طور معمول در بینی زندگی می کنند، و ما می خواستیم بدانیم که آیا وقتی روی پوست درماتیت آتوپیک قرار می گیرد، آیا برای زندگی در آنجا باید تغییر کند؟ و آیا می توانیم از تماشای تکامل آن چیزی در مورد نحوه تعامل این باکتری ها با درماتیت آتوپیک پوست یاد بگیریم؟

برای پاسخ به این سؤالات، محققان بیماران 5 تا 15 ساله را که برای اگزمای متوسط ​​تا شدید تحت درمان بودند، انتخاب کردند. آنها یک بار در ماه به مدت سه ماه و سپس دوباره در نه ماهگی از میکروب ها روی پوست خود نمونه برداری کردند. نمونه ها از پشت زانوها و داخل آرنج (شایع ترین محل های تحت تاثیر اگزما)، ساعدها که معمولا تحت تاثیر قرار نمی گیرند و سوراخ های بینی گرفته شد.

سلول های استافیلوکوکوس اورئوس از هر محل نمونه به طور جداگانه برای ایجاد 10 کلونی از هر نمونه کشت داده شدند و پس از تشکیل کلنی های بزرگ، محققان ژنوم سلول ها را توالی یابی کردند. نزدیک به 1500 کلنی منحصر به فرد را به دست آوردند که محققان را قادر ساخت تا تکامل سلول های باکتریایی را با جزئیات بسیار بیشتر از آنچه قبلا ممکن بود مشاهده کنند.

با استفاده از این روش، محققان دریافتند که اکثر بیماران یک دودمان منفرد از استافیلوکوکوس اورئوس را حفظ می کنند، یعنی اینکه یک سویه جدید از محیط یا شخص دیگری وارد شده و جایگزین سویه موجود استافیلوکوکوس اورئوس شود، بسیار غیرمعمول است.

لیبرمن می گوید: علی رغم ثبات در سطح دودمان، ما شاهد پویایی های زیادی در سطح کل ژنوم هستیم، جایی که جهش های جدید دائماً در این باکتری ها ایجاد می شوند و سپس در کل بدن پخش می شوند.

بسیاری از این جهش ها در ژنی به نام capD به وجود آمدند که آنزیمی لازم برای سنتز پلی ساکارید کپسولی را رمزگذاری می کند - پوششی که از استافیلوکوکوس اورئوس در برابر شناسایی توسط سلول های ایمنی محافظت می کند. محققان دریافتند در دو نفر از شش بیمار عمیقاً نمونه برداری شده، سلول های دارای جهش capD کل جمعیت میکروبیوم پوست استافیلوکوکوس اورئوس را در بر گرفتند. سایر بیماران با سویه هایی کلونیزه شدند که در ابتدا فاقد کپی عملکردی از capD بودند، در مجموع 22 درصد از بیماران فاقد capD در پایان مطالعه بودند. در یک بیمار، چهار جهش مختلف از capD به طور مستقل در نمونه های مختلف استافیلوکوکوس اورئوس ایجاد شد، قبل از اینکه یکی از آن گونه ها غالب شود و در کل میکروبیوم پخش شود.

در آزمایش سلول های باکتریایی در حال رشد در یک ظرف آزمایشگاهی، محققان نشان دادند که جهش به capD به استافیلوکوکوس اورئوس اجازه می دهد سریعتر از سویه های استافیلوکوکوس اورئوس با ژن capD طبیعی رشد کند. سنتز پلی ساکارید کپسولی به انرژی زیادی نیاز دارد، بنابراین وقتی سلول ها مجبور به ساختن آن نیستند، سوخت بیشتری برای رشد خود دارند. محققان همچنین فرض می کنند که از دست دادن کپسول ممکن است به میکروب ها اجازه دهد بهتر به پوست بچسبند زیرا پروتئین هایی که به آنها اجازه می دهد به پوست بچسبند بیشتر در معرض قرار می گیرند.