Qarshilik - Resistome

The qarshilik ko'rsatish o'xshash, ammo alohida ikkita tushunchani tavsiflash uchun ishlatilgan:

  • Hammasi antibiotiklarga qarshilik genlar ham patogen, ham patogen bo'lmagan jamoalarda bakteriyalar.[1]
  • Organizmdagi barcha qarshilik genlari, ular qanday meros qilib olinadi,[2] viruslar va bakteriyalar kabi patogenlardan himoya qilish uchun ularning transkripsiyasi darajasi qanday o'zgaradi.[3]

Kashfiyot va joriy ma'lumotlar

Rezistom birinchi bo'lib antibiotiklarning samaradorligini oldini oladigan bakteriyalarning qarshilik qobiliyatini tavsiflash uchun ishlatilgan.[4][5] Antibiotiklar va ular bilan birga bo'lgan antibiotiklarga chidamli genlar tabiiy yashash joylaridan kelib chiqqan bo'lsa-da, keyingi avlodlar ketma-ketligidan oldin, antibiotiklarga chidamliligi bo'yicha ko'plab tadqiqotlar faqat laboratoriyada o'tkazilgan.[6] Mavjudligini oshirish butun genom va metagenomik yangi avlod ketma-ketligi texnikasi antibiotiklarga chidamli bakteriyalarning klinik sharoitlaridan tashqarida muhim rezervuarlarini aniqladi.[4][7][8][9] Tuproq metagenomlarini takroriy tekshiruvi sha, qishloq xo'jaligi va o'rmon muhitida spora hosil qiluvchi tuproq bakteriyalarining asosiy antibiotiklarga qaerdan kelib chiqqanidan qat'iy nazar qarshilik ko'rsatganligini aniqladi.[4] Ushbu tadqiqotda ular ketma-ketlikdagi bakteriyalar orasida 200 ga yaqin turli xil qarshilik profillarini kuzatdilar, bu ularning bakterial maqsadidan yoki tabiiy yoki sintetik kelib chiqishidan qat'i nazar sinovdan o'tgan antibiotiklarga nisbatan turlicha va qat'iy javobni ko'rsatmoqda.[4] Antibiotiklarga chidamli bakteriyalar orqali kuzatilgan metagenomik suvni tozalash inshootlari kabi klinik bo'lmagan muhitda tadqiqotlar[5][8] va odam mikrobiomi og'izga o'xshaydi.[10] Endi biz bilamizki, antibiotikning rezistomi Yerdagi har bir ekologik joyda mavjud va qadimiy permafrostning ketma-ketliklari odam tomonidan sintez qilingan antibiotiklar kiritilishidan oldin antibiotiklarga qarshilik ming yillar atrofida bo'lganligini aniqlaydi.[9]

The Antibiotiklar bo'yicha keng qamrovli ma'lumotlar bazasi (CARD) tobora ko'payib boradigan ushbu bakterial genomik ma'lumotlardan qarshilik genlarining ma'lumotlar bazasini tuzish uchun yaratilgan.[7] CARD - bu ketma-ketlik ma'lumotlari to'plami va izohlanmagan genomlar ketma-ketlikidagi qarshilik genlarini aniqlash.[7] Ma'lumotlar bazasi "identifikatsiyalashga imkon beradigan bioinformatik vositalarni o'z ichiga oladi antibiotiklarga qarshilik to'liq yoki qisman genom ketma-ketligi ma'lumotlari, shu jumladan izohlanmagan xom ketma-ket yig'ilishidan olingan genlar qo'shni ”.[7] Bu rezistom haqida yaxshiroq tushuncha hosil qilish uchun mo'ljallangan manba bo'lib, sog'liqni saqlash, atrof-muhit, qishloq xo'jaligi ma'lumotlarini bog'laydi.[7]

Inson patogenlari

Atrof-muhit rezistomini o'rab turgan asosiy savol quyidagicha: Patogen bakteriyalar atrof-muhitdan qanday qilib antibiotiklarga chidamlilik genlarini oladi (va aksincha)? Bunga javob berish uchun biz mexanizmlarini ko'rib chiqishimiz kerak gorizontal genlarning uzatilishi (HGT) va atrof-muhit bakteriyalari va inson patogenlari o'rtasidagi aloqa uchun turli xil imkoniyatlar.

