Bakteria, która jest główną przyczyną martwiczego zapalenia powięzi lub choroby żywiącej się mięsem, powoduje powszechne, śmiertelne zakażenie, powodując, że układ nerwowy powstrzymuje układ odpornościowy przed atakowaniem go.
Zespół, który został poprowadzony przez naukowców z Harvard Medical School w Bostonie, dokonał zaskakującego odkrycia podczas studiowania taktyk promujących choroby u myszy z martwiczym zapaleniem powięzi.
O badaniu można przeczytać w artykule, który zostanie wkrótce opublikowany w czasopiśmie, gdzie naukowcy sugerują również dwa potencjalne sposoby leczenia.
Jeżeli uda im się przeprowadzić badania na zwierzętach i ludziach, leczenie może mieć ogromną wartość w zakresie „wysoce inwazyjnych zakażeń bakteryjnych”.
„Nekrotyczne zapalenie powięzi” – wyjaśnia starszy autor badań Isaac M. Chiu, który jest adiunktem w dziedzinie mikrobiologii i immunobiologii w Harvard Medical School, „jest wyniszczającym stanem, który pozostaje niezwykle trudny w leczeniu i ma wysoką śmiertelność, która jest nieakceptowana.”
Choroba odżywiania
Choroba żywiąca się mięsem jest spowodowana poważną infekcją bakteryjną tkanki podskórnej, tkanki znajdującej się tuż pod skórą i powięź, tkanką, która pokrywa organy znajdujące się w ciele.
Choroba jest bardzo rzadka; każdego roku dotyka około 200 000 osób na całym świecie, co obejmuje około 1200 osób w Stanach Zjednoczonych.
Infekcja – która może być spowodowana przez kilka rodzajów bakterii – nie jest łatwa do zdiagnozowania, a może rozwinąć się nagle i szybko rozprzestrzeniać. Jeśli leczenie nie nastąpi szybko, może spowodować „niewydolność wielonarządową i śmierć”, co występuje w około 30 procentach przypadków.
Po urazie układ nerwowy wysyła jeden sygnał do mózgu, a drugi do układu odpornościowego. Pierwszy sygnał wywołuje odczucia bólowe, a drugi mówi, że układ odpornościowy powstrzymuje się.
Naukowcy sugerują, że neurony, czyli komórki nerwowe, mają zdolność do instruowania układu immunologicznego, aby powstrzymał się, aby zapobiec nadmiernemu rozmieszczeniu komórek odpornościowych, które mogą powodować „uboczne” uszkodzenie zdrowej tkanki.
Prof. Chiu zainteresował się tym, jak ten układ nerwowy i układ odpornościowy mogą działać w chorobie zjadającej mięso, kiedy odkrył, że dotknięci pacjenci często doświadczali nadmiernego poziomu bólu, który wystąpił przed wystąpieniem objawów.
Czy to możliwe, że bakteria w jakiś sposób wykorzystała tę naturalną podwójną reakcję na uraz, aby tłumić układ odpornościowy dla własnej korzyści?
Toksyna bakteryjna wyzwala immunologiczne wyciszanie
Aby to dokładniej zbadać, on i jego współpracownicy opracowali mysi model choroby żywiącej się mięsem poprzez wstrzyknięcie zwierzętom bakterii pobranej od zakażonych ludzi.
Korzystając z modelu myszy, odkryli, że toksyna wytwarzana przez bakterię – znana jako streptolizyna S – wyzwala ból i następnie wycisza układ odpornościowy.
W dalszych testach wstrzyknęli myszom bakterie, które zostały zmodyfikowane genetycznie, aby nie mogły wytworzyć toksyny. Chociaż zostały zainfekowane, myszy nie wykazywały zwykłego bólu i infekcja nie stała się inwazyjna.
Naukowcy potwierdzili rolę streptolizyny S poprzez „przeprojektowanie” zdolności do wytwarzania toksyn z powrotem do zmodyfikowanych bakterii, a następnie wprowadzenie ich do tych samych myszy. Infekcja rozwinęła się w „pełnowymiarową” chorobę zjadającą mięso.
Zespół następnie dał myszom przeciwciało blokujące toksynę. Objawy bólu myszy były znacznie zmniejszone, co potwierdza, że bakteryjna streptolizyna S była wyzwalaczem.
Podstawowe mechanizmy molekularne
Naukowcy przeprowadzili dalsze eksperymenty, w których badali podstawowe molekularne mechanizmy interakcji między układem nerwowym a układem odpornościowym.
W nich odkryli, że streptolizyna S wyzwala neurony, aby wysłać sygnał bólu do mózgu. To również uruchamia kolejny sygnał dla układu odpornościowego, który powoduje, że wydziela on neuroprzekaźnik lub chemiczny przekaźnik zwany peptydem spokrewnionym z genem kalcytoniny (CGRP), który następnie zatrzymuje odpowiedź immunologiczną.
Naukowcy odkryli także, że CGRP robi to, zarówno zatrzymując uwalnianie neutrofili, jak i blokując ich zdolność do zabijania bakterii w miejscu rany.
„Skutecznie,” zauważa prof. Chiu, „ten neuronowy sygnał wycisza system alarmowy, który normalnie wzywa strażaków infekcji organizmu, aby ograniczyć infekcję.”
Dalej wyjaśnia, że taka reakcja jest odpowiednia, gdy rana jest czysta i niezainfekowana – nie chcesz, aby układ odpornościowy wchodził i rozpalał zdrową tkankę, próbując poradzić sobie z infekcją, której nie ma.
Ale bakteria strep wykorzystuje to i wywołuje tę samą strategię, gdy rana jest zakażona, umożliwiając rozwój choroby bez przeszkód.
Pacjenci we wczesnym stadium martwiczego zapalenia powięzi często odczuwają ogromną ilość bólu, ale nie wykazują objawów, które można by im towarzyszyć – takich jak zaczerwienienie, obrzęk i stan zapalny.
Prof. Chiu i jego współpracownicy sugerują jednak, że właśnie tego można się było spodziewać, gdyby z jakiegoś powodu neutrofile wywołujące zapalenie i pozbyć się bakterii nie zostały wezwane.
Dwa możliwe sposoby na powstrzymanie choroby
Następnie naukowcy przeprowadzili kolejną serię eksperymentów, w których bakterie zostały wprowadzone do dwóch grup myszy: jednej, w której zatrzymały zdolność włókien nerwowych do przenoszenia sygnałów bólowych, a inne nie.
Wykazano, że blokowanie nerwów bólowych poprawia kontrolę organizmu nad zakażeniem.
Różne eksperymenty, w których myszom wstrzykiwano neurotoksynę botulinową A – bloker nerwowy obecny w kosmetycznych zabiegach przeciwzmarszczkowych – pokazał, że takie podejście może działać jako leczenie choroby żywiącej się mięsem.
Wstrzyknięcia leku blokującego nerwy nawet 2 dni po tym, jak myszy zostały po raz pierwszy zainfekowane i już miały rany, zatrzymały chorobę powodując więcej uszkodzeń tkanek.
Badacze przetestowali także inny możliwy sposób walki z chorobą. Pokazali, że blokery CGRP usuwają hamulce układu odpornościowego, zatrzymując komórki nerwowe przed wysyłaniem sygnałów zatrzymania. Zatrzymali także martwicze zapalenie powięzi od rozprzestrzeniania się u myszy.
„Nasze odkrycia ujawniają zaskakującą nową rolę neuronów w rozwoju tej choroby i wskazują obiecujące środki zaradcze, które uzasadniają dalszą eksplorację.”
Prof. Isaac M. Chiu
