Genotoxicity شاخه ای از علم سم شناسی می باشد که به منظور شناسایی ترکیبات و موادی طراحی شده است که توانایی آسیب به DNA  و ایجاد جهش را دارا هستند. این به دلیل توانایی در ایجاد سرطان، سرطان زا (Carcinogen) هم نامیده میشوند. لزوم شناسایی این مواد سمی جهش زا در صنعت های مختلفی از جمله داروسازی، کشاورزی و تولید غذا اهمیت دارد زیرا مصرف کننده نهایی این محصولات خود انسان می باشد. به همین جهت روش های مختلفی جهت شناسایی و ارزیابی این مواد سمی به وجود آمده اند. روش های نوین در محیط in vitro با استفاده از باکتری ها و رده های سلولی جایگزین روش‌های قدیمی استفاده از حیوانات آزمایشگاهی مانند موش و رت شده اند. بعضی از این روش‌های نوین از جمله تست ایمز، استفاده از رده های سلولی و تست کروموزوم ها بیشتر از بقیه کاربرد دارند. گزارشاتی که در مورد ایجاد سرطان وجود دارد بر این حقیقت دلالت دارد که عوامل ایجاد کننده سرطان تغییر یافته است، به طوری که مواد شیمیایی یکی از عوامل اصلی ایجاد کننده سرطان در نظر گرفته شده است. دلیل این امر افزایش ارتباط  با مواد شیمیایی می باشد. با این حال امروزه روش هایی جهت شناسایی سرطان زا بودن مواد شیمیایی وجود دارد که به بررسی آنها می پردازیم [1]

تست ایمز Ames test

وسیع ترین و بهترین تست سریعی که مورد استفاده قرار می گیرد تست آیمز است که به نام مخترع آن، بروس آیمز، که یک بیولوژیست مولکولی است نام گذاری شده است. این تست توانایی شیمیایی برای ایجاد موتاسیون در باکتری سالمونلا تایفی موریوم اندازه گیری می کند که در سال 1940 توسعه پیدا کرد. ژنتیک و بیوشیمی سالمونلا به خوبی شناخته شده است. این باکتری به سرعت و به آسانی رشد می کند نتایج این تست به آسانی تفسیر می شود و قابل تکرار است. در واقع آزمون آیمز ژن جهش هایی که در سنتز هیستدین دخالت دارند را حمل می کند و در واقع این باکتری جهش یافته هایی هستند که اگزوتروفیک می باشند، یعنی جهشی در آنها، موجب شده است که برای رشد، نیاز به هیستیدین داشته باشند. در نتیجه آنها برای اینکه بتوانند رشد کنند نیاز به هیستیدین دارند و در محیط فاقد هیستیدین قابلیت رشد را از دست می دهند. این روش بر پایه چندین زنجیره هیستدین در سالمونلا که هر کدم در بر دارنده جهش‌های مختلفی در ژن های در اپرن هیستیدین هستند،  می باشند. این جهش ها بعنوان نقاط داغی برای مواد جهش زا که سبب آسیب DNA از طریق ساز و کارهای مختلف می شوند، عمل می کنند. در واقع این باکتری ها در اپرن هیستیدن خود دارای جهش هستند که از ناتوانی آنها برای رشد در محیط فاقد هیستیدین برای شناسایی عوامل جهش زا استفاده می شود.

سیتم تنظیمی گلوبال رگولون در استافیلوکوکوس اورئوس

در سیستم رگولون گروهی از ژن­ها که در مکان­های متفاوتی از کروموزوم قرار دارند به صورت هماهنگ تنظیم می­شوند. این مجموعه از ژن­ها یا اپرون­ها توسط پروموتورهای مجزا بیان می­شوند ولی این ژن­ها توسط یک مولکول تنظیمی یکسان کنترل می­شوند (شکل 1).

شکل 1. ساختار رگولون. پروتئین تنظیمی با پروموتورهای چندین ژن در مکان­های مختلف ژنوم برهمکنش داده و در تنظیم این ژن­ها نقش دارد.

استافیلوکوکوس اورئوس با تولید فاکتورهای بیماریزایی مختلف سطحی (مانند عوامل چسبندگی) و خارج سلولی (مانند توکسین­ها) می­­تواند عفونت ایجاد نماید.  بیان بسیاری از عوامل بیماریزایی در استافیلوکوکوس اورئوس بسیار هماهنگ بوده و معمولاً توسط فاکتورهای تنظیمی گلوبال[1] مانند agr [2]و sar [3] کنترل می­شود. فاکتورهای تنظیمی رونویسی طیف مختلفی از ژن­های غیر مرتبط را کنترل می­کنند، بسیاری از این ژن­ها در بیماریزایی باکتری نقش دارند (1).

فاکتور تنظیمی گلوبال sar

لوکوس تنظیمی دیگر sar نام دارد. بر خلاف agr، لوکوس sar سنتز پروتئین­های خارج سلولی (مانند همولیزین­ها) و هم سنتز پروتئین­های دیواره سلولی (مانند پروتئین متصل شونده فیبرونکتین) را در استافیلوکوکوس اورئوس فعال می­کند.

ساختار خانواده پروتئین  SarA

 لوکوس sar در یک قطعه 1.2 kb در ژنوم قرار گرفته و شامل سه رونوشت می­باشد که با هم همپوشانی[4] دارند و دارای سه پروموتور مجزا به نام های P1، P2 و P3 می­باشند. این سه رونوشت شامل sarA، sarC و sarB هستند. همه این رونوشت­ها ORF به نام sarA را کد می­کنند که همگی انتهای  َ3 مشترک دارند ولی از پروموتورهای مجزا شروع می­شوند (1). 

