فصل کرونایی زندگی بشری؛ آنچه باید درباره اپیدمی و پاندمی بدانیم

همه‌گیری و دنیا‌گیری‌ها
در سال ۱۹۱۸ و ۱۹۱۹ نوعی بسیار خطرناک و کشنده از انفلوانزای نوع یک در تمام دنیا شایع شد. اغلب قربانیان این بیماری افراد بزرگسال جوان و سالم بودند. در گذشته باور بر این بود که طی این دنیاگیری ۵۰ میلیون نفر کشته شده‌اند اما بررسی‌های اخیر نشان می‌دهد که حدود ۱۰۰ میلیون نفر بر اثر این بیماری کشته شده‌اند که این تعداد معادل پنج درصد از جمعیت دنیا در آن سال بوده‌ است. یکی از دنیاگیری‌ها که از دهه هشتاد میلادی آغاز شده و تا امروز ادامه دارد بیماری ایدز است. در حال حاضر حدود ۳۸ میلیون نفر در دنیا مبتلا به ایدز هستند. تا کنون حدود ۲۵ میلیون نفر بر اثر این بیماری جان خود را از دست داده‌اند و فقط در سال ۲۰۱۸ حدود ۷۷۰هزار نفر به علت این بیماری از دنیا رفته‌اند.
خانواده ویروسی فیلوویریده شامل چند ویروس کشنده و خطرناک است که ایجاد تب‌های هموراژیک (خونریزی‌دهنده) می‌کنند. ویروس ابولا و ویروس ماربرورگ از اعضای این خانواده ویروسی هستند که در چند نوبت در کشورهای آفریقایی همه‌گیری ایجاد کرده‌اند.
خانواده ویروسی کوروناویریده شامل ویروس‌هایی است که عموما ایجاد عفونت‌های تنفسی خطرناک می‌کنند. به عنوان مثال بیماری‌های نشانگان تنفسی حاد (SARS) و نشانگان تنفسی خاورمیانه (MERS) و همچنین ویروس عامل بیماری کروناویروس ۲۰۱۹ (COVID-19) از اعضای این خانواده هستند که طی سال‌های مختلف ایجاد همه‌گیری و دنیاگیری کرده‌اند.

ژنتیک ویروس‌ها
ژنتیک ویروس‌های انسانی و حیوانی تاکنون به‌طور کامل شناخته نشده‌ است. علت اصلی این امر فقدان ساختمان سلولی و متابولیسم اختصاصی آنهاست. چون تکثیرشان کاملاً وابسته و گره خورده به سلول میزبان است، بررسی جزء به جزء آن دشوار و مراحل مختلف آن به سختی قابل پیگیری است. از طرفی ویروس‌ها از نظر ژنتیکی استوارتر از باکتری‌ها بوده و تغییرات ژنتیکی در آن‌ها به غیر از ویروس‌های آنفلوآنزا و ایدز در سایر ویروس‌های انسانی و حیوانی خیلی به ندرت اتفاق می‌افتد و به دست آوردن موتانت‌ها یا رکمبینانت‌های نوین بسیار مشکل است. از اینروبررسی ژنتیک آن‌ها به سادگی امکانپذیر نیست و دشواری آن در درمان بیماری‌های ویروسی منعکس می‌گردد.

تغییرات دو جانبه ژنتیکی ویروس‌ها
تغییرات دو جانبه ژنوم ویروس‌ها هنگامی به وقوع می‌پیوندند که ژنوم دو ویروس فعال هم‌زمان به داخل سلولی راه یافته و آن را عفونی نموده، سلول میزبان عمل تکثیر را در مورد هرد و با انجام رسانیده باشد. در این‌گونه موارد احتمال تغییرات و تعویض دو جانبه ژنتیکی در میان دو ویروس بسیار زیاد است که در این موارد قسمتی از اسید نوکلئیک ویروس اول به اسید نوکلئیک ویروس دیگر پیوسته اجباراً و ژن‌های جدیدی را همرا آورده به ژن‌های اولیه اضافه می‌کند. در صورتی‌که قسمتی از اسید نوکلئیک ویروس اول به اسید نوکلئیک ویروس دوم پیوسته و قسمتی از اسید نوکلئیک ویروس دوم به اسید نوکلئیک ویروس اول بپیوندد در این حالت ژنوم هر کدام قسمتی از دست می‌دهد و قسمتی دیگر به دست می‌آورد.

