บทความนี้ได้รับการตรวจสอบตามขั้นตอนและนโยบายด้านบรรณาธิการของ Science X โดยบรรณาธิการได้เน้นย้ำคุณสมบัติต่อไปนี้ในขณะที่รับประกันความถูกต้องของเนื้อหา:
ชั้นนอกที่เหนียวของเชื้อราและแบคทีเรีย เรียกว่า "เมทริกซ์นอกเซลล์" หรือ ECM มีลักษณะคล้ายเจลและทำหน้าที่เป็นชั้นป้องกันและเปลือกหุ้ม แต่จากการศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสาร iScience ซึ่งดำเนินการโดยมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ แอมเฮิร์สต์ ร่วมกับสถาบันเทคโนโลยีวูสเตอร์ พบว่า ECM ของจุลินทรีย์บางชนิดจะก่อตัวเป็นเจลได้ก็ต่อเมื่อมีกรดออกซาลิกหรือกรดชนิดง่ายอื่นๆ อยู่ด้วยเท่านั้น
เนื่องจาก ECM มีบทบาทสำคัญในทุกสิ่ง ตั้งแต่การดื้อยาปฏิชีวนะไปจนถึงท่ออุดตันและการปนเปื้อนของอุปกรณ์ทางการแพทย์ การทำความเข้าใจว่าจุลินทรีย์ควบคุมชั้นเจลเหนียวของพวกมันอย่างไร จึงมีผลกระทบอย่างกว้างขวางต่อชีวิตประจำวันของเรา
“ผมสนใจเรื่อง ECM ของจุลินทรีย์มาโดยตลอด” แบร์รี กูเดลล์ ศาสตราจารย์ด้านจุลชีววิทยาแห่งมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ แอมเฮิร์สต์ และผู้เขียนหลักของบทความกล่าว “คนส่วนใหญ่มักคิดว่า ECM เป็นเพียงชั้นนอกที่ทำหน้าที่ปกป้องจุลินทรีย์ แต่ที่จริงแล้วมันยังสามารถทำหน้าที่เป็นท่อส่งสารอาหารและเอนไซม์ให้เคลื่อนที่เข้าและออกจากเซลล์จุลินทรีย์ได้ด้วย”
สารเคลือบนี้มีหน้าที่หลายอย่าง: ความเหนียวของมันทำให้จุลินทรีย์แต่ละตัวสามารถรวมตัวกันเป็นกลุ่มหรือ "ไบโอฟิล์ม" และเมื่อมีจุลินทรีย์จำนวนมากพอรวมตัวกันเช่นนี้ ก็สามารถอุดตันท่อหรือปนเปื้อนอุปกรณ์ทางการแพทย์ได้
แต่เปลือกหุ้มนั้นต้องสามารถซึมผ่านได้ด้วย จุลินทรีย์หลายชนิดหลั่งเอนไซม์และสารเมตาบอไลต์อื่นๆ ผ่าน ECM เข้าไปในวัสดุที่พวกมันต้องการกินหรือติดเชื้อ (เช่น ไม้เน่าหรือเนื้อเยื่อของสัตว์มีกระดูกสันหลัง) และเมื่อเอนไซม์ย่อยอาหารเสร็จแล้ว ก็จะเคลื่อนย้ายสารอาหารผ่าน ECM สารประกอบนั้นจะถูกดูดซึมกลับเข้าสู่ร่างกาย เมทริกซ์นอกเซลล์
นี่หมายความว่า ECM ไม่ใช่เพียงแค่ชั้นป้องกันที่ไม่ทำอะไรเลย ที่จริงแล้ว ดังที่กูเดลล์และคณะได้แสดงให้เห็น จุลินทรีย์ดูเหมือนจะมีศักยภาพในการควบคุมความเหนียวของ ECM และด้วยเหตุนี้จึงสามารถควบคุมการซึมผ่านได้ พวกมันทำได้อย่างไร? (เครดิตภาพ: บี. กูเดลล์)
ในเห็ด สารที่หลั่งออกมาดูเหมือนจะเป็นกรดออกซาลิก ซึ่งเป็นกรดอินทรีย์ทั่วไปที่พบได้ตามธรรมชาติในพืชหลายชนิด ดังที่กูเดลล์และเพื่อนร่วมงานค้นพบ จุลินทรีย์หลายชนิดดูเหมือนจะใช้กรดออกซาลิกที่พวกมันหลั่งออกมาเพื่อยึดเกาะกับชั้นนอกสุดของคาร์โบไฮเดรต ก่อตัวเป็น ECM ที่เหนียวและมีลักษณะคล้ายเจล
แต่เมื่อทีมวิจัยตรวจสอบอย่างละเอียด พวกเขาก็พบว่ากรดออกซาลิกไม่เพียงแต่ช่วยในการผลิต ECM เท่านั้น แต่ยัง "ควบคุม" มันด้วย กล่าวคือ ยิ่งจุลินทรีย์เติมกรดออกซาลิกเข้าไปในส่วนผสมของคาร์โบไฮเดรตและกรดมากเท่าไหร่ ECM ก็ยิ่งมีความหนืดมากขึ้นเท่านั้น และยิ่ง ECM มีความหนืดมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งปิดกั้นโมเลกุลขนาดใหญ่ไม่ให้เข้าหรือออกจากจุลินทรีย์ได้มากขึ้นเท่านั้น ในขณะที่โมเลกุลขนาดเล็กยังคงสามารถเข้าสู่จุลินทรีย์จากสิ่งแวดล้อมได้ และในทางกลับกัน