پروتئین  SarA

پروتئین SarA در بین خانواده sar بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته است. پروتئین SarA یک پروتئین 124 آمینواسیدی میباشد. بررسی اخیر ساختار کریستالی SarA نشان می­دهد که این پروتئین ساختار مارپیچ بالدار دارد. پروتئین SarA مانند همولوگ آن SarR یک ساختار مارپیچی بالدار دوتایی می­باشد

انواع سلول های بنیادی  و کاربرد سلولهای بنیادی سرطان جهت پیشگیری و درمان سرطان

سلول­های بنیادی

بدن انسان شامل 200 نوع مختلف سلول می­باشد که این سلول­ها در بافت­ها و اندام­ها سازماندهی یافته­اند تا عملکردهای مورد نیاز برای حیات و تولید مثل را فراهم نمایند. از نظر تاریخی زیست­شناسان به پدیده­های زیستی که قبل از تولد رخ می­دهد علاقه­مند بوده­اند. نیمه دوم قرن بیستم زمان طلایی برای زیست­شناسی تکاملی بود، به خاطر اینکه مسیرهای تنظیمی اصلی که در اختصاصیت[1] و ریخت­زایی[2] بافت­ها نقش داشتند در سطح مولکولی مشخص شدند. منشاء تحقیقات سلول­های بنیادی وقتی بود که دانشمندان آرزو داشتند که بفهمند که چطور بافت­ها در انسان­های بالغ حفظ می­شوند در حالی که انواع سلول­های مختلف در جنین ایجاد می­شوند.

از قبل مشخص شده که سلول­های موجود در یک بافت مشخص از نظر سلولی با هم هتروژنسیته دارند. در بعضی از بافت­ها مانند خون، پوست و اپی­تلیوم روده، سلول­های تمایز یافته عمر کوتاهی داشته و قادر به خود نوسازی[3] نیستند. بنابراین دانشمندان فهمیدند که چنین بافت­های توسط سلول­های بنیادی حفظ می­شوند. سلول­های بنیادی به سلول­های گفته می­شود که ظرفیت نوسازی زیادی داشته و توانایی ایجاد سلول­های دختری را داشته که این سلول­های دختری خود تحت تمایز بیشتر قرار می­گیرند. چنین سلول­های فقط رده­های سلولی تمایز یافته را برای بافت­های که در آن قرار دارند تولید نموده و به بنابراین به این سلول­ها چند پتانسیلی[4] یا تک پتانسیلی گفته می­شود (شکل1) (1).

شکل1. منشاء سلول­های نبیادی. به سلول­هایی که قادرند تمام انواع سلول را در یک موجود بالغ ایجاد کنند سلول پرتوان[5]  گویند. اگر علاوه بر آن آنها قادر باشند بافت­های خارج جنینی را  نیز ایجاد کنند به آنها همه توانی[6] گفته می­شود. سلول­های چندپتانسیلی قادرند تمام انواع سلول­های تمایز یافته در یک بافت مشخص را ایجاد کنند. در بعضی مواقع یک بافت فقط حاوی یک رده تمایز یافته است و سلول­های بنیادی که این رده را حفظ می­کنند به عنوان تک پتانسیلی معرفی می­شوند.

CNS, central nervous system; ICM, inner cell mass.

در روزهای اول تحقیقات سلول­های بنیادی، بین سه نوع بافت تمایز داده می­شد: 1- بافت­های اپیدرمی که سلول­های تمایز یافته آن دارای نوسازی سریع می­باشند، 2- بافت­ مغز که به نظر می­رسد خودنوسازی نداشته باشد و 3، بافت­های مانند کبد که سلول­های آن به دو سلول دختر با عملکرد یکسان تقسیم می­شوند. اگرچه هنوز این گفته صحیح است که بافت­های بالغ مختلف از نظر نسبت سلول­های تکثیری و ماهیت اجزای تمایز دهنده سلول با هم فرق دارند، ولی در سال­های اخیر مشخص شده است که بعضی از بافت­ها که قبلاً فکر می­شد فاقد توانایی نوسازی هستند حاوی سلول­های بنیادی هستند.

یک دلیل که باعث شد مدت زمان زیادی طول بکشد تا سلول­های بنیادی به عنوان یک  زمینه تحقیقاتی به طور کامل پذیرفته شود این بود که در سال­های اولیه زمان و انرژی زیادی برای تعریف یک سلول به عنوان سلول بنیادی صرف شد. علاوه بر این خصوصیات دیگری برای سلول­های بنیادی مانند کم یاب بودن ، ظرفیت تقسیم نامتقارن یا تمایل به تقسیم کمتر، در نظر گرفته شد و بنابراین در صورتی که سلولی این خصوصیات را نداشت از لیست سلول­های بنیادی حذف می­شود. با این وجود هنوز بعضی از دانشمندان با این تعریف مخالفت می­کنند.

استفاده از اصطلاح سلول پیش­ساز یا سلولی که به صورت گذرا تکثیر می­کند، باید به سلول­های گفته شود که اجزای سلول بنیادی را از دست داده­اند ولی توانایی تقسیم و تمایز بیشتر را دارند (1).

سلول­های بنیادی سرطان

اخیراً توجه زیادی به موضوع سلول­های بنیادی سرطان شده است. سلول­های بنیادی سرطان خیلی شبیه به سلول­های بنیادی معمول بافتی دارند با این معنی که سلول­ها در تومورها هتروژن بوده و تنها بعضی از سلول­ها (سلول­های بنیادی سرطان یا سلول­های شروع کننده تومور) دارای توانایی حفظ تومور یا رشد مجدد پس از شیمی­درمانی هستند. مفهوم سلول بنیادی سرطان مهم می­باشد چون این مفهوم یک رویکرد جدید را برای درمان سرطان پیشنهاد می­کند.

شکل2. فرضیه سلول­ بنیادی سرطان. تومور بالای به صورت یک جمعیت یک دست از سلول­ها نشان داده شده درحالی که تومور پایین حاوی سلول بنیادی سرطان و سلول­های تمایز یافته است. شیمی درمانی موفق یا ناموفق بر اساس رفتار سلول­ها در تومور تفسیر می­شود.

