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

डेयरी फार्मिंग की दुनिया में, गाय के थन का स्वास्थ्य दूध उत्पादन का आधार होता है। जब बैक्टीरिया इस संवेदनशील ऊतक पर हमला करते हैं, तो वे मैस्टाइटिस (mastitis) नामक एक दर्दनाक और महंगी स्थिति पैदा करते हैं। इस संक्रमण का कारण बनने वाले कई बैक्टीरिया में से, स्टैफिलोकोकस ऑरियस (Staphylococcus aureus) एक विशेष रूप से जिद्दी दुश्मन है। यह सूक्ष्मजीव दो कारणों से कुख्यात है: इसने कई सामान्य दवाओं के प्रति प्रतिरोध विकसित कर लिया है, और इसने अपने चारों ओर एक सुरक्षात्मक ढाल बनाई है जिसे बायोफिल्म (biofilm) कहा जाता है। यह बायोफिल्म एक किले की तरह काम करती है, जिससे बैक्टीरिया उपचारों से छिप जाते हैं और गाय के शरीर में बने रहते हैं, जिससे अक्सर पुरानी बीमारी और दूध की गुणवत्ता में कमी आती है। दशकों से, किसान इन संक्रमणों से लड़ने के लिए एंटीबायोटिक्स पर निर्भर रहे हैं, लेकिन प्रतिरोध की बढ़ती लहर ने इन दवाओं को कम प्रभावी बना दिया है, जिससे पशु स्वास्थ्य और डेयरी उद्योग दोनों की रक्षा के लिए नए तरीकों की तत्काल आवश्यकता पैदा हो गई है।

वैज्ञानिक अब समाधान के लिए प्रकृति की ओर देख रहे हैं, विशेष रूप से निसिन (nisin) नामक एक पदार्थ की ओर। निसिन एक प्राकृतिक पेप्टाइड है, जो अमीनो एसिड की एक छोटी श्रृंखला है, जिसे कुछ बैक्टीरिया द्वारा बनाया जाता है और जो अन्य बैक्टीरिया के विरुद्ध एक हथियार के रूप में कार्य करता है। लंबे समय से इसे खाद्य पदार्थों में उपयोग के लिए सुरक्षित माना जाता रहा है, लेकिन शोधकर्ता यह जानना चाहते थे कि क्या यह डेयरी गायों को परेशान करने वाले S. aureus के विशिष्ट उपभेदों (strains) के खिलाफ एक शक्तिशाली उपकरण के रूप में भी काम कर सकता है। ब्राजील के शोधकर्ताओं की एक टीम ने प्रयोगशाला सेटिंग में इस विचार का परीक्षण करने के लिए कदम उठाए। उन्होंने मैस्टाइटिस से पीड़ित गायों से लिए गए बैक्टीरिया के पच्चीस अलग-अलग नमूने एकत्र किए, ताकि यह देखा जा सके कि क्या निसिन उनकी वृद्धि को रोक सकता है, उनके सुरक्षात्मक बायोफिल्म को तोड़ सकता है, और क्या वह ऐसा गाय की अपनी रक्त कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाए बिना कर सकता है।

शोधकर्ताओं ने सबसे पहले यह जाँचने के लिए इन प्रतिरोधी बैक्टीरिया के नमूनों की मानक एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोधकता की जाँच की। परिणामों ने एक चिंताजनक प्रवृत्ति की पुष्टि की: बैक्टीरिया उन सबसे सामान्य वर्ग की दवाओं के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी थे, जिन्हें बीटा-लैक्टम (beta-lactams) के रूप में जाना जाता है और जिनका उपयोग उनके इलाज के लिए किया जाता है। किसी भी नमूने ने पेनिसिलिन, एम्पिसिलिन या ऑक्सासिलिन के प्रति कोई प्रतिक्रिया नहीं दी। हालांकि, बैक्टीरिया अभी भी अन्य प्रकार के एंटीबायोटिक्स, जैसे कि जेंटामाइसिन और कुछ फ्लोरोक्विनोलोन के प्रति संवेदनशील थे। इसने पुष्टि की कि जबकि कुछ पारंपरिक दवाएं अभी भी काम करती हैं, बैक्टीरिया सामान्य विकल्पों के साथ तेजी से कठिन होते जा रहे हैं, जो वैकल्पिक दृष्टिकोणों की आवश्यकता को रेखांकित करता है।

