بیوفیلم

بررسی استقرار و پایداری بیوفیلم کاندیدا آلبیکانس

محققان به کمک فاکتور رونویسی Stp2 در صدد بررسی ابعاد گوناگون بیوفیلم کاندیدا آلبیکانس برآمده‌اند. آن‌ها در این تحقیق روش‌هایی جدید برای تجزیه و تحلیل کمی تصاویر ایجاد نموده‌اند و از آن‌ها برای بررسی سرعت رشد بیوفیلم و نیز تراکم استفاده کرده‌اند. روش کار بدین صورت است که تکثیر عمومی از طریق بررسی منحنی رشد انجام شد. سویه‌ها پیش از کشت شبانه، در دمای 30 درجه سانتی‌گراد کشت داده شدند.


پاتوژن قارچی کاندیدا آلبیکانس بیوفیلم هایی چندشکلی تشکیل می‌دهد که در آن مورفوژنسیس (ریخت‌زایی) هیفال و سازش متابولیک به‌طرزی جدی توسط شبکه‌ای پیچیده از فاکتورهای رونویسی هماهنگ شده است. فاکتور رونویسی مجموعه‌ای از پروتئین‌های مختلف است که باعث فعال‌شدن ژن‌ها و نیز تولید پروتئین‌های دیگر می‌شود. سنجش و متابولیسم آمینو اسید ها نقش مهمی در مراحل مختلف رشد بیوفیلم دارد. این نقش را می‌توان از مرحله چسبندگی تا بلوغ مشاهده کرد.

کاندیدا آلبیکانس گونه‌ای قارچ است که بیشتر با میکروبیوم دستگاه گوارش، واژن و میکروبیوم پوست در ارتباط است. این گونه قارچی که در مقیاس میکروسکوپی قابل مشاهده است، در دسته میکروارگانیسم های تشکیل‌دهنده فلورمیکروبی بدن است. در شرایط خاص، مانند سرکوب سیستم ایمنی و یا اختلال در قسمتی از میکروبیوتای بخش مرتبط با آن، می‌تواند عامل بیماری شود و این عیب را دارد که نقشی تکثیردهنده دارد، بدان مفهوم که می‌تواند به‌نحوی پیشروی کند که تقریباً در هر بخشی از بدن انسان شاهد آلودگی باشیم.

لازم به توضیح است که Stp2 یک فاکتور رونویسی است که بیان ژن‌ های permease آمینو اسید را فعال می‌کند. بیان ژن، فرایندی است که در آن اطلاعات درون ژن استفاده می‌شود؛ تا به مرحله‌ای برسیم که فراورده‌ای کاربردی از آن بدست آید. این برای قلیایی‌سازی محیطی و نیز رشد هیفال در مقیاس و شرایط آزمایشگاهی در طی فاگوستیوز ماکروفاژ مورد نیاز است.

در حالی که به خوبی مشخص شده است که Stp2 در پاسخ به اسیدهای آمینه خارجی فعال می‌شود، نقشی که در تشکیل بیوفیلم بازی می‌کند هنوز ناشناخته است. علاوه بر روش‌هایی که به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند، محققان در این تحقیق از روش‌های تازه توسعه‌یافته به‌منظور تجزیه و تحلیل خودکار تصویر بهره جسته‌اند. تمامی این تلاش‌ها و دقت‌ها، تنها با این هدف است که در مورد رشته‌ها و نیز رشد بیوفیلم تنظیم‌شده توسط Stp2 به برداشتی جامع رسید.

نتایج حاکی از آن است که در حذف stp2Δ، پایبندی جهش به سطوح غیر زنده و نیز تشکیل مسیر جوانه اولیه به‌شدت مختل شده است؛ اما بیوفیلم های بالغ با تراکم سلولی و ساختارهای موروفلوژیک قابل قیاس با سویه‌های کنترل تشکیل شده است. به نظر می‌رسد سازگاری با مواد مغذی وابسته به Stp2 نقشی مهم در توسعه بیوفیلم بازی می‌کند. بیوفیلم های stp2Δ تشکیل‌شده تحت جریان برقرار مواد مغذی، نشان‌دهنده کاهشی کلی در تشکیل بیوفیلم هستند. این در حالی است که در شرایط پایدار، فشار ناشی از جهش باعث تولید بیوفیلم هایی با فعالیت متابولیکی پایین‌تر می‌شود. این عمل موجب افزایش بقای سلولی و طول عمر بیوفیلم می‌شود.

