بافيلوميسين

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة

البافيلوميسينات هي عائلة من المضادات الحيوية الماكروليدية تُستخلص من أنواع مختلفة من البكتيريا الستربتوميسيتية . يتميز تركيبها الكيميائي بهيكل حلقي لاكتون مكون من 16 ذرة. [ 2 ] تُظهر البافيلوميسينات نطاقًا واسعًا من النشاط البيولوجي ، بما في ذلك النشاط المضاد للأورام، [ 3 ] والمضاد للطفيليات، [ 4 ] [ 5 ] والمثبط للمناعة، [ 6 ] والمضاد للفطريات . [ 7 ] يُعد البافيلوميسين A1 أكثر أنواع البافيلوميسينات استخدامًا، وهو مثبط قوي للالتهام الذاتي الخلوي . كما وُجد أن البافيلوميسينات تعمل كناقلات أيونية ، حيث تنقل أيونات البوتاسيوم (K+) عبر الأغشية البيولوجية، مما يؤدي إلى تلف الميتوكوندريا وموت الخلايا. [ 8 ]

يستهدف بافيلوميسين A1 على وجه التحديد إنزيم ATPase من النوع الفجوي (V-ATPase)، وهو مضخة بروتونات عابرة للغشاء تعمل على تحمض البيئة خارج الخلوية أو العضيات داخل الخلوية مثل الليزوزوم في الخلايا الحيوانية أو الفجوة العصارية في النباتات والفطريات. [ 9 ] عند تركيزات ميكرومولية أعلى، يؤثر بافيلوميسين A1 أيضًا على إنزيمات ATPase من النوع P ، والتي لها حالة انتقالية مُفسفرة. [ 2 ] [ 10 ]

يُعد بافيلوميسين A1 مركباً مهماً في العديد من تطبيقات البحث المختبري ؛ ومع ذلك، فإن استخدامه السريري محدود بسبب سميته الكبيرة. [ 11 ]

الاكتشاف والتاريخ

عُزلت مركبات بافيلوميسين A1 وB1 وC1 لأول مرة من بكتيريا ستربتوميسيس غريسيوس عام 1983. [ 11 ] خلال دراسةٍ هدفت إلى تحديد المستقلبات الثانوية الميكروبية التي تحاكي فعاليتها فعالية اثنين من جليكوسيدات القلب ، تم تحديد بافيلوميسين C1 كمثبط لإنزيم P-ATPase بقيمة ak i تبلغ 11 ميكرومولار. وُجد أن بافيلوميسين C1 فعال ضد ديدان Caenorhabditis elegans والقراد والديدان الشريطية، بالإضافة إلى تحفيزه إطلاق حمض غاما-أمينوبيوتيريك ( GABA ) من المشابك العصبية في الفئران . وبشكلٍ مستقل، عُزل بافيلوميسين A1 ومشتقات أخرى من ستربتوميسيس غريسيوس ، وثبت أن لها فعالية مضادة حيوية ضد بعض أنواع الخميرة والبكتيريا موجبة الغرام والفطريات. [ 12 ] كما ثبت أن بافيلوميسين A1 له تأثير مضاد للتكاثر على الخلايا التائية المحفزة بواسطة كونكانافالين-أ . إلا أن سميته العالية حالت دون استخدامه في التجارب السريرية. [ 2 ]

بعد ذلك بعامين، تم عزل البافيلوميسين D و E أيضًا من S. griseus . وفي عام 2010، تم تحديد 9-هيدروكسي-بافيلوميسين D و29-هيدروكسي-بافيلوميسين D وعدد من البافيلوميسينات الأخرى من الكائن الحي الدقيق الداخلي Streptomyces sp. YIM56209. [ 13 ] ومن عام 2004 إلى عام 2011، تم عزل البافيلوميسين FK من أنواع أخرى من Streptomyces sp . [ 11 ]

يُعدّ بافيلوميسين A1، كونه أحد أوائل المركبات التي تم تحديدها وأكثرها استخدامًا، ذا أهمية خاصة، لا سيما وأن بنيته تُشكّل نواة جميع مركبات البافيلوميسين الأخرى. ونظرًا لبنيته الكبيرة، يحتوي بافيلوميسين على مراكز كيرالية متعددة ومجموعات وظيفية، مما يجعل تعديل بنيته أمرًا صعبًا، وهي مهمة بُذلت محاولات للحد من سميته. [ 11 ]

التركيبات الكيميائية لعدة مركبات بافيلوميسين. [ 13 ]

هدف

رسم توضيحي للوحدات الجزيئية التي تشكل V-ATPase، وهو الهدف الرئيسي لـ Bafilomycin A1. المصدر : NOchotny في ويكيبيديا الإنجليزية.

داخل الخلية، يتفاعل بافيلوميسين A1 تحديدًا مع مضخة البروتون V-ATPase. يعتمد هذا البروتين الكبير على تحلل الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) لضخ البروتونات عبر الغشاء البيولوجي. [ 3 ] عندما اكتُشف بافيلوميسين ومثبطات أخرى لـ V-ATPase، مثل كونكاناميسين، لأول مرة في ثمانينيات القرن الماضي، استُخدمت لإثبات وجود V-ATPase في أنواع خلايا وأنسجة متخصصة، مما ساهم في تحديد توزيع مضخة البروتون. [ 14 ] يتكون V-ATPase بنيويًا من 13 وحدة فرعية متميزة تُشكل معًا نطاقي V<sub> o </sub> العابر للغشاء وV<sub> 1 </sub> السيتوبلازمي للإنزيم. [ 3 ] يتكون نطاق V<sub> 1 </sub> في السيتوبلازم من الوحدات الفرعية من A إلى H، بينما يتكون نطاق V <sub>o</sub> من الوحدات الفرعية a وd وe وc وc. [ 15 ]

