تبدیل یک عفونت ادراری ساده به حمله کشنده به مغز؛ جهش شگفت‌انگیز باکتری کلیبسیلا پنومونیه

یک زن ۶۳ ساله با دردی شدید و از دست دادن ناگهانی بینایی چشم راست خود به بیمارستان مراجعه کرد. پس از بررسی‌های پزشکی اولیه، زنجیره‌ای از یافته‌ها نه تنها خبرهای بدی برای او به همراه داشت، بلکه واقعیت تکان‌دهنده‌ای را درباره چگونگی تکامل عفونت باکتریایی در بدن یک بیمار فاش کرد. این پرونده نادر و شگفت‌انگیز در مجله معتبر پزشکی New England Journal of Medicine منتشر شده است. به گفته پزشکان، اسکن‌های اولیه ام‌آر‌آی (MRI) مغز، التهاب در چشم راست و آسیب‌های بافتی (ضایعات) در مغز، به‌ویژه در لوب آهیانه‌ای (بخش پردازش اطلاعات حسی) را نشان داد.

به گزارش خانه مهتاب به نقل از منبع خبر رسانه علمی آرس تکنیکا (Ars Technica)، پزشکان به وجود آبسه مغزی مشکوک شدند. آزمایش‌های آزمایشگاهی روی نمونه‌های خون و ادرار بیمار، وجود عفونت و مشکلات کلیوی را تأیید کرد. تیم جراحی تصمیم به انجام نمونه‌برداری از مغز گرفت و در طول عمل با چرک مواجه شد. در همین حال، آزمایش‌ها روی دو نمونه ادرار و نمونه مغز بیمار نشان داد که عامل هر سه نمونه، یک باکتری یکسان به نام کلیبسیلا پنومونیه (Klebsiella pneumoniae) است.

باکتری کلیبسیلا پنومونیه برای پزشکان کاملاً شناخته‌شده است. این باکتری اغلب در دستگاه گوارش زندگی می‌کند اما می‌تواند در محیط‌های درمانی کمین کرده و باعث بروز عفونت‌های حاد، به‌ویژه ذات‌الریه (سینه پهلو) و عفونت مجاری ادراری شود. همچنین برخی جهش‌های این باکتری قابلیت متاستاز یا انتشار از طریق جریان خون را دارند و می‌توانند به اعضای دیگر بدن مانند کبد، ریه‌ها، چشم‌ها و مغز حمله کنند.

در یک گزارش پزشکی معمولی، داستان شاید در همین‌جا به پایان می‌رسید؛ پزشکان عفونت انتشاریافته کلیبسیلا را تشخیص داده و درمان با آنتی‌بیوتیک را آغاز می‌کردند، اما این پرونده ابعاد بسیار پیچیده‌تری داشت.

تغییر شکل و چسبندگی عجیب باکتری در بدن بیمار

پزشکان و پژوهشگرانی که برای کمک به این پرونده وارد عمل شدند متوجه شدند که اگرچه هر سه نمونه شامل باکتری کلیبسیلا پنومونیه بود، اما این باکتری‌ها با یکدیگر تفاوت داشتند. باکتری‌های موجود در اولین نمونه ادرار مانند نمونه‌های معمولی بودند، اما باکتری‌های نمونه دوم ادرار و نمونه مغز، حالتی مخاطی، ژله‌ای و چسبناک داشتند. بررسی‌ها زیر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که باکتری‌های این دو نمونه دارای کپسول‌های ضخیمی هستند و به نظر می‌رسید در ماده‌ای چسبناک محصور شده‌اند.

آزمایش‌های تکمیلی ثابت کرد این پوشش ضخیم و چسبناک، باکتری‌ها را بسیار بیماری‌زاتر و خطرناک‌تر (ابرویرولانت یا Hypervirulent) کرده است. به‌دلیل وجود این پوشش، سلول‌های ایمنی محافظ بدن (ماکروفاژها) قادر به بلعیدن و نابودی این باکتری‌ها نبودند. در آزمایش‌های انجام‌شده روی موش‌ها، باکتری‌های مخاطی کشنده بودند، در حالی که باکتری‌های معمولی این‌گونه عمل نمی‌کردند. در مجموع، دو نمونه چسبناک تمام ویژگی‌های کلیبسیلا پنومونیه ابرویرولانت را داشتند؛ نوعی از باکتری که به قدرت بالای انتشار در بدن معروف است.