به‌طور کلی در این‌گونه موارد می‌توان احتمالات زیر را مشاهده نمود:
نوترکیبی
نوترکیبی، تعویض ترمیمی متقابل قسمت‌هایی از ژنوم دو ویروس فعال است که هم‌زمان بداخل سلولی راه یافته و آن را عفونی نموده باشند. تعویض اتفاقی قسمتی از ژنوم دو ویروس فعال گاهی سبب افزایش ویرولانسیا کاهش آن و احتمالاً تغییراتی در آنتی‌ژن‌های ویروس به عمل می‌آید. زمانی حاصل آن بدست آوردن خصوصیات جدیدیست که ویروس تا به حال فاقد آن بوده وبا کسب آن به کلی تغییر ماهیت بدهد. رکمبیناسیون در ویروس‌های آبله و آنفلوآنزا و فلج اطفال و باکتریوفاژها گزارش شده‌است.

فعال شدن متقاطع
تلاقی ژنوم ویروس فعالی با ژنوم ویروس غیرفعالی که هم‌زمان بداخل سلولی راه یافته و آن را عفونی نموده باشند گاهی منجر به تعویض متقاطع قسمتی از ژنوم آن‌ها شده و هر دو ویروس حاصل این تغییرات خصوصیات جدیدی را کسب کرده و در نتیجه هر دو ویروس پدیدار و فعال می‌گردند. برای مثال جهت تهیه واکسن از ویروسی‌هایی که در سلول‌های معینی قابل تکثیر نیستند می‌توان آن‌ها را به کمک این تغییرات ژنتیکی برای تکثیرشان در سلول‌های مورد نظر فعال نمود.

دوباره فعال شدن افزایشی
زمانی است که دو ویروس غیرفعال به سلولی راه میابند و اسید نوکلئیک غیرفعال آن دو به تعمیر و ترمیم یکدیگر پرداخته در نتیجه یک ویروس فعال و دارای خصوصیات هر دو به وجود می‌آید. این امر و افزایش ژنتیکی متقابل که در این صورت اتفاق می‌افتد احتمال ویروسی فعال و خشن حاصل می‌گردد.

تغییرات دو جانبه غیر ژنتیکی
هنگامی دو ویروس هم‌زمان به سلولی راه یابند و تکثیر شوند، اگر اطلاعات ژنتیکی ویروس اولی (ژنوتیپ) در کاپسید (فنوتیپ) ویروس دومی جایگزین شود اختلاط فنوتیپیک رخ می‌دهد. این امر موجب پیدایش دو ویروس جدید که به‌طور اتفاقی فنوتیپ و ژنوتیپ آن‌ها تغییر یافته می‌گردد. این حالت پایدار نبوده، در صورتی‌ که هر کدام سلولی را عفونی سازند ویروس‌های نوزاد فنوتیپ عاریه را از دست داده فنوتیپ اصلی خود را عیان خواهند نمود.

اختلاط ژنوتیپی
گاهی عفونت هم‌زمان سلول با دو ویروس مختلف منجر به اختلاط ژنوتیپ آن‌ها می‌گردد؛ بنابراین درصورتی که که یک ویروس از نظر ژنتیکی اطلاعات کامل دو ویروس مختلف را دربرداشته رد یعنی دو ژنوم مختلف در کاپسیدش جای گرفته باشند از اختلاط ژنوتیپ سخن می‌گوییم. در این گونه موارد نیز، ثبات ژنتیکی وجود ندارد. حاصل اولین تکثیر آن ویروس منجر به پدیدار شدن دو ویروس مختلف خواهند بود. این پدیده در ویروس‌های پارامیکسو گزارش شده‌است.

تداخل (انترفرانس)
تجربه نشان می‌دهد، گاهی کشت‌های سلولی پس از عفونی شدن به وسیله ویروسی در قبال عفونت با ویروس‌های دیگری نوعی مصونیت نشان می‌دهند. حتی اگر ویروس دیگری بداخل سلول نفوذ کند به تکثیر نمی‌شود. علت آن به احتمال زیاد ترشح انترفرون سلولی یا کنترل و هدایت متابولیسم سلول توسط ویروس عفونت‌زا و عدم امکان برای کنترل و هدایت سلول توسط ویروس دوم است. عکس عمل انتر فرانس نیز امکانپذیر است. در این صورت سلول‌های عفونی شده توسط ویروسیکم تکثیر ویروس دوم را تشدید و افزایش می‌دهند. احتمالاً علت این امر جلوگیری از ترشح انترفرون به کمک اطلاعات ژنتیکی ویروس دوم است. عکس انتر فرانس امکان دیگریست که با همکاری دو ویروس در جلوگیری از ادامه متابولیسم سلول نتیجه به نفع هر دو ویروس بوده مراحل تکثیر هر دو ویروس ممکن می‌سازد. گاهی هنگامی که دو ویروس ناکامل و ناقص سلولی را عفونی می‌کنند، گرچه هیچ‌کدام به تنهائی امکان را نداشته و احتمال تکثیرشان بسیار ناچیز است، اطلاعات ژنتیکی دو ویروس می‌توانند مکمل یکدیگر شده وبا مهار و کنترل متابولیسم سلول هر دو آن‌ها به تکثیر رسند.

