ادویه‌ای‌ خوشبو، سلاحی مخفی در مقابل «ابر باکتری‌ها»

ابرباکتری‌ها سویه‌هایی از باکتری‌ها هستند که در برابر چندین نوع آنتی‌بیوتیک مقاوم‌اند. مقاومت ابرباکتری‌ها که نوعی مقاومت آنتی‌بیوتیکی محسوب می‌شود، یک تهدید بسیار جدی و رو‌به‌رشد در محیط‌های بیمارستانی و حتی جامعه است.

در واقع مقاومت آنتی‌بیوتیکی به یک بحران جهانی رو به گسترش تبدیل شده است. سازمان جهانی بهداشت هشدار داده است که با تکامل سازوکار‌های دفاعی در باکتری‌ها در برابر دارو‌های پرمصرف، درمان بسیاری از عفونت‌های رایج دشوارتر شده است. براساس گزارش «سای‌تک‌دیلی» (SciTechDaily)، یکی از دلایل اصلی گسترش سریع این پدیده، تنها جهش‌های ژنتیکی نیست بلکه توانایی باکتری‌ها در تبادل مستقیم مواد ژنتیکی نیز نقش مهمی دارد.

این تبادل اغلب از طریق فرایندی به نام «هم‌یوغی پلاسمیدی» رخ می‌دهد؛ فرایندی که در آن باکتری‌ها مولکول‌های کوچک DNA موسوم به پلاسمید را به یکدیگر منتقل می‌کنند. این پلاسمید‌ها می‌توانند حامل ژن‌های قدرتمند مقاومت مانند «mcr‑۱»، «blaNDM‑۱» و «tet (X۴)» باشند و به این ترتیب حتی گونه‌های باکتریایی غیرمرتبط نیز می‌توانند به سرعت به مقاومت دارویی دست پیدا کنند. تلاش‌ها برای مهار این فرایند محدود بوده است؛ زیرا بسیاری از ترکیبات پیشنهادی یا سمی هستند یا در سامانه‌های زنده کارایی کافی ندارند.

برای پر کردن این خلا، پژوهشگران اسید سینامیک را بررسی کردند. این ترکیب گیاهی بخشی از رژیم غذایی انسان است و در بسیاری از گونه‌های گیاهی به‌زطور طبیعی به عنوان مولکول دفاعی تولید می‌شود. گروه پژوهشی اثرات آن را در شرایط آزمایشگاهی کنترل‌شده، در محیط‌های شبیه‌سازی‌شده روده و نیز در مدل‌های حیوانی زنده بررسی کرد و تمرکز آنها بر چند پلاسمید بود که معمولا با عفونت‌های بالینی مرتبط هستند.

مهار انتقال ژن بدون آسیب به رشد باکتری

برخلاف بسیاری از مواد ضدباکتری که باکتری‌ها را مستقیما از بین می‌برند، اسید سینامیک ظاهرا توانایی باکتری‌ها در تبادل اطلاعات ژنتیکی را مختل می‌کند. نتایج نشان داد که این ترکیب نرخ انتقال چندین پلاسمید حامل مقاومت را به صورت وابسته به غلظت کاهش می‌دهد. نکته مهم این بود که در محدوده غلظت‌های مورد آزمایش، اثر قابل‌توجهی بر رشد باکتری‌ها مشاهده نشد.

یک سامانه ردیابی پلاسمید با برچسب فلورسنت تایید کرد که اسید سینامیک انتقال پلاسمید را در جوامع میکروبی روده خارج از بدن موجود زنده (ex vivo) کاهش می‌دهد. در آزمایش‌های انجام شده روی موش‌ها نیز، مصرف خوراکی اسید سینامیک فراوانی هم‌یوغی پلاسمیدی را در بدن موجود زنده (in vivo) به صورت وابسته به دوز کاهش داد؛ موضوعی که نشان می‌دهد این ترکیب در شرایط زیستی واقعی نیز فعال باقی می‌ماند.

بررسی‌های بیشتر نشان داد این اثرات چگونه ایجاد می‌شوند. داده‌های ترنسکریپتومیک [مطالعه الگوی بیان همه RNA‌های تولیدشده در سلول] نشان داد که اسید سینامیک چرخه اسید تری‌کربوکسیلیک را مختل می‌کند؛ اختلالی که در نتیجه آن زنجیره انتقال الکترون تضعیف می‌شود و نیروی محرکه پروتونی کاهش می‌یابد. در پی این تغییرات، سطح ATP [آدنوزین تری‌فسفات، مولکول اصلی تأمین‌کننده انرژی سلول] درون سلول کاهش می‌یابد و انرژی لازم برای انجام فرایند هم‌یوغی محدود می‌شود.

