Ученые остановили болезнь поедания плоти у мышей
Бактерия, которая является основной причиной некротического фасциита или болезни поедания плоти, вызывает широко распространенную смертельную инфекцию, заставляя нервную систему останавливать ее атаку.
Команда, возглавляемая учеными из Гарвардской медицинской школы в Бостоне, Массачусетс, сделала удивительное открытие, изучая тактику развития болезни. Streptococcus pyogenes у мышей с некротическим фасциитом.
Вы можете прочитать об исследовании в статье, которая вскоре будет опубликована в журнале. Клетка, где исследователи также предлагают два возможных лечения.
Если они преуспеют в испытаниях на животных и людях, лечение может иметь огромное значение в сдерживании «высокоинвазивных бактериальных инфекций».
«Некротический фасциит, - объясняет старший автор исследования Исаак М. Чиу, доцент кафедры микробиологии и иммунобиологии Гарвардской медицинской школы, - это разрушительное заболевание, которое по-прежнему чрезвычайно сложно лечить, и уровень смертности от него неприемлемо высок».
Болезнь поедания плоти
Болезнь поедания плоти вызывается серьезной бактериальной инфекцией подкожной клетчатки, ткани, которая находится непосредственно под кожей, и фасции, ткани, покрывающей органы, лежащие внутри тела.
Заболевание встречается очень редко; ежегодно им страдают около 200 000 человек во всем мире, в том числе около 1 200 человек в Соединенных Штатах.
Инфекцию, которая может быть вызвана несколькими типами бактерий, нелегко диагностировать, она может развиваться внезапно и быстро распространяться. Если вовремя не лечить, это может привести к «полиорганной недостаточности и смерти», что происходит примерно в 30% случаев.
После травмы нервная система посылает один сигнал в мозг, а другой - в иммунную. Первый сигнал вызывает болевые ощущения, а второй заставляет иммунную систему сдерживаться.
Ученые предполагают, что нейроны или нервные клетки обладают этой способностью инструктировать иммунную систему сдерживаться, чтобы предотвратить «чрезмерное развертывание» иммунных клеток, которое может вызвать «побочный» ущерб здоровой ткани.
Профессор Чиу заинтересовался, как это взаимодействие нервной системы и иммунной системы может работать при болезни, поедающей плоть, когда он обнаружил, что пораженные пациенты часто испытывали чрезмерную боль, которая возникала до появления симптомов.
Может быть, бактерия каким-то образом использовала эту естественную двойную реакцию на травму для подавления иммунной системы в своих интересах?
Бактериальный токсин вызывает подавление иммунитета
Чтобы исследовать это дальше, он и его коллеги разработали мышиную модель плотоядного заболевания, введя животным бактерии. S. pyogenes взяты у инфицированных людей.
Используя мышиную модель, они обнаружили, что продуцируемый бактерией токсин, известный как стрептолизин S, был спусковым крючком для боли и последующего подавления иммунной системы.
В дальнейших испытаниях они вводили мышам бактерии, которые были генетически сконструированы таким образом, чтобы они не могли производить токсин. Хотя они заразились, мыши не проявляли обычной боли, и инфекция не стала инвазивной.
Исследователи подтвердили роль стрептолизина S, «переработав» способность продуцировать токсины обратно в модифицированные бактерии и затем введя их тем же мышам. Инфекция переросла в «полномасштабную» плотоядную болезнь.
Затем команда дала мышам антитело, которое блокировало токсин. Симптомы боли у мышей значительно уменьшились, подтверждая, что бактериальный стрептолизин S был спусковым крючком.
Основные молекулярные механизмы
Исследователи провели дальнейшие эксперименты, в которых они исследовали основные молекулярные механизмы взаимодействия между нервной системой и иммунной системой.
В них они обнаружили, что стрептолизин S запускает нейроны, чтобы посылать сигнал боли в мозг. Это также запускает другой сигнал для иммунной системы, который заставляет ее секретировать нейротрансмиттер или химический посредник, называемый пептидом, связанным с геном кальцитонина (CGRP), который затем сдерживает иммунный ответ.
Они также обнаружили, что CGRP делает это, останавливая доставку нейтрофилов и блокируя их способность убивать бактерии в месте раны.
«Фактически, - отмечает профессор Чиу, - этот нейронный сигнал заглушает сигнальную систему, которая обычно призывает борцов с инфекцией в организме обуздать инфекцию».
Далее он объясняет, что такая реакция уместна, когда рана чистая и не инфицирована - вы не хотите, чтобы иммунная система вмешалась и воспламенила здоровые ткани в попытке справиться с инфекцией, которой нет.
Но стрептококковая бактерия пользуется этим и применяет ту же стратегию, когда рана инфицирована, позволяя болезни развиваться беспрепятственно.
Пациенты на ранней стадии некротического фасциита часто чувствуют сильную боль, но не проявляют симптомов, которые можно было бы ожидать, чтобы сопровождать ее, таких как покраснение, отек и воспаление.
Однако профессор Чиу и его коллеги предполагают, что этого можно было бы ожидать, если бы по какой-то причине не были вызваны нейтрофилы, вызывающие воспаление и избавляющие от бактерий.
Два возможных способа остановить болезнь
Затем ученые провели еще одну серию экспериментов, в которых они представили бактерии двум группам мышей: в одной они остановили способность нервных волокон передавать болевые сигналы, а в другой - нет.
Они продемонстрировали, что блокирование болевых нервов улучшает контроль организма над инфекцией.
Различные эксперименты, в которых мышам вводили ботулинический нейротоксин А - блокатор нервов, который присутствует в косметических средствах против морщин на лице, - показали, что такой подход может работать в качестве лечения болезни поедания плоти.
Инъекции блокатора нервов даже через 2 дня после того, как мыши были впервые инфицированы и уже имели раны, остановили болезнь, вызывая еще большее повреждение тканей.
Исследователи также протестировали еще один возможный способ борьбы с болезнью. Они показали, что блокаторы CGRP снимают тормоза с иммунной системы, не позволяя нервным клеткам посылать сигналы остановки. Они также остановили распространение некротического фасциита у мышей.
«Наши результаты показывают удивительно новую роль нейронов в развитии этого заболевания и указывают на многообещающие меры противодействия, которые требуют дальнейшего изучения».
Проф. Исаак М. Чиу
