دانلود پایان نامه

با وجود هشدار مقاومت آنتی بیوتیکی، لیست ترکیبات آنتی باکتریال جدید بسیار اندک است. در سال 2006، تنها یک عامل ضد باکتری جدید دورپنم در ایالات متحده آمریکا برای درمان، قرار گرفته است (Wright, 2007). در سال 1940 اولین بتا لاکتاماز شناخته شد و باعث شد در 1945 نزدیک به 50 درصد از استافیلوکوکوس‌ اورئوس‌ به آنتی بیوتیک پنی سلین مقاوم شدند. باکتری از طریق 4 مکانیسم اصلی در بروز مقاومت نسبت به عوامل ضدمیکروبی نقش دارد که شامل(2006 ,(Singh
تخریب یا غیر فعال کردن آنزیمی: باکتری آنزیمی تولید می‌کند که موجب تخریب آنتی بیوتیک می‌شود. ژن این نوع مقاومت اکثرا از طریق پلاسمید منتقل می‌شود. برای مثال پلاسمیدهای مسئول مقاومت نسبت به پنی‌سیلین و سفالوسپورین‌ها دارای ژن‌های مربوط به سنتز آنزیمی به نام بتالاکتاماز یا پنی‌سیلیناز می‌باشند که حلقه بتالاکتام را تخریب کرده و ترکیب غیرفعالی به نام اسید پنی‌سیلوئیک یا اسید فنولیک باقی می‌گذارد. انتقال این نوع پلاسمید در استافیلوکوک‌های مقاوم به پنی سیلین با مکانیسم ترانسداکشن صورت می گیرد.
تغییر در جایگاه هدف دارو: میکروارگانیسم گیرنده‌های خود را که برای دارو لازم است تغییر می‌دهد. معمولا ژن این نوع مقاومت، کروموزومی است. برای مثال مقاومت به آمینوگلیکوزیدهایی‌که منشا کروموزومی دارند. با از دست دادن یا عوض شدن پروتئین‌هایی که در قطعه‌ی 30S ریبوزوم به عنوان گیرنده دارو عمل می‌کنند باعث مقاومت به این داروها می‌شوند.
کاهش ورود آنتی‌بیوتیک: میکروارگانیسم، نفوذپذیری خود را نسبت به دارو عوض می‌کند. برای مثال تتراسایکلین در باکتری‌های حساس تغلیظ می‌شود ولی در باکتری‌های غیرحساس تغلیظ نمی‌شود . ژن این نوع مقاومت پلاسمیدی است.
توسعه راه‌های متابولیکی مقاوم: میانبرهای متابولیکی که در آن سلول از یک راه متابولیکی دیگر به جای راه متابولیکی که توسط دارو مهار شده استفاده می‌کند
انسان نیز باعث افزایش مقاومت میکروبی نسبت به آنتی‌بیوتیک‌های موجود می‌شود. انسان با فعالیت‌های زیر در افزایش مقاومت میکروبی دخالت دارد که شامل (Hopwood, 2007):
تجویز بیش از حد آنتی بیوتیک
درمان بیش‌ازحد طولانی با آنتی بیوتیک‌
استفاده از دوز بیش ازحد کم داروها
قطع مصرف آنتی بیوتیک قبل از تکمیل درمان
1-3-4- استفاده توام از آنتی‌بیوتیک‌ها
آنتی‌بیوتیک‌هایی که به صورت توام به‌کار می‌روند باعث ایجاد 3 حالت می‌شوند. حالت اول ادتیو که اثر داروی ترکیبی برابر با مجموع اثر تک تک داروها است. حالت دوم سینرژیسمی، که اثر داروی ترکیبی از مجموع اثر تک تک داروها به تنهایی بیشتر است و حالت سوم آنتاگونیسمی که داروها همدیگر را مهار می‌کنند. دلایل زیادی برای استفاده توام از آنتی‌بیوتیک‌ها وجود دارد از جمله درمان عفونت‌های خطرناک، ممانعت از بروز مقاومت در باکتری، افزایش فعالیت ضد باکتریایی و کاهش دوز سمی داروها می‌باشد.
