به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پاتوژن‌ها از جمله ویروس‌ها، باکتری‌ها، قارچ‌ها و انگل‌ها هر روز به شکل عمیقی زندگی ما را شکل می‌دهند. همانطور که یاد گرفته‌ایم به موازات پاتوژن‌ها زندگی کنیم، درک بهتری از قوانین درگیری برای نحوه اتصال، چسبیدن و حمله به سلول‌های میزبان به دست آورده‌ایم. یکی از این مکانیسم‌ها شامل بهره‌برداری از گلیکان‌های سطح سلول میزبان برای اتصال/چسبندگی، یکی از اولین مراحل عفونت است. 

گلیکوپلیمرها به عنوان مقلد گلیکان
تلاش‌های زیادی برای جداسازی یا سنتز کربوهیدرات‌ها به‌عنوان مهارکننده‌های چسبندگی پاتوژن‌ها انجام شده است. تقلیدهای کربوهیدرات و گلیکان جایگزینی برای ساختارهای طبیعی کربوهیدرات ارائه می‌دهند. انواع زیادی از تقلیدهای کربوهیدرات و گلیکان وجود دارد. یک تمایز ساده بین تقلیدهای تک ظرفیتی و چند ظرفیتی است، که در آن تقلیدهای کربوهیدرات تک ظرفیتی، به عنوان مثال، گلیکوزیدهای C یا تک و الیگوساکاریدهای فلورینه هستند که برای درگیر شدن با پروتئین یا آنزیم اتصال کربوهیدرات به روشی خاص طراحی شده‌اند. در مقابل، تقلیدهای گلیکان چند ظرفیتی با استفاده از داربستی ساخته می‌شوند که زنجیره‌های جانبی کربوهیدرات متعددی را ارائه می‌کند، و اغلب بر اساس نوع داربست، به‌عنوان مثال، گلیکوپلیمرها یا گلیکودندریمرها طبقه‌بندی می‌شوند.

نقوش گلیکان برای استخراج گلیکوپلیمرها در مبارزه با عفونت‌ها استفاده می‌شود
مانوز یک مونوساکارید شش کربنه و اپیمر C-2 گلوکز است. نقش مهمی در بیوسنتز پروتئین‌های N-گلیکوزیله ایفا می‌کند زیرا جزء اصلی الیگوساکارید متصل به لیپیدی بسیار حفاظت شده است که از 15 قند تشکیل شده است که به عنوان پیش ساز برای تمام پروتئین‌های N-گلیکوزیله عمل می‌کند. پس از انتقال بلوک به پروتئین، این پیش ماده در دستگاه گلژی پردازش می‌شود، جایی که بخش‌های مانوز توسط مانوزیدازهای مختلف هیدرولیز می‌شوند. بنابراین، گلیکوپروتئین‌های بالغ انسان معمولاً فقط حاوی سه باقیمانده مانوز هستند که تحت تغییرات متوالی توسط N-acetylglucosamine، گالاکتوز و اسید سیالیک مدفون شده‌اند. بقایای مانوز در معرض توسط سیستم ایمنی ذاتی در پستانداران شناسایی می‌شود. باقیمانده‌های مانوز روی سطح سلول به‌عنوان نقش‌های مهم شناسایی برای چسب‌های پاتوژن عمل می‌کنند. یکی از نمونه‌ها اشریشیا کلی، یک پاتوژن انسانی است که می‌تواند باعث طیف وسیعی از بیماری‌ها از آنتریت گرفته تا عفونت‌های مجاری ادراری و مننژیت شود. E. coli انواع مختلف پیلی را بر روی سطح سلول خود بیان می‌کند تا چسبندگی به سطوح سلول میزبان را واسطه کند. پیلی نوع 1 کمپلکس‌های پروتئینی رشته‌ای هستند که به غشای بیرونی E. coli اوروپاتوژن متصل شده‌اند و یک لکتین مخصوص مانوز را بر روی نوک آن حمل می‌کنند که اصطلاحاً چسبنده ویژه D-mannose فیمبرین نوع 1 (FimH) نامیده می‌شود. 
