Bakteria, która jest główną przyczyną martwiczego zapalenia powięzi, znana również jako choroba żywiąca się mięsem, prowadzi do poważnych, często śmiertelnych zakażeń. W wyniku działania tej bakterii układ nerwowy hamuje reakcję układu odpornościowego, co sprawia, że organizm nie jest w stanie skutecznie zwalczać infekcji.
Zespół badawczy pod kierownictwem naukowców z Harvard Medical School w Bostonie dokonał przełomowego odkrycia, analizując mechanizmy działania tej choroby u myszy z martwiczym zapaleniem powięzi.
O badaniu można przeczytać w artykule, który wkrótce ukaże się w czasopiśmie naukowym, gdzie badacze zaproponowali również dwa potencjalne podejścia do terapii.
Jeśli badania te przejdą pomyślnie na modelach zwierzęcych i ludzi, nowe metody leczenia mogą okazać się niezwykle wartościowe w walce z «wysoce inwazyjnymi zakażeniami bakteryjnymi».
«Nekrotyczne zapalenie powięzi» – mówi starszy autor badań, Isaac M. Chiu, adiunkt mikrobiologii i immunobiologii w Harvard Medical School – «to poważny stan, który pozostaje niezwykle trudny w leczeniu i charakteryzuje się wysoką, nieakceptowalną śmiertelnością.»
Choroba odżywiania
Choroba żywiąca się mięsem jest skutkiem poważnej infekcji bakteryjnej tkanki podskórnej oraz powięzi, tkanki pokrywającej organy wewnętrzne. Choć jest to schorzenie rzadkie, dotyka około 200 000 osób rocznie na całym świecie, w tym około 1200 osób w Stanach Zjednoczonych.
Infekcja, którą mogą wywołać różne rodzaje bakterii, nie jest łatwa do zdiagnozowania i może rozwijać się nagle, szybko się rozprzestrzeniając. W przypadku braku szybkiego leczenia, może prowadzić do «niewydolności wielonarządowej i śmierci» w około 30% przypadków.
Po urazie układ nerwowy wysyła dwa sygnały: jeden do mózgu, który wywołuje ból, a drugi do układu odpornościowego, informujący go o konieczności wstrzymania odpowiedzi immunologicznej.
Naukowcy sugerują, że neurony posiadają zdolność instruktażu układu immunologicznego, aby powstrzymał się przed nadmiernym rozmieszczeniem komórek odpornościowych, co mogłoby prowadzić do uszkodzenia zdrowej tkanki.
Prof. Chiu zaintrygował się, dlaczego pacjenci z tą chorobą często doświadczają intensywnego bólu przed wystąpieniem innych objawów.
Czy bakteria mogłaby w jakiś sposób wykorzystać tę naturalną, podwójną reakcję na uraz, aby tłumić układ odpornościowy na swoją korzyść?
Toksyna bakteryjna wyzwala immunologiczne wyciszanie
Aby to zbadać, on i jego zespół opracowali model myszy z chorobą żywiącą się mięsem, wstrzykując zwierzętom bakterie pobrane od zakażonych ludzi.
Badania wykazały, że toksyna wytwarzana przez bakterię, znana jako streptolizyna S, wyzwala ból i następnie tłumi odpowiedź układu odpornościowego.
W kolejnych testach wstrzyknęli myszom genetycznie zmodyfikowane bakterie, które nie mogły wytwarzać toksyny. Choć były zainfekowane, myszy nie odczuwały typowego bólu, a infekcja nie stała się inwazyjna.
Naukowcy potwierdzili rolę streptolizyny S, przywracając zdolność do wytwarzania toksyn do zmodyfikowanych bakterii i wprowadzając je do tych samych myszy. Infekcja rozwinęła się w «pełnowymiarową» chorobę żywiącą się mięsem.
Zespół następnie podawał myszom przeciwciało blokujące toksynę. Objawy bólu znacznie się zmniejszyły, co potwierdziło, że streptolizyna S była kluczowym czynnikiem wyzwalającym.
Podstawowe mechanizmy molekularne
Naukowcy przeprowadzili dalsze eksperymenty, badając podstawowe molekularne mechanizmy interakcji między układem nerwowym a układem odpornościowym.
Odkryli, że streptolizyna S stymuluje neurony do wysyłania sygnału bólu do mózgu, co uruchamia kolejny sygnał dla układu odpornościowego, który wydziela neuroprzekaźnik zwany peptydem spokrewnionym z genem kalcytoniny (CGRP), hamując odpowiedź immunologiczną.
Naukowcy odkryli także, że CGRP blokuje zarówno uwalnianie neutrofili, jak i ich zdolność do eliminacji bakterii w miejscu infekcji.
«Skutecznie,» zauważa prof. Chiu, «ten neuronowy sygnał wycisza system alarmowy, który normalnie wzywa do akcji komórki odpornościowe, aby ograniczyć rozprzestrzenianie się infekcji.»
Taka reakcja jest uzasadniona, gdy rana jest czysta i niezainfekowana – nie chcemy, aby układ odpornościowy niszczył zdrową tkankę w obliczu nieistniejącej infekcji.
Jednak bakteria strep wykorzystuje tę strategię nawet w przypadku zakażenia, co pozwala jej się rozwijać bez przeszkód.
Pacjenci w początkowym stadium martwiczego zapalenia powięzi mogą odczuwać intensywny ból, ale nie wykazują charakterystycznych objawów, takich jak zaczerwienienie, obrzęk czy stan zapalny.
Prof. Chiu i jego zespół sugerują, że to może być związane z brakiem wezwania neutrofili w celu eliminacji bakterii.
Dwa możliwe sposoby na powstrzymanie choroby
W następnej serii eksperymentów naukowcy wprowadzili bakterie do dwóch grup myszy: jednej, której zablokowano zdolność włókien nerwowych do przenoszenia sygnałów bólowych, a drugiej – kontrolnej.
Wyniki pokazały, że blokowanie nerwów bólowych poprawia kontrolę organizmu nad infekcją.
Dalsze eksperymenty z użyciem neurotoksyny botulinowej A, znanej z zastosowań kosmetycznych, wykazały, że takie podejście może być skuteczne w leczeniu choroby żywiącej się mięsem.
Wstrzyknięcia neuroblokera, nawet po 2 dniach od pierwszej infekcji, zatrzymały rozprzestrzenianie się choroby, ograniczając uszkodzenia tkanek.
Badacze przetestowali także inne metody walki z chorobą, wykazując, że blokery CGRP usuwają hamulce z układu odpornościowego, co pozwala komórkom nerwowym na wysyłanie sygnałów do działania. Umożliwiło to również powstrzymanie martwiczego zapalenia powięzi przed dalszym rozprzestrzenieniem się u myszy.
«Nasze odkrycia ujawniają zaskakującą nową rolę neuronów w rozwoju tej choroby i wskazują na obiecujące możliwości terapeutyczne, które zasługują na dalsze badania,» podsumowuje prof. Isaac M. Chiu.
