بیوالکتریسیته، سلاحی جدید برای مقابله با عفونت‌های خطرناک

آزمایش‌های جدید پژوهشگران دانشگاه Tufts نشان داد داروهایی که استفاده از آن‌ها در بهبود بیماری‌های انسانی موثر بوده است، به درمان بیماری خطرناک ناشی از باکتری اشرشیا کلی (E.coli) در قورباغه‌ها کمک کرده و با تغییر بار الکتریکی سلول‌های این جانوران، جان آن‌ها را نجات داده است. برای آشنایی با جزئیات این مطالعه با مجله‌ی فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی همراه باشید.

بر اساس پژوهش‌های جدید زیست شناسان دانشگاه Tufts، تغییر سیگنال‌های الکتریکی طبیعی سلول‌هایی که در بیرون سامانه‌ی عصبی واقعند، می‌تواند مقاومت در برابر عفونت‌های باکتریایی کشنده را افزایش دهد. پژوهشگران فهمیدند داروهایی که در حال حاضر برای درمان بیماری‌های انسانی استفاده می‌شوند، با تغییر بار منفی درون سلولی، پاسخ ایمنی ذاتی نوزادان قورباغه به عفونت ناشی از باکتری E.coli را تقویت می‌کند. این نتیجه جنبه‌ی جدیدی از سامانه‌ی ایمنی را آشکار ساخت و با تنظیم بیوالکتریسیته‌ی غیرعصبی، رویکردی جدید برای کاربردهای درمانی در پزشکی انسان‌ها پیشنهاد داد. نتایج این پژوهش در 26 می 2017 در یک مجله‌ی پژوهشی نیچر (Nature Research journal) با نام npj Regenerative Medicine به صورت آنلاین منتشر شد.

بدن مهره داران مجهز به دو سامانه‌ی ایمنی است

Michael Levin، نویسنده‌ی اصلی این مقاله‌ی پژوهشی گفت «نه تنها سلول‌های عصبی، بلکه‌ی همه‌ی سلول‌ها به صورت طبیعی سیگنال‌های الکتریکی را تولید و دریافت می‌کنند. توانایی تنظیم این بیوالکتریسیته‌ی غیر عصبی به کمک تعداد زیادی از کانال‌های یونی و داروهای انتقال دهنده‌ی عصبی (neurotransmitter) به ما ابزاری شگفت انگیز برای تقویت سامانه‌ی ایمنی بدن برای مقاومت در برابر عفونت‌ها می‌دهد.»

تمامی مهره‌داران از ماهی گرفته تا انسان‌ها، دارای دو نوع ایمنی با ویژگی‌های مشترک هستند: دستگاه ایمنی تطبیقی (adaptive immune system) که وابسته به پیشینه‌ی مواجهه با یک عامل بیماری‌زا (pathogen) بوده و مبنای ترفندهای واکسیناسیون فعلی است و دستگاه‌ ایمنی ذاتی که از زمان بارور شدن یک تخمک وجود دارد و نخستین خط دفاعی در برابر عوامل بیماری‌زا را فراهم می‌کند. دستگاه ایمنی ذاتی همچنین وظیفه‌ی ترمیم و بازسازی بافت‌ها را بر عهده دارد. به دست آوردن درک بهتری از دستگاه ایمنی ذاتی می‌تواند موجب پیشرفت تلاش‌ها برای مقابله با عوامل بیماری‌زای جدیدی باشد که دستگاه ایمنی تطبیقی پیشینه‌ای از مواجهه با آن‌ها نداشته است.

روند آزمایش‌ها

پتانسیل غشا (Transmembrane) که به خاطر تفاوت یون‌های مثبت و منفی در دو طرف غشای سلولی ایجاد می‌شود، نقش بسیار مهمی در عملکرد انواع متعددی از سلول‌ها دارد. فرضیه‌ی پژوهشگران این است که این پتانسیل همچنین می‌تواند دستگاه ایمنی ذاتی را تحت تاثیر قرار دهد. در این مطالعه، جنین قورباغه‌های پنجه دار (Xenopus frogs) با باکتری E.coli که یک عامل بیماری‌زای انسانی است، به عفونت مبتلا شدند. این قورباغه‌ها در معرض ترکیباتی قرارا داده شدند تا بار مثبت یا منفی سلول‌های آن‌ها را افزایش دهد. بعضی ازاین ترکیبات داروهایی بودند که برای انسان‌ها تجویز می‌شود. قورباغه‌های پنجه‌دار مدل پرکاربردی برای تحقیقات سرطان و بیولوژی اعصاب هستند.

افزایش بار مثبت درون غشای سلولی (depolarization) با استفاده از عوامل مختلف، توانایی جنین‌ها برای مقاومت در برابر باکتری را افزایش داد. نرخ جنین‌هایی که با دریافت ایفرمکتین (ivermectin)، یک ضد انگل انسانی، در برابر عفونت جان سالم به در بردند، در مقایسه با جنین‌هایی که این عامل تغییر بار الکتریکی سلول‌ها را دریافت نکرده بودند، به صورت متوسط به اندازه‌ی 32 درصد افزایش یافت. مرگ و میر در جنین‌های کنترل 50 تا 70درصد بود.

برای اثبات این که ترکیبات حتما بار الکتریکی سلول‌های میزبان را تغییر داده‌اند و تنها به باکتری‌های آسیب نرسانده‌اند، آزمایش‌های بیشتری انجام شد. در این آزمایش‌ها به سلول‌های قورباغه ام‌آران‌ای (mRNA) مربوط به رمز گشایی کانال‌های یونی ویژه‌ای که به طور مستقیم بار الکتریکی سلول‌های قورباغه را بدون تاثیر گذاشتن بر باکتری‌ها تغییر می‌دهد، تزریق شد. در نتیجه‌ی این رویکرد اعتبار نتایج حاصل از به کار بردن داروهای تغییر دهنده‌ی بار سلولی تایید شد. در مقابل افزایش بار منفی درون غشای سلولی نرخ قورباغه‌هایی که از عفونت جان سالم به دربردند را در حدود 20 درصد کاهش داد.

تجزیه و تحلیل ژن‌هایی که بیان آن‌ها با تغییر حالت بیوالکتریکی سلول‌های نوزاد قورباغه تغییر کرده بود، نشان داد که تغییر ولتاژ غشا سلولی پاسخ تعداد زیادی از ژن‌های موجود در دستگاه ایمنی انسانی را نیز تحت تاثیر قرار خواهد داد.

بیوالکتریسیته، سلاحی جدید برای مقابله با عفونت‌های خطرناک

تصویر پایین: نوزادان قورباغه‌ای که بار الکتریکی مثبت درون غشای سلول‌های آن‌ها با استفاده از دارو یا روش‌های ژنتیکی قبل از ابتلا به عفونت باکتری E.coli افزایش داده شده است. افزایش گلبول‌های سفیدی که با عفونت مبارزه می کنند از لکه‌های قرمز روی دم این نوزادان مشخص است. تصویر بالا: نوزادان قورباغه‌ای که به عفونت مبتلا نیستند.

برای مطالعه‌ی جزئیات بیشتر و دسترسی به مقاله‌ی پژوهشی این مطالعه، اینجا کلیک کنید.


بیشتر بخوانید:

>>پانسمان هوشمند وجود عفونت را اطلاع می‌دهد


منبع: wyss.harvard

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

ExosNews on Telegram

ما را در تلگرام دنبال کنید!

مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی

عضویت در کانال تلگرام
بستن