تکنولوژی ترنس ژنیک و جلوگیری از باکتری استافیلوکوکوس در گاوهای شیری
تکنولوژی ترنس ژنیک در گاوهای شیری - دامیران

تکنولوژی ترنس ژنیک در گاوهای شیری

استراتژی برای کنترل و جلوگیری از ورم پستان ناشی از باکتری استافیلوکوکوس در گاوهای شیری

بیماری ورم پستان

ورم پستان شایع ترین بیماری گاوهای شیری است و اثرات مضر آن به خوبی بر روی تندرستی حیوانات و سودآوری مزرعه های لبنی شناخته شده است.

از زمان شروع و آغاز به کار گاوداری های صنعتی و مدرن، تولیدکنندگان به دنبال روش های موثر برای به حداقل رساندن وقوع ورم پستان در گله های خود بودهاند.

امروزه محققان در حال تلاش برای شناسایی استراتژی های موثر برای کنترل ورم پستان ناشی از باکتری استرپتوکوکوس آگالاکتیه و استافیلوکوکوس اورئوس هستند.

برای توسعه برنامه های کنترل موفق ورم پستان، باید به شناسایی مکانیسم های عفونت، شناخت مراحل بالینی و غیر بالینی بیماری و تستهای غربالگری مناسب، تعیین نقاط احتمالی در معرض قرار گرفتن با عامل پاتوژن، شناسایی ویژگی های پاتوژن خاص و توسعه روش های موثر برای شیردوشی پرداخته شود.

محققان در نهایت به این نتیجه رسیدند که کنترل ورم پستان با جلوگیری از عفونت های جدید اتفاق می افتد و توسعه برنامه های کنترلی که شامل فرو بردن سر پستانک ها پس از شیردوشی در ظرف حاوی تیت گارد، روش های شیردوشی بهداشتی و استفاده از استراتژی آنتی بیوتیک درمانی در زمان خشک کردن دام منجر به کنترل عوامل بیماری زای مسری خواهد شد.

در طول قرن گذشته، پیشرفت های فوق العاده و قابل توجهی در ارتباط با کنترل بیماری ورم پستان حاصل شده است اما با تغییر ساختار گله های گاوشیری این اطمینان حاصل می شود که بیماری ورم پستان در ادامه به عنوان یک کانون مهم برای تحقیقات بیشتر تلقی خواهد شد.

ورم پستان بیماری است که بیشترین تاثیر را بر گله گاوهای شیری می گذارد و هزینه ای بالغ بر ۲ بیلیون دلار را هرساله در ایالات متحده آمریکا به دنبال دارد؛ این بیماری و غالبا منشا باکتریایی دارد.

باکتری استافیلوکوکوس اورئوس به عنوان یک عامل بیماری زای ورم پستان (پاتوژن) به دلیل مقاومت بالا در برابر آنتی بیوتیک ها همواره چالش هایی را برای درمان به همراه داشته.

درمان های ضد میکروبی اغلب با شکست و بانرخ پایین درمان همراه بوده است.

بیشتر بدانید: فناوری واکسن های خوراکی مبتنی بر گیاهان تراریخته

از جمله عوامل موثر بر عدم موفقیت در درمان و جلوگیری از شیوع این بیماری می توان به موارد زیر اشاره کرد:

مقاومت باکتریایی ، میزان بالای شیوع عفونت و همچنین باقی مانده های میکروبی (باکتریایی) در خاک، آب، و حتی محصولات حیوانی.

پیشرفت در تحقیقاتی از این قبیل منجر به فراهم آوری رفاه حیوانات خواهد شد و می تواند که ممکن است با افزایش مقاومت گاوها به بیماری ورم پستان با ایجاد غده پستانی با سلول های ترشح کننده یک پروتئین ضد باکتریایی به نام لایزوستافین که یک آنزیم از بین برنده قوی استافیلوکوکوس ها است، همراه باشد.

در طول سال ها، گروه های تحقیقاتی، پروژه های متعددی با هدف توسعه ی ویژه سیستم ایمنی و همچنین ایجاد گاوهای تراریخته (ترنس ژنیک) ترشح کننده ی لایزوستافین انجام داده شد.

تمرکز این مقاله نقد و بررسی کامل مطالعات انجام شده در زمینه استفاده از لایزوستافین در درمان ، پیشگیری و کنترل ورم پستان استافیلوکوکی با استفاده از مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی به عنوان یک ابزار جایگزین بوده است.

در مدل تراریخته موش و گاو ، لایزوستافین قادر به جلوگیری از ورم پستان ناشی از باکتری استافیلوکوکوس بود و اثر کمی بر یکپارچگی غده پستان ، فیزیولوژی حیوان وشیر تولید شده داشته استت.