آلية عمل V-ATPase

لنقل البروتونات عبر الغشاء، يدخل البروتون أولًا إلى الوحدة الفرعية a ضمن نطاق V o عبر قناة نصفية سيتوبلازمية. يسمح هذا ببروتنة بقايا حمض الجلوتاميك المحفوظة داخل حلقة البروتوليبيد للوحدتين الفرعيتين c و c" من V o . ثم يُحلل الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) بواسطة نطاق V 1 من الإنزيم، مما يُتيح دوران كلٍ من الساق المركزي للمضخة، المُكوّن من الوحدات الفرعية D و F و d، ودوران حلقة البروتوليبيد. يضع هذا الدوران بقايا حمض الجلوتاميك المُبرتنة على اتصال بقناة نصفية لومينية تقع في الوحدة الفرعية a. داخل الوحدة الفرعية a، تعمل بقايا الأرجينين على تثبيت الشكل غير المُبرتن لحمض الجلوتاميك وتسمح بإطلاق بروتوناتها. ينقل هذا الدوران ونقل البروتونات البروتونات عبر المضخة وعبر الغشاء. [ 3 ] [ 15 ]

تفاعل بافيلوميسين مع V-ATPase

لأكثر من عشر سنوات بعد اكتشاف البافيلوميسين كمثبط لإنزيم V-ATPase، ظل موقع تفاعله مع هذا الإنزيم غير واضح. استخدمت الدراسات الأولية إنزيم V-ATPase الموجود في حبيبات الكرومافين للإشارة إلى أن البافيلوميسين يتفاعل مع نطاق V o . أكدت دراستان لاحقتان هذه الفرضية باستخدام إنزيم V-ATPase من حويصلات مغلفة بالكلاثرين البقري . أظهرت الدراستان أن تطبيق البافيلوميسين يثبط تدفق البروتونات عبر V o ، وأن هذا التثبيط يمكن التغلب عليه بإعادة إضافة نطاق V o إلى الحويصلات المغلفة. ولتضييق نطاق موقع تفاعل البافيلوميسين، وجد الباحثون أن إضافة الوحدة الفرعية α من V o فقط يمكن أن تستعيد الوظيفة. يشير هذا إلى أن البافيلوميسين يتفاعل تحديدًا مع الوحدة الفرعية α من إنزيم V-ATPase؛ ومع ذلك، تناقضت دراسة أخرى مع هذه النتيجة. توصلت مجموعة بحثية إلى أنه باستخدام عمود كروماتوغرافي لتقارب البافيلوميسين، أمكن تنقية إنزيم V-ATPase، وأن إضافة DCCD، وهو مثبط للوحدة الفرعية V o c، قللت بشكل كبير من ألفة البافيلوميسين لإنزيم V-ATPase. يشير هذا إلى أن البافيلوميسين يتفاعل بقوة أكبر مع الوحدة الفرعية c من نطاق V o . كما وُجد أن تغييرات الأحماض الأمينية داخل الوحدة الفرعية a يمكن أن تُضعف أيضًا تفاعل V-ATPase مع البافيلوميسين، مما يدل على دور ثانوي للوحدة الفرعية a في ارتباط البافيلوميسين بالإضافة إلى دور الوحدة الفرعية c. [ 14 ] أظهر تحليل تسع طفرات تُكسب مقاومة للبافيلوميسين أن جميعها تُغير الأحماض الأمينية في الوحدة الفرعية V o c. تشير هذه البيانات إلى أن موقع ارتباط البافيلوميسين يقع على السطح الخارجي لنطاق Vo، عند نقطة التقاء وحدتين فرعيتين c. [ 16 ] [ 17 ] تم وصف موقع الارتباط هذا مؤخرًا بدقة عالية من قبل مجموعتين استخدمتا المجهر الإلكتروني فائق البرودة للحصول على هياكل V-ATPase المرتبطة بالبافيلوميسين. [ 18 ] [ 19 ]

بشكل عام، يرتبط البافيلوميسين بكفاءة نانومولية بالوحدة الفرعية V o c من مُركب V-ATPase ويُثبط انتقال البروتونات. [ 15 ] على الرغم من أن التفاعل بين البافيلوميسين وV-ATPase ليس تساهميًا، إلا أن ثابت تفككه المنخفض الذي يبلغ حوالي 10 نانومول يُشير إلى قوة هذا التفاعل، مما قد يجعل من الصعب عكس تأثيرات البافيلوميسين. [ 20 ]

تحديد موقع ووظيفة V-ATPase

يُعدّ إنزيم V-ATPase واسع الانتشار في خلايا الثدييات ، ويلعب دورًا هامًا في العديد من العمليات الخلوية. يتمركز هذا الإنزيم في شبكة غولجي العابرة والعضيات الخلوية المشتقة منها، بما في ذلك الليزوزومات والحويصلات الإفرازية والإندوزومات . [ 21 ] كما يمكن العثور على V-ATPase داخل الغشاء البلازمي . في الثدييات، يرتبط موقع V-ATPase بالنمط المتماثل المحدد للوحدة الفرعية a الموجودة في المركب. يستهدف النمطان المتماثلان a1 وa2 إنزيم V-ATPase داخل الخلايا، إلى الحويصلات المشبكية والإندوزومات على التوالي. أما الوحدتان الفرعيتان a3 وa4، فتتوسطان في توضع V-ATPase على الغشاء البلازمي في الخلايا العظمية (a3) ​​والخلايا الكلوية المُقحمة (a4). عند وجوده على غشاء الليزوزوم، يؤدي ذلك إلى تحمض الليزوزوم نتيجة انخفاض الرقم الهيدروجيني في تجويفه، مما يُتيح نشاط الهيدرولازات الليزوزومية. عندما يتواجد إنزيم V-ATPase في غشاء البلازما، فإن طرد البروتونات عبر المضخة يؤدي إلى تحمض الفراغ خارج الخلوي، والذي تستخدمه خلايا متخصصة مثل الخلايا العظمية، والخلايا الصافية البربخية، والخلايا الظهارية الكلوية المتداخلة. [ 3 ]

الوظيفة داخل الخلايا

بما أن V-ATPase يعزز تحمض الليزوزومات والإندوزومات والحويصلات الإفرازية، فإنه يساهم في عمليات تشمل ما يلي:

إلى جانب دوره في تحمض الليزوزومات، يُعدّ إنزيم V-ATPase بالغ الأهمية في نقل الأيونات والجزيئات الصغيرة إلى السيتوبلازم، وخاصة الكالسيوم والأحماض الأمينية. علاوة على ذلك، يُعدّ تحمض الإندوسومات الذي يُحدثه هذا الإنزيم ضروريًا لعملية الإدخال الخلوي للمستقبلات، حيث يميل انخفاض الرقم الهيدروجيني إلى تحفيز إطلاق الليجاندات وانشطار المستقبلات، مما يُسهم في عمليات الإشارة الخلوية، مثل إطلاق النطاق داخل الخلوي لبروتين Notch . [ 3 ]