مایکوباکتریوم
مایکوباکتریوم (به لاتین: (Mycobacterium))، جنسی از شاخه اکتینو باکتریاسه است که در خانواده خود به نام مایکوباکتریاسه قرار می‌گیرد. جنس مایکوباکتریوم شامل بیماری زاهای مهمی مانند مایکوباکتریوم توبرکلوزیس (عامل بیماری سل) و مایکوباکتریوم لپره (عامل بیماری جذام) است. پیشوند یونانی myco به معنای قارچ است به این دلیل که باکتری همانند قارچ در سطح محیط کشت مایع رشد می‌کند.

ویژگی‌های میکروب شناسی
مایکوباکتریوم، باکتری‌هایی هوازی، غیر متحرک (غیر از مایکوباکتریوم مارینوم که در داخل ماکروفاژها متحرک است) و اسید فاست هستند. آن‌ها کپسول یا اندوسپور تولید نمی‌کنند. با این وجود، مقاله جدیدی در مجله علمی PNAS، اسپورزایی را در مایکوباکتریوم مارینوم و شاید مایکوباکتریوم بوویس نشان می‌دهد اما سایر دانشمندان، این بحث را به چالش کشیده‌اند و با آن به مخالفت پرداخته‌اند. مایکوباکتریوم‌ها، باکتری‌هایی اسید فاست هستند. آن‌ها دیواره سلولی ضخیمی دارند. دیواره سلولی در مایکوباکتریوم، اب گریز (هیدروفوبیک)، مومی و غنی از اسیدهای مایکولیک است. دیواره سلولی دارای لایه مایکولات و یک لایه پپتیدوگلیکان است که توسط یک نوع پلی ساکارید ویژه به نام آرابینوگالاکتان در کنار هم قرار گرفته‌اند. دیواره سلولی موجب سرسخت بودن و مقاومت باکتری نسبت به شرایط محیطی است. مسیرهای بیوسنتزی اجزای دیواره سلولی، اهداف مناسبی برای داروهای جدید سل هستند. بسیاری از گونه‌های مایکوباکتریوم بر روی محیط‌های کشت ساده (دارای اسیدهای آمینه و آمونیوم به عنوان منبع نیتروژن، گلیسرول به عنوان منبع کربن و نمک‌های معدنی) رشد می‌کنند. دمای رشد مناسب برای گونه‌های مختلف، متفاوت است و از ۲۰ تا بیش از ۵۰ درجه سانتی گراد بر اساس گونه، متفاوت است. کشت برخی از گونه‌ها بسیار مشکل است (گونه‌های مشکل پسند) و برخی دیگر زمان تقسیم بسیار طولانی دارند مانند مایکوباکتریوم لپره (عامل بیماری جذام) که هربار تقسیم آن، ۲۰ روز طول می‌کشد. کافی است این مدت زمان را با زمان تقسیم E.coli در هر ۲۰ دقیقه مقایسه کنید! همچنین روش‌های دستکاری ژنتیکی در مایکوباکتریوم‌ها هنوز به اندازه سایر باکتری‌ها پیشرفت نکرده‌است. مایکوباکتریوم‌ها را می‌توان بر اساس سرعت رشد تقسیم‌بندی کرد. آن‌هایی که در مدت ۷ روز، کلنی‌های قابل مشاهده با چشم غیرمسلح تولید می‌کنند، سریع‌الرشد نامیده می‌شوند و سایرین، کند رشد نامیده می‌شوند.

