לאחר שנראה רק כתחליף סוכר, סכרין מראה כעת פוטנציאל אנטי -מיקרוביאלי רב עוצמה – הגשמת ביו -פילמים, מפעיל תמוגה חיידקית ואפילו מחזיר את האנטיביוטיקה כנגד סופר פגושים עמידים.
מחקר: סכרין משבש את יציבות מעטפת תאי החיידק ומפריע לדינמיקת שכפול DNA. קרדיט תמונה: טאטג'נה בייבקובה / Shutterstock
מחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת רפואה מולקולרית EMBO הראה כי הסכרין משבש את יציבות מעטפת התאים ומפריע לשכפול DNA בחיידקים.
העלייה הגלובלית בהשמנת יתר הגדילה בהדרגה את צריכת הממתיקים המלאכותיים הלא-קלוריים. סכרין הוא המוביל בשוק בקרב ממתיקים מלאכותיים בגלל כוח המתיקה שלו. זה בערך פי 300 עד 700 מתוקים יותר מסוכרוז ויש לו תרומה קלורית נטו-אפסית לתזונה. ההשפעה של ממתיקים מלאכותיים על המיקרוביומה המארחת היא תחום מחקר מתפתח.
על פי הדיווחים, ממתיקים מלאכותיים מעוררים תגובות דלקתיות במחקרים מסוימים, אם כי קיימות עדויות סותרות, כאשר אחרים מצביעים על השפעות אנטי דלקתיות בתנאים מסוימים. בנוסף, ישנן עדויות הולכות וגוברות לכך שסכרין מעכב את חברי המיקרוביומה הפה (למשל, Porphyromonas gingivalis), חיידקי מודל מעבדה, ואפילו חיידקים עמידים בפני תרופות (MDR) (למשל, Pseudomonas aeruginosa). למרות הראיות, המנגנונים הבסיסיים נותרו לא ידועים.
המחקר והממצאים
במחקר הנוכחי, החוקרים הדגימו כי סכרין עלול לגרום לתמונת תאים ולשינוי דינמיקת שכפול DNA בחיידקים. ראשית, הם הבחינו Escherichia coli טופלו בסכרין של 1.4% באמצעות מיקרוסקופיה של זמן-זמן וציין מורפולוגיה סוטה של התאים, כולל נימה ונפיחות באזור המרכזי. ככל שהטיפול נמשך, גדלו בליטות הממברנה, ובסופו של דבר הובילו לתמוגה תאים.
בשלב הבא, הצוות דמיין את התפלגות הקרדיוליפין באמצעות צבע פלואורסצנטי ספציפי לקרדיוליפין. זה חשף סידור מחדש מבני ברור בקרום התא, בהתאם לדיווחים כי סכרין משנה את חדירות הממברנה ויושרה. יתר על כן, הם השתמשו ברצף RNA דיפרנציאלי כדי להשוות בין תאים חשופים לסכרין לבקרות מדומה. ניתוח זה חשף 724 גנים מוסדרים באופן דיפרנציאלי, כאשר 305 גנים מווסתים ו 419 הוסדרו למטה.
הממברנה החיצונית Porin F (OMPF) הייתה הגן המווסת ביותר, ואילו מסלולי ביו-סינתטיים ביוסינתטיים של פפטידוגליקן ואנטיגן. מעניין לציין כי מסלולי התנגדות ß-lactam הוסדרו מחדש. יתר על כן, המסלולים המווסתים ביותר כללו שכפול DNA ותיקון אי התאמה. בשלב הבא, הצוות בחן את ההשפעה של חשיפה לסכרין על סינתזת ה- DNA.
בקרות מדומה הראו את השניים -ארבעה הצפויים של מקור השכפול (אורי) מוקדים, עם סיום (טר) מוקדים מפגרים צעד אחד מאחור. לעומת זאת, טיפול בסכרין הגביר את המספרים של אורי (8–16) ו טר (4–8) מוקדים. זה הציע כי סכרין אינו משפיע באופן משמעותי אורישכפול כרומוזומלי לא הוחלט אך מוביל להצטברות של כרומוזומים משכפלים מרובים.
מכיוון שסינתזת ה- DNA לא מתרחשת רק ב אוריהחוקרים בדקו האם סכרין משפיע על התחלת סינתזת DNA באתרים אחרים. לשם כך נבדקו השפעות הסכרין ב א. קולי זן המכיל כתב פלורסנט, DNAN, המאפשר הדמיה של אזורי שכפול פעילים. זה חשף כי מוקדי DNAN הוגברו באופן משמעותי בתאים שטופלו בסכרין ביחס לבקרות מדומה. ניסויים נוספים המשתמשים במוטנטים חסרי שכפול PRIB/PRIC מחדש חלבונים מחדש, העלו כי סכרין גורם לסינתזת DNA באמצעות מסלולים הקשורים לתיקון ולא לשכפול קנוני.