इसके बाद, टीम ने इन प्रतिरोधी बैक्टीरिया के विरुद्ध निसिन की शक्ति का परीक्षण किया। उन्होंने पाया कि निसिन इन सभी नमों की वृद्धि को रोकने में प्रभावी था जिनका उन्होंने परीक्षण किया। इसे मापने के लिए, उन्होंने बैक्टीरिया के गुणन को रोकने के लिए आवश्यक निसिन की न्यूनतम मात्रा निर्धारित की, जिसे न्यूनतम निरोधात्मक सांद्रता (minimum inhibitory concentration) कहा जाता है। अधिकांश बैक्टीरिया के लिए, यह मात्रा काफी कम थी, जिसका अर्थ है कि बैक्टीरिया को रोकने के लिए एक छोटी खुराक ही पर्याप्त थी। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि उन्होंने पाया कि निसकी ने न केवल बैक्टीरिया की वृद्धि को रोका; बल्कि वास्तव में उन्हें मार भी दिया। प्रयोगशाला में, बैक्टीरिया को मारने के लिए आवश्यक निसिन की मात्रा उनकी वृद्धि को रोकने के लिए आवश्यक मात्रा से केवल थोड़ी अधिक थी, जो यह दर्शाता है कि यह पदार्थ इन विशिष्ट कीटाणुओं का एक शक्तिशाली हत्यारा है।

अध्ययन ने फिर बायोफिल्मों पर ध्यान केंद्रित किया, जो वे सुरक्षात्मक ढाल हैं जो इन संक्रमणों को ठीक करना कठिन बना देती हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि ८० प्रतिशत बैक्टीरिया के नमूने ये बायोफिल्म बनाने में सक्षम थे, जिनमें से कुछ इन्हें बहुत मजबूती से बनाते थे। जब उन्होंने बायोफिल्म बनने से पहले मिश्रण में निसिन मिलाया, तो इस पदार्थ ने बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित चिपचिपे पदार्थ (slime) की मात्रा को नाटकीय रूप रूप से कम कर दिया। यह किले के निर्माण को रोकने में अत्यधिक प्रभावी था। जब उन्होंने पहले से बने बायोफिल्म को नष्ट करने के लिए निसिन का उपयोग किया, तो परिणाम अधिक मामूली थे। पदार्थ कुछ मौजूदा संरचनाओं को आंशिक रूप से तोड़ने में सक्षम था, लेकिन वह उन्हें पूरी तरह से खत्म नहीं कर सका। यह सुझाव देता है कि निसिन का उपयोग निवारक उपाय या प्रारंभिक हस्तक्षेप के रूप में किया जाना सबसे अच्छा है, जो बैक्टीरिया द्वारा अपने बचाव बनाने से पहले ही संक्रमण को रोक देता है।

अंत में, शोधकर्ताओं को यह सुनिश्चित करना था कि यह नया उपचार गायों को नुकसान न पहुँचाए। उन्होंने परीक्षण किया कि क्या निसिन लाल रक्त कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाएगा, जिसे हेमोलिसिस (hemolysis) कहा जाता है, जो विषाक्तता का संकेत होगा। परिणामों ने दिखाया कि निसिन बैक्टीरिया को मारने के लिए आवश्यक सांद्रता पर सुरक्षित है। उन स्तरों पर, जो S. aureus को मारने के लिए आवश्यक थे, पदार्थ ने रक्त कोशिकाओं को लगभग कोई नुकसान नहीं पहुँचाया। यह केवल तभी हुआ जब सांद्रता को काफी बढ़ा दिया गया, तब रक्त कोशिकाएं टूटने लगीं। यह एक सुरक्षित विंडो बनाता है जहाँ दवा जानवर को नुकसान पहुँचाए बिना संक्रमण से लड़ सकती है।

इस अध्ययन के निष्कर्ष बताते हैं कि निसिन डेयरी मवेशियों में मैस्टाइटिस के प्रबंधन के लिए एक नए उपकरण के रूप में महत्वपूर्ण संभावना रखता है। यह उन बैक्टीरिया से लड़ने का एक तरीका प्रदान करता है जो पारंपरिक एंटीबायोटिक्स के प्रति प्रतिरोधी हो गए हैं और यह सुरक्षात्मक बायोफिल्म के निर्माण को रोक सकता है जो संक्रमण को पुराना (chronic) बना देते हैं। भले ही यह पूरी तरह से स्थापित बायोफिल्म को पूरी तरह से घोलने में सक्षम न हो, लेकिन शुरुआती चरणों में बैक्टीरिया को मारने और उनके बचाव बनाने से रोकने की इसकी क्षमता इसे भविष्य के उपचारों के लिए एक मजबूत उम्मीदवार बनाती है। एक सुरक्षित और प्रभावी विकल्प प्रदान करके, निसिन किसानों को इस व्यापक बीमारी को नियंत्रित करने में मदद कर सकता है, जिससे पशु कल्याण की रक्षा होती है और दूध उत्पादन की गुणवत्ता सुनिश्चित होती है।