وظيفة الغشاء البلازمي

عندما يكون إنزيم V-ATPase موجودًا على غشاء البلازما، فإن وظيفته أساسية في تحمض البيئة خارج الخلوية، وهو ما يُلاحظ في الخلايا العظمية والخلايا الصافية في البربخ. وعند وجوده على غشاء البلازما في الخلايا الظهارية الكلوية المُقحمة، يكون إنزيم V-ATPase مهمًا لإفراز الحمض، مما يُساهم في تحمض البول. واستجابةً لانخفاض درجة حموضة البلازما، عادةً ما يتم نقل مستويات مرتفعة من إنزيم V-ATPase إلى غشاء البلازما في هذه الخلايا عن طريق فسفرة المضخة بواسطة بروتين كيناز A (PKA). [ 3 ]

إنزيم V-ATPase في الأمراض

سريريًا، ارتبط خلل وظيفة إنزيم V-ATPase بالعديد من الأمراض لدى البشر، منها العقم عند الذكور ، وتصلب العظام ، وحموضة الكلى. [ 14 ] بالإضافة إلى ذلك، يوجد إنزيم V-ATPase في الغشاء البلازمي لبعض الخلايا السرطانية الغازية، بما في ذلك سرطان الثدي والبروستاتا والكبد، وغيرها. في عينات سرطان الرئة البشري، ارتبط التعبير عن إنزيم V-ATPase بمقاومة الأدوية . [ 15 ] كما تم تحديد عدد كبير من طفرات وحدات إنزيم V-ATPase الفرعية في عدد من أنواع السرطان، بما في ذلك الأورام اللمفاوية الجريبية . [ 3 ]

التأثير الخلوي

بما أن الهدف من Bafilomycin V-ATPase يشارك في العديد من جوانب الوظيفة الخلوية، فإن علاج Bafilomycin يغير العمليات الخلوية بشكل كبير.

تثبيط الالتهام الذاتي

يُعرف بافيلوميسين A1 بشكل أساسي باستخدامه كمثبط للالتهام الذاتي. [ 12 ] [ 22 ] الالتهام الذاتي هو العملية التي تقوم بها الخلية بتحليل عضياتها وبعض البروتينات من خلال تكوين الجسيمات الالتهامية . ثم تندمج الجسيمات الالتهامية مع الليزوزومات، مما يُسهل تحليل الحمولة المبتلعة بواسطة البروتيازات الليزوزومية. تُعد هذه العملية بالغة الأهمية للحفاظ على مخزون الخلية من الأحماض الأمينية والمغذيات الأخرى في أوقات نقص المغذيات أو غيرها من الضغوط الأيضية. [ 23 ] يتداخل بافيلوميسين مع هذه العملية عن طريق تثبيط تحمض الليزوزوم من خلال تفاعله مع V-ATPase. يؤدي نقص تحمض الليزوزوم إلى منع نشاط البروتيازات الليزوزومية مثل الكاثيبسينات، وبالتالي لا يمكن تحليل الحمولة المبتلعة. [ 22 ]

رسم تخطيطي يمثل تكوين الأوتوليسوسوم ونقاط تدخل بافيلوميسين A1.

نظراً لتوزع إنزيم V-ATPase على نطاق واسع داخل الخلية، فإن البافيلوميسين لا يُعد مثبطاً انتقائياً للالتهام الذاتي إلا لفترة قصيرة. وتظهر تأثيرات أخرى خارج هذه الفترة القصيرة، بما في ذلك التداخل في نقل الجسيمات الداخلية وتثبيط البروتيازوم. [ 22 ]

بالإضافة إلى تثبيط تحمض الليزوزوم، أشارت التقارير إلى أن البافيلوميسين يمنع اندماج الأوتوفاجوسومات مع الليزوزومات. [ 12 ] وقد وُجد ذلك مبدئيًا في ورقة بحثية لياماموتو وآخرين، حيث استخدم الباحثون البافيلوميسين A1 لمعالجة خلايا ورم الكبد H-4-II-E في الفئران. وباستخدام المجهر الإلكتروني ، لاحظوا تثبيط اندماج الأوتوفاجوسوم مع الليزوزوم بعد استخدام البافيلوميسين بتركيز 100 نانومتر لمدة ساعة واحدة. وقد أكدت دراسات أخرى هذه النتائج، ولا سيما دراستان وجدتا انخفاضًا في التموضع المشترك للميتوكوندريا والليزوزومات باستخدام المجهر الفلوري بعد معالجة لمدة 12-24 ساعة بتركيز 100 أو 400 نانومتر من البافيلوميسين. ومع ذلك، لم تُظهر دراسات لاحقة هذا التثبيط للاندماج مع معالجات مماثلة بالبافيلوميسين. وقد فُسِّرت هذه النتائج المتضاربة باختلافات زمنية بين المعالجات، بالإضافة إلى استخدام سلالات خلوية مختلفة. إن تأثير البافيلوميسين على اندماج الجسيمات الذاتية مع الليزوزومات معقد ويعتمد على الوقت في كل سلالة خلوية. [ 8 ] [ 24 ]

لوحظ في الخلايا العصبية ارتفاع في مستوى الواسم LC3-II الخاص بالجسيمات الذاتية عند المعالجة بالبافيلوميسين. يحدث هذا نتيجة فشل الجسيمات الذاتية في الاندماج مع الليزوزومات، مما يحفز عادةً تحلل LC3-II. [ 25 ]

تحفيز موت الخلايا المبرمج

في خلايا PC12 ، وُجد أن البافيلوميسين يحفز موت الخلايا المبرمج (الاستماتة) . [ 20 ] بالإضافة إلى ذلك، وُجد أنه في بعض سلالات الخلايا يُخلّ بالتدرج الكهروكيميائي للميتوكوندريا ويحفز إطلاق السيتوكروم ج ، وهو مُحفز للاستماتة. [ 8 ] كما ثبت أن البافيلوميسين يحفز تثبيط الالتهام الذاتي وما يتبعه من تحفيز للاستماتة في خلايا ساركوما العظام [ 26 ] وكذلك في سلالات أخرى من الخلايا السرطانية. [ 3 ]

