جزيئات الـDNA اليلازميدي ودورها

ويسألونك عن الروح قل الروح من أمر ربي وما اوتيتم من العلم الا قليلا صدق الله العظم

جزيئات الـDNA اليلازميدي ودورها 

في نقل المقاومة للمضادات الحيوية

المقدمة   introduction

حصل تطور سريع في المعالجة الكيمياوية ضد الاحياء المجهرية في عام 1935 عند اكتشاف مركبات السلفا sulphonamides من قبل domagk وفي عام 1940 وضح florey chainان البنسلين الذي اكتشف عام 1929 من قبل flemingيمكن ان يدخل بوصفه مادة اساس فعالة في العلاج الكيمياوي ,وفي السنوات اللاحقة ازداد اهتمام البحوث حول المواد الكيمياوية المنتجة من قبل الاحياء المجهرية والتي يمكن ان يكون لها تاثير على غيرها من الاحياء المجهرية ،اطلق على هذه المواد تسمية المضادات الحيوية antibiotics

لقد بينت الدراسات الوراثية ان المقاومة الوراثية Genetic resistance تحدث نتيجة تغيرات وراثية تكسب الجراثيم صفة المقاومة وتكون على نوعين هما :

1-المقاومة الكروموسومية Chromosomal resistance

2- المقاومة خارج كروموسومية Extra chromosomal resistance

ومن الجدير بالملاحظة ان لا يقتصر انتقال المقاومة للمضادات الحيوية على المستشفى فقط بل اوضحت العديد من الدراسات اكتساب صفة المقاومة في المجتمع وبصورة متماثلة حيث اكدت الكثير من الدراسات الحديثة انتقال المقاومة للمضادات الحيوية عبر السلسلة الغذائية ومن منتجات الحيوانات او بالتعامل مع الحيوانات حيث تنتقل من البكتريا المتواجدة على جلد الحيوانات الى الجراثيم المتواجدة على الانسان وبذلك تنتقل عوامل المقاومة لمضادات حيوية جديدة وتعتبر هذه مشكلة جديدة تواجه المرض بالتفتيش على العلاج المناسب بالاضافة الى الاخلال بالتوان الطبيعي للفلور المفيدة الموجودة في الجسم وان انتشار البلازميد المشفر لمقاومة المضادات الحيوية يتولد بالتالي عنه اختلال في التوازن الصحي في مجالات عديدة مرتبطة بصحة الانسان وكذلك الحيوان، ناهيك عن حقل الزراعة وغيرها من المجالات

البلازميدات  Plasmids

عبارة عن وحدات وراثية صغيرة من الDNA حلقية الشكل توجد في السايتوبلازم تتمتع بوجود مستقل وتتوارث بثبات وعلى نحو مفصول تماما عن الكروموسوم الرئيسي للخلية ذلك ان تضاعف البلازميد يكون بالطريقة نفسها التي يتضاعف بها الDNAالجرثومي لاحتوائه على منشا تضاعف مستقل Origin of replication

ان وجود البلازميدات غير ضروري لحياة المضيف لكنها اذا ما وجدت فانها تمنح المضيف صفات اضافية تمكنه من العيش تحت ظروف استثنائية ، وهنالك عدة انواع من البلازميدات تختلف فيما بينها من حيث الوظيفة التي تقوم بها ومنها: -

1- حمل المعلومات الوراثية المسؤولة عن عملية الاقتران.

     2- حمل المعلومات التي تشفر مقاومة المضادات الحيوية ومواد كيمياوية اخرى

3- المعلومات الخاصة بمجموعة افراز السموم   

4- حمل الجينات المسؤولة عن تثبيت النايتروجين

5- انتاج الهيمولايسينHaemolysin

تصنيف البلازميدات

عامل الخصوبة او بلازميد الجنس     (F-plasmid)  .                  Fertility factor or sex plasmid

العامل المقاوم للمضادات الحيوية         (R-plasmid).                         Drug Resistance plasmid

بلازميد الكوليسين Colicin plasmid

بلازميد Tiاو البلازميد المحفز للتسرطن    (Ti-plasmid).                 Tumor - Inducing plasmid

بلازميدات التحلل Degradtive “D” Plasmid

البلازميدات في كائنات حقيقية النواة

البلازميدات والايبسوم 

يشير مفهوم البلازميد Plasmid الى جزيئة حامض نوويDNAثنائي السلسلة ذات شكل حلقي مستقلة في وجودها عن الحامض النووي الكروموسومي

ويقصد بالايبسومEpisome انها بلازميدات لها القابلية على الاندماج integrate ضمن الحامض النووي الكروموسومي

انتقال المورثات في الجراثيم 

Gene Transfer in bacteria

1-الاقتران الجرثومي Bacterial Conjugation

. يعد الاقتران الآلية الوحيدة التي يمكن بوساطتها نقل قطع كبيرة ، او قطع كاملة أحياناً من كروموسوم الخلية الواهبة الى المستلمة . ان للاقتران اهمية كبيرة من الناحية الطبية حيث يسمح للجراثيم اكتساب المورثات الممسؤولة عن مقاومة المضادات او المعادن الثقيلة او تمنحها عوامل ضراوة كالسموم و الانزيمات التي تزيد من امراضية السلالات الجرثومية ان اهم طريقة لانتشار مقاومة المضادات الحيوية في الانواع الرئيسية من الجراثيم هي بالاقتران من خلال مورثات المقاومة التي تقع على البلازميدات تمتلك البلازميدات الكبيرة غالباً قابلية الانتقال بواسطة الاقتران, وهي تطلب ما يقارب 30موروثا لتنظيم عملية الاقتران والانتقال .