1-4- علت انتخاب میکروارگانیسم‌ها برای کشف ترکیبات فعال زیستی
در میان منابع طبیعی مختلف موجود برای جداسازی ترکیبات فعال زیستی میکروارگانیسم‌ها بویژه قارچ‌ها ، اکتینومیست‌ها ، جلبک‌ها و سیانوباکترها اهمیت دارند. ترکیبات فعالی که در صنایع دارویی استفاده می‌شود اغلب از میکروارگانیسم‌ها بدست می‌آید. ترکیبات جدا شده از میکروارگانیسم‌ها دو ویژگی دارد. یکی تنوع شیمیایی زیاد و دیگری پیچیدگی زیاد این ترکیبات می‌باشد. میکروارگانیسم‌ها منبع غنی را برای کشف داروهای جدید تشکیل می‌دهند . (Cragg, 2005)
1-5- اکتینومیست‌ها
اکتینومیست‌ها بزرگترین شاخه تکاملی مولدین ترکیبات فعال زیستی می باشند. بیش از 70 درصد از متابولیت های فعال طبیعی از این باکتری ها بدست می‌آیند که البته نزدیک به 70 درصد این ترکیبات از جنس استرپتومایسس این خانواده به دست می آید. در میان میکروارگانیسم‌ها، اکتینومیست‌ها بیشترین مقدار ژنوم را به سنتز متابولیت‌های فعال ثانویه اختصاص داده اند (Bently, 2002) . اکتینومیست‌ها به خاطر تولید طیف وسیعی از متابولیت‌های ثانویه، از نظر اقتصادی و بیوتکنولوژی دارای اهمیت می‌باشند. از جمله متابولیت‌های شناخته شده اکتینومیست‌ها می‌توان به ترکیبات ضد باکتریایی، ضد قارچی، ضد سرطان، ضد جلبک و ضد مالاریا اشاره کرد (Valli, 2012). استرپتومایسس‌ها گروهی از اکتینومیست‌ها می‌باشند که به خاطر توانایی تولید و سنتز آنتی بیوتیک‌ها همواره مورد توجه بوده‌اند. استرپتومایسس‌ها قادرند بسیاری از ترکیبات شامل قندها ، الکل‌ها، آمینواسیدها و ترکیبات حلقوی را توسط آنزیم‌های هیدرولیتیک خود متابولیزه کنند(Abdisofiyayi, 2011). اولین آنتی‌بیوتیک جداشده از اکتینومیست‌ها استرپتومایسین، تولید شده توسط باکتری استرپتومایسس ، که در سال 1940 توسط واکسمن و همکاران کشف شد. مدت 50 سال پس از این کشف، حدود4000 نوع آنتی‌بیوتیک دیگر شناسایی‌ شده که منشاء آن‌ها باکتری‌های گروه اکتینومیست‌ها هستند (2009 ,Dehnad). اگرچه مقدار جداسازی ترکیبات از پیش شناخته شده از اکتینومیست‌ها افزایش یافته است اما با بکارگیری روش‌های نوین جداسازی و نیز غربالگری سویه‌های مولد از مناطقی که کمتر بررسی شده‌اند و از طرفی غربالگری تعداد نمونه‌های بالا تاحدی می‌توان بر این محدویت غلبه کرد.