Tuproqdagi antibiotiklarga chidamli bakterial jamoalarda mobil genetik elementlarda qarshilik ko'rsatuvchi genlar topilgan.[4] Xuddi shunday, suv tozalash inshootidagi rezistomni tahlil qilishda, plazmidlar va boshqa oqsillarni kodlash mobil genetik elementlar filtrlashning barcha darajalarida mavjud edi va ushbu mobil elementlar qarshilik ko'rsatish uchun genlarni saqladilar.[5] Ushbu tuproq va suvga chidamli jamoalar suv omborlari deb nomlanadi, ulardan qarshilik patogen bakteriyalarga o'tishi mumkin.[11] Metagenomik sekvensiya va qisqa o'qishga asoslangan yig'ilish patogen bo'lmagan atrof-muhit tuproq bakteriyalari va klinik patogenlari o'rtasida antibiotiklarga chidamlilik genlari almashinuvini aniqladi.[12] Tuproq bakteriyalaridagi qismlar bir nechta turli xil odam patogenlarining o'ziga xos xususiyatlariga mos keladi va qarshilikni o'z ichiga oladi kassetalar beshga qarshi antibiotiklar sinflari.[12] Ushbu qarshilik kassetalarida, shuningdek, yaqinda gorizontal gen uzatilishini aks ettiruvchi ketma-ketliklar mavjud va bu qanday sodir bo'lganligi mexanizmini ta'minlaydi.[12] Ushbu antibiotiklarga chidamli genlar, shuningdek, o'zlarining asl xostlari kontekstidan butunlay chiqarib tashlanganidan keyin ham o'zlarining funktsiyalarini saqlab qoladilar va ularning ko'plab xostlar, shu jumladan patogenlar bilan mosligini ta'kidlaydilar.[12] Qizig'i shundaki, qarshilik geni identifikatsiyasining yuqori darajada saqlanib qolishi inson ichaklaridagi mikrobiomda ham kuzatilgan.[12] Odam ichaklaridagi mikrobiota va chidamli patogenlar o'rtasidagi aminokislotalarning o'rtacha o'xshashligi atigi 30,2 dan 45,5% gacha bo'lgan bo'lsa-da, ularning qarshilik genlari patogen bakteriyalarga to'liq mos keladi, bu esa odamning oshqozon-ichak trakti, tuproq va klinik patogenlarining rezistomlari bir-biriga bog'liqligini ko'rsatmoqda.[12] Ammo shuni ta'kidlash kerakki, yuqish xavfini populyatsiyadagi resistom genlarining ko'pligidan shunchaki ekstrapolyatsiya qilish mumkin emas va xavflarni to'liq tushunish uchun xavflarni tahlil qilish uchun ko'p qirrali yondashuvni hisobga olish kerak.[11] Masalan, antibiotiklarga chidamli genlarning harakatchanligi, agar populyatsiya patogen bo'lsa yoki yo'q bo'lsa, patogenlar jamoalari mobil genetik elementlarning nisbatlaridan ancha yuqori bo'lishiga bog'liq ekanligi kuzatilgan.[13]

Atrof muhitda antibiotiklarga chidamlilik mavjud bo'lganda, inson patogenlari o'zaro ta'sirini yoki ushbu muhitga qanday qo'shilishini va u erda antibiotiklarga qarshilikning qanday almashinishini ko'rib chiqish muhimdir. Masalan, og'iz bakteriyalari ovqat hazm qilish va qon tizimlari orqali tananing boshqa qismlariga etib borishi mumkin va bizning tupurikimiz bakteriyalarni boshqa odamlarga osonlikcha uzatadi, shuning uchun og'zaki mikriobiomdagi antibiotiklarga chidamli bakteriyalar o'zlarining qarshilik genlarini boshqalarga osongina o'tkazish uchun bir necha usullar mavjud. , potentsial patogen bakterial jamoalar.[10] Bundan tashqari, tuproq va patogen rezistomlar bir-biridan farq qilmasligi kuzatilgan, shuning uchun biz suv va boshqa muhitlarda inson patogenlari bilan ta'sir o'tkazish ehtimoli yuqori bo'lgan atrof-muhitga chidamliligini tushunishimiz juda muhimdir.[12] Giper-antibiotikga chidamli Pseudomonas aeruginosa uning rezistomasini ifoda etishning ekologik stress kaliti; chidamli gen ekspressionining ichki, orttirilgan va adaptiv shakllari atrof-muhitning turli xil bosimlari ostida yuzaga keladi va bunga javoban samarali davolash usullarini ishlab chiqishda muhim muammolarga olib keladi.[14]

