باکتری های مفید و مضر پوست؛ کاوش در کلان شهر میکروبی پوست!

حتما شنیده اید که در بدن ما و روی سطح پوست ما تعداد زیادی از باکتری های مفید و مضر آنها زندگی می کنند و با بدن ما تعامل دارند!

منظره‌ای را با قله‌ها و دره‌ها، چین‌خوردگی‌ها و فرورفتگی‌ها، مناطق خنک و خشک و مناطق گرم و مرطوب تصور کنید. هر وجب از این چشم انداز پر از گروه های مختلف است، اما هیچ شهر، ساختمان، مزرعه و جنگلی در آن وجود ندارد. احتمالاً قبلاً کمی در مورد ساکنان این منظره از دور و نزدیک شنیده اید. این نمای بزرگ ترین اندام شما یعنی پوست است.

فهرست مطالب:

• باکتری های مفید و مضر و آکنه
• زیستگاه های متنوع باکتری های مفید و مضر
• میکروب ها در پزشکی
• مشکلی که دنیا با آن روبروست
• مکانیسم های دفاعی
• باکتری های مفید در اعماق بدن
• باکتری های ناف

باکتری های مفید و مضر و آکنه

“پوست مانند یک پوسته و محافظ ما است و این چیزی است که مردم از ما می بینند.” این جمله ای است که الیزابت گریس ( الیزابت گریس) که دوره فوق دکتری خود را در رشته ژنتیک در مؤسسه ملی بهداشت (NIH) او می گوید آمریکا تمام شده است. وی همچنین ادامه می دهد: ویژگی های ذکر شده ویژگی های تعیین کننده هستند اما پوست نیز عضوی مهم برای سلامت انسان است.

پوست ما خانه حدود یک تریلیون ارگانیسم میکروسکوپی مانند باکتری ها و قارچ ها است. این موجودات و مواد ژنتیکی آنها – ژنوم آنها – میکروبیوم پوست انسان را تشکیل می دهند. دکتر گریس میکروبیوم پوست را مطالعه و تحقیق می کند تا بفهمد چگونه و چرا باکتری ها در نواحی خاصی از بدن مستقر می شوند.

او قبلاً کشف کرده است که باکتری های روی پوست سالم با باکتری های روی پوست بیمار متفاوت است و امیدوار است که کار او به کشف راه هایی برای درمان برخی بیماری های پوستی، به ویژه زخم های مزمن منجر شود. او می‌گوید: «من دوست دارم فکر کنم که در حال انجام اکتشافاتی هستم که بر روش‌های پزشکی تأثیر می‌گذارد.

وقتی از صابون آنتی باکتریال استفاده می کنید یا آنتی بیوتیک ها شما به راحتی می توانید باکتری ها را موجودات بدی در نظر بگیرید. از این گذشته، باکتری سالمونلا ( سالمونلا) و E. coli می توانند ایجاد کنند مسمومیت غذایی و باکتری استافیلوکوکوس اورئوس ( استافیلوکوکوس اورئوس) یا استافیلوکوکوس اورئوس می تواند باعث ذات الریه، مننژیت یا عفونت های جدی زخم شود.

اما همه باکتری ها بد نیستند. اکثر آنها بی ضرر هستند و در واقع برخی از باکتری ها بسیار مفید هستند. باکتری استافیلوکوکوس اپیدرمیدیس ( استافیلوکوک اپیدرمیدیس) از فضایی روی پوست محافظت می کند تا استافیلوکوکوس اورئوس که مضر است در آن فضا ته نشین نشود.

باکتری های رایج پوست که باعث آکنه می شوند نیز به همین ترتیب عمل می کنند. دکتر گریس توضیح می دهد: “این باکتری فضا را اشغال می کند تا دیگر باکتری های بالقوه مضر نتوانند به آن حمله کنند.” ممکن است فکر کنید داشتن پوستی پر از باکتری ناسالم یا حتی خطرناک به نظر می رسد. اما همانطور که دکتر گریس اشاره می کند، این یک اتفاق نسبتاً رایج است.

