ويكيبيديا

خلايا بيرسيستر

خلايا بيرسيستر أو الخلايا المستمرة هي مجموعات من الخلايا التي تقاوم التدخلات الدوائية، وتصبح قادرة على تحمل مضادات الميكروبات عن طريق التحول إلى حالة السكون أو الخمول.[1][2] لا تنقسم الخلايا المسمرة في حالة السبات.[3] ويختلف التحمل الموضح في الخلايا المستمرة عن مقاومة مضادات الميكروبات في أن التحمل غير موروث ويمكن عكسه أي أنه لا ينتقل من خلية إلى أخرى عن طريق النقل الجيني.[4] عندما يتوقف العلاج، يمكن عكس حالة السكون ويمكن للخلايا أن تنشط وتتكاثر. معظم الخلايا المثبطة هي بكتيرية، وهناك أيضًا خلايا فطرية مسمترة، [5] وخلايا خميرة مثابرة، وخلايا سرطانية مقاومة لعقاقير السرطان.[6]

التاريخ

عدل

يعود التعرف على الخلايا البكتيرية المثابرة إلى عام 1944 عندما كان جوزيف بيغر، الطبيب الأيرلندي الذي يعمل في إنجلترا، يختبر البنسلين المكتشف مؤخرًا. حيث يستخدم البنسلين بشكل أكبر لتكسير محلول به بكتيريا ثم زراعة المحلول المعالج بالبنسلين وسط لزراعة البكتيريا. تمكنت مستعمرات البكتيريا من النمو بعد التعرض للمضادات الحيوية. كانت الملاحظة المهمة التي أبدتها شركة Bigger هي أنه يمكن القضاء على هذه المجموعة الجديدة تقريبًا عن طريق استخدام البنسلين باستثناء عدد قليل من السكان المتبقيين. ومن ثم فإن الكائنات الحية المتبقية لم تكن طفرات مقاومة للمضادات الحيوية بل كانت عبارة عن مجموعة سكانية فرعية مما أسماه «الخلايا المستمرة».[7] في الأونة الأخيرة أصبح تكوين الخلايا المستمرة قبل استخدام أي من المضادات الحيوية ظاهرة شائعة ومعروفة في الوسط العلمى [8] أو حتى خلايا ذات استجابة مختلفة للمضادات الحيوية.[9]

العلاقة بينها وبين العدوى المزمنة

عدل

يتم تحقيق تحمل مضادات الميكروبات عن طريق مجموعة فرعية صغيرة من الخلايا الميكروبية تسمى خلايا مستمرة.[10] الخلايا المستمرة ليست خلايا ذات طفرات جينية، لكنها خلايا نائمة يمكنها البقاء على قيد الحياة حتى باستعمال مضادات الميكروبات التي تقضي بشكل فعال على عددها الأكبر بكثير من الخلايا المجاورة لها حيث تدخل خلايا Persister في حالة فسيولوجية غير متنامية أو بطيئة النمو للغاية مما يجعلها متسامحة (غير حساسة أو مقاومة للحرارة) لمضادات الميكروبات. عندما يتعذر على الجهاز المناعي القضاء على هذه الميكروبات الممرضة المستمرة، فإنها تصبح حافظة للجينات المقاومة يتطور منه تكرار العدوى. [11] لوحظ أن هذه البكتيريا غير النامية تستمر أثناء الإصابة بعدوى السلمونيلا.[12] وكما ذكر سابقاً أصبحت الخلايا المسمترة السبب الرئيسي للانتكاس والالتهابات المزمنة.[13][14]

لقد ثبت أن نوع بكتيريا اللسيتيريا أو كما يطلق عليها بالإنجليزية Listeria monocytogenes، العامل المسبب الرئيسي لمرض الليستريات، يظل مستمراً أثناء الإصابة في خلايا الكبد وخلايا الأرومة الغاذية حتى مع أخذ المضادات الحيوية اللازمة. لاحظ أنه يمكن أن يتغير نمط الحياة النشط المعتاد ويمكن للبكتيريا أن تبقى في فجوات داخل الخلايا تدخل في حالة بطيئة غير متنامية من الثبات وبالتالي تعزيز بقائها على قيد الحياة من المضادات الحيوية.[15]

