قند موجود در شیر مادر، انواع جدیدی از آنتی‌بیوتیک‌هاست!

شیر مادر، که حاوی ترکیبات متغیر و پیچیده‌ای از پروتئین‌ها، چربی‌ها و قندهاست، به ایمنی کودک در برابر عفونت‌های باکتریایی کمک می‌کند.

در گذشته دانشمندان برای مطالعه‌ی خواص ضدباکتریایی شیر مادر، روی ترکیبات پروتئینی آن تمرکز کرده بودند. اما اکنون تیمی از دانشمندان رشته‌های مختلف از جمله شیمی و پزشکان از دانشگاه واندربیلت^۱، فهمیده‌اند برخی کربوهیدرات‌های شیر انسان، نه تنها خودشان خاصیت آنتی‌باکتریالی دارند، بلکه می‌توانند اثرگذاری پروتئین‌های آنتی‌باکتریال را هم افزایش دهند. استادیار شیمی استیون تاونسِند^۲، که هدایت این تحقیق را بر عهده داشت می‌گوید:

این اولین مثال از فعالیت ضدمیکروبی ایجاد شده توسط کربوهیدرات‌های شیر انسان است. یکی از ویژگی‌های قابل توجه و مهم این ترکیبات این است برخلاف بسیاری از آنتی‌بیوتیک‌ها، این مواد غیرسمّی هستند.

این نتایج در بیستم آگوست، در جلسه‌ی سالیانه‌ی جامعه‌ی شیمی آمریکا در واشنگتون دی‌سی، توسط دوروتی آکِرمَن^۳ مطرح شده و اول ژانویه، در ژورنال بیماری‌های عفونی ACS، تحت عنوان “اُلیگوساکارید‌های شیر انسان خواص ضدمیکروبی و آنتی‌بیوفیلمی علیه استرپتوکوک‌های گروه B ایجاد می‌کنند” منتشر شده است.

انگیزه‌ی اولیه‌ی این تحقیق، مشکلات روزافزون مقاومت باکتری‌ها علیه آنتی‌بیوتیک‌ها بوده است، که طبق برآوردهای سازمان کنترل و پیشگیری از بیماری‌ها، سالانه حدود ۲۳۰۰۰ مرگ را باعث می‌شود.

تاونسند گفته است:

ما به دنبال راه‌های زیادی گشته‌ایم تا با عفونت‌های باکتریایی مقابله کنیم. برای مثال یک باکتری خاص نظیر استرپتوکوکوس نوع B را در نظر گرفتیم؛ سپس به این موضوع اندیشیدیم که آیا میزبانان اصلی این باکتری‌ها، زنان باردار، می‌توانند ترکیباتی را تولید کنند که باکتری را ضعیف کرده یا آن‌را بکشد؟ چون استرپتوکوکوس‌ها از عوامل اصلی عفونت‌های نوازادان تازه متولدشده در سراسر جهان هستند.

به جای گشتن دنبال پروتئین‌های شیر انسان که خاصیت ضدمیکروبی دارند، تاونسند و همکارانش توجهشان را روی قندهای شیر انسان متمرکز کردند، که مطالعه و تحقیق درباره‌ی آن‌ها سخت‌تر است. تاونسند می‌افزاید:

در طی قرن اخیر، شیمی‌دانان روی این مسئله که پروتئین‌‌ها اهمیت بیشتری داشته و قندها در رده‌ی دوم توجه‌اند، بحث کرده‌اند. حتی با وجود این‌که شواهدی برای اثبات این ادعا وجود ندارد اما افراد زیادی به این بحث‌ها ورود کرده‌اند. درباره‌ی عملکرد قندها و کربوهیدرات‌ها اطلاعات بسیار کمی در دست است که من به عنوان یک شیمی‌دان، اشتیاق زیادی داشتم تا درباره‌ی آن‌ها بیشتر بدانم.

برای این کار، محققان کربوهیدرات‌های موجود در نمونه‌های شیر انسان (که اُلیگوساکارید نامیده می‌شوند) را از اهداکننده‌های مختلف جمع‌آوری کرده و آن‌ها را با یک تکنیک طیف‌نگاری توده‌ای^۴ که می‌تواند بیومولکول‌های بزرگ را شناسایی کند، طبقه‌بندی کردند. آن‌ها سپس این ترکیبات را به کشت‌های استرپتوکوکوس اضافه کرده و نتایج را زیر میکروسکوپ بررسی کردند.

این مشاهدات نشان دادند که الیگوساکاریدها نه تنها می‌توانند مستقیما باکتری‌ها را نابود کنند بلکه می‌توانند به صورت فیزیکی نیز بیوفیلم‌هایی را که باکتری‌ها برای حفاظت از خود تشکیل می‌دهند را نیز از بین ببرند.

در یک مطالعه‌ی آزمایشی، گروه تاونسند پنج نمونه را جمع‌آوری کردند. آن‌ها فهمیدند که قندهای موجود در یک نمونه می‌توانند یک کلونی استرپتوکوک را تقریبا به طور کامل از بین ببرند. در یک نمونه‌ی دیگر هم قندهای موجود نسبت به قندهای سه نمونه‌ی دیگر موثرتر واقع شدند. در یک مطالعه‌ی پیگیر دیگر، دانشمندان در حال بررسی بیش از بیست‌وچهار نمونه‌ی جدید هستند. تا اینجا مشخص شده است که قندهای موجود در دو نمونه می‌توانند بیوفیلم‌های باکتریایی را درهم ریخته و باکتری‌ها را بکشند، قندهای چهار نمونه‌ی دیگر بیوفیلم‌ها را درهم می‌ریزند ولی نمی‌توانند باکتری‌ها را بکشند و قندهای دو نمونه‌ی دیگر نیز بدون درهم ریختن بیوفیلم‌ها باکتری‌ها می‌کشند. تاونسند گفته است:

آزمایشات ما نشان داده‌اند که این قندها عملکرد دو مرحله‌ای دارند یعنی اول حساسیت باکتری را افزایش می‌دهند سپس آن‌ها را می‌کشند. زیست‌شناسان این روش را “کشندگی سنتتیک^۵” می‌نامند و در تلاشند تا با تکیه بر این روش مواد ضدمیکروبی جدیدی بسازند.

با افزودن ترکیبی از پروتئین‌های شیر انسان و پپتیدهای ضدمیکروبی بزاق به محیط‌های کشت استرپتوکوک‌ها، دانشمندان همچنین فهمیده‌اند که توانایی قندها برای تخریب بیوفیلم‌ها می‌تواند کارایی سایر عناصر ضدمیکروبی موجود در شیر را نیز افزایش دهد.

در مطالعات پیگیر دیگری که توسط تیم انجام شده، همچنین معلوم شده است که فعالیت ضدمیکروبی قندهای شیر، علاوه بر استرپتوکوک‌ها، بر عفونت‌های باکتریایی دیگر، از جمله دو نوع از شش نوع پاتوژن‌ها که با عنوان ESKAPE شناخته شده و از علل شایع عفونت‌های بیمارستانی هستند نیز موثر می‌باشند.

تاونسند و همکارانش در حال همکاری با محققان مرکز تحقیقات طیف‌نگاری توده‌ای هستند تا انواع خاصی از مولکول‌های کربوهیدراتی را که خواص آنتی‌باکتریال داشته و به تازگی شناسایی شده‌اند را کشف کنند.

 ^{پی‌نوشت}

1. ^Valderbilt
2. ^{Steven Townsend}
3. ^{Dorothy Ackerman}
4. ^{Mass spectrometry technique}
5.  ^{Synthetic lethality}