بیماریزایی
مایکوباکتریوم‌ها می‌توانند میزبان را بدون هیچ نشانه‌ای آلوده سازند. به عنوان مثال، بیلیون‌ها نفر در جهان دارای عفونت بدون علامت مایکوباکتریوم توبرکلوزیس هستند.
عفونت سلی (یا آلودگی به میکروب سل) زمانی اتفاق می‌افتد که فرد باسیل سل را در بدنش حمل کند، اما تعداد باکتری‌ها کم بوده و در حالت خفته قرار داشته باشند. در این حالت این باکتری‌های خفته تحت کنترل سیستم دفاعی بوده و باعث بیماری نمی‌شوند.
عفونت‌های مایکوباکتریومی به سختی درمان می‌شوند. دیواره سخت باکتری، علت این امر است. همچنین آن‌ها به‌طور طبیعی به برخی از آنتی‌بیوتیک‌های متوقف‌کننده بیوسنتز دیواره سلولی مانند پنی سیلین مقاوم هستند. دیواره سلولی ویژه آن‌ها موجب پایداری آن‌ها به مدت طولانی در برابر اسیدها، بازها، شوینده‌ها، آنتی‌بیوتیک‌ها، سیستم ایمنی بدن و غیره می‌شود. بیشتر مایکوباکتریوم‌ها به آنتی‌بیوتیک‌های کلاریترومایسین و ریفامایسین حساس هستند. پروتئین‌های سطحی و ترشحی مایکوباکتریوم‌ها مانند سایر باکتری‌ها، در بیماریزایی آن‌ها نقش دارند.

تقسیم‌بندی پزشکی
مایکوباکتریوم‌ها بر اساس معیارهای پزشکی به چند گروه تقسیم می‌شوند: کمپلکس مایکوباکتریوم توبرکلوزیس که شامل مایکوباکتریوم توبرکلوزیس، مایکوباکتریوم بوویس، مایکوباکتریوم آفریکانوم، مایکوباکتریوم میکروتی و مایکوباکتریوم لپره‌ است. مایکوباکتریوم‌های غیر سلی (به لاتین: (Nontuberculous mycobacteria)) یا به اصطلاح NTM که می‌توانند بیماری‌های ریوی شبیه سل، لنفادنیت، عفونت‌های پوستییا منتشر ایجاد کنند.

ژنوم
تعیین توالی مقایسه‌ای مایکوباکتریوم‌ها نشان دهنده پروتئین‌های منحصربه‌فرد و ویژه‌ای در گونه‌های مختلف مایکوباکتریوم است. همچنین ۱۴ پروتئین فقط در گونه‌های مایکوباکتریوم و نوکاردیا یافت شده‌اند که بیانگر ارتباط نزدیک دو جنس اخیر است.

مایکوباکتریوفاژها
فاژهایی (ویروس) هستند که مایکوباکتریوم‌ها را آلوده می‌سازند. شاید در آینده از آن‌ها برای درمان سل (فاژ درمانی) استفاده شود.

گونه‌ها
با استفاده از تست‌های فنوتیپی می‌توان گونه‌های مختلف مایکوباکتریوم را از هم متمایز ساخت. در تقسیم‌بندی قدیمی، از ویژگی‌های ظاهری و سرعت رشد برای طبقه‌بندی مایکوباکتریوم‌ها استفاده می‌شد. در طبقه‌بندی جدید از علم شاخه بندی و فیلوژنتیک برای طبقه‌بندی استفاده می‌شود. در زیر به برخی از گونه‌های مهم اشاره می‌کنیم:

کندرشدها
کمپلکس مایکوباکتریوم توبرکلوزیس
مایکوباکتریوم توبرکلوزیسM. tuberculosis
مایکوباکتریوم بوویس (M. bovis)
مایکوباکتریوم آفریکانوم (M. africanum)
مایکوباکتریوم میکروتی (M. microti)
کمپلکس مایکوباکتریوم آویوم
مایکوباکتریوم آویوم زیر گونه آویوم (M. avium avium)
مایکوباکتریوم آویوم زیر گونه پاراتوبرکلوزیس (M. avium paratuberculosis)
مایکوباکتریوم آویوم زیر گونه سیلواتیکوم (M. avium silvaticum)
مایکوباکتریوم آویوم زیرگونه هومینی سوئیس (M. avium "hominissuis)
مایکوباکتریوم کلمبینس (M. colombiense)
مایکوباکتریوم ایندیکوس پرانی (M. indicus pranii)
کلاد (زیست دسته) مایکوباکتریوم گوردونه
مایکوباکتریوم گوردونه (M. gordonae)
مایکوباکتریوم آسیاتیکوم (M. asiaticum)
کلاد (زیست دسته) مایکوباکتریوم کانزاسی
مایکوباکتریوم کانزاسی (M. kansasii)
مایکوباکتریوم گاستری (M. gastri)
کلاد (زیست دسته) مایکوباکتریوم نان کروموژنیکوم (غیرکروموژنیک)
مایکوباکتریوم نان کروموژنیکوم (M. nonchromogenicum)
مایکوباکتریوم تره (M. terrae)
مایکوباکتریوم‌های تولیدکننده مایکولاکتون
مایکوباکتریوم اولسرانس (M. ulcerans)
مایکوباکتریوم شوتسی (M. pseudoshottsii)
کلاد (زیست دسته) مایکوباکتریوم سیمیه
مایکوباکتریوم سیمیه (M. simiae)
مایکوباکتریوم جناونس (M. genavense)

