Вчені зупиняють хворобу на вживання м’яса у мишей
Бактерія, яка є основною причиною некротизуючого фасциїту, або хвороби, що харчується тілом, викликає поширену смертельну інфекцію, змушуючи нервову систему зупинити імунну систему від атаки на неї.
Дослідники досліджують бактеріальну інфекцію, яка викликає некротизуючий фасцит.Команда, яку очолили вчені з Гарвардської медичної школи в Бостоні, штат Массачусетс, зробила дивовижне відкриття під час вивчення тактики стимулювання захворювання Streptococcus pyogenes у мишей з некротизуючим фасциитом.
Ви можете прочитати про дослідження у статті, яка незабаром буде опублікована в журналі Клітинка, де дослідники також пропонують два потенційні методи лікування.
Якщо вони досягнуть успіху у випробуваннях на тваринах та людях, лікування може мати величезну цінність для утримання „високоінвазивних бактеріальних інфекцій”.
«Некротизуючий фасцит, - пояснює старший автор дослідження Ісаак М. Чіу, доцент кафедри мікробіології та імунобіології в Гарвардській медичній школі, - це руйнівний стан, який залишається надзвичайно складним для лікування, і рівень смертності є неприпустимо високим».
М’ясоїдна хвороба
Хвороба, що харчується м’ясом, спричинена серйозною бактеріальною інфекцією підшкірної клітковини, тканини, яка лежить трохи нижче шкіри, та фасції, тканини, що покриває органи, що лежать усередині тіла.
Захворювання зустрічається дуже рідко; щороку це вражає приблизно 200 000 людей у всьому світі, що включає близько 1200 осіб у Сполучених Штатах.
Інфекцію, яку можуть спричинити кілька видів бактерій, діагностувати непросто, вона може раптово розвинутися і швидко поширитися. Якщо не лікувати своєчасно, це може призвести до «поліорганної недостатності та смерті», що трапляється приблизно в 30 відсотках випадків.
Після травми нервова система посилає один сигнал мозку, а інший - імунній системі. Перший сигнал викликає больові відчуття, а другий говорить імунній системі стримуватися.
Вчені припускають, що нейрони, або нервові клітини, мають таку здатність наказувати імунній системі стримуватись, щоб запобігти «надмірному розгортанню» імунних клітин, що може спричинити «побічне» пошкодження здорової тканини.
Професор Чіу зацікавився, як ця взаємодія нервової системи та імунної системи може працювати при хворобі, що харчується тілом, коли виявив, що у постраждалих пацієнтів часто виникає надмірний рівень болю, який виникав до появи симптомів.
Чи може бути, що бактерія якось використовувала цю природну подвійну реакцію на травму, щоб придушити імунну систему для власної вигоди?
Бактеріальний токсин викликає приглушення імунітету
Щоб дослідити це далі, він та його колеги розробили мишачу модель хвороби, що їсть тіло, вводячи тваринам бактерію S. pyogenes вибірка з інфікованих пацієнтів.
За допомогою моделі миші вони виявили, що токсин, що виробляється бактерією - відомий як стрептолізин S - є пусковим механізмом для болю та подальшого приглушення імунної системи.
У подальших тестах вони вводили мишам бактерії, які були генетично сконструйовані так, щоб вони не могли виробляти токсин. Хоча вони заразилися, миші не виявляли звичного болю, а також інфекція не стала інвазійною.
Дослідники підтвердили роль стрептолізину S, «переробивши» здатність продукувати токсин назад у модифіковані бактерії, а потім ввівши їх тим самим мишам. Інфекція переросла у «повномасштабну» хворобу, що харчується м’ясом.
Потім команда дала мишам антитіло, яке блокувало токсин. Симптоми болю у мишей значно зменшились, що підтверджує, що бактеріальний стрептолізин S був пусковим механізмом.
Основні молекулярні механізми
Дослідники провели подальші експерименти, в яких дослідили основні молекулярні механізми взаємодії нервової системи та імунної системи.
У них вони виявили, що стрептолізин S запускає нейрони, щоб посилати сигнал болю в мозок. Це також запускає інший сигнал до імунної системи, який змушує її виділяти нейромедіатор, або хімічний месенджер, який називається пептид, пов'язаний з геном кальцитоніну (CGRP), який потім стримує імунну відповідь.
Вони також виявили, що CGRP робить це, зупиняючи відправлення нейтрофілів і блокуючи їх здатність вбивати бактерії в місці рани.
«Ефективно, - зазначає професор Чіу, - цей нейрональний сигнал приглушує систему сигналізації, яка зазвичай закликає борців із інфекцією організму приборкати інфекцію».
Далі він пояснює, що така реакція є доречною, коли рана чиста і не інфікована - ви не хочете, щоб імунна система надходила і запалювала здорові тканини, намагаючись боротися з інфекцією, якої немає.
Але стрептококова бактерія цим користується і використовує ту саму стратегію, коли рана інфікована, що дозволяє хворобі безперешкодно розвиватися.
Пацієнти на ранній стадії некротизуючого фасциту часто відчувають величезну кількість болю, але не проявляють симптомів, які можна було б очікувати, що супроводжують його - таких як почервоніння, набряк та запалення.
Проте професор Чіу та його колеги припускають, що саме цього ви очікували б, якби з якихось причин не викликали нейтрофіли, які викликають запалення і позбавляють від бактерій.
Два можливі способи зупинити хворобу
Потім вчені провели ще один набір експериментів, в ході якого вони ввели бактерії у дві групи мишей: одну, в якій вони припинили здатність нервових волокон передавати больові сигнали, та іншу, в якій вони цього не робили.
Вони продемонстрували, що блокування больових нервів покращило контроль організму над інфекцією.
Різні експерименти, в яких мишам вводили ботулінічний нейротоксин А - блокатор нервів, який присутній в косметичних процедурах проти зморшок обличчя - показали, що такий підхід може спрацювати як лікування хвороби, що харчується тілом.
Ін’єкції блокатора нервів навіть через 2 дні після того, як миші вперше заразились і вже мали рани, зупинили хворобу, що спричинило більше пошкодження тканин.
Дослідники також перевірили ще один можливий спосіб боротьби з хворобою. Вони показали, що CGRP-блокатори зняли гальмо імунної системи, зупинивши нервові клітини надсилати сигнали зупинки. Вони також зупинили поширення некротизуючого фасциту на мишах.
"Наші висновки виявляють дивовижну нову роль нейронів у розвитку цієї хвороби та вказують на перспективні контрзаходи, що вимагають подальших досліджень".
Проф. Ісаак М. Чю