DNA واکسن­ها: DNA Vaccines

واکسن­های که امروزه مورد تایید هستند بیشتر شامل پاتوژن­های کشته شده، زیر واحدهای از پاتوژن­ها (مثل پروتئین­ها) و یا ویروس­های ضعیف شده هستند. واکسن­های غیرزنده از طریق القاء سلول­های T  CD4+ و مکانیسم­های همورال ایمنی ایجاد می­کنند، اما این ایمنی بلند مدت نمی­باشد. در مقابل واکسن­های زنده ضعیف شده هر دو سیستم ایمنی سلولی و همورال را تحریک نموده و ایمنی با زمان بیشتری ایجاد می­کنند. با این حال میزان تضعیف باعث کاهش ایمنی­زایی واکسن زنده می­شود و در مواقعی که تولید واکسن ضعیف شده قرار است چندین نوع (subtypes) ویروس یا پاتوژن را هدف قرار دهد، مشکل وجود دارد. نگرانی­هایی در مورد ایمنی[1] استفاده از هر دو نوع واکسن­های غیر زنده یا ضعیف شده وجود دارد. این محدودیت­ها باعث شده که نیاز به نسل جدیدی از واکسن­ها با ایمنی­زایی وسیع­تر، احساس شود (2).

مطالعه در مورد DNA واکسن­ها اولین بار در دهه 1990 شروع شد، در آن زمان گزارش شد که DNA پلاسمیدی تزریق شده به پوست یا عضله باعث القاء پاسخ آنتی­بادی به آنتی­ژن­های ویروسی و غیر ویروسی می­شود. ساده و سازش­پذیری[2] این رویکرد تهیه واکسن باعث جلب توجه زیادی در انجام مطالعات در زمینه آنتی­ژن­های ویروسی و غیر ویروسی شده است. در تئوری DNA واکسن­ها (بدون نیاز به یک پاتوژن تکثیر شونده) می­توانند همانند واکسن­های زنده ضعیف شده ویروسی ،باعث پاسخ­های وسیع ایمنی شوند.

اولین بار اثبات مفید بودن DNA واکسن با تزریق یک پلاسمید کد کننده هورمون رشد انسانی[3] (HGH) به موش انجام گرفت. در این اولین آزمایش ژن hGH با هدف ساخت پروتئین آن جهت درمان به پوست ناحیه گوش موش تزریق شد. چندین موش ایمن شده سطوح قابل توجه­ای از آنتی­بادی را نشان دادند. مشابه پاسخ ایمنی مشاهده شده در عفونت ویروسی یا واکسیناسیون ویروس ضعیف شده، تولید داخل سلولی پرتئین یا آنتی­ژن پپتیدی باعث القاء پاسخ­ سلولی بالایی از نوع Th1 می­شود. با این حال به خاطر تولید کم پروتئین (کد شده توسط DNA واکسن) در بدن پاسخ ایمنی از نوع Th2 پایین خواهد بود (3).

با توجه به مفید بودن DNA واکسن­ها در مدل­های حیوانی کوچک، در ادامه مطالعات کارآزمایی­ بالینی[4] آنها نیز انجام گرفت. یکی از چندین مطالعات کارآزمایی­ فاز I که از حدود 2 دهه پیش شروع شده، در مورد بررسی ارزیابی DNA واکسن ویروس HIV-1 به منظور کاربرد درمانی و پیشگیری است.

در ادامه سایر مطالعات انجام شده شامل DNA واکسن برای سایر آنتی­ژن­های HIV-1 ، آنتی­ژن­های سرطان، آنفلوانزا، HPV[5] ، هپاتیت و مالاریا بود. با این حال نتایج این مطالعات اولیه رضایت بخش نبود. DNA واکسن­ها بی­­خطر بوده و خوب تحمل می­شوند، اما ثابت شده که ایمنی­زایی ضعیفی دارند (2).

تیتر آنتی­بادی القاء شده خیلی پایین بوده یا وجود ندارد، پاسخ سلول­های T از نوع CD+8 به ندرت بوده، و همچنین پاسخ سلول­های T از نوع CD+4 نیز کم می­باشد. با این حال این مطالعه­ها نشان دادند DNA واکسن­ها می­توانند بدون خطر در انسان پاسخ ایمنی ایجاد کنند (2).

 یک DNA واکسن برای حفاظت اسب­ها در برابر ویروس West Nile برای استفاده در دامپزشکی تائید شده است. Bar-Or و همکارانش با استفاده از یک DNA واکسن کد کننده پروتئین پایه میلین (در بیماران ماتیپل اسکلروزیس MS)، توانستند تحمل ایمنی اختصاصی به آنتی­ژن را  ایجاد نمایند. DNA واکسن­ها علارقم پاسخ­های ایمنی ضعیف در انسان مزایای زیادی دارند (3).

اخیراً 43 DNA واکسن بیماری­های ویروسی و غیر ویروسی در مراحل کارآزمایی بالینی در حال ارزیابی هستند (جدول1). اکثر (62%) این کارآزمایی­های بالینی در مورد واکسن HIV (33%) یا واکسن سرطان­ها (29%) تحقیق می­کنند (شکل1). تقریباً نیمی (38%) از واکسن­های سرطان در مورد ملانوما می­باشند. سایر کارآزمایی­های بالینی باقی مانده در مورد واکسن آنفلوانزا، هپاتیتB و C، HPV، و مالاریا تحقیق می­کنند.

 واکسن­های نانو ذره­ای[1]

امروزه نانوتکنولوژی این توان را به دانشمندان داده است که انواع نانوذره­ها را از نظر ترکیب، اندازه، شکل و خصوصیات سطحی که در زمینه پزشکی کاربرد دارد را طراحی کنند. نانوذرات به خاطر شباهت با اجزا سلول قادر به ورد به سلول­های زنده از طریق مکانیسم اندوسیتوز (به خصوص پینوسیتوز) هستند. در حقیقیت نانوذرات در حال ایجاد انقلابی در تشخیص و پیشگیری بیماری­ها هستند. ظهور ذرات شبه ویروسی (VLPs) و نانو­­ ذرات تجدید پذیر (مانند quantum dots و نانو ذرات مگنتیک) نشان دهنده تلاقی بیوتکنولوژی پروتئینی با نانوتکنولوژی غیرآلی بوده و یک زمینه مناسب برای پیشرفت نانوپزشکی فراهم می­کند (2).

