شیر مادر که از یک ترکیب دائماً در حال تغییر و پیچیده از پروتئین‌ها، چربی ها و قند ها تشکیل شده است به حفاظت از نوزادان در برابر عفونت‌های باکتریایی کمک می‌کند.
در گذشته محققان تحقیقات خود را برای یافتن منبع خواص ضدمیکروبی شیر، روی پروتئین‌ها متمرکز کرده بودند. یک تیم میان رشته‌ای از شیمی‌دان‌ها و پزشکان در دانشگاه Vanderbilt کشف کرده‌اند که برخی از کربوهیدرات‌های شیر انسان نه تنها خواص ضد باکتریایی دارند بلکه اثر ضدباکتریایی پروتئین‌ها را نیز افزایش می‌دهند. استادیار شیمی، Steven Townsend که این تحقیق را هدایت می‌کند، می‌گوید:
“این اولین نمونه از فعالیت ضدمیکروبی بخشی از کربوهیدرات‌های شیر انسان است. یکی از خواص قابل توجه این ترکیبات این است که برخلاف بیشتر آنتی‌بیوتیک‌ها، سمی نیستند.”
نتایج در نشست سالانه‌ی جامعه ی شیمی آمریکا توسط دانشجوی دکتری Dorothy Ackerman ارائه شدند و در ژورنال بیماری‌های عفونی ACSب ا عنوان” الیگوساکاریدهای شیر انسان خواص ضدمیکروبی و ضدبیوفیلمی علیه نوع B باکتری استرپتوکوکوس نشان می‌دهند.” چاپ شدند.
هدف پایه برای تحقیقات، مشکل در حال رشد مقاومت باکتریایی در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها که در مرکز کنترل بیماری‌ها و جلوگیری از آن‌ها سالانه ۲۳۰۰۰ کشته می‌دهد، بود.
مقالهی مرتبط: نوعی گیاه برزیلی، موثر بر باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک
Townsend می‌گوید:
“ما به دنبال راه‌های مختلف برای مقابله با باکتری‌های عفونی هستیم. یک نوع باکتری خاص، نوع B باکتری استرپتو کوکوس، را مطالعه می‌کنیم. سوال بود که آیا میزبان معمول این باکتری یعنی بدن خانم باردار ترکیباتی تولید می‌کند که می‌تواند باکتری را ضعیف کند یا آن را از بین ببرد، که می‌تواند یک علت اصلی عفونت در نوزادان در سراسر جهان باشد.”
به جای جست‌وجو برای پروتئین‌هایی با خاصیت ضدمیکروبی در شیر انسان، Townsend و همکارانش روی قندها که مطالعه‌ی آن‌ها به طور قابل توجهی سخت‌تر است متمرکز شدند. Townsendمی‌گوید:
“در قرن گذشته بیو شیمی‌دان‌ها استدلال کردند که پروتئین‌ها اهمیت بیش‌تری دارند و قندها اهمیت کمتری دارند. بیشتر مردم این استدلال را پذیرفتند با اینکه هیچ داده‌ای برای حمایت از این استدلال وجود ندارد. نقش قندها کم‌تر شناخته شده است و به عنوان یک شیمی‌دان گلیکوپروتئین آموزش دیده، می‌خواستم نقش آن‌ها را کشف کنم.”
برای این کار محققان کربوهیدارت شیر انسان را، که به آن الیگوساکارید هم گفته می‌شود، از اهداکننده‌های مختلف جمع آوری کردند و آن‌ها را با یک تکنیک طیف‌سنجی جرمی که می‌تواند هزاران زیست مولکول درشت را همزمان شناسایی کند، تفکیک کردند. سپس این ترکیبات را به باکتری‌های استرپتوکوکوس کشت شده اضافه و نتیجه را زیر میکروسکوپ بررسی کردند. این نشان داد نه تنها برخی از الیگوساکاریدها باکتری‌ها را مستقیماً از بین بردند بلکه برخی از آن‌ها بیوفیلمی که باکتری برای محافظت از خود ساخته بود را به طور فیزیکی تخریب کردند.
در تحقیق آزمایشی، آزمایشگاه Townsend پنج نمونه جمع آودی کرد. آن‌ها پی بردند که قندهای موجود در یکی از نمونه‌ها یک کلونی باکتری را تقریبا به طور کامل از بین برد. در نمونه‌ی دیگر قندها به طور متوسط تأثیرگذار بودند، درحالیک ه در سه نمونه‌ی باقی‌مانده قندها فعالیت کمتری داشتند. در یک تحقیق دیگر آن ها بیش از ۲۴ نمونه‌ی اضافی را آزمایش می‌کنند. تا کنون ۲ تا ازنمونه‌ها بیوفیلم باکتری را تخریب و باکتری را از بین برده‌اند،۴ نمونه بیوفیلم باکتری را تخریب کرده‌اند ولی نتوانسته‌اند باکتری را از بین ببرند، دو نمونه‌ی دیگر باکتری را بدون تخریب بیوفیلم آن از بین برده‌اند. Townsend می گوید:
تحقیقات ما نشان می‌دهد که این قندها یک قدرت یک-دو دارند آن ها ابتدا باکتری را حساس می‌کنند سپس آن را از بین می‌برند. زیست شناسان گاهی به این”مرگ‌آوری مصنوعی” می‌گویند و یک تلاش عظیم برای تولید داروهای ضد میکروبی جدید با این توانایی وجود دارد.
با اضافه کردن مخلوطی از قندهای شیر و پپیتیدهای ضدمیکروبی بزاق انسان به استرپتوکوکوس‌های کشت شده، محققان نشان دادند که توانایی قندها در شکستن بیوفیلم‌ها می‌تواند اثر بخشی سایر مواد ضدمیکروبی موجود در شیر را افزایش دهد.
در تحقیقات دیگر این تیم نشان داده‌اند که فعالیت ضدمیکروبی قندهای شیر به تعدادی از سایر باکتری‌های عفونی،شامل ۲ تا از ۶ عدد پاتوژن “ESKAPE”، که عامل اصلی عفونت‌های بیمارستانی در سراسر جهان هستند، گسترش می‌یابد.
Townsend با همکارانش در مرکز تحقیقات طیف سنجی جرمی Vanderbilts برای مشخص کردن انواع خاص مولکول‌های کربوهیدراتی که مسئول خواص ضدمیکروبی کشف شده هستند همکاری می‌کند.