پوست شما فقط یک بار در زندگیتان، زمانی که در رحم بودید، استریل می شود. دقایقی پس از تولد شما، باکتری ها شروع به نشستن روی آن کردند. بدن شما به عنوان بخشی از اولین خط دفاعی خود به برخی از این باکتری ها متکی است. بسیاری از باکتری های روی پوست پپتیدهای ضد میکروبی ترشح می کنند یا پروتئینکوچک هایی که باکتری های مهاجم و مضر را از بین می برند، از خود دفاع می کنند و در محافظت از خود، از ما نیز محافظت می کنند.

زیستگاه های متنوع باکتری های مفید و مضر

باکتری ها مانند گیاهان، همه وظایف خود را در یک محیط انجام نمی دهند. برخی برای چین‌های مرطوب و گرم مناسب‌تر هستند، مانند زیر بغل یا ناف. برخی دیگر برای نواحی خشک مانند ساعد یا نواحی چرب مانند کنار سوراخ های بینی مناسب تر هستند.

دکتر گریس چشم انداز میکروبی پوست انسان را مطالعه کرده است، همانطور که توپوگرافی یک قلمرو را نقشه می کشد و یک انسان شناس جمعیت آن قلمرو را مطالعه می کند. دکتر گریس و همکارانش از مطالعه 20 ناحیه مختلف پوست روی بدن گروهی از افراد سالم، سه نوع ناحیه مرطوب، خشک و چرب را شناسایی کرده اند. آنها سپس به بررسی انواع باکتری ها در کدام مکان ها پرداختند.

در گذشته، دانشمندان باکتری های پوست را با فرو بردن نمونه ای از آنها در لایه ای از ژل غنی از مواد مغذی در یک ظرف پتری مورد مطالعه قرار دادند. پتری) مورد مطالعه قرار گرفتند. اما 99 درصد از میکروب ها در صفحات آزمایشگاهی رشد نمی کنند زیرا برای زنده ماندن نیاز به تعامل با سایر اعضای جامعه باکتریایی روی پوست دارند. همچنین تکرار دقیق مواد مغذی و محیطی که پوست فراهم می کند دشوار است. در واقع، باکتری هایی که به خوبی در آزمایشگاه رشد می کنند، لزوما بازیگران اصلی پوست نیستند. دکتر گریس از تکنیک جدیدتری استفاده کرد که از ژنی به نام 16S rRNA استفاده می کند.

این ژن کد بخشی از ریبوزوم باکتریایی (بلوک های ساختمانی ضروری برای ساخت پروتئین ها) را ارائه می کند. ژن 16S rRNA در هر باکتری شناخته شده وجود دارد، اما توالی DNA در هر یک از آنها کمی متفاوت است. دانشمندان می توانند از این توالی ژن برای طبقه بندی باکتری ها استفاده کنند.

روش ظرف پتری 10 نوع مختلف باکتری پوست را کشف کرده است. روش استفاده شده توسط دکتر گریس بیش از هزار مورد باکتری را شناسایی کرده است. مطالعه او اولین مطالعه ای بود که از این روش برای بررسی چنین نقشه باکتریایی بزرگی از پوست انسان استفاده کرد.

او دریافت که مناطق مرطوب توسط گروه‌های مشابهی از باکتری‌ها زندگی می‌کنند. همین امر در مورد مناطق خشک و روغنی نیز صدق می کند. هر محیط پوستی ساکنان باکتریایی خود را تعیین می کند، همانطور که هر منطقه جغرافیایی زندگی گیاهی خود را تعیین می کند. جنگل های بارانی درختان برگریز را پوشانده اند، در حالی که بیابان ها دارای کاکتوس هستند.

حتی با وجود این الگوها، پوست همچنان به طرز شگفت آوری از فردی به فرد دیگر متفاوت است. میکروبیوم‌های پوست مانند دانه‌های برف هستند: هیچ دوتایی دقیقاً شبیه هم نیستند. الگوی باکتریایی منحصر به فرد پوست شما به مواردی مانند سن، جنسیت، 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 اذعان به وجود باکتری بر روی پوست سالم، امیدوار است بفهمد که چه چیزی در مورد میکروب های روی پوست بیمار متفاوت است و شاید حتی راهی برای رفع این مشکل بیابد. او هیجان زده است که نتایج کار خود را برای درمان زخم های مزمن رایج در افراد مبتلا به دیابت یا کسانی که بیشتر وقت خود را در رختخواب یا روی ویلچر می گذرانند، به کار گیرد.

