חיידקי Streptomyces ורעלן המטריה - אסף לוי

 

הקרקע היא אחת הסביבות הכי עשירות במיקרואורגניזמיםת כגון חיידקים, פטריות ווירוסים. כדי להשיג מזון הם פיתחו כל מיני דרכים להלחם אחד בשני. אחת מקבוצות ה"כימאים" הכי בולטות בקרקע היא חיידקי ה-<i>Streptomyces</i> . למה כימאים? כי הם מייצרים מגוון גדול מאד של אנטיביוטיקות כנגד המתחרים שלהם. למעשה כשני שליש מהאנטיביוטיקות הטבעיות בשימוש קליני מקורן בחיידקי <i>Streptomyces</i>. 

במאמר יפה שפורסם אתמול ב-Nature גילו חוקרים אמריקאים קבוצה חדשה של כלי נשק ש-<i>Streptomyces</i> מייצרים כנגד חיידקים. אלו הם חלבונים רעילים (טוקסינים) ומה שמגניב הוא מנגנון ההחדרה שלהם: חלבונים בצורת מטריה!

החוקרים שפתרו את מבנה הקומפלקס החלבוני הגדול יחסית, 30 ננומטר, החליטו לקרוא לטוקסין umbrella toxin. הוא עובד במנגנון בו הקצוות הצדדיים של המטריה ככל הנראה נצמדים לקולטן סוכרי על חיידק המטרה. ואז קצה "הידית" מזריק רעלן שמצוי עליו. הרעלנים מאד מגוונים בהרכבם ומאפשרים חיסול חיידקים במגוון דרכים. 

מי המטרה של טוקסין המטריה? החוקרים עשו סריקות נרחבות ומצאו שהם תוקפים כמעט אך ורק קרובי משפחה: חיידקי <i>Streptomyces</i> אחרים. 

נראה על פניו שניתן גם להשתמש במבנה הטבעי הזה ככלי ביוטכנולוגי: אפשר להנדס את מנגנון ההיצמדות של המטריה כך שיקשר לתאים אחרים ולהחליף את הטוקסין עצמו בכל חלבון אחר. למשל חלבון Cas9 שישנה את ה-DNA של תא המטרה באופן ספציפי כדי לייצר מוטציה מסויימת או חלבון זורח דרכו אפשר לסמן באופן זרחני תאי מטרה שקשים להנדסה ביוטכנולוגית. אבל הדרך לשם עוד ארוכה. בכל מקרה ממצא מגניב שמלמד אותנו כמה עוד הפתעות חבויות בקרב הביולוגיה של חיידקים. 

מכיוון שרעלני המטריה מכוונים עבור <i>Streptomyces</i>וחיידקים דומים לו, החוקרים מציעים שכדאי לבדוק את הפעילות גם כנגד פתוגן מסוכן שהוא קרוב משפחה: חיידק השחפת שהורג עד היום מעל מליון איש בשנה.

עוד מלה על <i>Streptomyces</i> ואנטיביוטיקות:

בתור הזהב של האנטיביוטיקה, שנות ה 50-70, חברות תרופות רבות אספו קרקעות מרחבי העולם ומהן בודדו חיידקי <i>Streptomyces</i> מגוונים שייצרו אנטיביוטיקות חדשות. היום כבר מיצו את הכיוון הזה כי כבר נדיר למצוא אנטיביוטיקות כך בטבע ואנו צריכים כיוונים חדשים כדי להתגבר על חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה. 

החסרון בכלי כמו רעלן המטריה כתחליף לאנטיביוטיקה הוא גודלו העצום ביחס לאנטיביוטיקה קלאסית, דבר שעלול לעורר את מערכת החיסון שלנו כנגדו ולגרום לתופעות לוואי עבורנו.