تعد الخلايا المستمرة الفطرية سببًا شائعًا للعدوى المتكررة بسبب المبيضات البيضاء، وهي عدوى ذات غشاء حيوي شائعة.[14]

الأهمية الطبية

عدل

يشكل تحمل المضادات الحيوية تحديات مهمة من الناحية الطبية. إنه مسؤول إلى حد كبير عن عدم القدرة على القضاء على الالتهابات البكتيرية بالعلاج بالمضادات الحيوية. تتميز خلايا Persister بدرجة عالية من القدرة على تكوين الأغشية الحيوية، مما يجعل علاج الأمراض المرتبطة بالأغشية الحيوية أمرًا صعبًا. ومن الأمثلة على ذلك الالتهابات المزمنة للأجهزة الطبية المزروعة مثل القسطرة والمفاصل الاصطناعية والتهابات المسالك البولية والتهابات الأذن الوسطى وأمراض الرئة القاتلة.

المقاومة مقابل التحمل

عدل

على عكس مقاومة الأدوية المتعددة ومقاومة مضادات الميكروبات، فإن تحمل مضادات الميكروبات عابر وليس وراثيًا.[10][13][16] الخلايا المستمرة المقاومة للمضادات الحيوية ليست طفرات مقاومة للمضادات الحيوية وإنما ظروف من التكيف تكون بها الخلايا. تحدث المقاومة بسبب الصفات الوراثية المكتسبة حديثًا (عن طريق الطفرة أو النقل الأفقي للجينات) والتي يمكن توريثها وتمنحها القدرة على النمو في حين يكون تركيزات المضادات الحيوية مرتفعه. في المقابل، تمتلك البكتيريا المستمرة نفس الحد الأدنى من التركيز المثبط (MIC) مثل البكتيريا الحساسة للمضادات الحيوية، [17] وتختلف في مدة العلاج التي يمكنها البقاء على قيد الحياة بدون أي تفاعل حيوي. يمكن أن يحدث تحمل المضادات الحيوية بسبب حالة فسيولوجية قابلة للإنعكاس في مجموعة سكانية فرعية صغيرة من الخلايا المتماثلة جينيًا، [2][7][11] مماثلة لنوع خلية متمايزة.[18] إنه يمكّن هذه المجموعة الصغيرة من البكتيريا من النجاة من القضاء التام عليها عن طريق استخدام المضادات الحيوية. تستأنف الخلايا الدائمة النمو عند إزالة المضاد الحيوي، وتكون نسلها حساسة للمضادات الحيوية.[2][7][11]

الآليات الجزيئية

عدل

الآليات الجزيئية التي تكمن وراء تكوين الخلايا المستمرة، وتحمل مضادات الميكروبات غير معروفة إلى حد كبير.[13][16] يُعتقد أن الخلايا المستمرة تنشأ تلقائيًا في مجموعة ميكروبية متنامية عن طريق تبديل الجيني العشوائي [11][19] على الرغم من وصف الآليات المحفزة لتشكيل الخلايا المستمرة.[11][20] على سبيل المثال، تم ربط أنظمة مضادات السموم، [21] وعدد من استجابات الإجهاد المختلفة مثل استجابة SOS، [20] واستجابة إجهاد الغلاف، [22] واستجابة الجوع أيضًا بتكوين الخلايا المستمرة في الأغشية الحيوية.[23] نظرًا لطبيعتها العابرة ووفرتها المنخفضة نسبيًا، من الصعب عزل الخلايا المستمرة بأعداد كافية للدراسة التجربيه، ولم يتم تحديد سوى عدد قليل من الجينات ذات الصلة حتى الآن.[2][11] أفضل عامل مستمر هو جين بكتيريا الإشريكية القولونيه والتى تحتوى على جين يسمى الجين المثابر، والذي يُختصر عادة باسم hipA.[24]

على الرغم من أن التحمل يعتبر على نطاق واسع حالة سلبية، إلا أن هناك أدلة تشير إلى أنه يمكن أن يكون عملية تعتمد على الطاقة.[25] يمكن لخلايا بيرسيستر الموجودة في الإشريكية القولونية أن تنقل المضادات الحيوية المتراكمة داخل الخلايا باستخدام طاقة تتطلب مضخة تدفق تسمى تولك TolC.[26]