افراد مبتلا به دیابت ممکن است بخشی از احساس اندام خود را از دست بدهند، که احساس درد را برای آنها سخت تر می کند و آنها را مستعد آسیب های ناشی از عفونت می کند. علاوه بر این، این افراد ممکن است جریان خون ضعیفی داشته باشند که بهبود زخم را دشوار می کند. همانطور که دکتر گریس توضیح می دهد، بدن شما برای رساندن اکسیژن، سلول های ایمنی و پروتئین های مهم به محل آسیب برای کمک به بازسازی سلول ها به خون نیاز دارد.

مشکلی که دنیا با آن روبروست

تقریباً 10 درصد از جمعیت ایالات متحده دیابت دارند و تا یک چهارم از این 24 میلیون نفر زخم دردناکی به نام زخم پای دیابتی دارند. درمان این زخم ها بسیار سخت و پرهزینه است. و مشکل در حال افزایش است: با افزایش نرخ چاقی، دیابت و زخم پای دیابتی شایع تر می شود.

دکتر گریس می گوید: «این یک مشکل بسیار گسترده است که محدود به یک منطقه خاص است. “این چیزی است که واقعاً من را بیشتر از همه سوق می دهد.” دکتر گریس فرض می‌کند که باکتری‌ها زخم‌های مزمن را بدتر می‌کنند، زیرا سیستم ایمنی بدن انسان را تحریک می‌کنند و باعث التهاب می‌شوند. اگرچه التهاب برای از بین بردن سلول های عفونی طراحی شده است، اما از بازسازی سلول های پوست (بعد از آسیب) نیز جلوگیری می کند.

سیستم ایمنی بدن به دلیل ژنتیک در هر یک از ما کمی متفاوت عمل می کند. کار دکتر گریس به فعل و انفعالات بین ژن های انسان، سیستم ایمنی و گروه های باکتریایی پوست در سطح خرد می پردازد. سطح خرد) دارد.

مکانیسم های دفاعی

برای بررسی نقش باکتری ها در زخم های دیابتی، دکتر گریس از گروهی از موش های آزمایشگاهی استفاده کرد که برای نشان دادن ویژگی های مشترک دیابت (مانند زخم هایی که به خوبی بهبود نمی یابند) پرورش یافته بودند. دکتر گریس و همکارانش از موش های دیابتی و سالم نمونه هایی از پوست گرفتند و سپس این دو را با هم مقایسه کردند.

آنها با استفاده از تکنیک 16S rRNA دریافتند که موش های دیابتی حدود 40 برابر بیشتر باکتری روی پوست خود دارند، اما گونه های باکتریایی کمی متمرکز بودند. در واقع، باکتری های متنوع تری در پوست موش های سالم زندگی می کردند. دکتر گریس می گوید: «افراد مبتلا به دیابت قند خون بالایی دارند که به تغییر بافت پوست معروف است. این تغییرات احتمالاً باعث رشد زیرمجموعه خاصی از باکتری ها می شود.

محققان سپس یک زخم کوچک در هر موش ایجاد کردند و 28 روز را صرف تمیز کردن زخم‌ها کردند تا باکتری‌ها را جمع‌آوری کنند و ببینند که چگونه پوست بهبود می‌یابد. آنها دریافتند که زخم‌های موش‌های دیابتی همزمان با بهبود زخم‌های موش‌های سالم شروع به افزایش اندازه کردند. در حدود 2 هفته، اکثر موش ها به اندازه روز اول سالم بودند. اما بیشتر زخم‌های موش‌های دیابتی حتی پس از یک ماه به سختی بهبود یافتند.

جالب توجه است که با پیشرفت روند بهبود، جمعیت باکتریایی زخم‌ها در هر دو گروه موش متنوع‌تر شد – اگرچه زخم‌های موش‌های دیابتی هنوز تنوع کمتری نسبت به موش‌های سالم داشت. دکتر گریس می گوید: «تنوع باکتریایی احتمالاً چیز خوبی است، به ویژه در زخم ها. اغلب، باکتری‌هایی که پتانسیل ایجاد عفونت را دارند، روی پوست طبیعی یافت می‌شوند و با تنوع باکتری‌های اطرافشان کنترل می‌شوند.»

