تمام موجودات زنده برای بقا سازگار میشوند و باکتریها نیز از این قاعده مستثنی نیستند. طی دهههای گذشته، برخی باکتریها بهتدریج نسبت به آنتیبیوتیکها و مواد ضدعفونیکننده پرکاربرد مقاوم شدهاند و چالشهای جدی برای پزشکی و سلامت عمومی ایجاد کردهاند. درعینحال، شمار زیادی از گونههای باکتریایی نقشی مفید و گاه حیاتی در حفظ سلامت بدن انسان دارند. این موضوع پرسش مهمی را مطرح میکند:
آیا بهجای تلاش برای نابودی باکتریها، میتوان راههایی یافت که رفتار آنها را تغییر داد تا پوسیدگی کاهش یابد و سلامت دندانها تقویت شود؟باکتریها موجوداتی «ساکت» نیستند. درون دهان انسان، حدود ۷۰۰ گونه مختلف باکتری به طور مداوم از طریق فرایندی به نام حسّجمعی (Quorum sensing) با یکدیگر تبادل اطلاعات میکنند. این ارتباط شیمیایی به باکتریها امکان میدهد فعالیتهای خود را بهصورت گروهی هماهنگ کنند. بسیاری از باکتریهای دهانی برای ارسال و دریافت این پیامها به مولکولهای سیگنالدهندهای به نام لاکتونهای N-آسیل هموسرین (AHLs) متکی هستند.
کوئوروم سنسینگ چیست؟
تصور کنید یک باکتری تنها، مانند یک فرد در یک سالن بزرگ و خالی است که فریاد میزند. فریاد او به جایی نمیرسد و تأثیری ندارد. اما اگر هزاران نفر در آن سالن جمع شوند، همزمان فریادشان میتواند یک پیام قوی و مؤثر ایجاد کند. باکتریها از طریق کوئوروم سنسینگ دقیقاً همین کار را میکنند: آنها صبر میکنند تا تعداد کافی از همگونههای خود را در محیط حس کنند و تنها در آن زمان است که همگی به طور هماهنگ، رفتاری جمعی را آغاز میکنند.
فرآیند کوئوروم سنسینگ
کوئوروم سنسینگ یک سیستم ارتباط شیمیایی است که باکتریها برای هماهنگی رفتارهای گروهی بر اساس تراکم جمعیت از آن استفاده میکنند.
- ترشح مولکول سیگنال: هر باکتری، به طور مداوم مولکولهای سیگنال کوچکی به نام اتوایندوسر (Autoinducers) را به محیط اطراف خود ترشح میکند.
- انباشت و تشخیص: با افزایش تعداد باکتریها در یک محیط محدود (مثلاً یک زخم یا یک لایه بیوفیلم روی دندان)، غلظت این مولکولهای سیگنال در محیط نیز افزایش مییابد.
- رسیدن به “حدنصاب”: هنگامی که غلظت مولکول سیگنال از یک آستانه بحرانی بگذرد، نشان میدهد که “جمعیت باکتری بهاندازه کافی زیاد است”.
- فعالشدن هماهنگ: در این نقطه، مولکولهای سیگنال وارد سلولهای باکتری شده و مانند یک کلید، فعالسازی مجموعهای از ژنها را آغاز میکنند. این امر منجر به تغییر هماهنگ رفتار کل کلونی میشود.
منطق تکاملی
انجام رفتارهای پرهزینه (مانند تولید نور یا ترشح سم) برای یک باکتری منفرد بیفایده و خطرناک است. اما اگر هزاران باکتری همزمان این کار را انجام دهند، شانس موفقیت به طور چشمگیری افزایش مییابد. این راهبُرد هوشمندانه به آنها اجازه میدهد تا مانند یک چندسلولی واحد عمل کنند.
روشی غیرمنتظره
به گزارش پایگاه علمی خبری دانه، دانشمندان به روشی غیرمنتظره برای تأثیرگذاری بر باکتریها دست یافتهاند؛ نه با کشتن آنها، بلکه با تغییر شیوه ارتباطشان. پژوهشگرانی که باکتریهای دهانی را بررسی میکردند دریافتند مختل کردن سیگنالهای شیمیایی مورداستفاده در حسّجمعی (Quorum sensing) باکتریها میتواند ترکیب پلاک دندانی را به سمت اجتماعات سالمتر و کمضررتر سوق دهد. این کشف میتواند راه را برای درمانهای تازهای باز کند که بهجای حذف کامل باکتریها، با حفظ تعادل میکروبی از بروز بیماری جلوگیری میکنند.