استفاده از نانوتکنولوژی در واکسن­سازی بویژه در دهه گذشته افزایش چشمگیری داشته (شکل1) و باعث شکل­گیری رشته نانو­ واکسن[2] شده است. نانوذرات در هر دوی رویکردهای درمانی و پیشگیری به عنوان سیستم حمل کننده جهت افزایش پردازش آنتی­ژن و هم به عنوان ادجوانت کمک تحریکی برای فعال نمودن یا افزایش ایمنی استفاده شده­اند. استفاده از نانو واکسن به عنوان درمان بیشتر برای درمان سرطان­ها بکار رفته است و اخیراً برای درمان سایر بیماری­ها مانند آلزایمر مورد تحقیق قرار گرفته است.

نانو واکسن به عنوان عامل پیشگیری برای بیماری­های مختلفی استفاده شده است. تعدادی از نانو واکسن­های پیشگیری کننده برای انسان تایید شده­اند و بسیاری هم در مراحل کارآزمایی بالینی هستند (2).

شکل1: تعداد مقاله­های چاپ شده در زمینه نانوذرات و واکسن در Web of Science تا 29 جولای 2013

انواع نانو ذرات به ذراتی گفته می­شود که اندازه­ای بین 1 تا 100 نانومتر داشته باشند (شکل2).

4-1 انواع نانوذرات

1-4-1 نانوذرات پلیمری

انواع بسیاری از پلیمرهای سنتزی برای تهیه نانوذرات استفاده می­شوند، که از جمله می­توان به پلی D-L- لاکتید- کو- گلیکولید (PLG)، پلیD ،L-لاکتیک-کوکلیکولیک اسید (PLGA)، پلی g-گلوتامیک اسید (g-PGA)، پلی اتیلین گلیکول (PEG) و پلی استرن اشاره نمود. نانوذرات PLGAو PLG به خاطر سازگاری زیستی و تجزیه شدن زیستی بیشتر مورد بررسی قرار گرفته­اند. این نانوذرات پلیمری آنتی­ژن را به دام انداخته و آن را به سلول­های مشخص حمل نموده و یا به خاطر سرعت تجزیه پایین خود باعث آزاد شدن تدرجی آنتی­ژن می­شوند. از PLGA برای حمل آنتی­ژن­های متنوعی مانند پلاسمودیوم وایواکس به همراه منوفسفریل لیپید A (به عنوان ادجوانت)، ویروس هپاتیت B (HBV)، باسیلوس آنتراسیس و توکسوئید تتانوس استفاده شده است.

از پلیمرهای مانند پلی L-لاکتیک اسید (PLA)، PEG، PLGA و پلیمرهای طبیعی مانند پلی­ساکاریدها همچنین برای ساخت نانوذرات هیدروژل استفاده شده است. نانوذرات هیدروژل یک نوع از پلیمرهای مشبک سه بعدی آب دوست در اندازه نانو هستند. نانوژل­ها خواص خوبی از جمله انعطاف پذیری اندازه سوراخ­ها، سطح بزرگی برای اتصال­های چندگانه، محتوی آب بالاتر و ظرفیت نگهداری آنتی­ژن بیشتر دارند (2).

نانوژل­های کیتوزان به طور گسترده برای حمل آنتی­ژن­ها مانند زیر واحد زنجیره سنگین نروتوکسین تیپ A کلستریدیوم بوتولینوم به صورت واکسن داخل بینی و بدون ادجوانت بکار رفته­اند. نانوژل­های کیتوزان همچنین برای حمل آنتی­ژن نوترکیب NcPDI برای واکسیناسیون Neospora caninum بکار رفته است.

2-4-1 نانوذرات غیرآلی

بسیاری از نانوذرات غیرآلی برای استفاده در واکسن بررسی شده­اند. اگرچه بیشتر این نانوذرات قادر به تجزیه زیستی هستند، ولی مزیت آنها در ساختار محکم و سنتز قابل کنترل است. نانوذرات طلا (AuNPs) برای حمل واکسن حمل واکسن استفاده شده­اند. نانوذرات کربن نوع دیگری از نانوذرات هستند که برای حمل واکسن و داروها بررسی شده­اند. سیلیکا نانوذره دیگری است که برای نانوواکسن و طراحی سیستم­های حمل مناسب است (2).

2 پلیمرهای PLGA و ترکیب­های پلیمری

پلیمرهای سنتزی تجزیه پذیر زیستی[3] مانند PLGA به خاطر ساخت آسان و داشتن خصوصیات مورد نظر، توجه زیادی را در چند سال اخیر در تحقیقات به خود جلب نموده­اند. سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) استفاده از PLGA را در انسان و حیوان تایید نموده است، و اخیراً این پلیمر در طیفی از محصولات بیومدیکال مانند ماتریکس­های حمل کننده[4] داروها و نخ بخیه به کار رفته است (1،10).

استفاده از PLGA به عنوان ماتریکس برای میکروذره­های[5] قابل تزریق در دهه 1980 توسعه یافت و بعد از آن تحقیقات در زمینه میکروذره­ها برای حمل داروهای درمانی و پیشگیری کننده (شامل آنتی­ژن­ها و تعدیل کننده­ها) شتاب قابل ملاحظه­ای گرفت. تحقیقات اخیر در زمینه واکسیناسیون PLGA بیشتر در زمینه ساخت ذره­های در اندازه نانومتر بوده تا ساختاری شبیه پاتوژن­ها ایجاد نموده و هم باعث بهبود حمل واکسن هدف­گذاری شده برای APCs جهت القاء پاسخ TH1 شود (1).

2-2 روش­های تهیه ذرات PLGA

سه روش معمول در تهیه نانو و میکروذره­های PLGA وجود دارد: که شامل ... ادامه دارد

خانواده لاکتوباسیلاسه

خانواده لاکتوباسیلاسه بر اساس آنالیزهای فیلوژنتیک توالی ژن 16S rRNA شامل جنس­های لاکتوباسیلوس[2]، پارالاکتوباسیلوس[3] و پدیکوکوس[4] می باشد.

