حتما شما هم شنیدهاید که در بدن و روی سطح پوست ما تعداد زیادی از باکتری های مفید و مضر زندگی میکنند و با بدن ما در تعامل هستند!
منظرهای با قلهها و درهها، چینخوردگیها و سولهها، مناطق خنک و خشک و مناطق گرم و مرطوب را تصور کنید. هر اینچ از این منظره پر از گروههای مختلف است، اما در آن هیچ شهر، ساختمان، مزرعه و جنگلی وجود ندارد. احتمالاً قبلا کمی درمورد ساکنان این منظره از گوشه و کنار شنیدهاید. این منظره بزرگترین اندام شما یعنی پوست است.
فهرست مطالب:
- باکتری های مفید و مضر و آکنه
- زیستگاههای متنوع باکتری های مفید و مضر
- میکروب ها در پزشکی
- مشکلی پیش روی جهان
- مکانیسمهای دفاعی
- باکتری های مفید در در اعماق بدن
- باکتریهای ناف
باکتری های مفید و مضر و آکنه
“پوست مانند پوسته و محافظ ماست و همان چیزی است که افراد از ما میبینند. ” این جملهای است که الیزابت گریس ( Elizabeth Grice)، که دوره فوق دکتری خود را در زمینه ژنتیک در مؤسسه ملی بهداشت (NIH) آمریکا به پایان رساند، میگوید. او همچنین ادامه میدهد: ” ویژگیهای اشارهشده، ویژگیها تعیینکننده هستند، اما پوست همچنین یک اندام مهم برای سلامت انسان است.”
پوست ما خانه حدود یک تریلیون ارگانیسم میکروسکوپی مانند باکتریها و قارچها است. این موجودات و مواد ژنتیکی آنها – ژنوم آنها – میکروبیوم پوست انسان را تشکیل میدهند. دکتر گریس، درمورد میکروبیوم پوست، مطالعه و تحقیق میکند تا بفهمد چگونه و چرا باکتریها در نقاط خاصی از بدن ساکن میشوند.
او قبلاً دریافته است که باکتریهای روی پوست سالم با باکتریهایی که روی پوست بیمار قرار دارند متفاوت هستند و امیدوار است که نتیجهی کارش به کشف راههایی برای درمان برخی بیماریهای پوستی، بهویژه زخمهای مزمن برسد. او میگوید: «دوست دارم فکر کنم که در حال انجام اکتشافاتی هستم که بر شیوهی اجرای پزشکی تأثیر میگذارد”.
وقتی از صابون ضدباکتری استفاده میکنید یا آنتیبیوتیک مصرف میکنید، بهراحتی میتوانید باکتریها را موجودات بدی تصور کنید. از این گذشته، باکتریهای سالمونلا ( Salmonella) و ایکولای (E. coli) میتوانند باعث مسمومیت غذایی شما شوند و باکتریهای استافیلوکوکوس اورئوس ( Staphylococcus aureus) یا S. aureus میتواند باعث ذاتالریه، مننژیت یا عفونتهای جدی در زخم شود.
اما همهی باکتریها بد نیستند. بسیاری از آنها بیضرر بوده و درواقع برخی از باکتری ها بسیار مفید هستند. باکتریهای استافیلوکوکوس اپیدرمیدیس ( Staphylococcus epidermidis) فضایی را در روی پوست محافظت میکند تا استافیلوکوکوس اورئوس که مضر است در آن فضا ساکن نشود.
باکتری رایج پوست که باعث آکنه میشود نیز به همین ترتیب عمل میکند. دکتر گریس توضیح میدهد: «این باکتری، فضایی را اشغال میکند تا دیگر باکتریهای بالقوه مضر به آن حمله نکنند. ممکن است تصور کنید داشتن پوستی که پر از باکتری است ناسالم یا حتی خطرناک به نظر برسد. اما همانطور که دکتر گریس اشاره میکند، این یک اتفاق کاملاً معمولی است.
پوست شما فقط یک بار در زندگی استریل شده است، آنهم زمانی که در رحم بودید. چند دقیقه پس از تولدتان، باکتریها شروع به ساکن شدن روی آن کردند. بدن شما بهعنوان بخشی از اولین خط دفاعی خود به برخی از این باکتریها متکی است. بسیاری از باکتریهای روی پوست با ترشح پپتیدهای ضدمیکروبی یا پروتئینهای کوچکی که باکتریهای مهاجم و مضر را از بین میبرند، از خود دفاع میکنند و در محافظت از خود، از ما نیز محافظت میکنند.