K + النقل

يعمل البافيلوميسين كناقل أيوني ، أي أنه قادر على نقل أيونات البوتاسيوم (K +) عبر الأغشية البيولوجية. [ 14 ] عادةً، لا يكون الغشاء الداخلي للميتوكوندريا منفذًا لأيونات البوتاسيوم ، ويحافظ على تدرج كيميائي كهربائي ثابت. في الخلايا القابلة للاستثارة، قد تحتوي الميتوكوندريا على قناة بوتاسيوم ، وعند فتحها، تُسبب إجهادًا للميتوكوندريا عن طريق تحفيز انتفاخها، وتغيير التدرج الكيميائي الكهربائي، وتحفيز التنفس الخلوي. يُمكن أن يُحفز علاج البافيلوميسين A1 انتفاخ الميتوكوندريا في وجود أيونات البوتاسيوم ، ويُحفز أكسدة نيوكليوتيدات البيريميدين، ويفصل الفسفرة التأكسدية . وقد وُجد أن زيادة تركيزات البافيلوميسين تُؤدي إلى زيادة خطية في كمية البوتاسيوم التي تعبر غشاء الميتوكوندريا، مما يُؤكد عمله كناقل أيوني. ومع ذلك، بالمقارنة مع حاملات الأيونات الأخرى، فإن البافيلوميسين لديه ألفة منخفضة لأيونات البوتاسيوم (K +) . [ 8 ]

تطبيقات البحث

مضاد للأورام

في العديد من أنواع السرطان، وُجد أن العديد من الوحدات الفرعية لإنزيم V-ATPase تزداد مستوياتها. [ 15 ] ويبدو أن زيادة مستويات هذه الوحدات الفرعية مرتبطة بزيادة انتشار الخلايا السرطانية وتدهور الحالة السريرية. وقد ثبت أن استخدام البافيلوميسين يقلل من نمو الخلايا في العديد من سلالات الخلايا السرطانية عبر أنواع متعددة من السرطان عن طريق تحفيز الاستماتة الخلوية. بالإضافة إلى ذلك، يبدو أن تأثير البافيلوميسين المضاد للتكاثر في المختبر خاص بالخلايا السرطانية دون الخلايا الطبيعية، وهو ما يُلاحظ من خلال التثبيط الانتقائي لنمو خلايا ورم الأرومة الكبدية مقارنةً بخلايا الكبد السليمة. [ 3 ]

إن الآلية التي يُحدث بها البافيلوميسين هذا التأثير المضاد لتكاثر الخلايا السرطانية تحديدًا متعددة العوامل. فبالإضافة إلى تحفيز موت الخلايا المبرمج المعتمد على الكاسبيز عبر مسار الميتوكوندريا، يتسبب البافيلوميسين أيضًا في زيادة مستويات أنواع الأكسجين التفاعلية وزيادة التعبير عن HIF1alpha. تشير هذه التأثيرات إلى أن تثبيط V-ATPase بواسطة البافيلوميسين قد يُحفز استجابة الإجهاد الخلوي، بما في ذلك الالتهام الذاتي وموت الخلايا المبرمج في نهاية المطاف. تُظهر هذه التأثيرات المتناقضة نوعًا ما لتثبيط V-ATPase، من حيث تثبيط أو تحفيز موت الخلايا المبرمج، أن وظيفة البافيلوميسين تعتمد بشكل حاسم على السياق الخلوي، ويمكن أن تُؤدي إلى نمط ظاهري داعم للبقاء أو الموت. [ 3 ] [ 24 ]

أدى استخدام بافيلوميسين في التجارب الحيوية إلى تقليل متوسط ​​حجم الورم بنسبة 50% في نماذج الفئران المصابة بأورام MCF-7 وMDA-MB-231 المزروعة ، ولم يُظهر أي آثار سامة عند جرعة 1  ملغم/كغم. بالإضافة إلى ذلك، عند دمجه مع سورافينيب ، تسبب بافيلوميسين أيضًا في انحسار الورم في فئران MDA-MB-231 المزروعة. وفي نموذج زرع ورم سرطاني كبدي HepG2 في الفئران العارية، منع بافيلوميسين نمو الورم. [ 3 ]

يُعتقد أن خلل تنظيم إنزيم V-ATPase يلعب دورًا في مقاومة علاجات السرطان، إذ يُمكن أن يؤدي التحمض غير الطبيعي للبيئة خارج الخلوية إلى بروتنة العلاجات الكيميائية، مما يمنع دخولها إلى الخلية. [ 3 ] [ 15 ] ولا يزال من غير الواضح ما إذا كان خلل تنظيم إنزيم V-ATPase سببًا مباشرًا لسوء النتائج السريرية المرتبطة به، أو ما إذا كان يؤثر بشكل أساسي على الاستجابة للعلاج. مع ذلك، فقد أظهر العلاج باستخدام بافيلوميسين وسيسبلاتين تأثيرًا تآزريًا على سمية الخلايا السرطانية. [ 3 ]

مضاد للفطريات

أظهرت الدراسات أن البافيلوميسينات تثبط إنزيم ATPase في غشاء البلازما (P-ATPase) بالإضافة إلى ناقلات كاسيت ربط ATP (ABC). تُعتبر هذه الناقلات أهدافًا فعّالة لمضادات الفطريات، إذ تجعل الكائنات الحية غير قادرة على تحمّل الإجهاد الناتج عن الكاتيونات. [ 7 ] عند معالجة فطر Cryptococcus neoformans بالبافيلوميسين، لوحظ تثبيط نموه. [ 27 ] كما استُخدم البافيلوميسين في علاج C. neoformans بالتزامن مع مثبط الكالسينيورين FK506، مُظهرًا فعالية تآزرية مضادة للفطريات. [ 7 ]