سلول­ها به شکل کشیده و باریک، و گاهی وقت­ها به صورت باسیل­های خمیده تا کوکوباسیل­های کورینه­فورم کوتاه یا کروی می­باشند. تشکیل زنجیره معمول می­باشد (به استثناء پدیکوکوس که تشکیل جفت یا تتراد می­دهد). این باکتری­ها اسپور تشکیل نداده، متابولیسم تخمیری داشته و هیدورلیز کننده اجباری قندها[5] هستند. حداقل نیمی از محصول نهایی کربن لاکتات می­باشد. سایر محصولات می­تواند استات، اتانول، CO2، فورمات یا سوکسینات باشد.

اکسیداز و سیتوکروم منفی هستند. کاتالاز معمولاً منفی می­باشد، اگرچه بعضی از سویه­ها ممکن است کاتالاز کاذب[6] تولید کنند.  نیازهای تغذیه­ای پیچیده دارند و به اسیدهای آمینه، پپتیدها، مشتق­های اسیدنوکلئویک، ویتامین­ها، نمک­ها، اسیدهای چرب یا استرهای اسیدهای چرب و کربوهیدرات­های قابل تخمیر نیاز دارند.

جنس لاکتوباسیلوس

سلول­ها از شکل بلند و باریک، گاهی باسیل خمیده تا باسیل کوتاه (اغلب به صورت کوکوباسیل کورینه­فورم) متغییر بوده و تشکیل زنجیره شایع می باشد. معمولا فاقد حرکت هستند، در صورت متحرک بودن دارای تاژک­های پری تریش هستند. اسپور تشکیل نداده و گرم مثبت می­باشند. بعضی از سویه­ها دارای اجسام قطبی[7] ، گرانول­های داخلی و یا یک ظاهر راه راه در رنگ آمیزی گرم یا متیلن بلو هستند.

متابولیسم تخمیری; هیدرولیز کننده اجباری قندها می­باشند. حداقل نیمی از محصول نهایی کربن لاکتات می­باشد. لاکتات معمولاً تخمیر نمی­شود. سایر محصولات می­تواند استات، اتانول، CO2، فورمات یا سوکسینات باشد.

بی­هوازی اختیاری; در کل رشد سطحی بر روی محیط جامد توسط شرایط بی­هوازی یا کاهش فشار اکسیژن و 5 الی 10 درصد CO2 افزایش می­یابد. شرایط کاملاً هوازی معمولاً مهارکننده رشد می­باشد (بعضی از سویه­ها برای جداسازی به شرایط بی­هوازی نیاز دارند.).

سین­تروفی (Syntrophy)

میکروارگانیسم­ها از طریق تعامل داشتن با یکدیگر قادرند در جایگاه های (niche) در طبیعت ساکن شوند که در به صورت تنهایی قادر به ساکن شدن دراین محیط ها نیستند. یک شبکه پیچیده از برهمکنش ها بین گونه ها وجود دارد که ساختار اجتماعات میکروارگانیسم ها و نوع پاسخ آنها به تغییرات محیطی را مشخص میکند. یک نوع از برهمکنش های بین گونه ای همیاری (Mutualism) می باشد که در آن دو یا تعداد بیشتری گونه در یک شبکه به هم منفعت می رسانند. مثال های مختلفی از همیاری در طبیعت وجود دارد، برای مثال همیاری بین کرم های  نماتود و باکتری های اکسید کننده متان یا اکسید کننده سولفات باعث تداوم زندگی آنها در محل تراوش هیدروکربن های نفتی در اقیانوس می شود. ارتباط همیاری بین آرکی ها و باکتری ها باعث اکسید بی هوازی متان می شود. همیاری به خصوص در اجتماعات میکروبی که چندین گونه در تجزیه مواد آلی دخالت دارند، با اهمیت است (1).

لغت سین تروفی به معنی خوردن با همدیگر می باشد (7). سین تروفی یک شکل از همیاری میکروبی می باشد که بیشتر در ارتباط با تجزیه مواد آلی توسط اجتماعات میکروبی می باشد. در روابط سین تروفی انتقال متابولیت ها بین گونه ها برای رشد ضروری می باشد (1).

یک مثال سین تروفی حشرات مایت موجود در گرد و غبار خانه می باشند. این حشرات از سلولهای  پوست بدن انسان ها که در کف خانه می ریزد تغذیه می کنند. میکروارگانیسم های موجود در روده بزرگ گاو، سلولاز گیاهان خورده شده را تجزیه و به لیپید تبدیل می­کنند. بیشتر این لیپید­ها در روده بزرگ جذب می­شوند (9).

در واقع سین تروفی یک ارتباط خاص همیاری بین دو نوع باکتری متفاوت از نظر متابولیک می باشد که برای تجزیه یک ماده خاص به همدیگر وابسته هستند (به خصوص برای تامین انرژی) (2).

تعریفی دیگری از سین تروفی: رابطه همیاری یک تعامل مثبت بین میکروارگانیسم های مختلف می­باشد که هر دو طرف از آن سود می­برند. شکلی از همیاری که بر اساس ارتباط تغذیه ای می باشد به عنوان سین تروفی شناخته می شود. در واقع در سین تروفی دو میکروارگانیسم به صورت تعاونی و مشارکت یک مواده غذایی را مصرف می کنند که به صورت تنهایی قادر به مصرف آن نیستند (4).

رابطه سین تروفی باکتری­ها با هم بیشتر در محیط­های بی­هوازی رخ می­دهد. در سین­تروفی تجزیه مواد (مانند اسیدهای چرب) به محصولات  نهایی (مانند H2، فورمات، استات) تنها در صورتی رخ می­دهد که غلظت این محصولات پایین نگه داشته شود. پایین نگه داشتن غلظت این محصولات معولاً به کمک یک میکروارگانیسم دوم (معولاً یک متانوژن) انجام می­گیرد که این محصولات را مصرف می­کنند. به عنوان مثال تجزیه بوتیرات به هیدروژن و استات توسط باکتری Syntrophomonas wolfei در صورتی رخ می دهد که متابولیت­هایی مانند H2 توسط آرکی­باکترهای متانوژن مصرف شوند (شکل) (9).

