چسبندگی و کلونیزاسیون باکتریایی

چسبندگی اولین گام قطعی در اکثر عفونت‌های باکتریایی است: قبل از اینکه یک پاتوژن بتواند کلونیزه شود، تهاجم کند یا سموم را آزاد کند، باید خود را به سطح میزبان در برابر نیروهای پاک‌کننده جریان مخاط، پریستالیس و ادرار متصل کند. چسبنده‌ها، مولکول‌های سطحی که این اتصال را واسطه می‌کنند، گیرنده‌های خاص میزبان را شناسایی می‌کنند و بنابراین به تعیین اینکه کدام بافت‌ها توسط یک پاتوژن خاص قابل اشغال هستند، کمک می‌کنند.

Definition

چسبندگی باکتریایی عبارت است از اتصال خاص یک باکتری به یک سلول یا سطح میزبان از طریق چسبنده‌ها (پیلی/فیمبریا یا پروتئین‌های متصل به سطح) که گیرنده‌های مکمل میزبان را شناسایی می‌کنند؛ کلونیزاسیون عبارت است از استقرار و تکثیر متعاقب جمعیت باکتریایی در آن محل.

Scope

این موضوع به بررسی ماشین‌آلات مولکولی اتصال باکتریایی، تمایز بین چسبنده‌های پیلوسی و غیرپیلوسی، اختصاصیت گیرنده که زیربنای تروپیسم بافتی است، و گذار از چسبندگی اولیه به کلونیزاسیون پایدار و تشکیل بیوفیلم می‌پردازد. این یک موضوع مرجع در پاتوژنز باکتریایی است، نه راهنمایی بالینی.

Core questions

• چه مولکول‌هایی واسطه اتصال هستند و چه گیرنده‌های میزبانی را شناسایی می‌کنند؟
• چگونه اختصاصیت چسبنده-گیرنده تروپیسم بافتی را شکل می‌دهد؟
• چگونه تماس اولیه برگشت‌پذیر به کلونیزاسیون پایدار و بیوفیلم تبدیل می‌شود؟

Key concepts

• چسبنده‌ها
• پیلی و فیمبریا
• چسبنده‌های نوک (مانند FimH)
• چسبنده‌های غیرپیلوسی (آفیمبریال)
• اختصاصیت گیرنده و تروپیسم بافتی
• کلونیزاسیون
• تشکیل بیوفیلم

Mechanisms

چسبندگی معمولاً با پیلی یا فیمبریاهای بلند و مو مانند آغاز می‌شود که توسط مسیرهای اختصاصی (مانند سیستم چاپرون-آشر) مونتاژ می‌شوند و چسبنده‌های نوک آن‌ها به گلیکان‌ها یا پروتئین‌های میزبان مشخص متصل می‌شوند؛ به عنوان مثال، پیلی نوع 1 اشرشیا کلی ادراری از چسبنده FimH برای اتصال به گیرنده‌های مانوزیله استفاده می‌کند. سپس چسبنده‌های غیرپیلوسی کوتاه‌تر که در دیواره سلولی لنگر انداخته‌اند، می‌توانند تماس نزدیک را واسطه کنند. اختصاصیت گیرنده، تروپیسم بافتی را دیکته می‌کند و پاتوژن را به سطوحی محدود می‌کند که گیرنده‌های آن‌ها توسط چسبنده‌هایش شناسایی می‌شوند. اتصال پایدار به جمعیت اجازه می‌دهد تا در برابر پاکسازی مکانیکی مقاومت کند، تکثیر یابد و در بسیاری از گونه‌ها به یک جامعه بیوفیلم متصل به سطح تبدیل شود.

Clinical relevance

از آنجا که چسبندگی اولین گام عفونت است، چسبنده‌ها اهداف تحقیقات واکسن و ضد چسبندگی هستند و اختصاصیت گیرنده آن‌ها به توضیح اینکه چرا باکتری‌های خاصی بافت‌های خاصی را آلوده می‌کنند، کمک می‌کند. این مدخل مکانیسم‌های اتصال را برای مرجع توصیف می‌کند و توصیه‌های تشخیصی یا درمانی ارائه نمی‌دهد.

History

شناخت اینکه مولکول‌های سطحی خاصی اتصال باکتریایی را کنترل می‌کنند، از کارهای اواسط قرن بیستم بر روی فیمبریا و هماگلوتیناسیون نشأت گرفت و با تجزیه مولکولی مسیر پیلوس چاپرون-آشر و چسبنده‌های نوک مانند FimH به بلوغ رسید، که تصویر ساختاری ملموسی از نحوه شناسایی گیرنده‌های میزبان توسط باکتری‌ها ارائه داد.

Key figures

• Pascale Cossart
• Javier Pizarro-Cerda
• Stanley Falkow
• Scott Hultgren

Seminal works

• pizarro-cerda-cossart-2006
• finlay-falkow-1997

Frequently asked questions

چرا چسبندگی اولین گام عفونت محسوب می‌شود؟

سطوح میزبان به طور مداوم توسط جریان مخاط، حرکت مایعات و ریزش پاک می‌شوند؛ مگر اینکه یک باکتری خود را توسط چسبنده‌ها متصل کند، قبل از اینکه بتواند کلونیزه شود، تهاجم کند یا سموم را تحویل دهد، شسته می‌شود.

چسبندگی چه ارتباطی با تروپیسم بافتی دارد؟

چسبنده‌ها به گیرنده‌های خاص میزبان متصل می‌شوند، بنابراین یک پاتوژن تنها می‌تواند بافت‌هایی را کلونیزه کند که گیرنده مطابق را نمایش می‌دهند، که یک عامل تعیین‌کننده اصلی در محل وقوع عفونت است.