1-5-1- ویژگی‌ اکتینومیست‌ها
اکتینومیست‌ها باکتری‌هایی با رشد آهسته، دارای رشته‌های منشعب مثل قارچ و دارای کلنی‌های میسلیومی می‌باشند. مدت زمان طولانی به عنوان قارچ در نظر گرفته می‌شدند در حالی که ویژگی‌های پروکاریوت‌های حقیقی را دارا می‌باشند. اکتینومیست‌ها گرم مثبت، هتروتروف، میله‌ای شکل، هوازی، غیر متحرک، رشته ای منشعب و دارای اسپور غیر جنسی هستند. درصد C+G اغلب گونه‌های آن بیشتر از بقیه باکتری‌ها و حدود 78-63% می‌باشد. باکتری‌ها هنگام رشد بر روی محیط آگاردار کلنی‌های نرم، لزج و بی‌رنگ یا رنگ‌های مختلف تولید می‌کنند ولی اکتینومیست‌ها ایجاد کلنی‌های سخت و تحت فشار به صورت پودری می‌کنند. این باکتری‌ها هوازی اجباری هستند. اکتینومیست‌ها دارای اهمیت تجاری و اقتصادی به لحاظ تولید آنتی بیوتیک‌های صنعتی بوده و نقش مهمی در تجزیه پلیمر‌های آلی طبیعی مقاوم به تجزیه بر عهده دارند. این باکتری‌ها بخاطر تولید متابولیت‌های فعال زیستی در فرایند‌های بیولوژیکی سودمند می‌باشند (Goodfellow, 1984). تا به امروز اکتینومیست‌ها غنی‌ترین منبع برای محصولات طبیعی مهم از لحاظ بیوتکنولوژی از جمله تولید آنتی بیوتیک‌ها می‌باشند.
1-5-2- مورفولوژی اکتینومیست‌ها
آرایش میسلیوم‌ها و تشکیل اسپور در اکتینومیست‌ها، از لحاظ فیلوژنی و تاکسونومی حائز اهمیت است. اغلب جنس‌های اکتینومیست تشکیل اسپور می‌دهند. تفاوت در شکل و آرایش میسلیوم‌های هوایی و ساختار‌های حامل اسپور در جنس‌های مختلف از جمله جنبه‌های اساسی در افتراق جنس‌ها در یک گروه خاص است. اکتینومیست‌ها دو نوع تقسیم سلولی دارند. تکثیر از طریق جداشدن قطعات میسیلیوم با اشکال مختلف یا از طریق تشکیل اسپور است. در حالت اول در طول رشد رویشی تقسیمات سلولی به ندرت سبب تشکیل دیواره عرضی می‌شود و هیف‌ها را به قطعات چند نوکلئوتیدی بزرگ تقسیم می‌کند. در حالت دوم تقسیم‌های سلولی همزمان در هیف‌های هوایی سبب تشکیل اسپورهای جدا ازنظر فیزیکی می‌شود(Van Wezel, 2006). رشد در انتهای رشته‌ها اتفاق می‌افتد و اغلب با منشعب شدن همراه است. در این میکروارگانیسم‌ها شکل لوله‌ای اولیه به صورت یک رشته‌ی بلند افزایش طول پیدا می‌کند. در برخی گونه‌ها به صورت متناوب دارای شاخه می‌شود و حتی در برخی دیگر در جهات بسیاری گسترش می‌یابد. برخی گونه‌ها همچنین دیواره عرضی ایجاد می‌کند که رشته را به قطعات مجزا تقسیم می‌کند. مرحله رویشی در اکتینومیست‌ها متشکل از یک زمینه سخت، بهم بافته‌شده و پیچیده است که میسلیوم‌ها درهم پیچیده و فشرده و در نهایت تشکیل کلنی می‌دهند. با افزایش سن کلنی‌ها رشته‌های هوایی ویژه‌ای به نام اسپوروفور تشکیل می‌دهند که از سطح کلنی‌ها بیرون می‌زنند و اسپور را تشکیل می‌دهند. میسلیوم‌های هوایی ممکن است فراوان بوده و به سطح کلنی ظاهر کرکی، مخملی و یا پودری بدهد. از طرفی ممکن است به طور ضعیف رشد کنند و دسته‌هایی پراکنده از رشته‌های واقع بر سطح کلنی را تشکیل بدهند. هیف‌های هوایی کنیدی و کنیدیوسپور را حمل می‌کنند. اسپور‌های اکتینومیست‌ها از اندوسپور‌های سایر باکتری‌ها مثل باسیلوس وکلستریدیوم متفاوت است زیرا