زیستگاههای متنوع باکتری های مفید و مضر
باکتریها هم مانند گیاهان، همگی در یک محیط یکسان به وظایفشان عمل نمیکنند. برخی از آنها برای چینهای مرطوب و گرم، مانند زیر بغل یا ناف مناسبتر هستند. برخی دیگر در نواحی خشک مانند ساعد یا نواحی چرب مانند کناره سوراخ بینی مناسبتر هستند.
دکتر گریس چشمانداز میکروبی پوست انسان را بررسی کرده است، مانند توپوگرافی که یک قلمرو را ترسیم میکند و یک انسان شناس که جمعیت آن قلمرو را مطالعه میکند. دکتر گریس و همکارانش از مطالعه ۲۰ ناحیهی مختلف پوست روی بدنِ گروهی از افراد سالم، سه نوع ناحیه را شناسایی کردهاند: مرطوب، خشک و چرب. سپس آنها بررسی کردند که کدام نوع باکتری در چه مکانهایی ساکن هستند.
در گذشته دانشمندان باکتریهای پوست را با آغشته کردن نمونهای از آنها به لایهای از ژل غنی از مواد مغذی در ظرف پتری ( Petri) مورد مطالعه قرار میدادند. اما ۹۹ درصد از میکروبها روی صفحات آزمایشگاهی رشد نمیکنند، زیرا برای زنده ماندن نیاز به تعامل با سایر اعضای گروههای باکتریایی روی پوست دارند. همچنین تکرار مواد مغذی دقیق و محیطی که پوست فراهم میکند دشوار است. درواقع باکتریهایی که در آزمایشگاه بهخوبی رشد میکنند لزوماً بازیگران اصلی پوست نیستند. دکتر گریس از تکنیک جدیدتری استفاده کرد که از ژنی به نام ۱۶S rRNA استفاده میکند.
این ژن کد بخشی از یک ریبوزوم (تشکیلات ضروری مورد نیاز برای ساختن پروتئینها) باکتریایی را فراهم میکند. ژن ۱۶S rRNA در هر باکتری شناختهشدهای وجود دارد، اما توالی DNA در هر یک از آنها کمی متفاوت است. دانشمندان میتوانند از توالی این ژن برای طبقهبندی باکتریها استفاده کنند.
روش ظرف پتری، ۱۰ نوع مختلف باکتری پوست را کشف کرده است. روشی که دکتر گریس استفاده کرد بیش از هزار مورد باکتری را شناسایی کرده است. مطالعه او اولین مطالعهای بود که از این روش برای بررسی چنین نقشهی باکتریایی وسیعی از پوست انسان استفاده کرده است.
او متوجه شد که در نواحی مرطوب گروههای باکتریایی مشابه ساکن هستند. همین امر برای نواحی خشک و چرب نیز صدق میکند. هر محیط پوستی ساکنان باکتریایی خود را تعیین میکند، همانطور که هر منطقهی جغرافیایی، زندگی گیاهی آن منطقه را تعیین میکند. جنگلهای پرباران، درختان برگدار را پوشش میدهند، در حالی که بیابانها دارای کاکتوس هستند.
حتی با وجود این الگوها، هموچنان پوست از فردی به فرد دیگر تنوع شگفتانگیزی دارد. میکروبیومهای پوست مانند دانههای برف هستند: هیچ دوتایی دقیقاً شبیه هم نیستند. الگوی منحصربهفرد باکتریهی پوست شما به مواردی مانند سن، جنس، قرار گرفتن در معرض نور خورشید، رژیم غذایی، بهداشت و حتی محل زندگی و کار شما بستگی دارد.
میکروب ها در پزشکی
دکتر گریس با قبول وجود باکتریها در پوست سالم، امیدوار است بفهمد که درمورد میکروبهای روی پوست بیمار چه چیزهایی متفاوت است و حتی شاید راهی برای رفع مشکل پیدا کند. او از به کار بردن نتایج کار خود برای درمان زخمهای مزمن رایج در افرادی که دیابت دارند یا افرادی که بیشتر وقت خود را روی تخت یا ویلچر میگذرانند، هیجانزده است.