دکتر گریس و همکارانش سپس به تفاوت بین موش های سالم و دیابتی در سطح ژنتیکی پرداختند. آنها بر روی ژن هایی تمرکز کردند که جنبه های سیستم ایمنی پوست را کنترل می کنند. آنها الگوهای متفاوتی در فعالیت ژن ها بین دو گروه موش پیدا کردند. در نتیجه، موش های دیابتی یک پاسخ ایمنی طولانی مدت از جمله پوست ملتهب نشان دادند.

دانشمندان بر این باورند که التهاب طولانی مدت می تواند روند بهبود را کند کند. تیم دکتر گریس مشکوک است که یکی از انواع اصلی باکتری های موجود بر روی زخم های دیابتی، استافیلوکوک، یکی از ژن هایی که باعث التهاب می شود را فعال می کند.

اکنون که دکتر گریس و همکارانش اطلاعات بیشتری درباره باکتری‌هایی که روی زخم‌های دیابتی رشد می‌کنند، می‌دانند، یک قدم به بررسی اینکه آیا می‌توانند باکتری‌ها را برای کمک به بهبود زخم‌ها سازماندهی مجدد کنند، نزدیک‌تر شده‌اند.

باکتری های مفید در اعماق بدن

پوست تنها محل زندگی باکتری ها در بدن نیست. دکتر گریس همچنین زمانی را صرف مطالعه باکتری هایی می کند که در روده زندگی می کنند. میکروب های روده نیز می توانند مفید باشند. گونه های خاصی از باکتری E. coli به دور نگه داشتن باکتری های خطرناک از سیستم گوارش ما کمک می کند و ویتامین های K و B کمپلکس تولید می کند که بدن ما به تنهایی قادر به تولید آنها نیست.

دکتر گریس با مطالعه بیماری هیرشپرونگ ( هیرشپرونگ) که یک اختلال ژنتیکی است که قسمت هایی از دستگاه گوارش را بدون پایانه های عصبی کافی برای دفع مواد زائد درگیر می کند. برخی از کودکانی که با این عارضه متولد می شوند، دچار انتروکولیت (التهاب دردناک روده) می شوند و برخی دیگر نه.

دکتر گریس به همراه دکتر بیل پاوان، متخصص ژنتیک که در NIH نیز کار می کند، به بررسی باکتری های روده می پردازد تا ببیند آیا توزیع آنها بین دو گروه متفاوت است یا خیر. اگر محققان الگویی در این مورد بیابند، می‌تواند به پیش‌بینی اینکه کدام بیماران برای کاهش التهاب نیاز به جراحی دارند، کمک کند. دکتر گریس و دکتر پاوان همچنین فکر می کنند که توزیع مجدد برخی از باکتری ها در روده ملتهب ممکن است کمک کند.

باکتری های ناف

ناف شما بسیار بزرگتر از آن چیزی است که فکر می کنید. ناف مکان مناسبی برای جستجوی باکتری است زیرا محیط گرم و مرطوب آن بیشتر از صابون و شستشو محافظت می شود. نتایج شگفت انگیز از پروژه تنوع زیستی شکم ( تنوع زیستی شکم) بیرون آمده است. این پروژه که بر شناسایی باکتری ها در ناف انسان متمرکز است، بخشی از یک بررسی بزرگتر به نام «حیات وحش شما» است. زندگی وحشی شما)” است. تیم تحقیقاتی دریافتند که نمونه هایی از ناف حدود صد داوطلب حاوی 1400 گونه غیرمنتظره باکتری است! و این در بخشی از بدن است که دکتر گریس دریافت که کمترین تنوع باکتری را دارد!

برای شناسایی سویه‌های مختلف، محققان بر روی همان تکنیک پایه‌ای که دکتر گریس استفاده کرد تکیه کردند – آنها به دنبال تفاوت‌هایی در ژن 16S rRNA بودند. آنها هر گونه باکتری را که توالی ژن 16S آن 3 درصد یا کمتر متفاوت بود را با هم گروه بندی کردند. محققان خاطرنشان می کنند که 1400 مورد تخمین کمی است زیرا تکنیک آنها سویه های فردی را از هم جدا نمی کند.