محققان مکانیسم عملکرد سپر ضد میکروبی بدن را در تنظیم میکروبیوم کشف کردند

میکروبیوم روده ی ما نقشی حیاتی در سلامت و سیستم ایمنی ما دارد. هر گونه عدم تعادلی نه تنها با التهاب مزمن روده، بلکه همچنین با دیابت نوع 2 و سایر بیماری ها مرتبط است.
گروهی از محققان بیمارستان دانشگاه Tübingen، برای نخستین بار مکانیزم عملکرد سپر حفاظتی ضد میکروبی موجود در بدن که در تنظیم میکروبیوم و تعیین ترکیب باکتریهای آنها نقش دارد را کشف کردند. این مقاله در نسخه ی اخیر PNAS منتشر شده است. این مکانیزم، اطلاعاتی اساسی از ساختار سد روده ای و تعامل میان میکروب و میزبان را ارائه می دهد. پروفسورWehkamp از بیمارستان دانشگاه توبینگن می گوید: این کشف رویکردی جدید را به درمان های آتی، و همچنین توسعه آنتی بیوتیک ها و روشهای جدید برای مدولاسیون میکروبیوم مفید، گشوده است.

میکروبیوم روده ی ما نقشی حیاتی در سلامت و سیستم ایمنی ما دارد. هر گونه عدم تعادلی نه تنها با التهاب مزمن روده، بلکه همچنین با دیابت نوع 2 و سایر بیماری ها مرتبط است.
گروهی از محققان بیمارستان دانشگاه Tübingen، برای نخستین بار مکانیزم عملکرد سپر حفاظتی ضد میکروبی موجود در بدن که در تنظیم میکروبیوم و تعیین ترکیب باکتریهای آنها نقش دارد را کشف کردند. این مقاله در نسخه ی اخیر PNAS منتشر شده است. این مکانیزم، اطلاعاتی اساسی از ساختار سد روده ای و تعامل میان میکروب و میزبان را ارائه می دهد. پروفسورWehkamp از بیمارستان دانشگاه توبینگن می گوید: این کشف رویکردی جدید را به درمان های آتی، و همچنین توسعه آنتی بیوتیک ها و روشهای جدید برای مدولاسیون میکروبیوم مفید، گشوده است.

اثر defensin HD-5  که مانند بمب های خوشه ای عمل کرده و سیستم ایمنی بدن را تقویت می نماید
محققان اثر آنتی بیوتیک های خود بدن را که تاثیری همانند "بمب خوشه ای" دارد، کشف کردند. این آنتی بیوتیکها که اصطلاحاdefensins (از جنس پپتید هستند)، نامیده می شوند، توسط سلول های گرانول پانت(Paneth granule cells) در روده کوچک ساخته و ترشح می شوند. پپتید Defensin HD-5، که بدن به طور طبیعی آن را تولید و در روده آزاد می کند، اگر در شرایط خاص در معرض باکتری ها در دیواره ی دستگاه گوارش قرار گیرد، مانند بمب خوشه ای قطعه قطعه می شود. پروفسورWehkamp در توصیف این کشف می گوید: این قطعات، آنطور که قبلا تصور می شد ضایعات بی اثری نیستند، آنها اثرات ضد میکروبی علیه باکتریهای کومنسال، باکتری های بی ضرر و باکتری های بیماریزا دارند. محققان 250 نوع ترکیب آنتی بیوتیکی جدید را در تمامی قطعه های مختلف پپتید Defensin HD-5 پس از متلاشی شدن، در آزمایشگاه یافتند. دکتر Wehkamp می افزاید: این مکانیزم به طرز چشمگیری اسپکتروم دفاع ضد میکروبی بدن را علیه مزاحمان احتمالی افزایش می دهد.
محققان  Tübingen، که سال ها تحقیقات زیادی در زمینه میکروبیولوژی انجام داده اند، در سال 2011 با انتشار مقاله ای در مجله ی "Nature" اعلام کردند که defensins نقش مهمی در حفظ تعادل بین باکتری ها و سطوح بدن در همه ارگانها، به ویژه در روده دارند.
دانشمندان در آخرین مقاله ی خود در PNAS نشان دادند که چگونه شرایط غالب درون روده ما بر فعالیت و ساختار defensins تاثیر می گذارد: در شرایط کمبود اکسیژن- که اغلب در روده رخ می دهد - پپتید HD-5 که در ابتدا بصورت تاخورده ترشح می شود(اکسید شده) ، باز شده و فعال می گردد. در نتیجه، پروتئازهایی که در لایه ی مخاطی روده وجود دارند، می توانندHD-5 defensin را به قطعات زیادی تقسیم کنند و بنابراین این سلاح ضد میکروبی را فعال نمایند. بدن از یک پپتید، ترکیباتی بی نهایتی برای حمله به میکروب ها و کنترل آنها ایجاد می کند که یک روش بسیار هوشمند و کارآمد دفاعی است.