حذف Stp2 منجر به مورادی از این قبیل می‌شود: افزایش حساسیت راپامایسین (سیرولیموس)، فعال‌سازی رونویسی GCN4، اعمال نقشی تنظیمی در رونویسی از مسیر کنترل اسیدهای آمینه، و نیز نشان‌دادن اتصال Stp2 به سایر مسیرهای سازنده مغذی. به‌طور خلاصه و در لفظی همه‌جانبه، می‌توان گفت که فاکتور رونویسی Stp2 برای C مهم است. در ادامه می‌توان به این موارد هم گریز زد: تشکیل بیوفیلم آلبیکانس -که به تحکیم و القای مورفوژنسیس کمک می‌کند-؛ و نیز بازی کردن نقشی تحت عنوان واسط سازگاری مواد مغذی و ماندگاری سلولی در بیوفیلم های بالغ.

اجتماعات پیچیده سلول‌های بسیار مقاوم نسبت به آنتی‌بیوتیک، می‌تواند در هیبت یک منبع عفونی ایفای نقش کند؛ زیرا که سلول‌های بیوفیلم جداشده می‌توانند در چندین نقطه از بدن منتشر شوند. و این نکته نباید مغفول بماند که این قارچ موجب مرگ و میر 50 درصدی ناشی از عفونت‌های خونی است. نتایج این تحقیق مبین آن است که سنجش و استفاده از مواد مغذی برای تشکیل فیلم کاندیدا آلبیکانس ها و نیز تشکیل بیوفیلم، مهم است و لازم. شایان ذکر است که بیوفیلم های بالغ مرتبط با فعال‌سازی چرخه TCA و متابولیسم اسید آمینه هستند.

یکی از مراحل گسترش بیوفیلم این است که بلوغ از لایه‌های مسیر میکروبی به جمعیتی متراکم صورت بگیرد. بنابراین یکی از کارهای مفید که در این تحقیق انجام شده است این است که تأثیر Stp2 بر بلوغ بیوفیلم بررسی شده است. پس از مرحله پیوستن اولیه، محیط جدید تجدید می‌شود و بیوفیلم های بالغ این فرصت را دارند که در دمای 30 درجه سانتی‌گراد زمان ماند داده شوند. پس از 24 ساعت نرخ رشد بیوفیلم مورد محاسبه قرار می‌گیرد. این محاسبه نشان‌دهنده آن است که رشد اختلاف معنی‌داری برای سویه‌های آزمایش نشان داده نمی‌شود. گرچه سلول‌های stp2Δ در مراحل اولیه شکل‌گیری بیوفیلم دارای نواقصی است، ولی قادر به رسیدن به چگالی سازندهای بیوفیلم Stp2 بودند.

از آنجا که فاکتور رونویسی Stp2 نقشی کنترلی برای اسیدهای آمینه خارج‌سلولی ایفا می‌کند، نقش آن نیز برای استقرار و بلوغ بیوفیلم بررسی شده است. بیوفیلم ها با پایبندی سلول‌های جداگانه به سطوح جامد بیوتیک و یا غیر زنده آغاز می‌شوند. بنابراین، در این تحقیق نقش Stp2 در اتصال به صفحات کشت پلی‌استایرن مورد آزمایش قرار گرفت.

جذب مناسب اسیدهای آمینه، به‌ویژه برای بیماری‌زایی قارچ بسیار مهم است، زیرا مسیر SPS برای آسیب و فرار از ماکروفاژها ضروری است. سنجش و متابولیسم اسیدهای آمینه خاص مانند آرژینین، پرولین و میتونین باعث انتقال مورفولوژیکی از مخمر می‌شود. بیوفیلم ها نشان‌دهنده محیطی ریز هستند که بیان‌کننده این است که مورفوژنسیس و سازگاری مواد مغذی کاملاً با هم مرتبط هستند.

طبق مشاهدات این تحقیق، در مراحل اولیه شکل‌گیری بیوفیلم جهش stp2Δ پایبندی به سطوح غیرزنده و جوانه‌زنی را به تأخیر انداخته و از این طریق آن را با مشکل مواجه ساخته است. اما در نهایت با کنترل‌های صورت‌گرفته، بیوفیلم هایی بالغ با تراکم و مورفولوژی قابل‌قیاس با گروه‌های کنترل تشکیل داد.

با چشم‌پوشی از کاهش مشاهده شده در تعداد سلول‌های چسبنده، محققان شاهد کاهشی چشمگیر در شکل‌گیری stp2Δ بودند. شناخت و جذب برخی از اسیدهای آمینه خارج‌سلولی باعث می‌شود که تغییرات مورفولوژیکی حاصل گرد. مطالعات متعددی موجود است که حاکی از تنظیم مجدد رونویسی ژن‌های جذب اسید آمینه و ژن‌های بیوسنتز در بیوفیلم های بالغ است.

منبع
Frontiers in Microbiology
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نوشته‌های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن
بستن