همچنین این ترکیب بیان ژن‌هایی را که در تشکیل جفت باکتریایی برای انتقال DNA، انتقال ماده ژنتیکی و همانندسازی نقش دارند سرکوب می‌کند، در حالی که نفوذپذیری غشای خارجی سلول دهنده را اندکی افزایش می‌دهد.

ایمنی و سازگاری زیستی

آزمایش‌های ایمنی در موش‌ها نشان داد که پس از مصرف اسید سینامیک اثرات زیان‌بار آشکاری مشاهده نشد. وزن بدن حیوانات پایدار باقی ماند و تغییری قابل توجه در ساختار اندام‌های اصلی مشاهده نشد.

همچنین ترکیب و تنوع میکروبیوتای روده بدون تغییر باقی ماند؛ نتیجه‌ای که نشان می‌دهد این ترکیب در کاربرد‌های درون موجود زنده (in vivo) از ایمنی بالایی برخوردار است.

در مجموع، این یافته‌ها اسید سینامیک را به عنوان مهارکننده‌ای با طیف گسترده برای هم‌یوغی پلاسمیدی معرفی می‌کند که با اختلال در متابولیسم انرژی باکتری‌ها عمل می‌کند. از آنجا که این ماده پیش‌تر به طور گسترده مصرف شده و ایمن تلقی می‌شود، می‌تواند به عنوان ابزاری عملی در راهبرد‌های کنونی برای کاهش سرعت گسترش مقاومت آنتی‌بیوتیکی مورد استفاده قرار گیرد.

این نتایج همچنین پژوهش‌های بیشتر درباره ترکیبات طبیعی هدف‌گیرنده متابولیسم را برای کنترل انتقال ژن در حوزه‌های پزشکی، کشاورزی و محیط زیست تشویق می‌کند.

علل دیگر مقاومت آنتی‌بیوتیکی

براساس یک پژوهش منتشر شده در سایت «ساینس دایرکت» (ScienceDirect)، عواملی از جمله تجویز بیش‌ازحد آنتی‌بیوتیک‌ها، مصرف نادرست یا استفاده از آنها بدون اندیکاسیون پزشکی (بدون نیاز پزشکی)، کیفیت نامطلوب یا پایین آنتی‌بیوتیک‌ها، جهش‌های ژنتیکی در میکروارگانیسم‌ها که منجر به ایجاد مقاومت می‌شود، ناتمام گذاشتن دوره درمان آنتی‌بیوتیکی یا رعایت نکردن دقیق دوز و زمان‌بندی تجویز، بستری‌های طولانی‌مدت در بیمارستان، استفاده پیشگیرانه از آنتی‌بیوتیک‌ها و بهداشت فردی، محیطی و شرایط بهداشتی ضعیف به شکل‌گیری این مقاومت کمک می‌کنند.

افزایش جهانی مقاومت آنتی‌بیوتیکی

روند رو‌به‌افزایش مقاومت باکتری‌ها در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها به یکی از جدی‌ترین تهدید‌های سلامت جهانی تبدیل شده است. این پدیده باعث کاهش اثرگذاری دارو‌های رایج و دشوارتر شدن درمان عفونت‌های شایع باکتریایی می‌شود. گزارش سال ۲۰۲۲ «سامانه جهانی پایش مقاومت و مصرف ضد میکروبی» (GLASS) نشان می‌دهد که مقاومت در میان بسیاری از باکتری‌های بیماری‌زا به سطح نگران‌کننده‌ای رسیده است. 

بر اساس داده‌های ثبت شده از ۷۶ کشور، میانه نرخ گزارش شده مقاومت در «اشریشیا کلی» (Escherichia coli) باکتری عامل بسیاری از عفونت‌های گوارشی و ادراری، در برابر «سفالوسپورین‌های نسل سوم» (Third-generation cephalosporins) دسته‌ای از آنتی‌بیوتیک‌های قوی برای درمان عفونت‌های جدی باکتریایی؛ ۴۲ درصد گزارش شده است و نرخ مقاومت در «استافیلوکوکوس اورئوس» (Staphylococcus aureus، عامل سینه پهلو نسبت به «متی‌سیلین» (Methicillin)، آنتی‌بیوتیکی از دسته بتالاکتام‌ها که نشانگر مقاومت شدید این باکتری است؛ ۳۵ درصد بوده است. «کلبسیلا پنومونیه»، باکتری رایجی که معمولا در روده انسان زندگی می‌کند، نیز در سال‌های اخیر مقاومت فزاینده‌ای در برابر برخی آنتی‌بیوتیک‌های حیاتی نشان داده است.