به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در مطالعه‌ای که اخیراً در مجله Nature منتشر شده است، محققان در ایالات متحده آمریکا لولامیسین را طراحی و کشف کردند، یک آنتی بیوتیک انتخابی که سیستم انتقال لیپوپروتئین را در باکتری‌های گرم منفی هدف قرار می‌دهد. آن‌ها دریافتند که لولامایسین در برابر پاتوژن‌های گرم منفی مقاوم به چند دارو موثر است، در مدل‌های عفونت موش اثربخشی نشان می‌دهد، میکروبیوم روده را حفظ می‌کند و از عفونت‌های ثانویه جلوگیری می‌کند.

پیش زمینه

درمان آنتی بیوتیکی می‌تواند میکروبیوم روده را مختل کند و منجر به افزایش حساسیت به پاتوژن‌هایی مانند C. difficile و خطرات بیشتر مشکلات گوارشی، کلیوی و خونی شود. بیشتر آنتی‌بیوتیک‌ها، چه فقط با اثر بر گرم مثبت‌ها و چه با طیف گسترده، به اعضای روده آسیب می‌رسانند و باعث دیس‌بیوزیس می‌شوند. تاثیر آنتی بیوتیک‌های گرم منفی بر روی میکروبیوم به دلیل کمیاب بودن چنین ترکیباتی نامشخص است. کشف آن‌ها چالش برانگیز بود زیرا اکثر اهداف آنتی بیوتیکی توسط باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی مشترک است. از آنجایی که میکروبیوم روده حاوی بسیاری از باکتری‌های گرم منفی است، آنتی بیوتیک‌های گرم منفی بی رویه مانند کولیستین می‌توانند باعث ایجاد دیس بیوز قابل توجهی شوند و استفاده از آن‌ها را محدود کنند. علیرغم افزایش نیاز به عوامل ضد باکتری گرم منفی جدید به دلیل عفونت‌های مقاوم، در بیش از 50 سال گذشته هیچ کلاس جدیدی توسط سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) تایید نشده است. کشف توسط ساختارهای غشایی پیچیده باکتری‌های گرم منفی و پمپ‌های خروجی پیچیده است. توسعه یک آنتی بیوتیک گرم منفی که میکروبیوم را حفظ می‌کند، نیاز به هدف قرار دادن پروتئین ضروری منحصر به باکتری‌های گرم منفی دارد، با تفاوت‌های همولوژیکی قابل توجهی بین باکتری‌های بیماری زا و مشترک. در مطالعه حاضر، محققان یک آنتی بیوتیک گرم منفی به نام لولامیسین طراحی و گزارش کردند که سیستم انتقال لیپوپروتئین Lol را در پری پلاسم مورد هدف قرار می‌دهد، که برای پاتوژن‌های مختلف گرم منفی بسیار مهم است.

در مورد مطالعه

در مطالعه حاضر، LolCDE، یک جزء کلیدی از سیستم Lol (محلی سازی لیپوپروتئین) در باکتری‌های گرم منفی، مورد هدف قرار گرفت. سیستم Lol یک مکانیسم ضروری است، که مسئول انتقال لیپوپروتئین‌ها از غشای داخلی به بیرونی برای کمک به رشد باکتری می‌باشد. غربالگری برای مهارکننده‌های بالقوه سیستم انجام شد که سنتز و ارزیابی شدند. اثر لولامایسین در برابر جدایه‌های بالینی مقاوم به چند داروی اشرشیا کلای، کلبسیلا پنومونیه و انتروباکتر کلوآکا مورد ارزیابی قرار گرفت. مطالعات حساسیت با لولامیسین و سایر ترکیبات انجام شد. جهش‌های مقاوم به لولامیسین توسعه داده شدند و از نظر تناسب اندام مقایسه شدند. اثرات ضد باکتری لولامایسین با استفاده از منحنی‌های رشد کشتن زمان مورد بررسی قرار گرفت. برای مشاهده تغییرات فنوتیپی در باکتری مورد نظر از میکروسکوپ کانفوکال استفاده شد. مدل‌سازی مولکولی و شبیه‌سازی دینامیک، اتصال گروهی، و تجزیه و تحلیل خوشه‌ای برای کشف مکان‌های اتصال لولامیسین و مکانیسم مهار استفاده شد. علاوه بر این، موش‌ها با پیریدین پیرازول (ترکیب 1) و لولامیسین به صورت داخل صفاقی به مدت سه روز تحت درمان قرار گرفتند. مطالعات فارماکوکینتیک برای ارزیابی فراهمی زیستی لولامیسین انجام شد. مدل‌های عفونت برای مقایسه اثر لولامایسین و ترکیب 1 در درمان پنومونی و سپتی سمی، با لولامایسین که به صورت خوراکی نیز تجویز می‌شود، مورد استفاده قرار گرفت. میکروبیوم‌های موش با استفاده از نمونه‌های مدفوع آن‌ها از طریق توالی‌یابی اسید ریبونوکلئیک ریبوزومی 16S (RNA) آنالیز شد. علاوه بر این، موش‌های تحت درمان با آنتی‌بیوتیک با C. difficile به چالش کشیده شدند تا توانایی آن‌ها در پاکسازی خودبه‌خود پاتوژن را ارزیابی کنند.

