In Vitro Antimicrobial, Antibiofilm and Hemolytic Activity of Nisin Against Staphylococcus aureus Isolates from Bovine Mastitis: a Brief Report

في عالم تربية الأبقار لإنتاج الألبان، تُعد صحة ضرع البقرة هي حجر الزاوية في إنتاج الحليب. فعندما تهاجم البكتيريا هذا النسيج الحساس، فإنها تسبب حالة مؤلمة ومكلفة تُعرف باسم التهاب الضرع. ومن بين العديد من أنواع البكتيريا التي يمكن أن تسبب هذه العدوى، تُعد بكتيريا "المكورات العنقودية الذهبية" (Staphylococcus aureus) خصماً عنيداً بشكل خاص. وتشتهر هذه الميكروبات لسببين: فقد تعلمت مقاومة العديد من الأدوية الشائعة، كما أنها تبني درعاً واقياً حول نفسها يُسمى "الغشاء الحيوي" (biofilm). يعمل هذا الغشاء الحيوي كحصن، مما يسمح للبكتيريا بالاختباء من العلاجات والاستمرار داخل جسم البقرة، وهو ما يؤدي غالباً إلى أمراض مزمنة وانخفاض في جودة الحليب. ولعقود من الزمن، اعتمد المزارعون على المضادات الحيوية لمحاربة هذه الالتهابات، لكن موجة المقاومة المتصاعدة جعلت هذه العقاقير أقل فعالية، مما خلق حاجة ملحة لطرق جديدة لحماية كل من صحة الحيوان وصناعة الألبان.

يتطلع العلماء الآن إلى الطبيعة بحثاً عن حلول، وتحديداً إلى مادة تُسمى "النيسين" (nisin). النيسين هو ببتيد طبيعي، وهو عبارة عن سلسلة صغيرة من الأحماض الأمينية تنتجها أنواع معينة من البكتيريا لتعمل كسلاح ضد البكتيريا الأخرى. ومن المعروف منذ فترة طويلة أنه آمن للاستخدام في الغذاء، لكن الباحثين أرادوا معرفة ما إذا كان يمكنه أيضاً أن يعمل كأداة قوية ضد سلالات "المكورات العنقودية الذهبية" تحديداً التي تهاجم أبقار الألبان. وقد وضع فريق من الباحثين من البرازيل هذه الفكرة قيد الاختبار في بيئة مختبرية؛ حيث جمعوا خمسة وعشرين عينة مختلفة من البكتيريا، أُخذت من أبقار تعاني من التهاب الضرع، لمعرفة ما إذا كان بإمكان النيسين إيقاف نموها، وتفكيك أغشيتها الحيوية الواقية، والقيام بذلك دون إلحاق الضرر بخلايا دم البقرة نفسها.

بدأ الباحثون بالتحقق من مدى مقاومة هذه العينات البكتيرية للمضادات الحيوية القياسية. وأكدت النتائج توجهاً مقلقاً: كانت البكتيريا مقاومة للغاية للفئة الأكثر شيوعاً من الأدوية المستخدمة لعلاجها، والمعروفة باسم "بيتا-لاكتام". لم تستجب أي من العينات للبنسلين أو الأمبيسيلين أو أوكساسيلين. ومع ذلك، ظلت البكتيريا عرضة لأنواع أخرى من المضادات الحيوية، مثل الجنتاميسين وبعض أنواع الفلوروكينولونات. وقد أكد هذا أن البكتيريا، رغم أنها لا تزال تتأثر ببعض الأدوية التقليدية، إلا أنها أصبحت صعبة العلاج بشكل متزايد باستخدام الخيارات المعتادة، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى مناهج بديلة.

بعد ذلك، اختبر الفريق قوة النيسين ضد هذه البكتيريا المقاومة. ووجدوا أن النيسين فعال في إيقاف نمو كل عينة اختبروها. وللقياس، حددوا أقل كمية من النيسين مطلوبة لوقف تكاثر البكتيريا، وهي قيمة تُعرف باسم "التركيز المثبط الأدنى". وبالنسبة لمعظم البكتيريا، كانت هذه الكمية منخفضة للغاية، مما يعني أن جرعة صغيرة كانت كافية لإيقاف نموها. والأهم من ذلك، وجدوا أن النيسين لم يكتفِ فقط بإيقاف نمو البكتيريا، بل قام بقتلها بالفعل. ففي المختبر، كانت كمية النيسين المطلوبة لقتل البكتيريا أعلى قليلاً فقط من الكمية اللازمة لإيقاف نموها، مما يشير إلى أن هذه المادة هي قاتل قوي لهذه الجراثيم المحددة.

ثم انتقلت الدراسة إلى التركيز على الأغشية الحيوية، وهي الدروع الواقية التي تجعل علاج هذه الالتهابات أمراً صعباً للغاية. ووجد الباحثون أن 80% من العينات البكتيرية قادرة على تكوين هذه الأغشية الحيوية، وبعضها ينتجها بقوة كبيرة. وعندما أضافوا النيسين إلى الخليط قبل أن يتكون الغشاء الحيوي، قللت المادة بشكل كبير من كمية المادة الهلامية (اللزجة) التي تنتجها البكتيريا. لقد كانت فعالة للغاية في منع بناء الحصن في المقام الأول. وعندما حاولوا استخدام النيسين لتدمير الأغشية الحيوية التي تكونت بالفعل، كانت النتائج أكثر تواضعاً؛ حيث تمكنت المادة من تفكيك بعض الهياكل الموجودة جزئياً، لكنها لم تقضِ عليها تماماً. وهذا يشير إلى أن النيسين يُفضل استخدامه كإجراء وقائي أو تدخل مبكر، لإيقاف العدوى قبل أن تبني البكتيريا دفاعاتها.

أخيراً، كان على الباحثين التأكد من أن هذا العلاج الجديد لن يضر الأبقار نفسها. فقد اختبروا ما إذا كان النيسين سيؤدي إلى تلف خلايا الدم الحمراء، وهي عملية تُسمى "تحلل الدم"، والتي قد تشير إلى وجود سمية. وأظهرت النتائج أن النيسين آمن في التركيزات المطلوبة لقتل البكتيريا. ففي المستويات اللازمة لقتل "المكورات العنقودية الذهبية"، لم تسبب المادة أي ضرر تقريباً لخلايا الدم. ولم تبدأ خلايا الدم في التحلل إلا عندما رُفعت التركيزات بشكل كبير جداً. وهذا يخلق نافذة آمنة حيث يمكن للدواء محاربة العدوى دون إيذاء الحيوان.

تشير نتائج هذه الدراسة إلى أن النيسين يحمل وعداً كبيراً كأداة جديدة لإدارة التهاب الضرع في أبقار الألبان. فهو يوفر وسيلة لمحاربة البكتيريا التي أصبحت مقاومة للمضادات الحيوية التقليدية، ويمكنه أيضاً منع تكوين الأغشية الحيوية الواقية التي تجعل الالتهابات مزمنة. ورغم أنه قد لا يتمكن من إذابة الغشاء الحيوي القائم بالكامل، إلا أن قدرته على قتل البكتيريا وإيقاف بناء دفاعاتها في المراحل الأولى من العدوى تجعله مرشحاً قوياً للعلاجات المستقبلية. ومن خلال تقديم بديل آمن وفعال، يمكن للنيسين أن يساعد المزارعين في السيطرة على هذا المرض واسع الانتشار، مما يحمي رفاهية الحيوان ويضمن جودة إنتاج الحليب.