مضاد للطفيليات

ثبتت فعالية البافيلوميسين ضد طفيل المتصورة المنجلية ، المسبب لمرض الملاريا. عند إصابة خلايا الدم الحمراء ، يُفرز طفيل المتصورة المنجلية شبكة غشائية إلى سيتوبلازم الخلية، كما يُدخل العديد من بروتيناته الخاصة في غشاء الخلية المضيفة، بما في ذلك مضخة البروتونات V-ATPase. تلعب هذه المضخة دورًا في الحفاظ على درجة الحموضة داخل الخلية المصابة وتسهيل امتصاص المستقلبات الصغيرة عند التوازن. يمنع علاج خلية الدم الحمراء المصابة بالطفيل بالبافيلوميسين تحمض الوسط الخارجي، مما يؤدي إلى انخفاض درجة الحموضة داخل الخلية حول طفيل الملاريا. [ 4 ] [ 5 ]

مضاد فيروسات

أظهر كل من بافيلوميسين A1 وبافيلوميسين D خصائص مضادة للفيروسات ضد فيروس SARS-CoV-2 ، المسبب لمرض كوفيد-19 . [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] كما أظهر بافيلوميسين A1 خصائص مضادة لفيروس زيكا . [ 32 ]

مثبط للمناعة

يُعدّ التهاب العضلات المصاحب لأجسام التضمين (IBM) مرضًا شائعًا نسبيًا لدى المرضى الذين تزيد أعمارهم عن 50 عامًا، وينطوي على فرط تنشيط التدفق الذاتي للخلايا. في هذه الحالة، يؤدي ازدياد الالتهام الذاتي إلى زيادة تحلل البروتينات، وبالتالي زيادة عرض الببتيدات المستضدية في العضلات. وهذا بدوره قد يُسبب فرط تنشيط الخلايا المناعية. يُمكن للعلاج بالبافيلوميسين أن يمنع تحمض الليزوزومات، وبالتالي يمنع الالتهام الذاتي، مما يُقلل من عدد الببتيدات المستضدية التي يتم هضمها وعرضها على الجهاز المناعي. [ 6 ]

في مرضى الذئبة ، وُجد أن مسار الالتهام الذاتي مُختل في كلٍ من الخلايا البائية والتائية. وعلى وجه الخصوص، لوحظ ازدياد في عدد الفجوات الالتهامية الذاتية في الخلايا التائية، بالإضافة إلى زيادة في تلوين LC3-11 للأجسام الالتهامية الذاتية، مما يشير إلى زيادة الالتهام الذاتي. كما لوحظ ازدياد الالتهام الذاتي في مجموعات فرعية من الخلايا البائية الساذجة لدى المرضى. وقد أدى العلاج بالبافيلوميسين A1 إلى خفض تمايز الخلايا البلازمية وتقليل معدل بقائها. [ 33 ]

إزالة تجمعات البروتين في الأمراض التنكسية العصبية

تتميز الأمراض التنكسية العصبية عادةً بارتفاع مستويات تجمعات البروتين داخل الخلية، مما يُسهم في خلل وظائف الخلايا العصبية وموتها في نهاية المطاف. وباعتبارها آلية لتحلل البروتين داخل الخلية، يمكن لعملية الالتهام الذاتي نقل هذه التجمعات البروتينية لتحللها في الليزوزوم. ورغم عدم وضوح الدور الدقيق الذي يلعبه الالتهام الذاتي المستمر، أو التدفق الالتهامي الذاتي، في استتباب الخلايا العصبية وحالات المرض، فقد ثبت أن خلل الالتهام الذاتي يُمكن ملاحظته في الأمراض التنكسية العصبية. [ 25 ]

يُستخدم البافيلوميسين عادةً لدراسة تدفق الالتهام الذاتي في الخلايا العصبية، بالإضافة إلى أنواع أخرى من الخلايا. ولتحقيق ذلك، تُوضع الخلايا العصبية أولًا في بيئة غنية بالمغذيات، ثم في بيئة فقيرة بالمغذيات لتحفيز الالتهام الذاتي. يُعطى البافيلوميسين بالتزامن مع التحفيز في حالة نقص المغذيات، بحيث يمنع، أثناء تحفيز الالتهام الذاتي، المرحلة النهائية من اندماج الجسيمات الالتهامية مع الليزوزومات، مما يؤدي إلى تراكم الجسيمات الالتهامية. بعد ذلك، يمكن مراقبة مستويات البروتينات المرتبطة بالالتهام الذاتي والمرتبطة بالجسيمات الالتهامية، مثل LC3، لتحديد مستوى تكوين الجسيمات الالتهامية الناتج عن نقص المغذيات. [ 25 ]

التفاعلات الدوائية في المختبر

الأدوية الليزوزومية

تُعرف بعض الأدوية الكاتيونية، مثل الكلوروكين والسيرترالين ، بالأدوية الليزوزومية . هذه الأدوية قواعد ضعيفة تتأين في البيئة الحمضية لليزوزوم. يؤدي ذلك إلى احتجاز المركب غير المتأين داخل الليزوزوم، حيث يمنع التأين مروره عبر الغشاء الدهني للعضية. تُعرف هذه الظاهرة باسم احتجاز الأيونات . كما يؤدي احتجاز المركب الكاتيوني إلى سحب الماء إلى الليزوزوم عبر التأثير الأسموزي، مما قد يؤدي أحيانًا إلى تكوّن فجوات خلوية تُلاحظ في الخلايا المزروعة في المختبر . [ 21 ] [ 34 ]

رسم توضيحي يُبين كيف يؤدي بروتنة القواعد الضعيفة مثل الكلوروكين في البيئة الحمضية لليزوزوم إلى احتجاز الأيونات، أو تراكم القاعدة الضعيفة في الليزوزوم. يثبط البافيلوميسين هذا الاحتجاز من خلال تأثيره على إنزيم V-ATPase، الذي يُحمّض الليزوزوم عادةً.

