חיידקים גוססים סופגים פפטידים אנטי-חיידקיים ומאפשרים לחבריהם לשרוד

חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה מציבים בפנינו את אחד האתגרים הקשים ביותר במחקר הרפואי כיום. במאמץ להתמודד עמם, חוקרים מנסים לפתח מגוון רחב של פתרונות ולהבין את המנגנונים שמאפשרים לעמידות להתפתח. אחד מכיווני המחקר האפשריים בהתמודדות עם חיידקים עמידים הוא שימוש בפפטידים אנטי-מיקרוביאליים (אנטי-חיידקיים).

פפטיד הוא מולקולה חלבונית קטנה שמורכבת משרשרת קצרה של חומצות אמיניות, לרוב פחות מחמישים. פפטידים אנטי-מיקרוביאליים נוצרים באופן טבעי על ידי תאים שונים בגופנו, ופועלים נגד סוגים רבים של חיידקים. הם נמצאים בריכוז גבוה במיוחד באיברים ובמערכות אשר חשופים לסביבה החיצונית, כגון מערכת העיכול ומערכת הנשימה. המנגנון שבו הם פועלים נגד חיידקים אינו לגמרי ברור, אך ידוע כי הפפטידים הללו הם לרוב בעלי מטען חשמלי חיובי. החיידקים עטופים בממברנה בעלת מטען שלילי, כך שהפפטידים נמשכים לחיידקים ולא לתאי הגוף, מצטברים בהם והורגים אותם.

יותר חיידקים, יותר פפטיד

הפפטיד האנטי-מיקרוביאלי LL-37 זוהה בעבר כנפוץ ברקמות הגוף של האדם, ויש לו תפקיד חשוב בהגנה מפני מגוון חיידקים. בין השאר הפפטיד פעיל כנגד חיידקים מהמין Escherichia coli, הנמצאים בגוף האדם ולרוב אינם גורמים נזק, אך בתנאים מסוימים עלולים להפוך למזיקים ולהוביל למחלות.

במחקר חדש, קבוצת חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בחנה את השפעת הפפטיד על אוכלוסייה של חיידקי E. coli, בניסיון להבין את מנגנון הפעולה של הפפטיד והתגובה של החיידקים. בתחילה גידלו החוקרים חיידקים בנוכחות הפפטיד ועקבו אחריהם, כדי לראות כמה הצליחו לשרוד. הם מצאו כי ככל שצפיפות החיידקים עולה, ריכוז הפפטיד הדרוש כדי להרוג אותם עולה אף הוא. תופעה זו תוארה בעבר בעבור אנטיביוטיקות, ונקראת אפקט האינוקולציה ("אינוקולום" בהקשר זה הוא הצפיפות ההתחלתית של האוכלוסייה). עד כה, ההסבר המקובל היה כי בצפיפות גבוהה של חיידקים, אותו מספר של פפטידים פשוט מתחלק בין חיידקים רבים יותר. כך שמעשית, כשיש הרבה חיידקים, כל חיידק "רואה" כמות קטנה יותר של פפטידים.

אך החוקרים מצאו כי אפקט האינוקולציה נשמר גם בצפיפויות נמוכות מאוד של החיידקים, צפיפויות שבהן מספר הפפטידים שכל חיידק "רואה" אמור להיות מספיק כדי להרוג אותו. כדי להבין מדוע זה קורה, סימנו החוקרים את הפפטיד בצבע שמאפשר לעקוב אחריו ולכמת אותו מבלי לפגוע בפעילות שלו כנגד החיידקים.

פפטיד (בירוק) תוקף חיידק | Ella Maru Studio, SPL
נמשכים לחיידקים והורגים אותם. פפטיד (בירוק) תוקף חיידק | Ella Maru Studio, SPL

מתים כדי שאחרים יחיו

כאשר גידלו את החיידקים ביחד עם הפפטיד המסומן, מצאו החוקרים כי הפפטיד נכנס לתוך החיידקים, בהתאם למה שחשבו. אך כאשר בחנו את החיידקים מקרוב, הם הופתעו לגלות שהוא לא נכנס לכל החיידקים באופן אחיד. אוכלוסיית החיידקים התחלקה למעשה ל-2 קבוצות שונות: אלו שגדלו והתחלקו כרגיל ולא ספגו אליהם את הפפטידים; ואלו שהפסיקו לגדול, ספגו אליהם כמות גדולה של פפטידים, ומתו. ספיגת הפפטיד על ידי החיידקים הגוססים הורידה את ריכוז הפפטיד בתרבית, כך שהחיידקים המתחלקים יכלו להמשיך לגדול. למעשה, אותו חלק מאוכלוסיית החיידקים שספג את הפפטיד הגן על שאר האוכלוסייה ואיפשר לה לשרוד.

התנהגות ״חברתית״ דומה תוארה בעבר בחיידקים שגדלים בצפיפות. במקרים אלו, החיידקים מפעילים מנגנונים שונים בתגובה לפעילות מערכת החיסון או לפגיעה אחרת, הכוללים כניסה למצב של תרדמת או בנייה של ביופילם (קרום ביולוגי), מעין שכבת הגנה שמקיפה את החיידקים ומגינה עליהם. המחקר הנוכחי, לעומת זאת, מתאר התנהגות חברתית בצפיפויות נמוכות מאוד, שבהן אין מגע קרוב בין החיידקים. החוקרים מנסים עדיין להבין אם וכיצד החיידקים מתקשרים ביניהם כדי לתאם את ההתנהגות הזאת.

בהמשך ינסו החוקרים לגרום לפפטיד להיכנס לכל החיידקים ולא רק לחלקם, וכך לקטול אותם ביעילות רבה יותר. כמו כן הם ינסו לגלות את המנגנון בעזרתו הפפטיד הורג את החיידקים לאחר שהוא נכנס לתוכם.

המחקר מוסיף נדבך מעניין להבנת יחסי הגומלין המסובכים בין חיידקים לאנטיביוטיקות, ומדגיש את האופן המורכב, ולעיתים הקשה לחיזוי, שבו אוכלוסייה של חיידקים מגיבה לטיפול מסוים. החוקרים מקווים כי בהמשך יוכלו להשתמש במידע הזה כדי לתכנן טיפולים יעילים יותר, ולהציל חולים שהאנטיביוטיקה המסורתית אינה יכולה לעזור להם.

 

0 תגובות