افراد مبتلا به دیابت میتوانند بخشی از حسهای اندامهای خود را از دست بدهند و این احساس درد را برای آنها سختتر کرده و آسیبهای ناشی از عفونت را برای آنها سریعتر میکند. علاوهبر این، این افراد ممکن است جریان خون ضعیفی داشته باشند، که بهبود زخم را سخت میکند. همانطور که دکتر گریس توضیح میدهد، بدن شما برای رساندن اکسیژن، سلولهای ایمنی و پروتئینهای مهم به محل آسیب، برای کمک به بازسازی سلولها به خون نیاز دارد.
مشکلی پیش روی جهان
تقریباً ۱۰ درصد از جمعیت ایالات متحده مبتلا به دیابت هستند و تا یکچهارم از این ۲۴ میلیون نفر، زخمی دردناک به نام زخم پای دیابتی خواهند داشت. درمان این زخمها بسیار سخت و پرهزینه است. و این مشکل در حال افزایش است: با افزایش نرخ چاقی، دیابت و زخم پای دیابتی شایعتر میشود.
دکتر گریس میگوید: «این یک مشکل بسیار فراگیر است که به یک ناحیهی خاص محدود میشود. “این چیزی است که واقعاً من را بیشتر از همه به سوی هدف سوق میدهد.” دکتر گریس احتمال میدهد که باکتریها زخمهای مزمن را بدتر میکنند، زیرا باعث تحریک سیستم ایمنی بدن انسان و تحریک التهاب میشوند. اگرچه التهاب برای از بین بردن سلول های عفونی طراحی شده است، اما بازسازی سلولهای پوست (پس از آسیب) نیز جلوگیری میکند.
سیستم ایمنی بدن در هر یک از ما بخاطر ژنتیک، کمی متفاوت عمل میکند. کار دکتر گریس، به تعاملات بین ژنهای انسان، سیستم ایمنی و گروههای باکتریایی پوست نگاهس در سطح خرد ( micro level) دارد.
مکانیسمهای دفاعی
دکتر گریس برای بررسی نقش باکتریها در زخمهای دیابتی، از گروهی از موشهای آزمایشگاهی استفاده کرد که برای نشان دادن ویژگیهای مشترک دیابت (مانند زخمهایی که بهخوبی بهبود نمییابند)، پرورش داده شده بودند. دکتر گریس و همکارانش از موشهای دیابتی و سالم نمونههای پوستی گرفتند و سپس این دو را با هم مقایسه کردند.
آنها با استفاده از تکنیک ۱۶S rRNA دریافتند که موشهای دیابتی حدود ۴۰ برابر بیشتر باکتری روی پوست خود دارند، اما در گونههای باکتریایی کمی متمرکز شده است. درواقع باکتریهای متنوعتری در پوست موشهای سالم ساکن بودند. دکتر گریس میگوید: «افراد مبتلا به دیابت، قند خون بالایی دارند، که به تغییر ساختار پوست معروف است. این تغییرات احتمالاً رشد زیرمجموعه خاصی از باکتریها را تقویت میکند.
محققان سپس در هر موش یک زخم کوچک ایجاد کردند و ۲۸ روز را صرف پاک کردن محل زخمها برای جمعآوری باکتریها و مشاهده چگونگی بهبود پوست کردند. آنها دریافتند که زخمهای موشهای دیابتی همزمان با بهبود زخمهای موشهای سالم شروع به افزایش اندازه کردند. در حدود ۲ هفته، اکثر موشهای سالم مثل روز اول شدند. اما اکثر زخمهای موش دیابتی حتی پس از یک ماه هم بهسختی بهبود یافته بودند.
جالب توجه است که گروههای باکتریایی زخمها در هر دو گروه از موشها با طی شدن روند بهبودی متنوعتر شدند – اگرچه زخمهای موشهای دیابتی هنوز تنوع کمتری نسبت به زخمهای موشهای سالم داشتند. دکتر گریس میگوید: «تنوع باکتری احتمالاً چیز خوبی است، بهخصوص در زخمها. غالبا، باکتریهایی که پتانسیل ایجاد عفونت دارند روی پوست معمولی یافت میشوند و با تنوع باکتریهای اطراف آنها کنترل میشوند.»