گونه‌های غیرقابل طبقه‌بندی
مایکوباکتریوم لپره (M. leprae)
مایکوباکتریوم لپره موریوم (M. lepraemurium)
مایکوباکتریوم لپروماتوزیس (M. lepromatosis)
مایکوباکتریوم مارینوم (M. marinum)
مایکوباکتریوم سزولگای (شژولگای) (M. szulgai)
مایکوباکتریوم اسکروفولاسئوم (M. scrofulaceum)
مایکوباکتریوم زنوپی (گزنوپی) (M. xenopi)

گونه‌های با رشد متوسط
مایکوباکتریوم اینترمدیوم (M. intermedium)

سریع الرشدها
کلاد (زیست دسته) مایکوباکتریوم چلونه
مایکوباکتریوم چلونه (M. chelonae)
مایکوباکتریوم آبسسوس (M. abscessus)
کلاد (زیست دسته) مایکوباکتریوم فورتئیتوم
مایکوباکتریوم فورتئیتوم (M. fortuitum)
کلاد (زیست دسته) مایکوباکتریوم پارافورتئیتوم
مایکوباکتریوم پارافورتئیتوم (M. parafortuitum)
کلاد (زیست دسته) مایکوباکتریوم واکه

مایکوباکتریوم واکه (M. vaccae)
گونه‌های غیرقابل طبقه‌بندی
مایکوباکتریوم فلاوسنس (M. flavescens)
مایکوباکتریوم فلئی (M. phlei)
مایکوباکتریوم اسمگماتیس (M. smegmatis)

اسپور
اسپور ساختار مقاومی در سه گروه از باکتریهاست: Bacillus ,ColesteridumSporosarcina. تنها این سه گروه توانایی تولید اسپور را دارند. که تولید اسپور جزءالینفک زندگی این باکتری‌ها محسوب می شود. معمولا این باکتری‌ها در شرایط نامساعد محیطی تمایل به ایجاد اسپور یا هاگ دارند که آنها را در برابر عوامل نامساعد فیزیکی وشیمیایی محیط (حرارت 100 درجه، حرارت پاستوریزاسیون، حرارت تندالیزاسیونو ...) مقاوم می سازند. اصطالحا مرحله اسپورگذاری را sporolution می‌گویند. در مرحله اسپورسازی از یک منبع انرژی به نام پلی هیدروکسی بوتیرات استفاده می‌کنند.

ماهیت شیمیایی اسپور
4 لایه اطراف اسپور را احاطه می‌کنند که از خارج به داخل شامل:
خارجی ترینلایه، اگزوسپوریوم، لایه دوم، coat spore، لایه سوم cortex و لایه مرکزی، core است. core شامل پپتیدو گلیکان و غشای سیتوپالسمی است و در مرکز core، سیتوپالسم، DNA و RNA قرار دارند.
قسمت اعظم اسپور از جنس کلسیم و دی پیکلونیک اسید است و وجود این دو باعث استحکام اسپور می‌گردد. همچنین یون منگنز و اسید آمینه سیستئین نیز به مقدار زیادی موجودند. سیستئین موجب مقاومت اسپور در برابر اشعه‌های X و UV می‌گردد. آب و فسفر و فسفات نیز به مقدر بسیار کمی در ساختار شیمیایی اسپور دیده شده است. باکتری‌های اسپور دار در میکروبیولوژی غذایی بسیار مورد توجه قرار می‌گیرند، به ویژه در صنایع کنسرو‌سازی. این باکتری‌ها موجب مسمومیت‌های غذایی می‌گردند و گاهی با تولید توکسین باعث بروز علائمی همچون تهوع‌، اسهال و استفراغ می‌شوند.

باکتری‌های اسپور‌دار
عامل سیاه زخم - دارای اسپور مرکزی antracis Bacillus
عامل کزاز - دارای اسپور نزدیک انتهایی tetani Colesteridum
عامل بوتولیسم - دارای اسپور نزدیک انتهایی botulinum Colesteridum
عامل قانقاریا - gasgengrene دارای اسپور نزدیک انتهایی