C. albicans incorporates methaemoglobin into surface attached and aggregate biofilms that exhibit increased virulence and antifungal resistance
تكشف هذه الدراسة أن الميثيموجلوبين المستمد من المضيف، والذي يتكون أثناء تحلل خلايا الدم الحمراء، يدفع فطر الكانديدا ألبيكانز (Candida albicans) إلى تكوين أغشية حيوية تجمعية سريعة الفوعة ومقاومة لمضادات الفطريات من خلال الالتصاق بوساطة الخيوط الفطرية عبر بروتينات Als1 وAls3، مما يشير إلى دور هام لم يُقدر حق قدره في مختلف الاعتلالات المرضية المرتبطة بالعدوى.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
داخل جسم الإنسان، تدور معركة صامتة ومستمرة بين دفاعاتنا المناعية والغزاة المجهريين الذين يسعون لاستغلالنا. ومن بين أكثر هؤلاء الغزاة نجاحاً فطر يسمى "كانديدا ألبيكانز" (Candida albicans). يعيش هذا الفطر بسلام لدى الكثير من الناس، ولكن عندما تضعف دفاعات الجسم أو عند إدخال أجهزة طبية، يمكن أن يتحول إلى كائن خطير، مسبباً عدوى يصعب علاجها. ويعود سبب نجاحه الرئيسي إلى قدرته على تكوين "الأغشية الحيوية" (biofilms). فكر في الغشاء الحيوي كمدينة محصنة يبنيها الميكروبات؛ حيث تلتصق بالأسطح وتغلف نفسها بمادة لزجة واقية تحميها من الأدوية ومن الجهاز المناعي. لعقود من الزمن، عرف العلماء أن هذه المدن الفطرية هي سبب رئيسي للأمراض المستمرة، لكنهم لم يفهموا تماماً كيف تساعد سوائل الجسم أحياناً الفطر في بناءها. وتحديداً، ظل دور بروتينات الدم في هذه العملية لغزاً، مما ترك فجوة في فهمنا لكيفية تمكن هذه العدوى من التمكن داخل مجرى الدم.
لقد كشف باحثون من جامعة كينت وجامعة أديليد الآن عن آلية مفاجئة يستخدم فيها الفطر شكلاً معيناً من بروتين الدم لبناء هذه الهياكل الواقية بسرعة. تبدأ القصة مع "الهيموجلوبين"، وهو الجزيء الموجود في خلايا الدم الحمراء الذي يحمل الأكسجين. عندما تنفجر خلايا الدم الحمراء، وهي عملية تُعرف باسم "تحلل الدم" (hemolysis)، يتم إطلاق هذا الهيموجلوبين. وفي الظروف العادية، يكون معظم الهيموجلوبين في حالة جاهزة لحمل الأكسجين. ومع ذلك، عند تعرضه للبيئة خارج الخلية، فإنه غالباً ما يتأكسد، ويتغير إلى شكل يسمى "ميت هيموجلوبين" (methemoglobin). هذا النسخة المؤكسدة لا تستطيع حمل الأكسجين. وقد اكتشف الباحثون أن "كانديدا ألبيكانز" لا يكتفي فقط بتحمل هذا البروتين المؤكسد، بل يبحث عنه بنشاط ويدمج نفسه في بنيته. فعندما يواجه الفطر "الميت هيموجلوبين"، فإنه لا يكتفي بأكله كغذاء، بل يستخدم البروتين كحجر بناء، حيث يرتبط به ويسحبه إلى كتل ضخمة. وهذه الكتل ليست مجرد تجمعات عشوائية من الخلايا، بل هي مجتمعات منظمة للغاية وعائمة تعمل تماماً مثل الأغشية الحيوية، بما تمتلكه من نفس الدفاعات والمخاطر الموجودة في تلك الملتصقة بالأجهزة الطبية.
أثبت الفريق أن هذه العملية مدفوعة بقدرة الفطر على تغيير شكله. يمكن لـ "كانديدا" أن يوجد كخلية مستديرة واحدة أو كبنية خيطية طويلة تسمى "الخيوط الفطرية" (hypha). ووجد الباحثون أن الفطر يجب أن ينمو هذه الخيو الطويلة ليمسك بفعالية بـ "الميت هيموجلوبين" وينسجه في تجمع كبير. وإذا مُنع الفطر من نمو هذه الخيوط، تفشل الكتل في التكون. علاوة على ذلك، يستخدم الفطر "أيدٍ" جزيئية محددة، تُعرف باسم "الالتصاقات" (adhesins)، للإمساك بالبروتين. وقد حددت الدراسة اثنين من هذه الأيدي، وهما (Als1) و(Als3)، باعتبارهما ضروريين لهذه العملية. وبدونهما، لا يستطيع الفطر الارتباط بـ "الميت هيموجلوبين" بفعالية، ولا تتجمع الكتل الواقية. يحدث هذا التفاعل بسرعة مذهلة؛ ففي غضون ساعة من لقاء البروتين، يبدأ الفطر في الالتصاق به، وفي غضون ساعات قليلة، تتشكل تجمعات كبيرة مرئية.