Klinik bo'lmagan muhitda odamlarning antibiotiklarga chidamliligi uchun qanday qo'shimcha ijobiy selektiv bosimni yaratishi haqida bizning tushunchamiz hozir har qachongidan ham muhimdir.[4][5] Antibiotiklarga chidamliligining ko'tarilishi antibiotiklarning samaradorligini keskin pasaytirdi, bu esa giyohvand moddalarni ishlab chiqarish sohasida va aholining sog'lig'ini saqlashda xavotirga sabab bo'ladi.[9] Inson tomonidan ishlab chiqarilgan antibiotiklar tabiatda antibiotiklarga chidamli bosimning yagona manbai emas, chunki antibiotiklar har xil konsentratsiyalarda mavjud bo'lib, mudofaa va signal berish mexanizmlari sifatida ishlaydi, tanlash atrof muhitda tabiiy ravishda antibiotiklarga qarshilik ko'rsatish uchun.[6] Shu sababli, tabiiy antibiotiklarni va tabiatda tabiiy ravishda paydo bo'ladigan antibiotiklarga chidamlilik namunalarini o'rganish klinik sharoitlarda antibiotiklarga chidamliligini taxmin qilishga va ularga javob berishga yordam beradi.[6] Metagenomik ketma-ketlik ma'lumotlarini tahlil qilish inson ta'sirining qarshilik genlarining tarqalishiga qanday ta'sir qilishini tushunishda foydali vositalardir.[12] Atrof-muhitga inson tomonidan ishlab chiqarilgan antibiotiklarni yuqori darajada kiritilishining ta'siri tabiiy antibiotik ishlab chiqarilmasa ham antibiotiklarga chidamliligini oshirishdir.[4] Og'ir metallarning ifloslanishi kabi ikkinchi darajali stress sharoitlari stressga javoban yuqori HGTni keltirib chiqaradi, bu esa antibiotiklarga chidamli genlarning tarqalishiga yordam beradi.[6] Shuningdek, chiqindi suvni etarli darajada tozalashsiz odam sonining ko'payishi, odam patogenlari atrof-muhitga qarshilik ko'rsatadigan bakteriyalar bilan aloqa qilish imkoniyatini beradi,[6] shuning uchun chiqindi suvlarni tozalashga HGT manbai sifatida qarash juda muhimdir.[10]

Infektsiyaga qarshilik

Rezistom shuningdek, infektsiyalarga qarshi turish uchun ishlatiladigan irsiy genlar to'plamiga ishora qiladi.[3][2] Ushbu kontseptsiya, shuningdek, deb nomlanadi tug'ma immunitet, va rezistom ichidagi qarshilik genlari immunitetga javob berish uchun turli funktsiyalarni ta'minlaydi va differentsial ravishda transkripsiyalanadi.[3] Qizig'i shundaki, bir tadqiqotda Arabidopsis taliana, Ikkala bakteriya va viruslarga qarshilik ko'rsatish uchun xromosomadagi faol mintaqalar bir-biriga to'plangan, ehtimol ular birgalikda tartibga solingan.[3]

Turli xil mutatsiyalarni taqqoslash urug'lanish rezistomning o'lchamini va holatini aniqlashda yordam berishi mumkin, bu genlar irsiy immunitetga javob beradi.[2] Mutatsiya tufayli, "universal rezistom", pan-mikrobiom tushunchasiga o'xshash barcha sichqonlarga taqsimlanadigan qarshilik genlari to'plami,[15] ehtimol juda kichik.[2]

