به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، سالمونلا، گروهی از باکتری‌ها هستند که باعث ایجاد طیف وسیعی از بیماری‌ها می‌شوند. آن‌ها می‌توانند باعث بروز عوارض قابل توجه و در برخی موارد مرگ و میر هم در انسان و هم در حیوانات شوند. گونه ای که بیشتر در مورد آن می‌شنویم سالمونلا انتریکا است، که طبق تخمین سازمان بهداشت جهانی (WHO) سالانه بیش از 17 میلیون نفر را در سراسر جهان تحت تأثیر قرار می‌دهد. سالمونلا تیفی موریوم و سالمونلا تیفی دو مورد از بیش از 2500 نوع سالمونلا انتریکا هستند. یک مطالعه که به تازگی درنشریه Nature Microbiology منتشر شده، بررسی کرده که چگونه سالمونلا تیفی موریوم، اپیتلیوم روده را هدف قرار می‌دهد و در اپیتلیوم مرتبط با فولیکول (FAE) روده کوچک لانه گزینی می‌کند. درواقع، باکتری‌های سالمونلا می‌توانند نشانه‌های محیطی مانند دما و pH را حس کنند و به آن‌ها پاسخ دهند و به آن‌ها اجازه می‌دهند رفتار عفونی خود را زمانی که به شرایط مطلوب در داخل روده انسان می‌رسند، شروع کنند. این سازگاری به آن‌ها کمک می‌کند تا قبل از رسیدن به روده در طیف وسیعی از محیط‌ها زنده بمانند.

پیش زمینه

روده انسان حاوی میلیون‌ها میکروارگانیسم مفید است که به جذب مواد مغذی، توسعه سیستم ایمنی و دفاع در برابر باکتری‌های مضر کمک می‌کنند. با این حال، باکتری‌های روده‌ای مانند سالمونلا در مخاط روده ساکن هستند. انتروباکتری‌ها از طریق آب و غذای آلوده پخش می‌شوند و باعث ایجاد آنتریت و عفونت شدید می‌شوند. سالمونلا از یک مسیر ترشحی نوع III برای نفوذ به اپیتلیوم روده از طریق سلول‌های میکروفولد که FAE را پوشانده اند استفاده می‌کند. با این حال، مکانیسم خاصی که توسط آن سالمونلا به FAE محلی می‌شود ناشناخته باقی مانده است. مطالعات حیوانی نشان می‌دهد که پاتوژن‌های روده‌ای ترجیح می‌دهند، از طریق FAE وارد شوند. روشی که توسط آن یک بار متوسط ​​از پاتوژن‌ها به اپیتلیوم مرتبط با فولیکول می رود نامشخص است. درک فعالیت بیوالکتریک باکتری برای هدف قرار دادن باکتری‌های بیماری زا حیاتی است.

در مورد مطالعه

در مطالعه حاضر، محققان چگونگی استفاده پاتوژن‌های روده‌ای مانند سالمونلا تیفی موریوم از گالوانوتاکسی (حرکت جهت دار به سمت جریان الکتریکی) را برای یافتن مکان‌های مورد تهاجم روده بررسی کردند. پژوهشگران تروپیسم باکتریایی و هدف گیری رقابتی اپیتلیال را در یک مدل ex vivo مورد مطالعه قرار دادند. آن‌ها فرض کردند که یک میدان الکتریکی منطقه‌ای هدف انتخابی سالمونلا تیفی موریوم را تغییر می‌دهد و همچنین در اشرشیا.کلی غیر بیماری زا الگوهای حرکتی مشخصی را در پاسخ به میدان نشان می‌دهد. برای بررسی این موضوع، محققان اشرشیا.کلی و سالمونلا تیفی موریوم را برای تولید پروتئین‌های فلورسنت مختلف اصلاح کردند. آن‌ها پاتوژن‌ها را در معرض یک میدان الکتریکی درون زا در شرایط آزمایشگاهی قرار دادند. متعاقبا، آن‌ها فعالیت بیوالکتریکی را در اپیتلیوم سکوم موش ترسیم کردند. الگوهای کمی‌شدت فلورسانس فضایی، تروپیسم باکتریایی را تأیید کرد. آزمایش‌های تروپیسم رقابتی تعیین کرد که آیا تغییر میدان‌های الکتریکی بر محلی‌سازی سالمونلا تیفی موریوم در FAE تأثیر می‌گذارد یا خیر. محققان از ضبط تایم لپس برای انجام گالوانوتاکسی باکتریایی استفاده کردند. آن‌ها جریان خالص به سمت بیرون را در اپیتلیوم مرتبط با فولیکول و جریان خالص به سمت داخل پرزهای اطراف را اندازه گرفتند. آن‌ها از رنگ حساس به ولتاژ DiBAC4 برای تعیین اینکه آیا FAE و پرزها Vms متفاوتی دارند استفاده کردند. آن‌ها TEP را با قرار دادن میکروالکترودهای شیشه ای در FAE و پرزهای مدل موش ex vivo ارزیابی کردند. محققان نقش کلرید را در بیوالکتریکی روده بررسی کردند. آن‌ها کانال کلرید را با استفاده از یک مهارکننده خاص CFTR مسدود کردند. آن‌ها از یک سویه جهش یافته تاژکدار برای مطالعه نقش تاژک در گالوانوتاکسی سالمونلا تیفی موریوم استفاده کردند. رنگ آمیزی ایمنی جهت گیری تاژک‌ها را کمیت می‌دهد. آن‌ها قبل و بعد از اعمال میدان الکتریکی، سالمونلا تاژک را با آنتی‌بادی‌هایی علیه آنتی‌ژن‌های O و H رنگ‌آمیزی کردند. محققان از باسیلوس سوبتیلیس برای بررسی اینکه آیا سایر باکتری‌های همسان به میدان الکتریکی اعمال شده در شرایط آزمایشگاهی پاسخ می‌دهند یا خیر، استفاده کردند. محققان همچنین نقش کموتاکسی را در مهاجرت با واسطه گالوانوتاکسی مطالعه کردند. آن‌ها از یک جهش یافته با کمبود کموتاکسی در پس زمینه سالمونلا تیفی موریوم  14028S استفاده کردند.