بررسی ارتباط باکتریایی در پلاک دندانی
پژوهشگران دانشکده علوم زیستی و دانشکده دندانپزشکی دانشگاه مینهسوتا تصمیم گرفتند بررسی کنند که باکتریهای دهان چگونه با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند و آیا میتوان این ارتباط را به طور هدفمند مختل کرد یا نه. هدف آنها این بود که مشخص کنند آیا دخالت در این سیگنالها میتواند به پیشگیری از تشکیل پلاک دندانی و حفظ یک میکروبیوم دهانی سالمتر کمک کند. نتایج این پژوهش که در مجله npj Biofilms and Microbiomes منتشر شده، نشان میدهد این رویکرد میتواند نگاه پزشکان به درمان بیماریهای باکتریایی را دگرگون کند.
یافتههای کلیدی پژوهش
پژوهشگران چند الگوی مهم در نحوه ارتباط و سازمانیابی باکتریهای دهانی شناسایی کردند:
- باکتریهای موجود در پلاک دندانی، سیگنالهای (AHL) را در نواحی پُراُکسیژن (مانند بالای خط لثه) تولید میکنند و این سیگنالها توسط باکتریهای ساکن نواحی کماکسیژن (زیر خط لثه) نیز دریافت میشود.
- حذف سیگنالهای (AHL) با استفاده از آنزیمهای ویژهای به نام لاکتونازها باعث افزایش گونههای باکتریایی مرتبط با سلامت دهان شد.
- این نتایج نشان میدهد آنزیمهایی با انتخاب دقیق میتوانند برای با شکلدهی اجتماعات پلاک دندانی و حفظ تعادل سالم میکروبی بهکار روند.
پلاک دندانی بهعنوان یک اکوسیستم زنده
میکائل الیاس، دانشیار دانشکده علوم زیستی و نویسنده ارشد این مطالعه، میگوید:
«پلاک دندانی بهصورت مرحلهای رشد میکند، درست شبیه یک اکوسیستم جنگلی؛ پلاک دندانی یکلایه چسبنده و بیرنگ از باکتریها و محصولات آنهاست که به طور مداوم روی سطح دندانها تشکیل میشود و عامل اصلی پوسیدگی دندان و بیماریهای لثه است. گونههای پیشگام مانند استرپتوکوکوس (Streptococcus) و اکتینومایسس (Actinomyces) نخستین ساکنان این اجتماعات ساده هستند؛ آنها عموماً بیضرر و مرتبط با سلامت دهاناند. اما کلونیزه کنندگان دیرتر و متنوعتر، از جمله باکتریهای موسوم به کمپلکس قرمز مانند پورفیروموناس ژینژیوالیس (Porphyromonas gingivalis)، بهشدت با بیماریهای لثه ارتباط دارند. با مختل کردن سیگنالهای شیمیایی مورداستفاده باکتریها، میتوان جامعه پلاک را دستکاری کرد تا در مرحله سالم باقی بماند یا به آن بازگردد.»
راکش سیکدار، نویسنده اول مقاله، میافزاید:
«آنچه واقعاً چشمگیر است، نقش اکسیژن است. وقتی سیگنالدهی (AHL) را در شرایط هوازی مسدود کردیم، باکتریهای مرتبط با سلامت افزایش یافتند. اما افزودن (AHL) ها در شرایط بیهوازی باعث رشد باکتریهای دیرکلونیزه و مرتبط با بیماری شد. به نظر میرسد حسّجمعی در بالا و پایین خط لثه نقشهای کاملاً متفاوتی دارد و این موضوع پیامدهای مهمی برای درمان بیماریهای لثه دارد.»
بهسوی درمانهای مبتنی بر میکروبیوم
پژوهشگران قصد دارند در گام بعدی بررسی کنند که سیگنالدهی باکتریایی در نواحی مختلف دهان و در بیماران با مراحل متفاوت بیماری لثه چگونه تغییر میکند. الیاس میگوید:
«درک اینکه اجتماعات باکتریایی چگونه ارتباط برقرار میکنند و سازمان مییابند، در نهایت میتواند ابزارهای تازهای برای پیشگیری از بیماریهای لثه در اختیار ما بگذارد، نه با جنگیدن علیه همه باکتریهای دهانی، بلکه با حفظ هوشمندانه تعادل سالم میکروبی.»
این گروه پژوهشی معتقد است این راهبرد میتواند در آینده به درمانهایی برای سایر بخشهای بدن نیز گسترش یابد؛ جایی که برهمخوردن تعادل میکروبیوم با بیماریها و برخی انواع سرطان ارتباط دارد.