این مطلب ادامه دارد.....

کمپیلوباکتر^[1] باسیل گرم منفی، متحرک، بدون اسپور، شبیه بال مرغ دریایی^[2]، غیر تخمیر کننده و به استثناء گونه­ی گراسیلیس^[3] اکسیداز مثبت هستند. بیشتر گونه‏های این جنس میکرو آئروفیلیک بوده و در محیط آگار خوندار تحت شرایط میزان کم اکسیژن به آسانی رشد می­کنند. کمپیلوباکتر دارای 18 گونه و زیر گونه است. از بین گونه‏های مختلف کمپیلوباکتر، کمپیلوباکتر آپسالینسیس^[4] ، کمپیلوباکتر ژژونی^[5]، کمپیلوباکتر کولی^[6] ، کمپیلوباکتر هیولی^[7] ، کمپیلوباکتر لاری^[8]، کمپیلوباکتر هلوتیکوس^[9] ترموفیلیک هستند. دوز عفونی این میکروارگانیسم برای حیوانات و انسان پایین می­باشد.کمپیلوباکتر عامل یک بیماری مشترک بین انسان و حیوان است. این باکتری در طبیعت پراکندگی وسیعی داشته و فلور طبیعی دستگاه گوارش حیوانات اهلی و وحشی می‏باشد[1،3]. رایج ترین گونه‏های کمپیلوباکتر در منابع دامی و غذایی کمپیلوباکتر ژژونی، کمپیلوباکتر کولی، کمپیلوباکتر  لاری و کمپیلوباکتر آپسالينسیس هستند در حالی که کمپیلوباکتر ژژونی⁵ و کمپیلوباکتر کولی⁶ شایعترین گونه‏ها در ایجاد گاستروآنتریت در انسان می‏باشند[4].این باکتری را می‏توان غالباً از ماکیان، خوک، گاو، شیر خام و مدفوع مبتلایان به آنتریت جدا کرد. در هر سال حدود 2 میلیون موارد منتهی به مرگ به علت ابتلا به اسهال اتفاق می‏افتد. سالمونلا، شیگلا، کمپیلوباکتر سه عامل شایع اسهال­های باکتریایی در سراسر جهان هستند. از جمله افراد در معرض خطر، کودکان، افراد سالخورده و افرادی هستند که سیستم ایمنی ضعیفی دارند[5].

قدرت زیاد تهاجم به بافت، اتصال و کلونیزاسیون، وجود تاژک،LPS ، توکسین‏ها (انتروتوکسین و سیتوتوکسین­ها) و آنتی ژن­ها، فاکتورهای بیماریزایی کمپیلوباکترها می‏باشند[6]. علاوه برگاستروانتریت، کمپیلوباکتریوزیس در افرادی که دارایHLA B-27 هستند، احتمالاً منجر به سندرم گیلن باره^[10] می‏گردد. این سندرم به علت واکنش متقاطع بین نوروگانگلیوزیدها و لیپوپلی ساکارید کمپیلوباکتر ژژونی تیپ  O:19 و کمپیلوباکتر آپسالینسیس اتفاق می‏افتد. این سندرم و آرتریت دو عارضه مهم و دیررس عفونت کمپیلوباکتر هستند[7].

این مطلب ادامه دارد.....

مقدمه

اسينه توباكترها (Acinetobacter)، كوكوباسيل هاي گرم منفي غير تخمير كننده اي هستند كه در طي سه دهه اخير به عنوان يكي از مهم ترين علل بروز عفونت هاي بيمارستاني مطرح شده است [12]. اندازه کلني بين 1 تا 2 ميلي متر، بدون پيگمان و صاف تا موکوئيدي است. اسينه توباکترها اکسيداز منفي هستند، توانايي احياي نيترات را ندارند، اندول منفي و کاتالاز مثبت هستند [13]. بر روي محيط آگار خون دار معمولا هموليز ايجاد مي کنند و در دماي 44 درجه سانتي گراد رشد مي نمايند در مرحله رشد لگاريتمي شکل باسيل دارند ولي در مرحله سکون به صورت کوکوباسيل ديده مي شوند اسينه توباکترها به طور وسيعي در طبيعت پراکنده مي باشند و در منابع آب و خاک به وفور يافت مي شوند [14].

اين باکتري در بروز عفونت هايي مثل پنوموني مرتبط با ونتيلاتور، عفونت هاي مجاري ادراري، باکتريمي، مننژيت و عفونت زخم نقش دارد. اين ارگانيسم قادر است در شرايط محيطي به خوبي دوام آورده و از طريق آلودگي سطوح منجر به گسترش عفونت در بيمارستان شود [15]. اسينه توباکتر بوماني به عنوان يک پاتوژن مهم بيمارستاني ظهور پيدا کرد. به ويژه براي بيماراني که در واحدهاي مراقبتي تحت نظارت شديد قرار داشتند. درمان اين عفونت ها اغلب دشوار است چون ايزوله هاي PDRAB هاي در کل نسبت به چندين آنتي بيوتيک مقاومت دارند [16].

اين ارگانيسم به سفالوسپورين هاي طيف گسترده مقاومت ذاتي دارد، غشاي خارجي آنها نسبت به داروهاي بتالاکتام نفوذپذيري انتخابي دارد و با تغيير پورين هاي غشاي خارجي نفوذ پذيري خود را نسبت به ساير آنتي بيوتيک ها کاهش مي دهد. تمام اين مکانيسم هاي ذاتي باعث مقاومت به آنتي بيوتيک هاي بتالاکتام طيف گسترده مي شوند [17].