نتایج و بحث

لولامایسین، یک مهارکننده کمپلکس LolCDE، فعالیت قوی در برابر پاتوژن‌های گرم منفی خاص با تجمع کم در اشرشیا کلای نشان داد. لولامایسین گزینش پذیری را نشان داد و از باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی کممنسال صرفه جویی کرد. کمترین سمیت را نسبت به سلول‌های پستانداران نشان داد و در حضور سرم انسانی موثر باقی ماند. لولامایسین فعالیت قوی در برابر ایزوله‌های بالینی مقاوم به چند دارو از اشرشیا کلای، کلبسیلا پنومونیه و انتروباکتر کلوآکا نشان داد. لولامیسین عملکرد بهتری نسبت به سایر ترکیبات داشت و حداقل دامنه غلظت بازدارنده باریک و کارایی را در برابر سویه‌های مقاوم به چند دارو نشان داد. توالی‌یابی lolCDE در سویه‌های مقاوم، جهش‌های مرتبط با مقاومت به لولامایسین را نشان نداد و پتانسیل آن را به‌عنوان یک کاندیدای امیدوارکننده آنتی‌بیوتیک برجسته کرد. لولامایسین فرکانس‌های مقاومت کمتری را در بین سویه‌ها نشان داد. پروتئین‌های LolC و LolE به‌عنوان هدف، با جهش‌های خاص مرتبط با مقاومت شناسایی شدند. لولامایسین اثرات ضد باکتریایی یا باکتریواستاتیکی را در برابر باکتری‌های آزمایش شده نشان داد. تورم در سلول‌های تحت درمان با لولامایسین مشاهده شد که نشان دهنده قاچاق لیپوپروتئین ناکارآمد است. جهش‌یافته‌های مقاوم به لولامایسین پاسخ‌های فنوتیپی تغییر یافته‌ای به درمان نشان دادند و از دخالت LolC و LolE حمایت کردند. لولامیسین با مهار رقابتی اتصال در سایت‌های BS1 و BS2، انتقال  لیپوپروتئین را مختل می‌کند. فعل و انفعالات هیدروفوبیک در درجه اول باعث اتصال لولامایسین می‌شود و کاهش اثربخشی ترکیبات با آمین‌های اولیه را توضیح می‌دهد. جهش‌های مقاوم بر میل اتصال به لولامیسین تأثیر می‌گذارند و نقش آن‌ها را در بی‌ثبات کردن پاکت‌های اتصال برجسته می‌کنند. لولامایسین در کاهش بار باکتریایی و بهبود میزان بقا در مدل‌های عفونتی که شامل باکتری‌های مقاوم به چند دارو مانند اشرشیا کلای، کلبسیلا پنومونیه و انتروباکتر کلوآکا بودند، کارایی برتری نسبت به ترکیب 1 نشان داد. تجویز خوراکی لولامایسین فراهمی زیستی و اثربخشی قابل توجهی، کاهش بار باکتریایی و افزایش نرخ بقا در موش‌های آلوده به باکتری E.coli مقاوم به کولیستین را نشان داد. لولامایسین در مقایسه با آموکسی سیلین و کلیندامایسین کمترین تأثیر را بر میکروبیوم روده با غنا و تنوع پایدار نشان داد. موش‌های تحت درمان با لولامایسین و کنترل وسیله نقلیه حداقل استعمار .difficile C را نشان دادند. در مقابل، موش‌های تحت درمان با آموکسی سیلین یا کلیندامایسین ناتوانی در پاکسازی C. difficile را با کلونیزاسیون بالا در طول آزمایش نشان دادند.

نتیجه گیری

در نتیجه، این مطالعه جدید لولامیسین را به عنوان یک آنتی بیوتیک مخصوص پاتوژن شناسایی می‌کند که نویدبخش کاهش آسیب به میکروبیوم روده و به طور بالقوه پیشگیری از عفونت‌های ثانویه است. تحقیقات بیشتر و مطالعات انسانی برای تایید کاربرد بالینی دارو ضروری است. در آینده، اثر حفظ میکروبیوم لولامایسین می‌تواند مزایای قابل‌توجهی نسبت به آنتی‌بیوتیک‌های وسیع الطیف فعلی در عمل بالینی داشته باشد و نتایج و سلامت کلی بیمار را افزایش دهد.

پایان مطلب./