تکنولوژی ترنس ژنیک در گاوهای شیری
جلوگیری از ورم پستان ناشی از باکتری استافیلوکوکوس در گاوهای شیری

مقدمه ای بر مقاله

گاوهای شیری به عنوان یکی از منابع پروتئینی ارزشمند و با اهمیت اقتصادی قابل توجه در نظر گرفته می شوند.

پیدایش فناوری های جدید، از قبیل توالی یابی کامل ژنوم و دستکاری های ژنتیکی در گاوها یک چشم انداز جدید برای کاربردهای صنعتی را به همراه داشته است.

بررسی های اخیر بر روی دامهای مولد نشان میدهد که تکنولوژی های ترنس ژنتیک بایستی باعث بهبود و افزایش بهره وری و پایداری تولید شیر بشوند.

به همین منظور جنبه های سلامت گله بایستی برای جلوگیری از تغییر در ترکیبات عناصر شیر تولید شده مورد بحث قرار بگیرد.

باکتری های جنس استافیلوکوکوس یکی از عوامل بیماری زا مهم به شمار می آیند؛ که در بروز بیماری ورم پستان نقش دارند.

استافیلوکوکوس اورئوس (استافیلوکوک طلایی) به عنوان عامل اصلی برای عفونت های بالینی در گله های گاوهای شیری در سرتاسر جهان در نظر گرفته میشود.

اگرچه استافیلوکوکوس می تواند در پوست و مخاطات گاو ساکن شده و کلونی تشکیل دهد اما پستان به عنوان بزرگترین مخزن این باکتری مشخص شده است.

بیشتر بدانید: کنسانتره و مکمل گاوهای شیری

الایزوستافین یک آنزیم ضد باکتریایی است (پپتیدوگلیکان هیدرولاز)، که برای اولین بار از محیط کشت استافیلوکوکوس سیمولانس (یک باکتری گرم مثبت و خوشه ای، غیر متحرک و فاقد اسپور که از پوست، ادرار و نمونه های بالینی انسان وحیوان به ویژه از پستان گاو آلوده گرفته می شود) جداسازی شده و مشخص گردید که این باکتری در گذشته به عنوان استافیلوکوک استافیلولیتیکوس شناخته می شد.

این باکتری قادر به تولید یک اندوپپتیداز خارج سلولی به نام گلایسیل گلایسین (لایزوستافین) می باشد.

آنزیم گلایسیل گلایسین موجب هیدرولیز پل های متقاطع پپتیدوگلیکان دیواره سلولی دیگر استافیلوکوک ها به ویژه استافیلوکوکوس اورئوس می گردد.

با توجه به افزایش مقاومت و کاهش اثر آنتی بیوتیک های رایج در درمان عفونت های استافیلوکوکی، مطالعات تحقیقاتی بر روی ارزیابی لایزوستافین به عنوان یک عامل درمانی نوین برای عفونت های استافیلوکوکی از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

از آنجا که پل دیواره سلولی استافیلوکوکوس اورئوس نسبت بالایی از پنتاگلایسن دارد، لایزوستافین به عنوان یک عامل بسیار موثر در تحلیل رشد فعال و سکون سلولهای عفونت داخل بافت پستان توسط استافیلوکوکوس اورئوس ایجاد میشود و به راحتی می تواند بین گاوهای یک گله پخش شود، با استفاده از بررسی های ژنوتیپی ثابت شده است که این کلونی ها می توانند در یک گله برای یک بازه زمانی طولانی مدت باقی بمانند.

به عنوان جایگزینی برای درمان و پیشگیری از ورم پستان استافیلوکوکوسی، لایزوستافین، که با آنزیم گلایسیل-گلیسین موجود در دیواره سلولی باکتری استافیلوکوکوس مرتبط است می تواند به طور خاص باعث شکافتن پل های اتصالی پپتیدوگلیکان پنتاگلایسین در دیواره سلولی استافیلوکوکوس شود.

استافیلوکوکوس اورئوس و با اختصاصیت کمتر برای پاتوژن های دیگر که باعث ورم پستان استافیلوکوکوسی می شود در نظر گرفته میشود.

براین اساس، این آنزیم به عنوان یک ضد باکتری اساسی معرفی می شود.

در حقیقت آنزیم لایزوستاتین نه تنها پروتئین شیر را کاهش نمی دهد بلکه ترکیب آن را نیز حفظ می کند.

استفاده از لایزوستافین به عنوان درمان، و کنترل و پیشگیری ورم پستان ناشی از استافیلوکوکوس، ابتدا در سال ۱۹۹۰ میلادی توسط فاتسر و برملی در مدل موش و بعد از آن در سال ۱۹۹۱ توسط اولدهام و همکارانش در گاوهای شیری نشان داده شد.