كما تم إثبات وجود مجموعة فرعية مستمرة في الخميرة الناشئة Saccharomyces cerevisiae. يتم تشغيل مثبطات الخميرة في مجموعة فرعية صغيرة من الخلايا التي تنمو بشكل مضاعف غير مضطرب عن طريق تلف الحمض النووي الذي يحدث تلقائيًا، مما يؤدي إلى تنشيط الاستجابة العامة للضغط والحماية من مجموعة من الأدوية القاسية وبيئات الإجهاد. نتيجة لتلف الحمض النووي، يتم إثراء مثبطات الخميرة أيضًا للطفرات الجينية العشوائية التي حدثت قبل الإجهاد، ولا علاقة لها ببقاء الإجهاد.[27]

استجابةً لمضادات الفطريات، تنشط الخلايا المثبطة للفطريات مسارات الاستجابة للضغط، ويتراكم جزيئين يقيان من الإجهاد - الجليكوجين والتريهالوز بكميات كبيرة.[14]

العلاج المحتمل

عدل

أظهرت دراسة أن إضافة مستقلبات معينة إلى الأمينوغليكوزيدات يمكن أن تمكن من القضاء على المثبطات البكتيرية. أجريت هذه الدراسة على عدد من الأنواع البكتيرية منها إشريكية قولونية والمكورة عنقودية ذهبية.[28]

العلاج بالعاثيات، عند الاقتضاء، يتجاوز تمامًا قدرة الخلايا المستمرة على تحمل المضادات الحيوية.

