חסימת היצמדות חיידקים כגישה למניעת זיהומים

היצמדות חיידקים פתוגניים לקרומי התאים מקנה לחיידקים מספר יתרונות:

1. עמידות בפני מנגנוני שטיפה מכניים הפועלים על הריקמה הרירית.
2. שיפור יכולתם לקלוט חומרי מזון ועקב כך שיפור יכולת גידולם.
3. הגברת פעילות רעלנים המופרשים על ידיהם.
4. הגנה עליהם מפני חומרים שמזיקים להם.

לאור כל היתרונות שמשיגים החיידקים כתוצאה מהיצמדותם לקרום התא, התעניינו מספר מעבדות בעולם בפיתוח שיטות למניעת זיהומי חיידקים על ידי עיכוב היצמדותם לקרום התא.

מנגנון ההיצמדות של החיידקים פועל על פי עקרון המנעול והמפתח; המבנים המולקולריים המשמשים כ"דבק" בפעולת ההיצמדות נקראים "צמדנים" (adhesins) והם נקשרים לקולטנים (רצפטורים) המצויים על קרומי התאים. הם מצמידים חיידקים לריקמות בעלי חיים ויכולים להיות בעלי מבנה חלבוני או שומני. ניתן לעכב את פעילות הצמדנים במספר דרכים:

1. מתן תרכיב חיסון המכיל את הצמדן או חלק ממנו, כדי לעורר יצירת נוגדנים מסוג slgA.
2. הכנסת חומרים הדומים לרצפטורים, אשר אליהם יתקשר הצמדן. שיטה זאת של מתן חומרים דמויי רצפטורים הנצמדים לצמדנים וחוסמים את פעולתם מכונה receptor therapy.
3. מתן תרופות אנטיביוטיות בריכוזים תת-לתאליים, שפוגעות ביכולת החיידקים להפעיל את הצמדנים.
4. צריכת חומרי מזון המכילים מעכבים טבעיים.

עד כה הצליחו להדגים על חיות ניסוי, שניתן למנוע זיהומים בדרכי השתן, הנגרמים על ידי חיידקי ה-E.coli שנקשרים לרצפטורים התאיים, באמצעות הזרקת החיידקים עם עודף של פרוקטוז בצורה מסיסה. גם חומרים אחרים נמצאו יעילים במניעת דלקות בדרכי השתן הנגרמות על ידי חיידקי הקולי.

דרך נוספת לעיכוב היצמדות החיידקים הינה, כאמור, חיסון (סביל או פעיל) של בעלי חיים כנגד הצמדן של החיידק. נעשו ניסויים על חיידקי הקולי ונמצא כי בעלי חיים שחוסנו היו עמידים לזיהומים הנגרמים על ידי אותו חיידק.

הבעיה בשימוש בשיטת החומרים דמויי הרצפטורים היא, שאם רוצים לעכב את ההדבקה על ידי מעכבים תחרותיים (דמויי רצפטורים), צריך לשמור באופן קבוע על רמה גבוהה של מעכבים אלה על גבי הריריות ואילו לריריות יש תכונה של "התנקות עצמית" והן מרחיקות מעליהן חומרים דרך קבע.

החיסון, לעומת זאת, פעיל לזמן ארוך יותר, אך כמו המעכבים, גם הוא צריך להימצא על פני הרירית באופן תמידי ובריכוזים גבוהים. עד כה הצליחה השיטה של מתן תרכיב חיסון כנגד ההיצמדות, למנוע מחלות שלשוליות בעגלים שיונקים חלב מאימהות מחוסנות, חלב שהינו עשיר בנוגדנים כנגד צמדנים של החיידקים גורמי המחלה. זהו למעשה חיסון סביל-פעיל.

סוגי אנטיביוטיקה מסוימים, במינונים תת-לתאליים, יכולים למנוע מהחיידק את יצירת הצמדן. עובדה זאת יכולה להיות מאד מעשית, משום שהמינונים המגיעים לריריות, כאשר האנטיביוטיקה ניתנת כמקובל, מספיקים כדי למנוע מהחיידק את יצירת הצמדנים. אי יצירת צמדנים תמנע כמובן היצמדות החיידקים לריריות, אך הבעיה היא שהתנהגות החיידקים במצבים אשר בהם ניתנים המינונים האלה היא בלתי צפויה.