اسينه توباکترها ارگانيسم هايي با ويرولانس کم هستن که قادرند در محيط هاي بيمارستاني بخصوص در بخش ها ي مراقبت هاي ويژه عفونت هاي شديد گوناگوني را ايجاد کنند و از محيط هاي مختلف مثل شيرهاي پاستوريزه، غذاهاي فريز شده، هواي بيمارستان ها و بسياري از وسايل مورد استفاده در بيمارستان جدا مي شوند. اين باکتري ها بر روي سطوح خشک تا مدت ها زنده با قي مي مانند. مقاومت بالاي اين باکتري نسبت به شر ايط محيطي (11 روز در رطوبت نسبي ۳۱ درصد و ۴ روز در رطوبت نسبي ۱۰ درصد) امکان حضور اين باکتري را در محيط هاي بيمارستاني افزايش داده است [13]. در ترشحات انسا ني مثل خلط، ادرار، مدفوع و ترشحات واژن يافت مي شوند. بيش از ۲۵ درصد افراد اين باکتري را در سطح پوست و ۷ درصد بزرگسالان و نوزادان در ناحيه فارنژيال دارند [18].

جنس اسينه توباکترشامل باکتري هايي است گرم منفي، پلي مرف، غير متحرک، هوازي اجباري و معمولا کپسول دار که بر روي محيط هاي معمولي آزمايشگاهي به آساني رشد مي کنند. اين باکتري يک درصد از همه عفونت هاي بيمارستاني و چهار درصد از موارد پنوموني هاي بيمارستاني را در بيمارستان هاي آمريکا ايجاد مي کند. يک بررسي در آلمان نشان داد اسينه توباکتر 1/8 درصد از موارد کشت خون مثبت را به خود اختصاص داده و عامل 7/9 درصد از همه مواد عفونت هاي بيمارستاني را در بيمارستان فرانسه ايجاد کرده بود [18]. 20% از باکتري هاي جدا شده در نمونه هاي کلينيکي مجتمع رسول اکرم تهران را در سال 1382 اسينه توباکتر تشکيل داده است دو گونه اسينه توباکتر بوماني و اسينه توباکتر کالکواستيکوس 80 درصد از کل موارد جدا شده را تشکيل مي دهند [19].

مکانيسم هاي مقاومت دارويي

گاهي ممکن است مقاومت همزمان به چند دارو در نتيجه وجود دو يا چند مکانيسم مقاومت با هم به وجود آيد [31]. مقاومت اسينه توباكتر نسبت به كارباپنم ها به واسطه غير فعال شدن آنزيماتيک، فعال شدن مكانيسم پمپاژ دارو به خارج و يا تغيير در سايت هاي هدف دارو و غشاي خارجي باکتري اتفاق مي افتد. شايع ترين كرباپنمازهاي اسينه توباکتر در گروه D بتالاكتامازها (آنزيم هاي OXA) قرار دارند. آنزيم هاي موجود در اين کلاس را مي توان در زير کلاس هاي مختلفي قرار داد که برخي از آنها همانند bla_{OXA-23-like،} bla_{OXA-24-like،} bla_{OXA-51-like و} bla_OXA-58-likeدر اسينه توباکتر وجود دارند [47و29]_.توليد بتالاكتامازهاي هيدروليز كننده كرباپنم ها شايع ترين مكانيسم بروز مقاومت دارويي محسوب مي شود كه چندين نوع از آنها از جمله متالوبتالاكتامازها (MBLs) تا كنون شناخته شده است [47]. bla_OXA-23-like  عمدتاً در ايزوله هاي كشورهاي آسيايي شناخته شده ولي مواردي از آن هم از آمريكاي جنوبي و اروپا گزارش شده است. bla_OXA-58-like نيز از كشورهاي مختلف اروپايي گزارش شده است [29].bla_OXA-24-like  را از آمريكا، آسيا، ايران، بلژيك و چك گزارش نموده اند [29و44]. اين ژنها بر روي کروموزوم باکتري و يا پلاسميد جاي گرفته اند(45). مطالعات انجام گرفته نشان مي دهد که کلاس B آنزيم هاي بتالاکتام يعني متالوآنزيم ها نيز در بوجود آمدن مقاومت به کرباپنم ها در اسينه توباکتر نقش دارند [46].

درمان

درمان باکتري هاي غير تخمير کننده اي مانند اسينه توباکتر امروزه با چالش هايي مثل نبود داروهاي جديد همراه است. رژيم درماني رايج متشکل از چند دارو مي باشد که شامل يک آمينوگليکوزيد مانند آميکاسين به همراه يک مهار کننده آنزيم بتالاکتاماز مانند تازوباکتام يا ايمي پنم مي باشد. درمان اسينه توباکترهاي MDR شامل کارباپنم ها مي باشد. براي درمان اسينه توباکترهاي PDR از پلي ميکسين B و کلي ستين استفاده مي شود.

تعاريف واژه ها و اصطلاحات:

MDR (Multi Drug Resistant) = اسينه توباکتر مقاوم به حداقل سه کلاس از آنتي بيوتيک ها از جمله سفالوسپورين هاي نسل سوم، آمينوگليکوزيدها و فلوروکينولون ها

PDR (Pan drug resistant) = اسينه توباکتر مقاوم به تمام داروهاي ضد ميكروبي در دسترس بجز كلي ستين و پلي ميكسين B. البته با توجه به مطالعات صورت گرفته در مناطق جغرافیایی مختلف تعریف PDR متفاوت می باشد

XDR (Extreme drug resistant) = اسينه توباکترهايي که عملاً نسبت به تمامي آنتي بيوتيک ها مقاومند

ESBL (extended spectrum beta-lactamase) = آنزيم هاي بتالاکتامازي که داراي طيف وسيعي هستند

DDST (Double disk Synergy test)=روشي است که در آن از دو ديسک با فاصله مناسب استفاده مي شود.