در حال حاضر ، بیوتکنولوژی به عنوان یک ابزار جایگزین جدید برای درمان بسیاری از بیماری های مختلف در حال ظهور است.

در زمینه (درمان بسیاری از بیماری ها) ، علوم جدید نشان دهنده توانایی دستکاری ژنوم حیوانات و همچنین تولید دامها و حیوانات تراریخته است.

استفاده از تکنولوژی انتقال ژن (ترنس ژنیک) برای اولین بار و به طور مستقیم با بیان یک پروتئین خارجی در شیر موش گزارش شده است و نسخه خاص رونویسی شده تولید شیر در حال حاضر به خوک، گوسفند، بز و گاو انتقال داده شد که عمدتا مربوط به منافع دارویی و با هدف تولید بیوراکتورهای حیوانی بود.

تکنولوژی ترنس ژنیک در گاوهای شیری
گاوهای شیری به عنوان یکی از منابع پروتئینی ارزشمند و با اهمیت اقتصادی قابل توجه در نظر گرفته می شوند.

هدف از این پژوهش، بررسی تحقیقات علمی مربوط به مکانیسم عمل لایزوستافین، لایزوستافین نوترکیب و همچنین پتانسیل بیوتکنولوژی آن در کنترل درمان، پیشگیری از ابتلا به ورم پستان استافیلوکوکی و کمک به بهبود کیفیت فعالیت روزانه و در نتیجه کیفیت مواد غذایی تولید شده، است.

بیشتر بدانید: مکمل و خوراک دام (نشخوارکنندگان)

ورم پستان ناشی از باکتری استافیلوکوکوس: ورم پستان به عنوان یک فرایند التهابی غده پستانی و پاسخ بافت غده ای پستان، که توسط تجاوز فیزیکی یا حضور عوامل عفونی رخ می دهد، تعریف شده است.

با وجود پیشرفت های علمی، شیر یک محیط کشت عالی برای رشد تقریبا انواع میکروارگانیسم ها مانند باکتری ها، ویروس ها ، قارچ ها و تک یاخته (پروتوزوآها) است.

دمای بدن حیوان نیز به رشد میکروارگانیسم ها کمک فراوانی می کند.

مسیر اصلی ورود میکروارگانیسم ها در پستان از طریق کانال سقفی (کانال استریک) است که می توانند به بخش های داخلی غده پستان برسند و یک فرایند التهابی را ایجاد و تکثیر کنند.

پاتوژنهای درگیر معمولا شامل باکتری های گرم منفی از جمله اشرشیاکلی و سودوموناس و کلبسیلا و باکتری های گرم مثبت از جمله استافیلوکوکوس اورئوس، استرپتوکوکوس آگالاکتیه، استرپتوکوکوس دیس گالاکتیه و استرپتوکوکوس یوبریس می باشند.

معمولا آلودگی بوسیله انتقال بین گاوها، در طول شیردوشی دستی یا مکانیکی و یا عوامل دیگری که با سر پستانک تماس می گیرند، رخ می دهد.

با توجه به درمان های ضد میکروبی، نرخ درمان معمولا کمتر از ۲۵ درصد است و استفاده از داروهای تزریقی ضدمیکروبی داخل پستانی در طول شیردهی و دوره غیر شیردهی نتایج متغییری را به همراه دارد.

نرخ درمان با استفاده از استراتژی های درمانی ضد میکروبی معمولی ومرسوم، در طی دوره شیردهی از ۳ تا ۷۶ ٪ گزارش شده است.

اغلب، نرخ بهبودی بعد از درمان های آنتی بیوتیکی و ضدمیکروبی تحت تاثیر سن گاو، افزایش تعداد سلول های سوماتیک (SCC)، تکامل و پیشرفت بیماری مزمن بودن عفونت و افزایش تعداد و شمار باکتریهای موجود در یک کوارتر پستانی آلوده قرار می گیرد.

برخی از محققان اشاره به اهمیت استفاده از درمان طولانی مدت برای کمک به بهبود نرخ درمان دارند.

الایزوستافین به عنوان یک عامل درمانی ضد استافیلوکوکی

الایزو ستافین به عنوان یک آنزیم استافیلولایتیک قوی، حاوی پپتیداز قادر به شکستن پل های پلی گلایسین منحصر به فرد دیواره های سلولی استافیلوکوکوس اورئوس است. فعالیت لایزوستافین به وسیله قابلیت و توانایی آن در لیز کردن و از بین بردن سلول های استافیلوکوکوس که تحت تاثیر غلظت آنزیم، PH، دما، یونها ونمک ها قرار می گیرند؛ اندازگیری میشود.