انظر أيضًا

عدل

مراجع

عدل
  1. ^ Van den Bergh، B؛ Fauvart، M؛ Michiels، J (1 مايو 2017). "Formation, physiology, ecology, evolution and clinical importance of bacterial persisters". FEMS Microbiology Reviews. ج. 41 ع. 3: 219–251. DOI:10.1093/femsre/fux001. PMID:28333307.
  2. ^ ا ب ج د Lewis K (2007). "Persister cells, dormancy and infectious disease". Nature Reviews Microbiology. ج. 5 ع. 1: 48–56. DOI:10.1038/nrmicro1557. PMID:17143318.
  3. ^ Brauner، A (2017). "Distinguishing between resistance, tolerance and persistence to antibiotic treatment". Nature Reviews Microbiology. ج. 14 ع. 5: 320–30. DOI:10.1038/nrmicro.2016.34. PMID:27080241.
  4. ^ Jayaraman، R (ديسمبر 2008). "Bacterial persistence: some new insights into an old phenomenon". Journal of Biosciences. ج. 33 ع. 5: 795–805. DOI:10.1007/s12038-008-0099-3. PMID:19179767.
  5. ^ Wuyts، J؛ Van Dijck، P؛ Holtappels، M (أكتوبر 2018). "Fungal persister cells: The basis for recalcitrant infections?". PLOS Pathogens. ج. 14 ع. 10: e1007301. DOI:10.1371/journal.ppat.1007301. PMID:30335865. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |PMCID= تم تجاهله يقترح استخدام |pmc= (مساعدة)صيانة الاستشهاد: دوي مجاني غير معلم (link)
  6. ^ Vallette، FM (أبريل 2019). "Dormant, quiescent, tolerant and persister cells: Four synonyms for the same target in cancer" (PDF). Biochemical Pharmacology. ج. 162: 169–176. DOI:10.1016/j.bcp.2018.11.004. PMID:30414937. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2020-03-09.
  7. ^ ا ب ج Bigger JW (14 أكتوبر 1944). "Treatment of staphylococcal infections with penicllin by intermittent sterilization". Lancet. ج. 244 ع. 6320: 497–500. DOI:10.1016/S0140-6736(00)74210-3. مؤرشف من الأصل في 2020-09-08.
  8. ^ Balaban، NQ (2004). "Bacterial persistence as a phenotypic switch". Science. ج. 305 ع. 5690: 1622–5. Bibcode:2004Sci...305.1622B. DOI:10.1126/science.1099390. PMID:15308767.
  9. ^ Lewis، K (2010). "Persister cells". Annual Review of Microbiology. ج. 64: 357–72. DOI:10.1146/annurev.micro.112408.134306. PMID:20528688.
  10. ^ ا ب Bigger JW (14 أكتوبر 1944). "Treatment of staphylococcal infections with penicllin by intermittent sterilization". Lancet. ج. 244 ع. 6320: 497–500. DOI:10.1016/S0140-6736(00)74210-3. مؤرشف من الأصل في 2022-01-23.Bigger JW (14 October 1944). "Treatment of staphylococcal infections with penicllin by intermittent sterilization". Lancet. 244 (6320): 497–500. doi:10.1016/S0140-6736(00)74210-3.
  11. ^ ا ب ج د ه و "The importance of being persistent: heterogeneity of bacterial populations under antibiotic stress" (PDF). FEMS Microbiol. Rev. ج. 33 ع. 4: 704–17. يوليو 2009. DOI:10.1111/j.1574-6976.2008.00156.x. PMID:19207742. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2011-07-22.
  12. ^ Helaine، Sophie (2014). "Internalization of Salmonella by macrophages induces formation of nonreplicating persisters". Science. ج. 343 ع. 6167: 204–8. Bibcode:2014Sci...343..204H. DOI:10.1126/science.1244705. PMID:24408438. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |PMCID= تم تجاهله يقترح استخدام |pmc= (مساعدة)
  13. ^ ا ب ج Lewis K (2007). "Persister cells, dormancy and infectious disease". Nature Reviews Microbiology. ج. 5 ع. 1: 48–56. DOI:10.1038/nrmicro1557. PMID:17143318.Lewis K (2007). "Persister cells, dormancy and infectious disease". Nature Reviews Microbiology. 5 (1): 48–56. doi:10.1038/nrmicro1557. PMID 17143318. S2CID 6670040.
  14. ^ ا ب ج Wuyts، J؛ Van Dijck، P؛ Holtappels، M (أكتوبر 2018). "Fungal persister cells: The basis for recalcitrant infections?". PLOS Pathogens. ج. 14 ع. 10: e1007301. DOI:10.1371/journal.ppat.1007301. PMID:30335865. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |PMCID= تم تجاهله يقترح استخدام |pmc= (مساعدة)صيانة الاستشهاد: دوي مجاني غير معلم (link)Wuyts, J; Van Dijck, P; Holtappels, M (October 2018). "Fungal persister cells: The basis for recalcitrant infections?". PLOS Pathogens. 14 (10): e1007301. doi:10.1371/journal.ppat.1007301. PMC 6193731. PMID 30335865.
  15. ^ Kortebi، M؛ Milohanic، E؛ Mitchell، G (نوفمبر 2017). "Listeria monocytogenes switches from dissemination to persistence by adopting a vacuolar lifestyle in epithelial cells". PLOS Pathogens. ج. 13 ع. 11: e1006734. DOI:10.1371/journal.ppat.1006734. PMID:29190284. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |PMCID= تم تجاهله يقترح استخدام |pmc= (مساعدة)صيانة الاستشهاد: دوي مجاني غير معلم (link)
