باکتری‌های گِرَم منفی همانند E. coli دارای دروازه‌بان‌ها، پورین‌ها و پمپ‌های داخلی می باشند که تصمیم می‌گیرند چه چیزی به آنها داخل یا از آنها خارج شود، از جمله آنتی‌بیوتیک‌ها. اتاق کنترل ژنتیکی باکتری‌ها این بازتاب‌دهنده‌های میکروسکوپی را به شدت تنظیم می‌کند، اما ما تا این مدت به طور کامل نمی‌دانیم که چطور مواد شیمیایی، همانند مواد راه اندازی‌دهنده غذا یا داروها این سیستم‌ها را تحول خواهند داد.

به نقل از ان‌ای، اکنون یک مطالعه تازه توسط محققان دانشگاه توبینگن با آزمایش باکتری‌های E. coli در ۹۴ محیط شیمیایی گوناگون، این راز را آشکار کرده است.

محققان بر روی هفت ژن کلیدی مرتبط با انتقال تمرکز کردند و برخی از عوامل اثرگذار غیرمنتظره، نه فقط آنتی‌بیوتیک‌ها، بلکه ترکیبات روزمره همانند کافئین را کشف کردند.

معلوم شد که E. coli فقط به داروها عکس العمل نشان نمی‌دهد، بلکه دائماً محیط اطراف خود را اسکن می‌کند و دفاع خود را تنظیم می‌کند. حتی مواد طبیعی نیز می‌توانند «سوئیچ‌های هشدار باکتریایی» را تحول دهند و نحوه جواب آنها به درمان را تحول دهند.

این بینش می‌تواند به دانشمندان پشتیبانی کند تا با در نظر گرفتن نه تنها دارو، بلکه عرصه شیمیایی اطراف آن، از رژیم غذایی گرفته تا ترکیبات دارویی، درمان‌ها را به دقت تنظیم کنند.

این محققان به رهبری آنی ریتا بروشادو(Ani Rita Brochado)، ۹۴ ماده گوناگون همانند آنتی‌بیوتیک‌ها، داروها و مواد غذایی را با دقت آزمایش کردند تا ببینند چطور بر E. coli (نوعی از باکتری که بعضی اوقات اوقات می‌تواند افراد را بیمار کند) تأثیر می‌گذارند. آنها بازدید کردند که چطور این مواد فعالیت ژن‌ها و پروتئین‌های خاصی را تحول خواهند داد که باکتری‌ها را قادر می‌سازد تا آنچه را که داخل و خارج می‌شود، تنظیم کنند.

کریستوف بینسفلد(Christoph Binsfeld)، نویسنده ارشد این مطالعه گفت: داده‌های ما مشخص می کند که چندین ماده می‌توانند به طور نامحسوس اما سیستماتیک بر تنظیم ژن در باکتری‌ها تأثیر بگذارند.

این یافته‌ها مشخص می کند که حتی مواد روزمره بدون تاثییر ضد میکروبی مستقیم، همانند نوشیدنی‌های کافئین‌دار می‌توانند بر تنظیم‌کننده‌های ژن خاصی که پروتئین‌های انتقال را کنترل می‌کنند، تأثیر بگذارند و در نتیجه آنچه را که داخل و خارج می‌شود، تحول دهند.

بروشادو او گفت: کافئین علتایجاد آبشاری از رویدادها می‌شود که از تنظیم‌کننده ژن راب(Rob) اغاز می‌شود و با تحول چندین پروتئین انتقال در E. coli به اوج خود می‌رسد که به نوبه خود تبدیل افت جذب آنتی‌بیوتیک‌هایی همانند سیپروفلوکساسین می‌شود.

این اتفاق به گفتن یک «تعامل آنتاگونیستی» شناخته می‌شود.

احتمالا دلنشین‌تر از همه این که همه باکتری‌ها به کافئین به یک شکل عکس العمل نشان ندادند. اگرچه «سالمونلا انتریکا»(Salmonella enterica) پسرعموی نزدیک E. coli است، اما هنگامی در معرض همان ترکیب کافئین و آنتی‌بیوتیک‌هایی که E. coli را به لرزه درآورد، قرار گرفت، خم به ابرو نیاورد. این ثابت می‌کند که باکتری‌های شبیه همیشه به یک شکل حرکت نمی‌کنند.

این یافته غیرمنتظره مشخص می کند که سالمونلا امکان پذیر از مسیرهای مختلفی برای انتقال مولکول‌ها به داخل و خارج از خود منفعت گیری کند و این بدان معناست که امکان پذیر به راحتی به آنتی‌بیوتیک‌ها اجازه ورود ندهد یا امکان پذیر هنگامی این کار را می‌کند، به یک شکل عکس العمل نشان ندهد.

این مطالعه تازه، نوعی ظریف اما مهم از مقاومت آنتی‌بیوتیکی را که «مقاومت سطح پایین» نامیده می‌شود، برجسته می‌کند. برخلاف مظنونین همیشگی (ژن‌های مقاومت کلاسیک)، این نوع مقاومت از جهش‌ها ناشی نمی‌شود. در عوض، این مقاومت از طریق چگونگی سازگاری باکتری‌ها با محیط و تنظیم سیستم‌های داخلی آنها شکل می‌گیرد.

این بدان معناست که آنچه می‌خوریم، چه داروهایی مصرف می‌کنیم و حتی زمان یا ترکیب درمان‌ها می‌تواند بر نحوه عکس العمل باکتری‌ها تأثیر بگذارد. یک ماده غذایی همانند کافئین یا یک داروی دوم امکان پذیر اعتدال را به هم بزند و تاثییر آنتی‌بیوتیک‌ها را کم یا زیاد مؤثر کند.

این فقط مربوط به دارو نیست؛ بلکه مربوط به کل گفتگوی شیمیایی است که حوالی آن اتفاق می‌افتد.

این مطالعه تازه در PLOS Biology انتشار شده است.