هیچ چیزی از خلال شبکه ی دفنسینHD-6 عبور نمی کند
جالب توجه است، که طبیعت مکانیسم دفاعی کاملا متفاوت دیگری را در سایر پپتید دیفنسینهای سلول پانت ایجاد کرده است: دفنسینHD-6 در مقایسه با دفنسین  HD-5، در برابر هر گونه تخریب ناشی از پروتئازها محافظت می شود، زیرا قادر به ایجاد یک شبکه غیر قابل نفوذ است. دانشمندان گزارش می دهند که دفنسین HD-6 به طور کامل در لایه ی مخاطی دستگاه گوارش پایدار باقی می ماند، در حالی که دفنسینHD-5 که در همان محل قرار دارد به قطعاتی شکسته می شود.
سپس محققان توانستند بطور مصنوعی قطعات جداگانه ای از دفنسین HD-5 را تولید کرده و آنها را بر روی انواعی از باکتری ها آزمایش کنند. نتایج این بررسی ها قابل توجه بود: این قطعات اثرات شگفت انگیز ضد میکروبی متغیری علیه باکتری های بی ضرر و بیماریزا، از جمله باکتری های گرم منفی، که در بروز مقاومت به آنتی بیوتیک ها مشهورند، نشان دادند.

تنوع بیشتر فلور روده در موش
محققانTübingen همچنین ثابت نمودند که قطعات HD-5 بر ترکیب باکتری های روده ی موش تاثیر می گذارد و تنوع فلور روده کوچک را افزایش می دهد. محققان یک قطعه ی خاص ازHD-5 را بصورت خوراکی به موشها داده و آنها را با یک گروه از موشهای کنترل، که غذای طبیعی دریافت می کردند، مقایسه نمودند. نتایج شگفت انگیز بود: خوردن این قطعه منجر افزایش نسبت باکتریهای گونه یAkkermansia sp.  در روده ی موشهای گروه آزمایش شده بود. تحقیقات پیشین نشان داده است که کاهش حضور این باکتری "خوب" در روده با بیماری های مختلفی مانند دیابت و سندرم متابولیک ارتباط دارد. دکتر Wehkamp می گوید: فرآیند قطعه قطعه شدن این پپتید، تنوع سپر محافظتی ضد میکروبی را افزایش می دهد، به ویژه به این دلیل که پپتید اولیه یکی از رایج ترین پپتیدهای تولید شده و ترشح شده در کل ارگان ها است.

فرصت هایی برای ابداع درمان ها و آنتی بیوتیک های جدید
دکتر Wehkamp، در خلاصه ای از این پیشرفت می گوید: این مطالعه راه را برای درکی کاملا جدید از برخورد میزبان با باکتری ها گشود، همچنین نشان داد که چگونه میکروبیوم توسط سپر دفاعی بدن تنظیم می شود. این اطلاعات بسیار جالب توجهند زیرا تعداد بسیار زیادی از کارهای تحقیقاتی بر روی "میکروبیوم" در سرتاسر جهان انجام می شوند. کشف گروه ما در توبینگن، فرصت هایی را برای یافتن مواد جدید آنتی بیوتیکی به عنوان تعدیل کننده های میکروبیوم یا انواع جدیدی از آنتی بیوتیک ها بوجود آورده است.
با این حال، تجزیه و تحلیل فعلی ما از قطعات پپتیدهای ضد میکروبی و نقش آنها در دفاع از بدن در برابر میکروارگانیسم ها - از جمله روش های ممکن برای درمان باکتری هایی که مقاوم به آنتی بیوتیک ها هستند – هنوز در مراحل اولیه است. بازسازی این قطعات که توسط گروه توبینگن کشف شد، آسان است و می تواند در درمان بیماری های مختلف در آینده نقش داشته باشد