המאמר ב-Nature

ד"ר אסף לוי - המחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה, הפקולטה לחקלאות, האוניברסיטה העברית

פורסם בטוויטר (X) של המחבר -  אפריל 2024

כמה מילים על חיידקי Rickettsia - סתיו כסלו

 

חיידקי ה-Rickettsia מסווגים מסורתית לאחת משלוש קבוצות בהתאם למחלות שהם מעוררים:

1. Typhus.

2. Spotted Fever.

3. Ehrlichiosis.

הראשונים, שבהם גם השרשור של סטראדי עוסק, גורמים לטיפוס - מחלה שמועברת על ידי כינים. הכינה נושכת/עוקצת את העור, ולאחריו מפרישה צואה לפצע - מה שמחדיר פנימה את חיידקי ה-Rickettsia prowazekii. החיידקים הללו תוקפים ולמעשה משמידים כלי דם ברחבי הגוף, מה שמוביל לפגיעה מפושטת ומגוונת.

המחלה הזו מתבטאת בחום גבוה, כאבי ראש, ופריחה אופיינית שנוטה להופיע בעיקר בבית השחי, ולאחר מכן להתפשט לכיוון הזרועות, אבל בלי לערב את כפות הידיים, הרגליים, והפנים. בלי טיפול המחלה מובילה לנזק בלתי הפיך ללב, לריאות, ולמוח.

עם אנטיביוטיקה הפרוגנוזה מצוינת, אבל בהיעדרה התמותה יכולה להגיע עד 30%. מטבע הדברים, טיפוס הופך למחלה מרכזית בתקופות של מלחמה, בה הצפיפות גוברת וההיגיינה פוחתת. במלחמת העולם הראשונה כשלושה מיליון בני אדם נפטרו מטיפוס, ובמלחמת העולם השנייה יותר אנשים מתו מטיפוס מאשר מהקרבות.

אגב, לפעמים על אף טיפול והחלמה מלאה - החיידקים נשארים רדומים בגוף, ומעוררים מחלה חוזרת שנים (לפעמים עשורים) לאחר האפיזודה המקורית. תופעה זו, שנקראת תסמונת Brill-Zinsser, מתבטאת באופן פתאומי ודומה, אבל עם תמותה משמעותית נמוכה יותר.

הקבוצה השנייה של חיידקי רִיקֶצְיָה גורמים למחלה נוספת של חום ופריחה, כזו שמכונה "Spotted Fever". ישנם מספר חיידקים בקבוצה הזו, ובעקבות זאת מספר מחלות - כאשר המפורסמת (והקשה) שבהן נקראת "Rocky Mountain Spotted Fever".

קרציות שנושאות את החיידקים עוקצות, וברוק שלהן מפרישות את החיידקים הנבזיים הללו - Rickettsia rickettsii - פנימה. כשבוע לאחר מכן מתפתח חום גבוה, כאבי ראש, חולשה, שלשולים, וכאבי בטן.

אט אט מתפתחים דימומים עדינים בעור, ומכאן ה"Spotted" ב-"Spotted Fever"; הפריחה הדימומית נוטה להתחיל בידיים (כולל בכפות הידיים) ולנוע פנימה אל עבר החזה והבטן. גם כאן, בהיעדר טיפול התמותה מגיעה ל-20-30%, לפחות בתצורה החריפה של Rocky Mountain.

לא ארחיב על הקבוצה השלישית, אבל רק אגיד שגם כאן המחלות נוטות להתבטא בצורה די הומוגנית עם חום גבוה, כאבים, פריחה, פגיעה בכבד, ועלולות להוביל למוות. הן מועברות לבני אדם על ידי קרציות אופייניות בארה"ב.

למעשה, המחלות-המקושרות-לרִיקֶצְיָה מהוות קבוצה רחבה ומגוונת של מחלות זיהומיות, חלקן מפורסמות יותר (כמו טיפוס, RMOF ו-Q Fever), ואחרות מפורסמות פחות כמו Human Monocytic Ehrlichiosis או Human Granulocytic Anaplasmosis.