عند تطبيق أحد هذه الأدوية بالتزامن مع بافيلوميسين A1 على الخلايا، يمنع بافيلوميسين A1 تحمض الليزوزوم، وبالتالي يمنع ظاهرة احتجاز الأيونات في هذا الحيز. [ 34 ] ولأن الليزوزوم لا يتحمض، فإن الأدوية الليزوزومية لا تتأين ولا تُحتجز داخله في وجود بافيلوميسين. إضافةً إلى ذلك، عند تحميل الخلايا مسبقًا بالأدوية الليزوزومية في المختبر ، ثم معالجتها ببافيلوميسين، يعمل بافيلوميسين على تحرير المركب الكاتيوني من تراكمه في الليزوزوم. [ 21 ]

يمكن أن يؤدي المعالجة المسبقة للخلايا بالبافيلوميسين قبل إعطاء دواء كاتيون إلى تغيير حركية المركب الكاتيون. في اختبار انقباضية الأرانب، استُخدم البافيلوميسين لمعالجة الأبهر المعزول للأرانب مسبقًا . أظهر عامل زيلوميتازولين المحب للدهون ، وهو ناهض لمستقبلات ألفا الأدرينالية ، تأثيرًا متزايدًا عند إعطائه بعد المعالجة بالبافيلوميسين. مع البافيلوميسين، لوحظ انقباض وانبساط أسرع للأبهر، حيث منع البافيلوميسين احتجاز أيونات زيلوميتازولين في الليزوزوم. بدون المعالجة المسبقة بالبافيلوميسين، يتسبب إنزيم V-ATPase الوظيفي في تحول الليزوزوم إلى مخزن لزيلوميتازولين، مما يبطئ تأثيره على الانقباضية. [ 21 ]

الكلوروكين

باعتباره دواءً مُستهدفًا لليزوزومات، يتراكم الكلوروكين عادةً في الليزوزومات، مُعطِّلًا وظيفتها التحلُّلية، ومُثبِّطًا الالتهام الذاتي، ومُحفِّزًا موت الخلايا المبرمج عبر آليات تعتمد على بروتين Bax. مع ذلك، في خلايا الحبيبات العصبية المخيخية المُستزرعة، أدى العلاج بتركيز منخفض من البافيلوميسين (1 نانومتر) إلى تقليل موت الخلايا المبرمج المُحفَّز بالكلوروكين دون التأثير على تثبيط الكلوروكين للالتهام الذاتي. الآلية الدقيقة لهذه الحماية غير معروفة، على الرغم من أنه يُفترض أنها تقع بعد اندماج الجسيمات الالتهامية مع الليزوزومات وقبل تحفيز موت الخلايا المبرمج بواسطة بروتين Bax. [ 12 ]

العلاجات الكيميائية

أظهرت الدراسات أن البافيلوميسين يعزز تأثير التاكسول في خفض مستويات إنزيمات الماتريكس ميتالوبروتياز (MMP) عن طريق تثبيط دور Bcl-xL في حماية الميتوكوندريا. بالإضافة إلى ذلك، لوحظ ارتفاع في تعبير V-ATPase داخل الخلايا المقاومة للسيسبلاتين ، كما أن المعالجة المشتركة بالبافيلوميسين والسيسبلاتين تزيد من حساسية هذه الخلايا للسمية الخلوية الناجمة عن السيسبلاتين. [ 3 ] كما أظهرت الدراسات أن البافيلوميسين يزيد من فعالية مثبطات مستقبل عامل نمو البشرة (EGFR) في تطبيقات مكافحة السرطان. [ 35 ]