استافیلوکوکوس اورئوس در یک کپسول ضخیم از جنس پپتیدوگلیکان قرار دارد و فعالیت لایزوستافین باعث هضم لایه پپتیدوگلیکان و در نتیجه لیز شدن و مرگ سلول می شود.

براساس مطالعه انجام شده در سال ۱۹۶۴ میلادی توسط شیندلر و شوهارت پپتیدوگلیکان باعث استحکام و قدرت دیواره سلولی باکتری های گرم منفی شده و به سلول اجازه رشد و تقسیم داده ، ساختار و شکل سلول را حفط کرده و از لیز شدن اسمزی سلول استافیلوکوکوس اورئوس جلوگیری می کند.

بیشتر بدانید: انواع واکسن های دامپزشکی و دامپروری

پتانسیل بیوتکنولوژی لایزوستافین نوترکیب در ورم پستان استافیلوکوکی

الایزوستافین نوترکیب (rLYS) متالوآنزیم روی (Zn) است که باندهای گلایکولایسین در پنتاگلایسین ارتباطی پپتیدوگلیکان دیواره سلول استافیلوکوکوس اورئوس را هیدرولیز می کند.

در اولین مطالعه از لایزوستافین نوترکیب در درمان ورم پستان استافیلوکوکی بر روی مدل های موش استفاده گردید و همچنین نشان داده شد که نرخ کاهش عفونت غده پستان بیشتر از ۸۷ درصد بوده است.

علاوه بر برنامه های کاربردی در گاوهای تراریخته، مطالعه با لایزوستافین به طور مداوم در حال پیشرفت بوده و ممکن است در چندین برنامه بیوتکنولوژی مفید واقع شود.

تکنولوژی ترنس ژنیک در گاوهای شیری
استافیلوکوکوس اورئوس در یک کپسول ضخیم از جنس پپتیدوگلیکان قرار دارد

بیان لایزوستافین نوترکیب در گاوهای ترنس ژنیک

هدف از ایجاد گاوهای ترنس ژنیک ، افزایش تولید و کیفیت شیر و توسعه مهندسی ژنتیک در یک دوره سریع برای رفع تقاضای بالا بوده است.

چندین آنزیم با فعالیت های ضدباکتریایی هدف این کارها به منظور جلوگیری از عفونت های باکتریایی بودند.

الاکتوفرین، لایسوزیم (لیزوزیم) و لاکتوپرواکسیداز پروتئین های موجود در شیر گاوها هستند که فعالیت های ضدباکتریایی دارند اما برای جلوگیری از ورم پستان ناکافی هستند.

بیشتر بدانید: کلیه فرآورده های دامپزشکی و شیمیایی

نتیجه گیری

گاوهای شیری حجم زیادی از شیر مصرفی در سرتاسر دنیا را تولید می کنند و دارای پتانسیل زیادی برای تولید و بیان پروتئین های نوترکیب در جهت توسعه صنعت و بخش دارویی دارند.

روش های ترنس ژنیک (انتقال ژن) از زمان تولید گاوهای تراریخته و وجود مشکلاتی از قبیل مدت زمان طولانی برای تشخیص ژن مناسب (ترنس ژن) و بیان پروتئین های نوترکیب و همچنین تولید فقط یک گوساله در پایان هر بارداری و نبود مشاهدات کافی نیاز به بررسی و پیشرفت های بیشتری دارند.

مطالعات متعددی باید به منظور ارزیابی اثر طولانی مدت استفاده از لایزوستافین انجام گیرد چرا که این قبیل مطالعات می توانند توسط ظهور سویه های مقاوم، منجر به کاهش بیماری ورم پستان استافیلوکوکی و افزایش طول عمر گاوهای تراریخته مقاوم شوند.

تحقیقات بیشتر بایستی برای ارزیابی تاثیر لایزوستافین بر ایمنی و کیفیت مواد غذایی انجام شود.

گاوهای تراریخته مقاوم در برابر بیماری ورم پستان که توسط استافیلوکوکوس اورئوس ایجاد شده اند، ممکن است باعث کاهش قابل توجهی در استفاده از ترکیبات و داروهای ضد میکروبی و در نتیجه کمک به کنترل انتشار باکتری های مقاوم در برابر آنتی بیوتیک ها شوند.


فصلنامه علمی – دانشجویی رویان / شماره بیستم
امین پناهی درچه / دانشجوی کارشناسی ارشد رشته فیزیولوژی دام و طیور / دانشگاه صنعتی اصفهان
منبع: دامیران
نویسنده: امین پناهی درچه
لینک کوتاه مقاله: daamiran.com/?p=6504
تکنولوژی ترنس ژنیک و جلوگیری از باکتری استافیلوکوکوس در گاوهای شیری

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دامیران