يمارس الاقتران دوراً مهماً من الناحية الطبية و الحياتية و المتمثل بتفاقم الاصابة الجرثومية المسببة لامراض فعلية للانسان و ينصب جل تأثيرها بالسماح للجراثيم باكتساب المورثات المسؤولة عن مقاومة المضادات او مقاومة المعادن الثقيلة او تمنحها عوامل ضراوة (سموم و انزيمات) مما ينجم عنه منح الجرثومة ترخيصاً باستمرارها في غزو الانسجة و احداث الاصابة و قمة الخطورة تكمن بتشفير البلازميدات الى عوامل ضراوة مختلفة في ان واحد مما يتأتى عنه زيادة كفاءة الجرثومة في غزو المضيف و احداث الخمج

-2التحول الوراثي Genetic transformation

هو التغير الوراثي الحاصل للجراثيم بعد تعريضها و اعادة ارتباطها Recombination بالـ DNA المعزول من جراثيم اخرى مختلفة اكتشفت هذه الالية لنقل الجينات في جرثومة Streptococcus pneumonia من العالم Fred Griffith في عام 1928 عندما لاحظ ان السلالات الجرثومية غير الممرضة و غير الحاوية لمحفظة Non encapsulation and a virulence يمكن ان تتحول الى سلالات ممرضة pathogenic بعد ارتباطها بسلالات ميتة و من النوع الممرض و الحاوية لمحفظة Encapsulated and a virulence

ان عملية التحول الوراثي تحدث طبيعياً في كل من الجراثيم السالبة و الموجبة كجراثيم Haemophilus و Neisseria الا ان عدداً قليلاً من الخلايا المستلمة لها القابلية على التحول و عندئذ تسمى هذه الخلايا بالخلايا المؤهلة Competent Cells

و التأهيل هو حالة فسيولوجية معقدة تعتمد على العديد من الظروف و على الرغم من ان هنالك عدداً من الانواع قادراً على التقاط قطعة الـ DNA مثل Streptococcus Pnenmoniae و Bacillus Subtilis فانها يجب ان تكون في طور معين من دورة نموها او في وسط نمو معين محدد لها . و قد وجد ان ان جراثيم Haemophilus و Bacillus تمتلك بروتيناً خاصاً يساعد في عملية ربط قطعة DNA بثبات على سطح الخلية ليتمكن بعد ذلك من ادخالها الى داخل الخلية و احداث التحول

ان حالة التأهل لا تشمل جميع انواع الجراثيم ذلك ان هنالك مجموعة من السلالات عالية التأهل Highly Competenceمثلما توجد في المقابل سلالات اخرى غير مؤهلة و لكي تكون مؤهلة فانها تحتاج الى معاملة خاصة كجرثومة Staphylo coccus aureus التي تحتاج الى عدد من المعاملات من اجل التأثير على جدار الخلية عن طريق استخدام تراكيز عالية من ايونات الكالسيوم لجعل الجدار نفاذاً لجزيئات الـ DNA الداخلة

-3التوصيل الوراثي Ttransduction

يحصل فيها انتقال قطع الـ DNA بشكلها الحيوي الحي بين جرثومة و اخرى بواسطة العاثي Bacteria phages و هي فايروسات جرثومية تتميز بتراكيب بنائية خاصة تختلف عن الفايروسات التي تصيب الانسان و الحيوان و النبات

تحييد البلازميدات  Palsmids Curing

يعد التحييد واحداً من المميزات المألوفة في البلازميدات و يقصد به عملية فقدان البلازميد او اجزاء فيه من الجرثومة بوساطة معاملات متنوعة مع اهمية الاشارة الى كون بعض البلازميدات تعاني انعزالاً تلقائياً او حذفاً الا ان الغالبية العظمى من البلازميدات تكون مستقرة بدرجة كبيرة و التي تتطلب استعمال عوامل محيدة Curing Agents لغرض زيادة تردد الانعزال التلقائي، تظهر نتيجة لحصول تثبيط في تضاعف البلازميد دون حصول عملية تثبيط في تضاعف الكروموسوم و نتيجة لعملية انقسام الخلية فيقل تواجد البلازميد في الخلايا البنوية  ثم فقدانه و تسمى هذه الظاهرة اشفاء البلازميد

التوصيات

اجراء دراسات موسعة حول الاقتران الجرثومي الذي يعتبر من اهم طرق انتقال عوامل الضراوة في الجراثيم

اجراء فحص الحساسية للمضادات الحيوية قبل البدء بالعلاج للسيطرة على انتشار المقاومة للمضادات الحيوية

عدم استخدام المضادات الحيوية بشكل عشوائي ودون  مراجعة الطبيب لتحديد المضاد المناسب للحالة المرضية

التاكيد على دراسة العوامل المحيدة وبيان طرق استخدامها من اجل السيطرة على جينات الضراوة في الجراثيم