  16. ^ ا ب "The importance of being persistent: heterogeneity of bacterial populations under antibiotic stress" (PDF). FEMS Microbiol. Rev. ج. 33 ع. 4: 704–17. يوليو 2009. DOI:10.1111/j.1574-6976.2008.00156.x. PMID:19207742. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2011-07-22.Gefen O, Balaban NQ (July 2009). "The importance of being persistent: heterogeneity of bacterial populations under antibiotic stress" (PDF). FEMS Microbiol. Rev. 33 (4): 704–17. doi:10.1111/j.1574-6976.2008.00156.x. PMID 19207742. Archived from the original (PDF) on 2011-07-22.
  17. ^ Brauner، A (2017). "Distinguishing between resistance, tolerance and persistence to antibiotic treatment". Nature Reviews Microbiology. ج. 14 ع. 5: 320–30. DOI:10.1038/nrmicro.2016.34. PMID:27080241.Brauner, A (2017). "Distinguishing between resistance, tolerance and persistence to antibiotic treatment". Nature Reviews Microbiology. 14 (5): 320–30. doi:10.1038/nrmicro.2016.34. PMID 27080241. S2CID 8308100.
  18. ^ "Generation of multiple cell types in Bacillus subtilis". FEMS Microbiol Rev. ج. 33 ع. 1: 152–63. يناير 2009. DOI:10.1111/j.1574-6976.2008.00148.x. PMID:19054118.
  19. ^ Jayaraman، R (ديسمبر 2008). "Bacterial persistence: some new insights into an old phenomenon". Journal of Biosciences. ج. 33 ع. 5: 795–805. DOI:10.1007/s12038-008-0099-3. PMID:19179767.Jayaraman, R (December 2008). "Bacterial persistence: some new insights into an old phenomenon". Journal of Biosciences. 33 (5): 795–805. doi:10.1007/s12038-008-0099-3. PMID 19179767. S2CID 31912576.
  20. ^ ا ب Rosenberg، Susan M.، المحرر (2009). "SOS Response Induces Persistence to Fluoroquinolones in Escherichia coli". PLOS Genet. ج. 5 ع. 12: e1000760. DOI:10.1371/journal.pgen.1000760. PMID:20011100. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |PMCID= تم تجاهله يقترح استخدام |pmc= (مساعدة)صيانة الاستشهاد: دوي مجاني غير معلم (link)
  21. ^ Wang, Xiaoxue; Wood, Thomas K. (15 Aug 2011). "Toxin-Antitoxin Systems Influence Biofilm and Persister Cell Formation and the General Stress Response". Applied and Environmental Microbiology (بالإنجليزية). 77 (16): 5577–5583. DOI:10.1128/AEM.05068-11. ISSN:0099-2240. PMID:21685157. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |PMCID= تم تجاهله يقترح استخدام |pmc= (help)
  22. ^ Kan، Tanaka؛ Hideo، Takahashi (ديسمبر 1994). "Cloning, analysis and expression of an rpoS homologue gene from Pseudomonas aeruginosa PAO1". Gene. ج. 150 ع. 1: 81–85. DOI:10.1016/0378-1119(94)90862-1. ISSN:0378-1119. PMID:7959068.
  23. ^ Fux، C.A.؛ Costerton، J.W.؛ Stewart، P.S.؛ Stoodley، P. (يناير 2005). "Survival strategies of infectious biofilms". Trends in Microbiology. ج. 13 ع. 1: 34–40. DOI:10.1016/j.tim.2004.11.010. PMID:15639630.
  24. ^ "hipA, a newly recognized gene of Escherichia coli K-12 that affects frequency of persistence after inhibition of murein synthesis". J. Bacteriol. ج. 155 ع. 2: 768–75. 1983. DOI:10.1128/JB.155.2.768-775.1983. PMID:6348026. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |PMCID= تم تجاهله يقترح استخدام |pmc= (مساعدة)
  25. ^ Harms، Alexander؛ Maisonneuve، Etienne؛ Gerdes، Kenn (2016). "Mechanisms of bacterial persistence during stress and antibiotic exposure". Science. ج. 354 ع. 6318: aaf4268. DOI:10.1126/science.aaf4268. PMID:27980159.
  26. ^ Pu، Y.؛ وآخرون (2016). "Enhanced Efflux Activity Facilitates Drug Tolerance in Dormant Bacterial Cells". Mol Cell. ج. 62 ع. 2: 284–294. DOI:10.1016/j.molcel.2016.03.035. PMID:27105118. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |PMCID= تم تجاهله يقترح استخدام |pmc= (مساعدة)
  27. ^ Yaakov، G.؛ Lerner، D.؛ Bentele، K.؛ Steinberger، J.؛ Barkai، N. (2017). "Coupling phenotypic persistence to DNA damage increases genetic diversity in severe stress". Nature Ecology & Evolution. ج. 1: 16. DOI:10.1038/s41559-016-0016. PMID:28812556.
  28. ^ "Metabolite-enabled eradication of bacterial persisters by aminoglycosides". Nature. ج. 473 ع. 7346: 216–220. 2011. Bibcode:2011Natur.473..216A. DOI:10.1038/nature10069. PMID:21562562. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |PMCID= تم تجاهله يقترح استخدام |pmc= (مساعدة)

روابط خارجية

عدل
مجلوبة من «https://ar.wiki.x.io/w/index.php?title=خلايا_بيرسيستر&oldid=68245209»