בנוסף, החוקרים השתמשו בכתב זה במתח עם An אוריחלבון תחילת שכפול תרמי -רגיש תרמי, בו ירי המקור נפסק בטמפרטורה מגבילה של 42 מעלות צלזיוס. מוקדי DNAN היו נמוכים או אפסיים בבקרות מדומות בטמפרטורה המגבילה. עם זאת, בתאים שטופלו בסכרין, מוקדי DNAN עלו בטמפרטורה המגבילה, בקנה אחד עם התפיסה שסכרין עשוי לגרום ישירות או בעקיפין לסינתזת DNA הרחק מה- אוריו הוכח כי השפעה זו הייתה תלויה במינון וספציפית לסכרין, שכן ממתיקים אחרים כמו Acesulfame-K לא עוררו את אותם פנוטיפים של שכפול.
בשלב הבא, הצוות בדק את ההשפעות האנטי-מיקרוביאליות של סכרין בריכוזים שונים על מבודדים קליניים של פתוגנים עמידים לרב-תרופות (MDR), כולל א. קולי– Staphylococcus aureus– Klebsiella pneumoniae– Acinetobacter baumanniiו P. aeruginosaו הם גילו כי סכרין יכול לעכב את כל הזנים שנבדקו, אם כי עם רמות עיכוב יחסית שונות בקרב פתוגנים.
A. Baumannii– K. pneumoniae– א. קוליו ש. אוורוס היו מעל 70% עיכוב צמיחה ב -2% סכרין, ואילו P. aeruginosa נדרש 6% סכרין לרמות עכבה דומות. בשלב הבא נחקרה היכולת של הסכרין לעכב את היווצרות הביופילם P. aeruginosa וכן A. Baumanniiו הצוות מצא כי 2% סכרין יכולים לעכב את היווצרות הביופילם ביותר מ- 91% עבור שני הפתוגנים. בנוסף, סכרין יכול לשבש ביו -פילמים בוגרים מעוצבים מראש.
יתר על כן, סכרין הצליח לעכב ולשבש את הביו -פילמים של קהילות פולימיקרוביאליות המורכבות מ P. aeruginosa– A. Baumanniiו ש. אוורוס ביחס 1: 1: 1. לבסוף, החוקרים בדקו את הפוטנציאל הטיפולי של הסכרין. לשם כך הם גיבשו את הסכרין כהידרוג'ל והפעילו אותו על פצע לשרוף לשעבר של vivo על עור חזירה. יישום של שעה של שעה של 6% הידרוג'ל סכרין הפחית באופן משמעותי את החיידקים בתוך הפצע בהשוואה להידרוג'ל שליטה ואף הצליח לבצע את ההלבשה המסחרית-אלגינט כסף בהפחתת עומס חיידקים (נספח איור S13).
מסקנות
טיפול בסכרין הביא לאובדן מורפולוגיה של תאים והטובציה ב א. קוליו תאי חיידקים נימה ובסופו של דבר לאחר טיפול בסכרין כתוצאה מתפיחת קרום. סכרין הציג גם השפעות אנטי-מיקרוביאליות חזקות, ועכב את הצמיחה של מספר פתוגנים עמידים לרב-תרופות (MDR) ויצירת ביו-פילם. על ידי שיבוש מעטפת התא, הוכח כי סכרין רגיש מחדש A. Baumannii לאנטיביוטיקה כמו meropenem (איור 6 ג). בנוסף, זה יכול לשבש ביו -פילמים מעוצבים מראש של מינים בודדים או קהילות פולימיקרוביאליות.
לסיכום, המחקר חשף את הפוטנציאל הטיפולי של הסכרין. הממתיק המלאכותי יכול להתגבר על מגבלות קלאסיות של אנטיביוטיקה חזיתית שונה, כמו חוסר היכולת להשתלב בהידרוגלים, לטפל ביופילמים מעוצבים מראש, או לחדור למעטפת התא של פתוגנים MDR דרך יציבות הממברנה. בסך הכל, פיתוח אנטי-מיקרוביאלים שאינם קלאסיים יהיה קריטי לשליטה וטיפול בפתוגנים של MDR בעתיד.