نتایج مطالعه

در مدل موش ex vivo، سالمونلا تیفی موریوم بدون کموتاکسی در اپیتلیوم مرتبط با فولیکول قرار می‌گیرد. FAE با جریان بیرونی مداوم و پتانسیل ترانس اپیتلیال کم قطبی می‌شود. پرز مجاور با پتانسیل ترانس اپیتلیال بالا و جریان الکتریکی به سمت داخل ناشی از جذب الکترولیت دپلاریزه می‌شود. سالمونلا تیفی موریوم با پتانسیل‌های الکتریکی مختلف به سمت FAE حرکت می‌کند، در حالی که اشریشیا کلی از طریق گالوانوتاکسی به پرزها متصل می‌شود. جریان کلرید باعث ایجاد جریان‌های یونی در نزدیکی FAE می‌شود. سرکوب CFTR باعث کاهش محلی سازی سالمونلا تیفی موریوم  FAE و افزایش جذب اشریشیا کلی می‌شود. FAE جریان یونی را به ورودی کلرید محدود می‌کند و یک جریان الکتریکی به بیرون ایجاد می‌کند. جریان یون کلرید مبتنی بر CFTR ممکن است این را اصلاح یا معکوس کند. توزیع و تمایز حامل‌های الکتروژنی پتانسیل‌های متنوعی را در سراسر غشاهای روده و اپیتلیوم ایجاد می‌کند. اینها یک کانال بیوالکتریک بین اپیتلیوم پرز و FAE ایجاد می‌کنند. با استفاده از گالوانوتاکسی، پاتوژن سالمونلا تیفی موریوم  را به اپیتلیوم مرتبط با فولیکول هدایت می‌کند. نرخ بازیابی سالمونلا تیفی موریوم تقریباً پنج برابر اشریشیا کلی از FAE بود. جهش تاژک دار 20 برابر ضعیف تر از نوع وحشی بهبود یافت. این نشان دهنده اهمیت تاژک در تجمع در FAE است.

نتیجه گیری

سالمونلا تیفی موریوم نواحی اپیتلیال روده را با سیگنال‌های بیوالکتریک موضعی و پایدار با واسطه CFTR هدف قرار می‌دهد، نه توسط گیرنده‌های کموتاکسی. این ممکن است بر سایر بیماری‌های باکتریایی روده تأثیر بگذارد. با توجه به فراگیر بودن عفونت‌های مخاطی، باکتری‌های انتروپاتوژن بیشتری ممکن است از الگوی بیوالکتریکی منطقه ای برای حرکت و شرکت در گالوانوتاکسی در محیط in vivo استفاده کنند. عفونت‌های سالمونلا میدان‌های الکتریکی را در اپیتلیوم روده ایجاد می‌کنند که منجر به عفونت سیستمیک می‌شود. تفاوت در پتانسیل بیوالکتریک بین اپیتلیوم پرز و FAE شکل می‌گیرد. سالمونلا و اشریشیا کلی به دلیل تفاوت در خواص الکتریکی سطحی، پاسخ‌های مشخصی به میدان‌های الکتریکی نشان می‌دهند. سالمونلا تیفی موریوم  وارد FAE می‌شود، اگرچه اشریشیا کلی از آن اجتناب می‌کند. آرایش بیوالکتریکی اپیتلیوم کولون به نفع فلور مشترک نسبت به سالمونلا تیفی موریوم است. این به احتمال زیاد به دلیل فقدان تکه‌ها یا فولیکول‌های پلاک پیر است. میدان‌های بیوالکتریک معیوب اشریشیا کلی را جذب می‌کنند و باعث افزایش ایمنی یا بیماری خودایمنی در میکروبیوم روده می‌شوند. مطالعات آینده ممکن است بررسی کنند که آیا افراد مستعد فعالیت بیوالکتریک ناهنجار یا شبکه‌های بیوالکتریک نادرست در پوشش روده خود دارند یا خیر.

پایان مطلب./