כך או כך מדובר בחיידקים שלקחו חלק בהיסטוריה שלנו, והם ממשיכים להוות מקור לתחלואה ברחבי העולם עד היום.

וכן, כל הריקטסיות, וגם החיידקים הקרובים לריקטסיות, מסווגות כ-Obligatory Intracellular Parasites. יש עוד הרבה חיידקים שלפחות חלק ממסלול החיים שלהם הוא תוך תאי (למשל Shigella), אבל אין ספק שזו ביולוגיה מאוד מעניינת.

אגב, יש גם טפילים אאוקריוטיים תוך תאיים, כמו למשל פלסמודיום (שגורם למלריה), טוקסופלזמה ולישמניה, אבל זה כבר סיפור ליום אחר..

מקווה שהיה מעניין חברים, ורק בריאות.

סתיו כסלו, בוגר תואר ראשון (בהצטיינות יתרה) במדעי הרפואה מאוניברסיטת תל אביב. סטודנט לרפואה בטכניון.

פורסם במקור בטוויטר (X) של המחבר - אפריל 2024

על השונות בין טיפוס הבטן וטיפוס הבהרות - Stradivarius

 

משהו מעניין שלמדתי היום. בעברית המילה "טִיפוּס" משמשת לתאור של שתי מחלות - טִיפוּס הבהרות וטִיפוּס הבטן. באנגלית הן נקראות (בהתאמה): typhus ו-typhoid fever, כלומר - טִיפוּס, ו"חום דמוי טִיפוּס". המחלות האלו לא קשורות, הראשונה נגרמת מחיידקי Rickettsia והשניה מ-Salmonella. אז מה הקטע?

ובכן, המילה typhus מגיעה מיוונית עתיקה - τῦφος, עם משמעות כפולה - גם חום אך גם בלבול, או ירידה במצב ההכרה. (וגם עשן או אדים, אבל זה לא שייך)

שתי המחלות מופיעות כחום ממושך עם סימנים סיסטמיים דמויי-שפעת, כשבהמשך מופיעה פריחה, ולאחר מכן בלבול, דליריום וירידה במצב ההכרה. מאחר שהמופע שלהן יחסית דומה, אז מסתבר שעד המאה ה-19 לא ידעו שמדובר בשתי מחלות שונות ושתיהן נקראו פשוט טִיפוּס.

בתחילת המאה ה-19 התחילו לחשוד כשביצעו נתיחות מתים וראו שלחלק מהחולים היו נגעים במעיים ובבלוטות הלימפה בבטן שהיו בקורלציה לתלונות בטניות טרם המוות. גם אז הנגעים במעיים נחשבו כסיבוך של טיפוּס, ולא כמחלה נפרדת.

באמצע המאה ה-19, ויליאם ג'נר (Jenner) הוכיח שמדובר בשתי מחלות נפרדות כאשר הוא הראה שבחולים עם typhus *לעולם* אין את הממצאים הפתולוגיים שנמצאים ברקמת המעיים של חולים עם typhoid fever. לאור ההבנה שאלו מחלות שונות היה ניסיון להחליף את השם של typhoid לenteric fever אבל זה לא תפס.

בשנת 1880 אֶבֶּרת' (Eberth) הצליח לאתר את החיידקים ברקמת מעי של חולים, וב1884 גָפְקי (Gafki) הצליח לגדל אותם בתרבית. החיידקים - Salmonella enterica Typhi. 

את החיידק שגורם לטיפוס גילה הרופא הברזילאי הנריק דרוש-לימה (Darosha-Lima) רק ב-1916, הקדיש אותו לחברו סטניסלאוס וון-פרווזק (von Prowazek) שמת מטיפוס שנה קודם, וקרא לו Rickettsia prowazekii.

Stradivarius הוא סטודנט לרפואה

פורסם בטוויטר (X) של המחבר - אפריל 2024