Adabiyotlar

  1. ^ Rayt, Jerar D. (2007 yil mart). "Antibiotik rezistomi: kimyoviy va genetik xilma-xillik aloqasi". Tabiat sharhlari Mikrobiologiya. 5 (3): 175–186. doi:10.1038 / nrmicro1614. ISSN  1740-1526.
  2. ^ a b v d Beutler B, Crozat K, Koziol JA, Georgel P (fevral 2005). "Infektsiyaga qarshi tug'ma immunitetni genetik disektsiya qilish: sichqoncha sitomegalovirus modeli". Immunologiyaning hozirgi fikri. 17 (1): 36–43. doi:10.1016 / j.coi.2004.11.004. PMID  15653308.
  3. ^ a b v d Marathe R, Guan Z, Anandalakshmi R, Zhao H, Dinesh-Kumar SP (iyul 2004). "Arabidopsis taliana rezistomini butun genom mikroarrayidan foydalangan holda bodring mozaikasi virusi infektsiyasiga javoban o'rganish". O'simliklar molekulyar biologiyasi. 55 (4): 501–20. doi:10.1007 / s11103-004-0439-0. PMID  15604696.
  4. ^ a b v d e f g D'Costa VM, McGrann KM, Hughes DW, Rayt GD (2006 yil yanvar). "Antibiotik rezistomidan namuna olish". Ilm-fan. 311 (5759): 374–7. doi:10.1126 / fan.1120800. PMID  16424339.
  5. ^ a b v d Dias MF, da Rocha Fernandes G, Kristina de Paiva M, Kristina de Matos Salim A, Santos AB, Amaral Nascimento AM (may 2020). "Ekologik va klinik sharoitlarda ichimlik suvining rezistomini, virulomasini va mikrobiomini o'rganish". Suv tadqiqotlari. 174: 115630. doi:10.1016 / j.watres.2020.115630. PMID  32105997.
  6. ^ a b v d e Martines JL (2008 yil iyul). "Tabiiy muhitda antibiotiklar va antibiotiklarga chidamlilik genlari". Ilm-fan. 321 (5887): 365–7. doi:10.1126 / science.1159483. PMID  18635792.
  7. ^ a b v d e McArthur AG, Waglechner N, Nizam F, Yan A, Azad MA, Baylay AJ va boshq. (2013 yil iyul). "Antibiotiklarga qarshilik ko'rsatish bo'yicha keng ma'lumotlar bazasi". Mikroblarga qarshi vositalar va kimyoviy terapiya. 57 (7): 3348–57. doi:10.1128 / AAC.00419-13. PMC  3697360. PMID  23650175.
  8. ^ a b Manaia CM, Rocha J, Scaccia N, Marano R, Radu E, Biancullo F va boshq. (Iyun 2018). "Chiqindi suvlarni tozalash inshootlarida antibiotiklarga qarshilik: Qora qutiga qarshi kurash". Atrof-muhit xalqaro. 115: 312–324. doi:10.1016 / j.envint.2018.03.044. PMID  29626693.
  9. ^ a b v Jigarrang ED, Rayt GD (yanvar 2016). "Qarshilik davrida antibakterial dori kashfiyoti". Tabiat. 529 (7586): 336–43. doi:10.1038 / tabiat17042. PMID  26791724.
  10. ^ a b v Diaz-Torres ML, Villedieu A, Hunt N, McNab R, Spratt DA, Allan E va boshq. (2006 yil may). "Metagenomik yondashuv yordamida odamlarning mahalliy og'iz mikrobiotasining antibiotiklarga chidamliligini aniqlash". FEMS mikrobiologiya xatlari. 258 (2): 257–62. doi:10.1111 / j.1574-6968.2006.00221.x. PMID  16640582.
  11. ^ a b Manaia CM (mart 2017). "Antibiotiklarga qarshilikning atrof-muhitdan odamlarga yuqish xavfini baholash: mo'llik va xavf o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri mutanosiblik". Mikrobiologiya tendentsiyalari. 25 (3): 173–181. doi:10.1016 / j.tim.2016.11.014. PMID  28012687.
  12. ^ a b v d e f g h Forsberg KJ, Reyes A, Vang B, Selleck EM, Sommer MO, Dantas G (avgust 2012). "Tuproq bakteriyalari va odam patogenlarining umumiy antibiotik rezistomlari". Ilm-fan. 337 (6098): 1107–11. doi:10.1126 / science.1220761. PMC  4070369. PMID  22936781.
  13. ^ Forsberg KJ, Patel S, Gibson MK, Lauber CL, Knight R, Fierer N, Dantas G (may, 2014). "Tuproqning yashash joylari bo'yicha bakterial filogeniya tuzilmalari". Tabiat. 509 (7502): 612–6. doi:10.1038 / tabiat13377. PMC  4079543. PMID  24847883.
  14. ^ Breidenstein EB, de la Fuente-Núñez C, Hancock RE (avgust 2011). "Pseudomonas aeruginosa: barcha yo'llar qarshilikka olib keladi". Mikrobiologiya tendentsiyalari. 19 (8): 419–26. doi:10.1016 / j.tim.2011.04.005. PMID  21664819.
  15. ^ Agirre de Cercer D (sentyabr, 2018 yil). "Inson ichaklaridagi pan-mikrobioma alohida filogenetik birliklar tomonidan hosil bo'lgan kompozitsion yadroni taqdim etadi". Ilmiy ma'ruzalar. 8 (1): 14069. doi:10.1038 / s41598-018-32221-8. PMID  30232462.