การค้นพบนี้ท้าทายความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์แบบดั้งเดิมเกี่ยวกับวิธีการที่สารประกอบประเภทต่างๆ ที่ปล่อยออกมาจากเชื้อราและแบคทีเรียเข้าสู่สิ่งแวดล้อม กูเดลล์และเพื่อนร่วมงานเสนอว่าในบางกรณี จุลินทรีย์อาจต้องพึ่งพาการหลั่งโมเลกุลขนาดเล็กมากเพื่อโจมตีเมทริกซ์หรือเนื้อเยื่อที่จุลินทรีย์นั้นใช้ในการดำรงชีวิตหรือติดเชื้อ
นั่นหมายความว่าการหลั่งโมเลกุลขนาดเล็กอาจมีบทบาทสำคัญในการก่อโรคเช่นกัน หากเอนไซม์ขนาดใหญ่ไม่สามารถผ่านเมทริกซ์นอกเซลล์ของจุลินทรีย์ได้
กูเดลล์กล่าวว่า “ดูเหมือนจะมีจุดกึ่งกลางอยู่ ซึ่งจุลินทรีย์สามารถควบคุมระดับความเป็นกรดเพื่อปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมเฉพาะ โดยคงโมเลกุลขนาดใหญ่บางชนิด เช่น เอนไซม์ ไว้ ในขณะที่ปล่อยให้โมเลกุลขนาดเล็กผ่านเข้าไปในเมทริกซ์นอกเซลล์ได้ง่าย”
การปรับเปลี่ยนโครงสร้างของเมทริกซ์นอกเซลล์ (ECM) ด้วยกรดออกซาลิก อาจเป็นวิธีหนึ่งที่จุลินทรีย์ใช้ในการป้องกันตัวเองจากยาต้านจุลชีพและยาปฏิชีวนะ เนื่องจากยาเหล่านี้หลายชนิดประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่มาก ความสามารถในการปรับแต่งนี้อาจเป็นกุญแจสำคัญในการเอาชนะอุปสรรคสำคัญประการหนึ่งในการรักษาด้วยยาต้านจุลชีพ เพราะการปรับเปลี่ยน ECM ให้มีความซึมผ่านได้มากขึ้น อาจช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของยาปฏิชีวนะและยาต้านจุลชีพได้
กูเดลล์กล่าวว่า “หากเราสามารถควบคุมการสังเคราะห์และการหลั่งกรดขนาดเล็ก เช่น ออกซาเลต ในจุลินทรีย์บางชนิดได้ เราก็จะสามารถควบคุมสิ่งที่เข้าสู่จุลินทรีย์เหล่านั้นได้ ซึ่งอาจทำให้เราสามารถรักษาโรคที่เกิดจากจุลินทรีย์หลายชนิดได้ดียิ่งขึ้น”
ข้อมูลเพิ่มเติม: Gabriel Perez-Gonzalez และคณะ ปฏิสัมพันธ์ของออกซาเลตกับเบต้ากลูแคน: ผลกระทบต่อเมทริกซ์นอกเซลล์ของเชื้อราและการขนส่งเมตาบอไลต์ iScience (2023) DOI: 10.1016/j.isci.2023.106851
หากคุณพบข้อผิดพลาดในการพิมพ์ ความไม่ถูกต้อง หรือต้องการส่งคำขอแก้ไขเนื้อหาในหน้านี้ โปรดใช้แบบฟอร์มนี้ สำหรับคำถามทั่วไป โปรดใช้แบบฟอร์มติดต่อของเรา สำหรับข้อเสนอแนะทั่วไป โปรดใช้ส่วนแสดงความคิดเห็นสาธารณะด้านล่าง (โปรดปฏิบัติตามคำแนะนำ)
ความคิดเห็นของคุณมีความสำคัญต่อเรามาก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีข้อความจำนวนมาก เราจึงไม่สามารถรับประกันได้ว่าจะตอบกลับเป็นการส่วนตัว
ที่อยู่อีเมลของคุณจะใช้เพื่อแจ้งให้ผู้รับทราบว่าใครเป็นผู้ส่งอีเมลเท่านั้น ที่อยู่อีเมลของคุณและที่อยู่อีเมลของผู้รับจะไม่ถูกนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นใด ข้อมูลที่คุณป้อนจะปรากฏในอีเมลของคุณและจะไม่ถูกจัดเก็บโดย Phys.org ในรูปแบบใดๆ ทั้งสิ้น
รับข่าวสารอัปเดตรายสัปดาห์และ/หรือรายวันทางอีเมลของคุณ คุณสามารถยกเลิกการสมัครรับข้อมูลได้ทุกเมื่อ และเราจะไม่เปิดเผยข้อมูลของคุณแก่บุคคลที่สาม
เราทำให้เนื้อหาของเราเข้าถึงได้สำหรับทุกคน โปรดพิจารณาให้การสนับสนุนภารกิจของ Science X ด้วยบัญชีพรีเมียม
เว็บไซต์นี้ใช้คุกกี้เพื่ออำนวยความสะดวกในการนำทาง วิเคราะห์การใช้งานบริการของเรา รวบรวมข้อมูลการปรับแต่งโฆษณา และนำเสนอเนื้อหาจากบุคคลที่สาม การใช้เว็บไซต์ของเราแสดงว่าคุณได้อ่านและเข้าใจนโยบายความเป็นส่วนตัวและข้อกำหนดการใช้งานของเราแล้ว