با این حال، محققان دریافتند که ابرویرولانت شدن برای این باکتری‌ها بدون هزینه نبوده و معایبی نیز به همراه داشته است. باکتری‌های ابرویرولانت نمی‌توانستند به سرعت باکتری‌های معمولی رشد کنند و همچنین توانایی آن‌ها برای آلوده‌کردن سلول‌های مثانه کمتر شده بود.

تسلسل‌یابی ژنوم (Genome Sequencing) هر سه نمونه باکتری نشان داد که آن‌ها کاملاً با یکدیگر مرتبط هستند و جالب اینکه هیچ‌کدام دارای ژن‌های شاخص و معروف مربوط به ابرویرولانسی در کلیبسیلا نبودند. باکتری‌های دو نمونه ادرار تنها ۶۶ جهش کوچک با هم تفاوت داشتند، در حالی که دو نمونه ابرویرولانت فقط ۴ جهش کوچک با یکدیگر متفاوت بودند. این دو نمونه ابرویرولانت دارای جهش‌های کلیدی در ژن‌های تولیدکننده کپسول باکتری بودند که علت چسبندگی شدید آن‌ها را توضیح می‌داد (پژوهشگران با مهندسی ژنتیک باکتری‌های معمولی و اعمال این جهش‌های خاص، توانستند همان حالت چسبناک را بازسازی کنند).

بر اساس آنالیز ژنتیکی، پژوهشگران تخمین زدند که باکتری‌های موجود در دو نمونه ادرار، حدود یک تا دو سال قبل از شرایط فعلی بیمار، از یک جد مشترک جدا شده‌اند. سپس در زمان‌های اخیرتر، باکتری‌های چسبناک و ابرویرولانت انتشار یافته و به مغز بیمار سرایت کرده‌اند.

پزشکان این زن خاطرنشان کردند که او دقیقاً دو سال پیش از بروز آبسه مغزی، به دلیل عفونت مجاری ادراری (UTI) در بیمارستان بستری شده بود.

کشف پدیده نوظهور «ناهم‌ویرولانسی» (Heterovirulence) در پزشکی

تکامل باکتریایی درون بدن یک بیمار موضوع کاملاً جدیدی نیست. باکتری‌های عفونی اغلب برای کسب مزیت زیستی در بدن میزبان تکامل می‌یابند. در بیشتر موارد، سویه‌ای که بیشترین مزیت را دارد بر کل جمعیت باکتری‌ها غالب می‌شود، اما در موارد نادرتر، جمعیت باکتری‌ها به چند دسته تقسیم می‌شود. این پدیده قبلاً هنگام تلاش باکتری‌ها برای بقا در برابر درمان‌های آنتی‌بیوتیکی دیده شده بود؛ در این حالت برخی سویه‌ها مقاوم‌تر می‌شوند اما این مقاومت هزینه‌هایی مانند رشد کندتر یا بیماری‌زایی کمتر دارد که مانع از تسلط کامل آن‌ها می‌شود و به صورت یک زیرجمعیت باقی می‌مانند. این سناریو «مقاومت ناهمگن» (Heteroresistance) نامیده می‌شود که با شکست در درمان مرتبط است.

در پرونده این بیمار، خوشبختانه هر سه نمونه باکتری به آنتی‌بیوتیک‌ها حساس بودند که خبر خوبی محسوب می‌شد و او توانست با دریافت آنتی‌بیوتیک عفونت را درمان کند. علاوه بر این، بیشتر بیماران مبتلا به آبسه مغزی ناشی از کلیبسیلا بهبود می‌یابند، اگرچه جزئیات بیشتری از روند بهبود بینایی یا وضعیت عصبی او گزارش نشده است.

اگرچه عفونت این بیمار دچار مقاومت ناهمگن نبود، اما پدیده کاملاً جدیدی را نشان داد: ناهم‌ویرولانسی (Heterovirulence). زیرجمعیت ابرویرولانت در مجاری ادراری (منشأ اولیه عفونت) دچار نقص در رشد و تکثیر بود، اما مزیت فوق‌العاده‌ای برای انتشار، مهاجرت و ایجاد عفونت شدید در مغز و چشم پیدا کرده بود.

در نهایت، پژوهشگران و پزشکان گزارش دادند: «این پرونده توانایی باکتری کلیبسیلا پنومونیه را برای انتشار درون بدن بیمار از یک مخزن بالینی (مجاری ادراری) به نقاط دوردست بدن به خوبی نشان می‌دهد و بر پتانسیل ظهور سویه‌های تکامل‌یافته و خطرساز تأکید می‌کند.»