گلیکوپلیمرها در مبارزه با عفونت‌های ویروسی
ویروس‌ها انگل‌های داخل سلولی اجباری هستند، به این معنی که برای تکثیر به یک سلول میزبان نیاز دارند. فرآیند درگیر شدن و آلوده کردن سلول میزبان یک فرآیند چند مرحله‌ای است که با درگیری ویروسی سلول میزبان آغاز می‌شود و معمولاً با آزاد شدن ژنوم ویروسی در داخل سلول به پایان می‌رسد. دو مسیر مختلف ورود به سلول، اندوسیتی و غیر اندوسیتی است. ویروس‌های پوشیده‌شده حامل یک غشای لیپیدی در خارج می‌توانند از طریق همجوشی غشایی، یک مسیر غیر اندوسیتی، وارد سلول شوند. هر دو ویروس پوشیده و بدون پوشش نیز می‌توانند از طریق مسیرهای اندوسیتی مانند جذب با واسطه کلاترین وارد سلول‌ها شوند، اما مکانیسم‌های دیگر ورود با واسطه گیرنده نیز شناخته شده است. در همه موارد، جذب تنها زمانی حاصل می‌شود که ویروس ابتدا در مجاورت نزدیک یا تماس با سطح سلول قرار گیرد. پیوند سلولی ویروس می‌تواند توسط مولکول‌های سطح سلولی مختلف (پروتئین‌ها، لیپیدها، گلیکان‌ها) واسطه شود، اما به نظر می‌رسد گلیکان‌ها و کونژوگه‌های گلیکان (گلیکوپروتئین‌ها، گلیکولیپیدها) نقش مهمی در اتصال ویروس‌های مختلف دارند. گلیکان ها نیز در سطح ویروسی، به ویژه به عنوان پروتئین‌های گلیکوزیله، به عنوان بخشی از غشای ویروسی در ویروس‌های پوششی مانند آنفولانزا یا پروتئین HIV gp120 وجود دارند، که دومی یکی از پروتئین‌های به شدت گلیکوزیله شناخته شده است. گلیکان‌ها عمدتاً به عنوان تعدیل کننده‌ها و گیرنده‌های اتصال و ورود ویروس عمل می‌کنند و می‌توانند به عنوان طرحی برای توسعه مولکول‌هایی عمل کنند که این مراحل اولیه عفونت ویروسی را مسدود می‌کنند.
جالب توجه است که گلیکوپلیمرها اخیراً در مطالعات بنیادی تر برهمکنش‌های سلولی پاتوژن در زمینه مهندسی گلیکوکالیکس مورد توجه قرار گرفته‌اند. در اینجا، گلیکوپلیمرهای حامل لنگرهای غشایی، مانند کلسترول یا لیپیدها، در غشاهای مصنوعی و همچنین غشاهای سلولی قرار می‌گیرند. گلیکوزیلاسیون، و چگالی سطحی در اتصال ویروس آنفولانزای A به GD1، یک گلیکولیپید SiA در لایه دوتایی است. آن‌ها تغییری در ساختار پلیمری را در وابستگی به چگالی گلیکوپلیمر روی سطح غشاء مشاهده کردند که چگالی‌های بالاتری داشت که منجر به شکل‌های کشیده‌تر و شبیه برس می‌شد. نتایج آن‌ها نشان می‌دهد که این ترکیب کشیده است که منجر به مهار موثر ویروس برای گلیکوپلیمرهای زنجیره بلند در تراکم سطح بالا می‌شود.

گلیکوپلیمرها در مبارزه با عفونت‌های باکتریایی
عفونت باکتریایی یک فرآیند بسیار پیچیده است که شامل چهار مرحله برای ایجاد پاتوژنز است: قرار گرفتن در معرض (تماس)، چسبندگی (استعمار)، تهاجم، و عفونت. قرار گرفتن در معرض، برخورد اولیه با یک پاتوژن بالقوه است. برای ایجاد یک بیماری، پاتوژن باید بتواند از طریق یک محل آناتومیک مناسب، به اصطلاح پورتال ورود، به بافت میزبان دسترسی پیدا کند. این محل‌های ورود اغلب سطوح مخاطی از جمله غشاهای مخاطی دستگاه تنفسی، دستگاه گوارش و دستگاه ادراری تناسلی هستند. قرار گرفتن در معرض اولیه با چسبیدن پاتوژن به پورتال ورودی میزبان دنبال می‌شود.
پاتوژن‌ها از مکانیسم‌های مختلفی برای چسبیدن به سلول‌های میزبان استفاده می‌کنند. آدهزین‌ها پروتئین‌هایی هستند که روی سطح باکتری‌ها بیان می‌شوند و به گیرنده‌های خاصی (اغلب گلیکوپروتئین‌ها یا گلیکولیپیدها) روی سلول‌های میزبان متصل می‌شوند. بیوفیلم‌ها همچنین می‌توانند به عنوان عوامل چسبندگی عمل کنند. بیوفیلم مجموعه‌ای از باکتری‌های مولد گلیکوکالیکس است که محافظت در برابر عوامل سیستم ایمنی و درمان با آنتی بیوتیک‌ها را فراهم می‌کند. پس از چسبندگی موفقیت آمیز، تهاجم می‌تواند ادامه یابد.