גישה מעניינת ומעשית עוד יותר מאלה שתוארו לעיל - גישה שאף הוכחה בשורת ניסויים קליניים - הינה השימוש במעכבים הנמצאים במזון. במזונות שונים נמצאים חומרים המסוגלים לעכב היצמדות של חיידקים או לעודד היצמדות שכזאת. לדוגמא, לקטינים (lectins) הנמצאים בנבטי קטניות וחיטה יכולים לעודד היצמדות חיידקי סטרפטוקוקוס לרירית, בעוד שמרכיבים מסוימים בחלב, כמו פוליסכרידים, יכולים לעכב היצמדות של חיידקי סטרפטוקוקוס ושל חיידקי Haemophilus לרירית.

פרוקטוז ומרכיבים נוספים הנמצאים באוכמניות יכולים לעכב היצמדות של חיידקי קולי, המבטאים צמדן ספציפי לשיירי מאנוז. מעניין לציין שמיץ אוכמניות מומלץ על ידי רבים, במיוחד בארצות הברית, כחומר העשוי למנוע זיהומים בדרכי השתן. עד לזמן האחרון נחשבה אמונה זאת בגדר "סיפורי סבתא"; לאחרונה מצאו מספר חוקרים כי הפעילות האנטי-בקטריאלית של חומרים המצויים באוכמניות כנגד חיידקי קולי, היא אכן אמיתית ומנגנון הפעולה הוא באמצעות עיכוב תחרותי של צמדני החיידק.

חשוב לציין, שרוב החיידקים מייצרים יותר מצמדן אחד. למעשה, מעטפת החיידק מחליפה מצבים ועוברת ממצב עירום, למצב שיש בה אחד מחומרי ההיצמדות. לחיידק הקולי, למשל, יש צמדנים מסוג MS ומסוג MR. חשיבות קיומם של שלושה מצבים עבור החיידק הינה בכך שבשלב ההיצמדות לקרומי התאים הוא נהנה מן היתרונות שהוזכרו לעיל ולעומת זאת, כאשר עליו לעזוב את התאים כדי ליצור מושבות חדשות, הדבר מתאפשר לו, משום שהוא מצוי בפאזה בה אין על מעטפתו צמדנים.

כדי לחסום את היצמדות החיידק לתאים, יש לחסום את שני סוגי הצמדנים שלו. חסימת סוג אחד בלבד איננה מספקת. באוכמניות מצויים מעכבים לשני סוגי הצמדנים של חיידקי הקולי ופרוקטוז, המצוי בכל סוגי מיצי הפירות, הינו אחד מן המעכבים. המעכב השני לא הוגדר בבירור, אך זו תרכובת פולימרית המעכבת את הצמדנים מסוג MR. נמצא כי במיץ אוכמניות יש ריכוז של לפחות פי 10 מן הדרוש כדי לעכב את היצמדות חיידקי הקולי בתנאי מעבדה. עד כה, לא נמצא חיסון כנגד הצמדנים של חיידק הקולי הפועל אצל בני אדם.

אגב, מבין שבעה סוגי מיצים שנבדקו, ביניהם מיצי גויאבה, מאנגו, תפוזים, ענבים ואננס, רק מיצים מפירות שנמנים על הסוג Vaccinium במשפחת ה-Ericaceae הכילו את המעכב ואלה הם האוכמנית (blueberry) והכרוכית (cranberry).

אין ספק שעל ידי עיכוב היצמדות החיידקים לריריות ניתן למנוע זיהומים - כפי שהוכיחו הניסויים הקליניים. כמו כן, קרוב לודאי שיצירת זנים העמידים למעכבי צמדנים תהיה איטית בהשוואה ליצירת זנים העמידים לחומרים אנטי-בקטריאליים, זאת מכיוון שמעכבי הצמדנים אינם הורגים את החיידקים ואינם משנים את הברירה הטבעית.