دکتر گریس و همکارانش سپس تفاوتهای بین موشهای سالم و دیابتی را در سطح ژنتیکی بررسی کردند. آنها بر روی ژنهایی تمرکز کردند که جنبههای سیستم ایمنی را در پوست کنترل میکنند. آنها در فعالیت ژنها بین دو گروه موش، الگوهای متفاوتی را پیدا کردند. در نتیجه، موشهای دیابتی پاسخ ایمنی طولانیتری از جمله پوست ملتهب را از خود نشان دادند.
دانشمندان معتقدند التهاب طولانیمدت میتواند روند بهبودی را کند کند. تیم دکتر گریس گمان میکند که یکی از انواع اصلی باکتریهای موجود بر روی زخمهای دیابتی، یعنی استافیلوکوک، یکی از ژنهای ایجادکنندهی التهاب را فعالتر میکند.
حالا که دکتر گریس و همکارانش درباره باکتریهایی که روی زخمهای دیابتی رشد میکنند میدانند، یک قدم به بررسی اینکه آیا میتوانند برای کمک به بهبود زخمها این باکتریها را سازماندهی مجدد کنند، نزدیکتر شدهاند.
باکتری های مفید در در اعماق بدن
پوست تنها جایی در بدن نیست که باکتریها روی آن ساکن هستند. دکتر گریس زمانی را هم صرف مطالعه باکتریهایی میکند که در روده زندگی میکنند. میکروبها در روده نیز میتوانند مفید باشند. سویههای خاصی از باکتری E. coli، به دور نگه داشتن باکتریهای خطرناک در دستگاه گوارش ما کمک کرده و ویتامینهای K و Bکمپلکس تولید میکند که بدن ما بهتنهایی قادر به تولید آنها نیست.
دکتر گریس با مطالعه بیماری هیرشپرونگ ( Hirschsprung)، که یک اختلال ژنتیکی است و در آن بخشهایی از دستگاه گوارش بدون پایانههای عصبی کافی برای بیرون راندن مواد زائد هستند، درگیر است. برخی از کودکانی که با این بیماری متولد میشوند، به انتروکولیت (التهاب دردناک در روده) مبتلا میشوند و برخی دیگر به این بیماری مبتلا نمیشوند.
دکتر گریس همراه با دکتر بیل پاوان، متخصص ژنتیک، که در NIH (موسسه ملی سلامت آمریکا) نیز کار میکند، به بررسی باکتریهای روده میپردازد تا ببیند آیا توزیع آنها بین دو گروه ذکرشده متفاوت است یا خیر. اگر محققان در این مورد الگویی را پیدا کنند، میتوانند به پیشبینی اینکه کدام بیماران برای کاهش التهاب نیاز به جراحی دارند کمک کند. دکتر گریس و دکتر پاوان همچنین فکر میکنند که توزیع مجدد برخی از باکتریها در رودههای ملتهب ممکن است کمککننده باشد.
باکتریهای ناف
ناف شما بسیار عحیبتر از آن چیزی است که تصور میکنید. ناف مکان خوبی برای جستجوی باکتری است زیرا محیط گرم و مرطوب آن در بیشتر موارد از صابون و شستشو محافظت میشود. نتایج شگفتانگیزی از پروژه تنوع زیستی شکم ( Belly Button Biodiversity) بیرون آمده است. این پروژه که بر شناسایی باکتریها در ناف انسان متمرکز است، بخشی از یک نظرسنجی گستردهتر به نام “حیات وحش شما ( Your Wild Life)” است. این تیم تحقیقاتی دریافتند که نمونههایی از حدود صد ناف داوطلبان حاوی ۱۴۰۰ گونه غیرمنتظره از باکتریها است! و این در بخشی از بدن است که دکتر گریس دریافته بود که کمترین تنوع باکتریایی را دارد!
محققان برای شناسایی سویههای مختلف، به همان تکنیک پایهای که دکتر گریس استفاده کرد تکیه کردند- آنها به دنبال تفاوتهایی در ژن ۱۶S rRNA بودند. آنها هر گونهی باکتریایی که توالی ژن ۱۶S آن ۳ درصد یا کمتر متفاوت بود را با هم گروهبندی کردند. محققان میدانند که ۱۴۰۰ مورد یک تخمین پاییندستی است، زیرا تکنیک آنها تکتک سویهها را از هم جدا نمیکند.
ترجمه اختصاصی توسط مجله قرمز