ترکیب گلیکوپلیمرها با بارهای کاتیونی پپتیدهای ضد میکروبی کاتیونی درون زا (CAMPs) نشان دهنده عوامل مهمی در دفاع ذاتی میزبان اولیه در برابر عفونت‌های مهاجم، مانند استرپتوکوک‌های بیماری زا هستند. CAMP ها که توسط سلول‌های ایمنی اپیتلیال و در حال گردش مانند نوتروفیل‌ها و ماکروفاژها تولید می‌شوند، در طول عفونت به شدت تنظیم می‌شوند. کاتلسیدین‌ها و دفنسین‌ها دو دسته اصلی از کمپ‌های پستانداران هستند. آن‌ها پپتیدهای منفذساز کوچک و سیتوتوکسیک هستند که حاوی مناطق کاتیونی قوی هستند که در بین بقایای آبگریز توزیع شده‌اند و در نتیجه ساختارهای بسیار آمفیفیلیک ایجاد می‌کنند. به دلیل بارهای مثبت، آن‌ها می‌توانند به سطوح باکتری‌های آنیونی متصل شوند، جایی که می‌توانند غشای باکتری را با مناطق آبگریز خود نفوذ کنند. بنابراین، CAMP ها الهام بخش توسعه پلیمرهای کاتیونی از انواع مختلف هستند که به عنوان عوامل ضد باکتری مورد بررسی قرار گرفته‌اند. 
گلیکوپلیمرهایی که با تشکیل بیوفیلم مبارزه می‌کنند. بیوفیلم‌ها مشکل اصلی برای مبارزه موثر با عفونت‌های باکتریایی هستند. باکتری‌ها به عنوان بخشی از مکانیسم‌های بقای خود، بیوفیلم‌ها را تشکیل می‌دهند، و بنابراین بیوفیلم‌ها در طبیعت در همه جا حاضر هستند. بیوفیلم‌های باکتریایی مجموعه‌ای از باکتری‌ها هستند که در ماتریکس تولید شده توسط باکتری به یک سطح یا به یکدیگر چسبیده‌اند. اجزای عملکردی اصلی ماتریکس بیوفیلم شامل پلی ساکاریدها (به عنوان مثال، آلژینات)، پروتئین‌ها (مانند فیبرین) و DNA است. علاوه بر محافظت ارائه شده توسط ماتریکس، باکتری‌های موجود در بیوفیلم‌ها می‌توانند از تعدادی دیگر تکنیک‌های فرار برای جلوگیری از مکانیسم‌های دفاعی میزبان استفاده کنند. 
به طور خلاصه، می‌توان نتیجه گرفت که بسیاری از گلیکوپلیمرهای توصیف شده در بالا پتانسیل بالایی برای کاربرد آن‌ها به عنوان مواد ضد میکروبی نشان می‌دهند. در حالی که پتانسیل بازدارندگی را می‌توان به راحتی در کاربردهای استریل کردن به کار برد، توسعه گلیکوپلیمرها به عنوان درمان‌های ضد بیماری زا قوی با چالش‌های متعددی همراه است. یکی از چالش‌ها، انتخابی به سمت پاتوژن‌های خاص در یک محیط زیستی پیچیده است. نمونه‌های مورد بحث، پیشرفتی را نشان می‌دهند که با طراحی دقیق گلیکوپلیمر برای رسیدگی به این موضوع انجام شده است. با این حال، بیشتر مطالعات هنوز درگیری پاتوژن را در تنظیمات آزمایشگاهی و در یک محدوده پارامتر باریک بررسی می‌کنند. در حال حاضر، تحقق مدیریت سیستمیک هنوز در آینده بسیار دور به نظر می‌رسد و همچنین به مطالعات سمیت نیاز دارد. با این حال، بسیاری از نمونه‌های موجود در اینجا دارای پتانسیل بالایی برای تجویز موضعی هستند، مانند کرم‌های ضد باکتری، اسپری‌های بینی، مواد استنشاقی، و غیره. برخی مطالعات حتی انتقال موفقیت‌آمیز این مواد را به کاربرد در مدل‌های حیوانی نشان داده‌اند. PAAG یک نمونه با ارتباط بالینی بالا به دلیل خواص مختل کننده بیوفیلم، حتی برای سویه‌های مختلف باکتریایی مقاوم به آنتی بیوتیک است. کاربردهای موفقیت آمیز در مدل حیوانی و مطالعات پیش بالینی نشان داده شده است که نشان دهنده نقطه عطف مهمی در مسیر مطالعات بالینی در انسان است.
پایان مطلب/.