به‌سادگی از طریق تشکیل دیواره عرضی در اسپوروفورهای چند هسته‌ای و به دنبال آن جداشدن سلول‌های منفرد تشکیل می‌شود. اسپوروفور بسیاری از گونه‌های اکتینومیست‌ دارای پیگمان بوده و رنگ ویژه‌ به کلنی می‌دهد. اسپورهای اکتینومیست‌ها اغلب بیضوی یا کروی شکل با انتهای تیز می‌باشند. شیوه‌ی تشکیل اسپور متفاوت بوده و برای جداکردن زیرگروه‌ها استفاده می‌شود. اسپور‌ها با دو روش یکی جداشدن و دیگری قطعه قطعه‌شدن تشکیل می‌شوند. در حالت اول شاخه تشکیل‌دهنده اسپور از طریق دیواره عرضی به سلول های جداگانه تفکیک و اسپور‌های بالغ تشکیل می‌شود. در حالت دوم پروتوپلاست اسپورانژیوم به بخش‌های جدا و یا توده‌های بدون تشکیل دیواره تقسیم می‌شوند. توده‌ها در انتها کروی شده و با غشا خود پوشیده و تبدیل به اسپورهای بالغ می شوند. رشد هوایی همراه با تغیرات در سطح هیف است. سطح میسلیوم زمینی آبدوست است در حالی که سطح میسلیوم هوایی آبگریز می‌باشد. تنظیم تشکیل هیف‌های هوایی فرآیندی پیچیده است. دسته‌ی ژنی bld نقاطی را در بیان ژن‌ها کنترل می‌کند که منجر به آغاز رشد هوایی می‌شود، این عمل از طریق تشکیل مولکول‌های فعال سطحی که کشش سطحی آب را کاهش می‌دهند صورت می‌گیرد (Willey et.al, 2008). در توسعه‌ی هیف‌های هوایی ژن‌های Whi دخالت دارند که تشکیل اسپور را کنترل می‌کنند. اسپور‌ها معمولا در شرایط کمبود مواد غذایی تشکیل می‌شوند. اسپور در اکتینومیست‌ها به حرارت مقاوم است Chater, 2001)).
1-5-3- فیزیولوژی اکتینومیست‌ها
اغلب اکتینومیست‌ها شیمیوارگانوتروف، هوازی، مزوفیل و دارای رشد بهینه در pH نزدیک به خنثی می‌باشند. اکتینومیست‌ها در خاک معمولا با تشکیل میسلیوم رویشی و به صورت رشته‌ای منشعب رشد می‌کنند. این ویژگی رشد با فعالیت آنزیم‌های هیدرولازی خارج سلولی فراوان در ارتباط است. این آنزیم‌ها دسترسی به مواد غذایی محصور شده در پلیمر‌های خاک را ممکن می‌سازد. هنگامی که میسلیوم رویشی با محدودیت مواد غذایی مواجه می‌شود دو ویژگی مهم را بروز می‌دهد. یکی تولید آنتی‌بیوتیک و متابولیت‌های ثانویه و دیگری تشکیل انشعابات هوایی زاینده. اکتینومیست‌های خاکی نسبت به بقیه باکتری‌های خاک به آب فعال (wa) کمتری برای رشد نیاز دارند. اسپور اکتینومیست‌ها به خشکی مقاوم است و تا 7500 سال توانایی زنده ماندن را دارد (Goodfellow, 1984). اکتینومیست‌ها از نظر تغذیه‌ای انعطاف پذیر می‌باشند و توانایی تجزیه طیف وسیعی از مواد آلی را دارند و از طرفی می‌توانند به صورت هوازی مواد مقاوم به تجزیه از جمله پکتین، لیگنین، کیتین، کراتین را تجزیه کنند. بسیاری از اکتینومیست‌ها بوی ویژه‌ای شبیه بوی زمین مرطوب (ژئوسمین ) را دارند. اکتینومیست ها در معدنی کردن ترکیبات آلی خاک و چرخه مواد آلی در اکوسیستم خاک نقش دارند. در میان محصولات متابولیکی اکتینومیست‌ها ترکیبات فعال زیستی ازجمله آنتی‌بیوتیک‌ها و مواد سمی دیده می‌شوند. از جمله مواد زیستی ویتامین B1،B2،B12،B6 و اوکسین‌ها را می‌توان نام برد. اکتینومیست‌ها توانایی سنتز رنگدانه‌‌های متنوع را دارند که برخی می‌تواند در محیط رشد انتشار پیدا کند (Watve, 2001).