مراجع

  1. ↑ صفحة منتج بافيلوميسين A1 من شركة فيرمينتك
  2. 1 2 3 دروز إس، ألتندورف ك (يناير 1997). "بافيلوميسينات وكونكاناميسينات كمثبطات لإنزيمات V-ATPases وP-ATPases". مجلة البيولوجيا التجريبية . 200 (الجزء 1): 1-8 . Bibcode : 1997JExpB.200....1D . doi : 10.1242/jeb.200.1.1 . PMID 9023991 . 
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 ويتون ب، أوكاموتو هـ، باكام ج، كراب إس جيه (أغسطس 2018). " إنزيم ATPase الفجوي كهدف علاجي محتمل ووسيط لمقاومة العلاج في السرطان" . طب السرطان . 7 (8 ) : 3800-3811 . doi : 10.1002/cam4.1594 . PMC 6089187. PMID 29926527 .  
  4. 1 2 هاياشي م، يامادا هـ، ميتامورا ت، هوري ت، ياماموتو أ، مورياما ي (نوفمبر 2000). "إنزيم H(+)-ATPase الفجوي الموجود في الأغشية البلازمية لخلايا طفيل الملاريا، بلازموديوم فالسيباروم، يشارك في التحمض الموضعي لكريات الدم الحمراء المصابة بالطفيل" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 275 (44): 34353-34358 . doi : 10.1074/jbc.M003323200 . PMID 10915784 . 
  5. 1 2 مارشيسيني ن، فييرا م، لو س، مورينو س ن، دوكامبو ر (نوفمبر 2005). "إنزيم H(+)-ATPase الفجوي المشفر بواسطة طفيل الملاريا يستهدف كريات الدم الحمراء المضيفة" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 280 (44): 36841-7 . doi : 10.1074/jbc.M507727200 . PMID 16135514 . 
  6. 1 2 كيلر سي دبليو، شميدت جيه، لونيمان جيه دي (يونيو 2017). "الآليات المرضية المناعية والتنكسية العضلية في التهاب العضلات المصاحب للأجسام الشاملة" . حوليات علم الأعصاب السريري والتحويلي . 4 (6): 422-445 . doi : 10.1002/acn3.419 . PMC 5454400. PMID 28589170 .  
  7. 1 2 3 مايرز د (2008). دليل مقاومة الأدوية المضادة للميكروبات. المجلد 2، الجوانب السريرية والوبائية . توتوا، نيوجيرسي: هيومانا. ISBN 9781603275958. OCLC 437345683 . 
  8. 1 2 3 4 ساريس، ن. إي.، أندرسون، م. أ.، ميكولا، ر.، أندرسون، ل. س.، تيبلوفا، ف. ف.، غريغورييف، ب. أ.، سالكينوجا-سالونين، م. س. (أغسطس 2009). "تأثير السموم الميكروبية على بقاء الميتوكوندريا عن طريق زيادة امتصاص البوتاسيوم". علم السموم والصحة الصناعية . 25 (7): 441-446 . Bibcode : 2009ToxIH..25..441S . doi : 10.1177/0748233709103405 . PMID: 19736254. S2CID : 30966042 .  
  9. ↑ بومان إي جيه، سيبرز إيه، ألتندورف كيه (نوفمبر 1988). "بافيلوميسينات: فئة من مثبطات إنزيمات الأدينوسين ثلاثي الفوسفات الغشائية من الكائنات الدقيقة والخلايا الحيوانية والنباتية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 85 (21): 7972-7976 . Bibcode : 1988PNAS...85.7972B . doi : 10.1073/pnas.85.21.7972 . PMC 282335. PMID 2973058 .  
  10. ↑ دروز إس، بيندسايل كيه يو، باومان إي جيه، سيبرز إيه، زيك إيه، ألتندورف كيه (20 أبريل 1993). "التأثير المثبط للبافيلوميسينات والكونكاناميسينات المعدلة على أدينوسين ثلاثي الفوسفاتاز من النوعين P وV". ​​الكيمياء الحيوية . 32 (15): 3902-3906 . doi : 10.1021/bi00066a008 . ISSN 0006-2960 . PMID 8385991 .  
  11. 1 2 3 4 لي ز، دو ل، تشانغ و، تشانغ إكس، جيانغ واي، ليو ك، مين ب، شو إتش، فورتمان جيه إل، شيرمان دي إتش، يو بي، غاو إس، لي إس (أبريل 2017). " ستربتوميسيس لوهي" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 292 (17): 7095-7104 . doi : 10.1074/jbc.M116.751255 . PMC 5409476. PMID 28292933 .  
  12. 1 2 3 4 شاكا جيه جيه، كلوكي بي جيه، روث كيه إيه (2006). "الالتهام الذاتي، بافيلوميسين، وموت الخلايا: "الأساس المشترك" للحماية العصبية الناتجة عن بليكوماكروليد" . الالتهام الذاتي . 2 (3): 228-30 . doi : 10.4161/auto.2703 . PMID 16874105 . 
  13. يو زد ، تشاو إل إكس، جيانغ سي إل، دوان واي، وونغ إل، كارفر كيه سي، شولر إل إيه، شين بي (يناير 2011). "بافيلوميسينات تنتجها بكتيريا شعاوية داخلية من نوع ستربتوميسيس YIM56209" . مجلة المضادات الحيوية . 64 (1): 159-162 . doi : 10.1038 / ja.2010.147 . PMC 5592157. PMID 21102599 .  
  14. 1 2 3 4 هوس م، فيتشوريك هـ (فبراير 2009). "مثبطات V-ATPases: عناصر قديمة وجديدة" . مجلة علم الأحياء التجريبي . 212 (الجزء 3): 341-346 . Bibcode : 2009JExpB.212..341H . doi : 10.1242/jeb.024067 . PMID 19151208 . 
  15. 1 2 3 4 5 6 كوتر ك، سترانسكي ل، ماكغواير س، فورغاك م (أكتوبر 2015). " رؤى حديثة حول بنية وتنظيم ووظيفة V-ATPases" . اتجاهات في العلوم البيوكيميائية . 40 (10): 611-622 . doi : 10.1016/j.tibs.2015.08.005 . PMC 4589219. PMID 26410601 .  
  16. ↑ بومان إي جيه، غراهام إل إيه، ستيفنز تي إتش، بومان بي جيه (2004-08-06). "موقع ارتباط بافيلوميسين/كونكاناميسين في الوحدة الفرعية ج من V-ATPases من نيوروسبورا كراسا وساكاروميسيس سيريفيسيا" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 279 (32): 33131-33138 . doi : 10.1074/jbc.M404638200 . ISSN 0021-9258 . PMID 15180988 .  
  17. ↑ بومان بي جيه، ماكول إم إي، بيرتش آر، بومان إي جيه (20 أكتوبر 2006). "نموذج لحلقة البروتوليبيد وموقع ارتباط بافيلوميسين/كونكاناميسين في إنزيم ATPase الفجوي لفطر نيوروسبورا كراسا" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 281 (42): 31885-31893 . Bibcode : 2006JBiCh.28131885B . doi : 10.1074/jbc.M605532200 . ISSN 0021-9258 . PMID 16912037 .  
  18. ↑ وانغ ر، وانغ ج، حسن أ، لي تش، شي إكس إس، لي إكس (19 مارس 2021). "الأساس الجزيئي لتثبيط V-ATPase بواسطة بافيلوميسين A1" . نيتشر كوميونيكيشنز . 12 (1): 1782. Bibcode : 2021NatCo..12.1782W . doi : 10.1038/ s41467-021-22111-5 . ISSN 2041-1723 . PMC 7979754. PMID 33741963 .   