إن ما يجعل هذا الاكتشاف مثيراً للقلق بشكل خاص هو قوة هذه الهياكل الجديدة. فقد اختبر الباحثون مدى قدرة هذه الكتل التي يغذيها "الميت هيموجلوبين" على النجاة من الهجمات من مضادات الفطانيات الشائعة. ووجدوا أن الكتل كانت أصعب بكثير في القتل من الخلايا الفطرية العادية. فلم تتمكن الأدوية من اختراق الكتلة الكثيفة من البروتين والخلايا، مما سمح لجزء من الجمهرة بالبقاء على قيد الحياة. والأهم من ذلك، أن هذه المقاومة لم تكن تغيراً جينياً دائماً، بل كانت درعاً مؤقتاً توفره البنية الفيزيائية للكتلة. فبمجرد إزالة الأدوية وزراعة الخلايا مرة أخرى، تصبح حساسة للعلاج مرة أخرى. وهذا يشير إلى أن وجود "الميت هيموجلوبين" يخلق ملاذاً آمناً مؤقتاً حيث يمكن للفطر الاختباء حتى يزول التهديد. وفي تجارب باستخدام يرقات العث كنماذج للعدوى، لاحظ الباحثون أن الفطر الذي نُمي مع "الميت هيموجلوبين" كان أكثر فتكاً بكثير من الفطر الذي نُمي بدونه، مما يؤكد أن هذه التجمعات أكثر ضراوة.
كما بحثت الدراسة فيما يحدث داخل الفطر أثناء عملية التجميع السريع هذه. ومن خلال تحليل الجينات التي يقوم الفطر بتنشيطها أو إيقافها، رأى الباحثون تحولاً واضحاً في الاستراتيجية. في البداية، قام الفطر بتنشيط الجينات للإمساك بالبروتين والبحث عن الحديد. ولكن مع تشكل الكتلة، قام الفطر بتغيير عملية التمثيل الغذائي لديه؛ حيث بدأ يتصرف كما لو كان في بيئة منخفضة الأكسجين، مما أدى إلى إبطاء إنتاج الطاقة والدخول في حالة خمول. ومن المرجح أن هذا التحول إلى نمط حياة أبطأ وأكثر تحفظاً يساهم في قدرته على النجاة من هجمات مضادات الفطانيات، حيث تعمل العديد من الأدو "بأفضل حال" على الخلايا سريعة النمو. واستخدم الباحثون عمليات محاكاة حاسوبية لنمذجة كيفية عمل هذه التفاعلات، وأكدت النماذج أن النمو الخيطي الطويل للفطر هو القوة الأساسية التي تربط كتل البروتين الصغيرة لتصبح التجمعات الكبيرة والخطيرة المشاهدة في المختبر.
يشير هذا العمل إلى أن استجابة الجسم للإصابة أو العدوى قد تساعد الفطر دون قصد. فعندما تتضرر خلايا الدم الحمراء، سواء بسبب العدوى أو الجراحة أو إدخال الأجهزة الطبية، يتم إطلاق "الميت هيموجلوبين". وإذا ارتفعت مستويات هذا البروتين بما يكفي، يمكن أن يتجاوز أنظمة التنظيف الطبيعية في الجسم، والتي تقوم عادةً بربط وإزالة الهيموجلوبين الحر. وفي هذه الظروف، يمكن للفطر استغلال الفرصة لبناء هذه الحصون المقاومة للأدوية. وقد لاحظ الباحثون أن هذه الظاهرة لوحظت في المرضى الذين يعانون من إصابات شديدة وجلطات دموية، حيث يوجد الفطر غالباً مرتبطاً بالدم. وبينما أُجريت الدراسة في بيئات مختبرية مضبوطة، فإن النتائج تثير احتمال أن يلعب "الميت هيموجلوبين" دوراً هاماً، وإن كان مغفولاً عنه سابقاً، في كيفية ترسيخ هذه العدوى لنفسها ومقاومتها للعلاج. لا تدعي الدراسة أنها حلت مشكلة العدوى الفطرية، لكنها حددت طريقة جديدة يبني بها الفطر دفاعاته، مما يقدم منظوراً جديداً لسبب صعوبة القضاء على بعض الإصابات، ويشير إلى أن حالة الدم نفسها قد تكون عاملاً حاسماً في نتيجة المعركة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.