השכבה החיצונית הדביקה של פטריות וחיידקים, המכונה "המטריקס החוץ-תאי" או ECM, בעלת מרקם של ג'לי והיא משמשת כשכבת מגן וכקליפה. אך על פי מחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת iScience, שנערך על ידי אוניברסיטת מסצ'וסטס אמהרסט בשיתוף פעולה עם המכון הפוליטכני ווסטר, ה-ECM של מיקרואורגניזמים מסוימים יוצר ג'ל רק בנוכחות חומצה אוקסלית או חומצות פשוטות אחרות. מכיוון ש-ECM ממלא תפקיד חשוב בכל דבר, החל מעמידות לאנטיביוטיקה ועד צינורות סתומים וזיהום של מכשירים רפואיים, להבנת האופן שבו מיקרואורגניזמים מניפולטיביים את שכבות הג'ל הדביקות שלהם יש השלכות רחבות על חיי היומיום שלנו.

"תמיד התעניינתי ב-ECMs מיקרוביאליים", אמר בארי גודל, פרופסור למיקרוביולוגיה באוניברסיטת מסצ'וסטס אמהרסט והמחבר הבכיר של המאמר. "אנשים חושבים לעתים קרובות על ה-ECM כשכבה חיצונית מגנה אינרטית המגנה על מיקרואורגניזמים. אבל הוא יכול לשמש גם כצינור עבור חומרים מזינים ואנזימים אל תוך ומחוץ לתאים מיקרוביאליים."
הציפוי ממלא מספר פונקציות: הדביקות שלו פירושה שמיקרואורגניזמים בודדים יכולים להצטבר יחד וליצור מושבות או "ביופילם", וכאשר מספיק מיקרואורגניזמים עושים זאת, הוא יכול לסתום צינורות או לזהם ציוד רפואי.
אבל המעטפת חייבת להיות גם חדירה: מיקרואורגניזמים רבים מפרישים אנזימים שונים ומטבוליטים אחרים דרך ה-ECM, אל החומר שהם רוצים לאכול או להדביק (כגון עץ רקוב או רקמת חוליות), ולאחר מכן, לאחר שהאנזימים השלימו את עבודתם, משימת העיכול - מחזירים חומרים מזינים בחזרה דרך ה-ECM.
משמעות הדבר היא ש-ECM אינו רק שכבת מגן אינרטית; למעשה, כפי שהדגים גודל ועמיתיו, נראה כי למיקרואורגניזמים יש את היכולת לשלוט בצמיגות ה-ECM שלהם ולכן בחדירות שלו. כיצד הם עושים זאת?
בפטריות, נראה שההפרשה היא חומצה אוקסלית, חומצה אורגנית נפוצה המופיעה באופן טבעי בצמחים רבים, וכפי שגילו גודל ועמיתיו, נראה כי מיקרואורגניזמים רבים משתמשים בחומצה האוקסלית שהם מפרישים כדי להיקשר לשכבות חיצוניות של פחמימות. ויוצרים חומר דביק, ECM דמוי ג'לי.
אבל כשהצוות בחן מקרוב, הם גילו שחומצה אוקסלית לא רק סייעה בייצור ECM, אלא גם "ויסתה" אותה: ככל שהמיקרובים הוסיפו יותר חומצה אוקסלית לתערובת הפחמימות-חומצה, כך ה-ECM הפך צמיג יותר. ככל שה-ECM הופך צמיג יותר, כך הוא חוסם יותר מולקולות גדולות מלהיכנס או לצאת מהחיידק, בעוד שמולקולות קטנות יותר נשארות חופשיות להיכנס לחיידק מהסביבה ולהיפך.
תגלית זו מאתגרת את ההבנה המדעית המסורתית לגבי האופן שבו סוגי התרכובות השונים המשחררים פטריות וחיידקים אכן מגיעים מהמיקרואורגניזמים הללו לסביבה. גודל ועמיתיו הציעו שבמקרים מסוימים מיקרואורגניזמים עשויים להסתמך יותר על הפרשת מולקולות קטנות מאוד כדי לתקוף את המטריצה ​​או הרקמה עליהן המיקרואורגניזם תלוי כדי לשרוד או להידבק. משמעות הדבר היא שהפרשת מולקולות קטנות עשויה גם היא למלא תפקיד גדול בפתוגנזה אם אנזימים גדולים יותר אינם יכולים לעבור דרך המטריצה ​​החוץ-תאית המיקרוביאלית.
"נראה שיש דרך ביניים", אמר גודל, "שם מיקרואורגניזמים יכולים לשלוט ברמות החומציות כדי להסתגל לסביבה מסוימת, תוך שמירה על חלק מהמולקולות הגדולות יותר, כמו אנזימים, תוך מתן אפשרות למולקולות קטנות יותר לעבור בקלות דרך ה-ECM. "אפנון ה-ECM באמצעות חומצה אוקסלית עשוי להיות דרך עבור מיקרואורגניזמים להגן על עצמם מפני חומרים אנטי-מיקרוביאליים ואנטיביוטיקה, מכיוון שרבות מהתרופות הללו מורכבות ממולקולות גדולות מאוד. יכולת התאמה אישית זו היא שיכולה להיות המפתח להתגברות על אחד המכשולים העיקריים בטיפול אנטי-מיקרוביאלי, שכן מניפולציה של ה-ECM כדי להפוך אותו חדיר יותר יכולה לשפר את יעילות האנטיביוטיקה והחומרים האנטי-מיקרוביאליים."

"אם נוכל לשלוט בביוסינתזה ובהפרשה של חומצות קטנות כמו אוקסלט במיקרובים מסוימים, נוכל גם לשלוט במה שנכנס למיקרובים, מה שיכול לאפשר לנו לטפל טוב יותר במחלות מיקרוביאליות רבות", אמר גודל.
בדצמבר 2022, קיבל המיקרוביולוג יאסו מוריטה מענק מהמכונים הלאומיים לבריאות לתמיכה במחקר שמטרתו בסופו של דבר לפתח טיפולים חדשים ויעילים יותר לשחפת.

אם תרצה מידע נוסף, אנא שלח לי דוא"ל.
אֶלֶקטרוֹנִי:
info@pulisichem.cn
טלפון:
‎+86-533-3149598