  19. ↑ كيون كيه إيه، بنلكبير إس، كيرش إس إتش، مولر آر، روبنشتاين جيه إل (18 مارس 2022). "يكشف التصوير المجهري الإلكتروني فائق البرودة لمركب VO في الخميرة عن مواقع ارتباط متميزة لمثبطات V-ATPase من فئة الماكروليدات". مجلة ACS للكيمياء الحيوية . 17 (3): 619-628 . doi : 10.1021/acschembio.1c00894 . ISSN 1554-8937 . PMID 35148071. S2CID 246775779 .   
  20. 1 2 وايز، أو. أ. (2003-01-01). التحمض ونقل البروتين . المجلة الدولية لعلم الخلايا. المجلد 226. الصفحات 259-319 . doi : 10.1016/S0074-7696(03)01005-2 . ISBN   9780123646309PMID 12921239​​ 
  21. مارسو إف ، باولاك إم تي ، لودج آر، بوثيلييه جيه، غاني-هينلي إيه، غودرو آر سي، موريسيت جي (فبراير 2012). "احتجاز الكاتيونات بواسطة الحجيرات الحمضية الخلوية: ما وراء مفهوم الأدوية الليزوزومية". علم السموم وعلم الأدوية التطبيقي . 259 (1): 1-12 . Bibcode : 2012ToxAP.259....1M . doi : 10.1016/j.taap.2011.12.004 . hdl : 20.500.11794/15930 . PMID 22198553 . 
  22. 1 2 3 فينود في، بادماكريشنان سي جيه، فيجايان بي، جوبالا إس (أبريل 2014). "«كيف لي أن أوقفك؟» الألغاز المتعلقة بتثبيط الالتهام الذاتي. بحث دوائي . 82 : 1-8 . doi : 10.1016/j.phrs.2014.03.005 . PMID 24657238 . 
  23. ↑ دافي أ، لي ج، ساوسفيل إي، عمادي أ (مارس 2015). "تعديل الالتهام الذاتي: هدف لتطوير علاجات السرطان". العلاج الكيميائي والدوائي للسرطان . 75 (3): 439-447 . doi : 10.1007/s00280-014-2637-z . PMID 25422156. S2CID 24642257 .  
  24. 1 2 كليونسكي دي جيه، إلعازار زد، سيجلين بي أو، روبينشتاين دي سي (أكتوبر 2008). "هل يمنع بافيلوميسين A1 اندماج الأوتوفاجوسومات مع الليزوزومات؟" . الالتهام الذاتي . 4 (7): 849-50 . doi : 10.4161/auto.6845 . PMID 18758232 . 
  25. لومكوانا د ، دو تويت أ، كينير س، لوس ب (يونيو 2017). "التحكم في تدفق الالتهام الذاتي في التنكس العصبي: التقدم والاستهداف الدقيق - أين نحن الآن؟". التقدم في علم الأحياء العصبي . 153 : 64-85 . doi : 10.1016/j.pneurobio.2017.03.006 . PMID 28385648. S2CID 3811723 .  
  26. ↑ شي ز، شي ي، شو ي، تشو ه، شو و، دونغ كيو (أغسطس 2014). "يُثبِّط بافيلوميسين A1 الالتهام الذاتي ويُحفِّز موت الخلايا المبرمج في خلايا ساركوما العظام MG63" . تقارير الطب الجزيئي . 10 (2): 1103-1107 . doi : 10.3892/mmr.2014.2281 . PMID 24890793 . 
  27. ↑ ويبر إس إم، ليفيتز إس إم، هاريسون تي إس (أغسطس 2000). "الكلوروكين والبلعمة الفطرية". الرأي الحالي في علم الأحياء الدقيقة . 3 (4): 349-53 . doi : 10.1016/S1369-5274(00)00102-8 . PMID 10972492 . 
  28. ↑ بيريز-فارجاس جي، شابيرا تي، أولمستيد أد، فيلانويفا الأول، طومسون كاليفورنيا، إنيس إس، جاو جي، دي جوزمان جي، ويليامز دي، وانغ إم، تشين أ، باوتيستا سانشيز د، أجافيتي أو، ليفيت بي، شيه إكس، نوزو جي، فريري في إف، كوينتانا بولا جي، بيرناردي دي، غوبياني جونيور، Suthiphasilp V، Raksat A، Meesakul P، Polbuppha I، Cheenpracha S، Jaidee W، Kanokmedhakul K، Yenjai C، Chaiyosang B، Teles HL، Manzo E، Fontana A، Leduc R، Boudreault PL، Berlinck RG، Laphookhieo S، Kanokmedhakul S، Tietjen I، Cherkasov A، Krajden M، النبي إير، نيكورا إم، شي بي واي، أندرسن آر جيه، جان إف (يناير 2023). " اكتشاف منتجات طبيعية رائدة لتطوير علاجات شاملة لفيروس سارس-كوف-2" . أبحاث مضادات الفيروسات . 209 105484. doi : 10.1016/j.antiviral.2022.105484 . PMC 9729583. PMID 36503013 .  
  29. ^ Zhang C، Wei B، Liu Z، Yao W، Li Y، Lu J، Ge C، Yu X، Li D، Zhu Y، Shang C، Jin N، Li X (يناير 2023). "يمنع Bafilomycin A1 عدوى SARS-CoV-2 في نموذج فأر طعم أجنبي لرئة بشرية" . مجلة علم الفيروسات . 20 (1) 18. دوى : 10.1186/s12985-023-01971-x . بمك 9887234 . بميد 36721152 .  
  30. ↑ المرسي، م. أ.، الباز، أ. م.، محمد، ن. هـ.، المير، ر.، عبد الدايم، م. م.، يحيى، ج. (فبراير 2022). "الفحص الحاسوبي لمثبطات فعالة ضد أهداف رئيسية لفيروس كوفيد-19 من مكتبة أدوية معتمدة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية" . مجلة أبحاث علوم البيئة والتلوث الدولية . 29 (8): 12336-12346 . Bibcode : 2022ESPR...2912336E . doi : 10.1007/ s11356-021-16427-4 . PMC 8475441. PMID 34562220 .  
  31. ↑ إيشو إس، روجاس إي، موثورامان ك، تام جيه، ليانغ إتش، لاندريث إس، لياو إم، فالزارانو دي، جوليان جيه بي، ميلنيك آر إيه (يوليو 2022). "التثبيط المزدوج لإنزيم ATPase الفجوي وTMPRSS2 ضروري للحجب الكامل لدخول فيروس SARS-CoV-2 إلى الخلايا" . العوامل المضادة للميكروبات والعلاج الكيميائي . 66 (7) e00439-22: e0043922. doi : 10.1128/aac.00439-22 . PMC 9295568. PMID 35703551 .  
  32. ↑ سابينو سي، باسيك إم، بيندر دي، إلجنر إف، هيميلسباخ كيه، هيلدت إي (يونيو 2019). "بافيلوميسين A1 وU18666A يعيقان عدوى فيروس زيكا بكفاءة" . الفيروسات . 11 ( 6): 524. doi : 10.3390/v11060524 . PMC 6630673. PMID 31174294 .  
  33. ↑ مولر إس، برون إس، رينيه إف، دي سيز جيه، لوفلر جيه بي، جيلتش-ديفيد إتش (أغسطس 2017). "الالتهام الذاتي في الأمراض الالتهابية العصبية". مراجعات المناعة الذاتية . 16 (8): 856-874 . doi : 10.1016/j.autrev.2017.05.015 . PMID 28572049 . 
  34. 1 2 كوزو، أو . إف.، توبراك، إم.، نوري، إم. إيه.، روبرتسون، جي. بي. (مارس 2017). "تأثير الجزيئات الليزوزومية على التوازن الخلوي". البحوث الدوائية . 117 : 177-184 . doi : 10.1016/j.phrs.2016.12.021 . PMID 28025106. S2CID 207368923 .  
  35. ↑ رافانان ب، سريكومار آي إف، تالوار ب (نوفمبر 2017). "الالتهام الذاتي: محور استجابات الإجهاد الخلوي". علوم الحياة . 188 : 53-67 . doi : 10.1016/j.lfs.2017.08.029 . PMID 28866100 .