تاريخچه بیماری وبا

  بيماري وبا[1] در نوشته هاي سانسكريت و بقراط به عنوان اسهالي مرگ آور نام برده شده است. در سال 1563 دانشمندي پرتغالي در هندوستان وبا را به عنوان عامل اپيدمي معرفي كرد [1]. بعدها در سال 1854 پزشك ايتاليايي به نامFilippoPacini، اولين گونه ویبریو یعنی ویبریو کلرا[2] را کشف كرد. او محتواي موكوس روده اي قربانيان وبا را با استفاده از ميكروسكوپ بررسي كرد و ويبريوكلرا را در تمام آنها مشاهده كرد [2].

  در همان دوران (1858-1813) فردي به نام John Snow اپيدميولوژي وبا را در چندين شهر انگلستان از جمله بيرمنگلهام، لندن و منچستر بررسي كرد. وبا دهها هزار نفر از مردم انگلستان را در سالهاي 1850-1830 به كام مرگ كشيد. او عقيده داشت كه وبا از طريق گسترش يك سم كشنده در دستگاه هاضمه ايجاد مي شود و هم چنين بيان كرد كه اين سم مي تواند آب آشاميدني را آلوده كند. او خاطر نشان كرد كه استفاده از منابع آبي سالم و به دور از آلودگي با فاضلاب هاي خانگي براي آشاميدن روشي مؤثر براي جلوگيري از اين بيماري مي باشد [2]. تقريباً 30 سال بعد، رابرت كخ[3] كشت خالصي از ویبریو کلرا را روي پليت ژلاتين به دست آورد. در سال 1883 كخ به همراه همکارانش به مصر رفت. در آن جا وبا شيوع پيدا كرده بود و باعث بيماري صدها هزار نفر شده بود. آنها در مطالعه روی قربانیان وبا، در كشت بافت روده آنها باكتري با مشخصات ويژه را پيدا كردند اما قادر به كشت آن نبودند. بعد از آن كخ و گروه كاري اش به هند رفتند و سرانجام توانستند در اواخر سال 1883 كشت خالص ويبريو كلرا را به دست آورند. آنها هم چنين بعضي از خصوصيات باكتري را به اين صورت توصيف كردند:

1) باكتري كمي خميده شكل است.

2) باكتري حركت زيادي دارد و روي پليت هاي ژلاتين حركت سوارمينگ دارد.

3) اين باكتري عامل وبا است [2].

  در سال 1893 وبا در هامبورگ آلمان شيوع پيدا كرد و حدود 8000 كشته بر جا گذاشت. از كخ خواسته شد كه روشي براي بهبود و پاكسازي آب آن منطقه پيدا كند. او پيشنهاد كرد كه منابع آب آشاميدني با استفاده از فيلتراسيون تصفيه شوند تا باكتري ها از آن حذف گردند. هم چنين كخ و همكارانش در آن زمان ويبريوهاي ديگري را نيز در منابع آبي پيدا كردند و بيان كردند كه انواعي از ويبريو هم وجود دارند كه براي انسان بيماريزا نمي باشند. اولين شكل غير بيماري زاي ويبريوها شامل V. fischeri و V. splendidus از محيط هاي آبي توسط ميكروبيولوژيستي به نام Beijerinck  در اواخر سال 1880 كشف شد [2].

  بيماري وبا همواره از كشورهاي آسيايي به قاره هاي ديگر انتشار يافته است و تا سال 1923 شش بار وبا به صورت پاندمي در آمد. در كل تا كنون 8 پاندمي از وبا در تاريخ جهان گزارش شده است كه نتيجه آن هزاران مرگ و مير و تغييرات بزرگ اجتماعي- اقتصادي بوده است. عوامل اتيولوژيك 4 پاندمي اول نامشخص است. پاندمي اول بين سالهاي 1817 تا 1823 اتفاق افتاد كه طي آن بيماري به بسياري از كشورهاي آسيايي گسترش يافت. پاندمي دوم در بين سالهاي 1826 تا 1837 ادامه يافت و كشورهاي اروپايي و شمال آمريكا را نيز در بر گرفت. پاندمي سوم بين سالهاي 1852 تا1859 ادامه يافت و انگليس و آمريكا را نيز در بر گرفت. پاندمي چهارم و پنجم از سال 1864 تا 1896 جريان داشت. در پاندمي پنجم كه بين سالهاي 1883 تا 1896 بود، رابرت كخ براي اولين بار عامل مولد بيماري را جدا كرد و بالاخره پاندمي ششم و هفتم نيز به وقوع پيوست. پاندمي ششم از 1899 شروع و تا سال 1923 ادامه يافت و پاندمي هفتم از 1961 شروع شد و تا سال 1992 ادامه يافت. پاندمي هفتم از جزيره سولاوري در اندونزي شروع شد و عامل آن ويبريو کلرا بیوتایپ  التور بود (در حالیکه پاندمی های 5 و 6، بیوتایپ  کلاسیک بودند). در اواخر سال 1992 بيماري وبا به شكل اپيدميك در مدرس[4] هند و جنوب بنگلادش گزارش شد و عامل مولد بيماري، ويبريو كلرا O139 تحت عنوان "سويه بنگال"[5]  شناسايي شد و علائم كلينيكي بيماري كاملاً تيپيك و مشابه ويبريو التور بود و برخی آن را عامل ايجاد كننده پاندمي هشتم مطرح می کنند [3, 4].

  طي سالها، ساختار و عملکرد توکسين ويبريو کلرا مورد بررسي قرار گرفت. اين مطالعات به منظور درک بهتر پاتوژنز اين باکتري صورت گرفته است. يکي از مهمترين يافته ها در تکامل سويه هاي پاتوژنيک ويبريو کلرا کشف اين مطلب است که بسياري از عوامل بيماريزاي ويبريو کلرا توسط عناصر ژنتيکي متحرک از قبيل جزایر پاتوژنیسیته[6] و باکتریوفاژ کد مي­شود. اين يافته امکان ظهور سويه­هاي اپيدميک جديد ويبريو کلرا را آشکار مي­سازد. انتقال افقي عناصر ژنتيکي اين باکتري بواسطۀ ظهور سويه­هاي جديد ويبريو کلرا پاتوژنيک که به سروگروپ غير  O1 تعلق داشته­اند مشخص شده است.