НОВОСТИ В КЫРГЫЗСТАНЕ
Международная исследовательская группа под руководством Наньянгского технологического университета в Сингапуре выявила причину, по которой некоторые хронические раны не заживают даже при лечении антибиотиками. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances в сотрудничестве с исследователями из Женевского университета.
Распространенная бактерия, обнаруживаемая в застарелых ранах, не только устойчива к лекарствам, но и активно выделяет вредные молекулы, которые подавляют клетки кожи и препятствуют восстановлению тканей.
Исследователи обнаружили, что нейтрализация этих вредных молекул антиоксидантами позволяет клеткам кожи восстановиться и возобновить процесс заживления.
Хронические раны представляют растущую глобальную проблему здравоохранения. Ежегодно около 18,6 млн человек во всем мире заболевают диабетическими язвами стопы. В течение жизни у каждого третьего человека с диабетом может возникнуть язва стопы.
Эти длительные раны являются одной из основных причин ампутаций нижних конечностей. Продолжающиеся инфекции часто еще больше затрудняют заживление, загоняя пациентов в замкнутый круг повторяющихся осложнений.
В Сингапуре хронические раны, такие как диабетические язвы стопы, пролежни и венозные язвы ног, становятся все более распространенными. Ежегодно регистрируется более 16 000 случаев, особенно среди пожилых людей и людей, живущих с диабетом.
Исследование показывает, как широко распространенная бактерия Enterococcus faecalis может активно препятствовать способности организма к заживлению ран. Команда также показала, что блокирование этого процесса позволяет клеткам кожи восстанавливаться и закрывать раны.
E. faecalis — это условно-патогенный микроорганизм, часто встречающийся при хронических инфекциях, таких как диабетические язвы стопы. Эти раны трудно поддаются лечению и часто не заживают, что повышает риск серьезных осложнений и ампутации.
Устойчивость к антибиотикам добавляет еще один уровень сложности. Некоторые штаммы E. faecalis больше не реагируют на ряд широко используемых антибиотиков, что делает борьбу с инфекциями все более сложной.
Хотя врачи давно знают, что инфекции могут замедлять заживление ран, точная биологическая причина этого эффекта оставалась неясной.
Исследование проводилось совместно доцентом NTU Гийомом Тибо из Школы биологических наук и профессором Кимберли Клайн из Женевского университета, которая также является приглашенным профессором в Сингапурском центре экологических наук о жизни и инженерии при NTU.
Исследователи обнаружили, что E. faecalis ведет себя иначе, чем многие другие бактерии, инфицирующие раны. Вместо того чтобы полагаться в основном на токсины, бактерия выделяет активные формы кислорода, метаболический побочный продукт, который нарушает нормальную функцию заживления клеток кожи человека.
Первый автор, научный сотрудник NTU доктор Аарон Тан, обнаружил, что E. faecalis использует метаболический процесс, называемый внеклеточным переносом электронов. Этот процесс непрерывно производит перекись водорода, высокореактивную форму кислорода, способную повреждать живые ткани.
Когда E. faecalis присутствует в ране, производимая ею перекись водорода вызывает окислительный стресс в близлежащих клетках кожи человека.
Лабораторные эксперименты показали, что этот окислительный стресс активирует защитную реакцию в кератиноцитах, клетках кожи, ответственных за заживление ран. Эта реакция известна как реакция на неправильное сворачивание белков.
В нормальных условиях реакция на неправильное сворачивание белков помогает клеткам выживать после повреждения, замедляя производство белков и другие важные процессы, давая им время на восстановление.
Однако в данном контексте эта реакция фактически парализует клетки. Это препятствует их перемещению в область раны для заживления поврежденной ткани.
Чтобы подтвердить важность этого пути, исследователи протестировали генетически модифицированный штамм E. faecalis, у которого отсутствовал путь внеклеточного переноса электронов. Эти измененные бактерии производили гораздо меньше перекиси водорода и больше не могли блокировать заживление ран.
Этот результат подтвердил, что метаболический путь играет центральную роль в том, как E. faecalis нарушает восстановление кожи. Затем команда исследовала, может ли нейтрализация перекиси водорода обратить вспять повреждение.
Когда исследователи обрабатывали стрессированные клетки кожи каталазой, природным антиоксидантным ферментом, который расщепляет перекись водорода, уровень клеточного стресса снижался. В результате клетки восстанавливали свою способность к миграции и заживлению раны.
Этот подход предлагает альтернативный способ борьбы с инфекциями, вызываемыми устойчивыми к антибиотикам бактериями E. faecalis. Вместо того чтобы пытаться убить бактерии антибиотиками, стратегия фокусируется на нейтрализации вредных веществ, которые они производят.
«Наши результаты показывают, что сам метаболизм бактерий является оружием, что стало неожиданностью и ранее было неизвестно ученым, — сказал доцент Тибо, который также является заместителем декана по международным связям в Колледже науки. — Вместо того чтобы сосредотачиваться на уничтожении бактерий антибиотиками, что становится все сложнее и приводит к будущей устойчивости к антибиотикам, мы теперь можем нейтрализовать их, блокируя вредные продукты, которые они производят, и восстанавливая заживление ран. Вместо того чтобы воздействовать на источник, мы нейтрализуем истинную причину хронических ран — активные формы кислорода».
Исследование напрямую связывает метаболизм бактерий с дисфункцией в клетках человека, указывая на новую терапевтическую стратегию для лечения хронических ран.
Исследователи предполагают, что будущие перевязочные материалы для ран, содержащие антиоксиданты, такие как каталаза, могут способствовать заживлению.
Поскольку антиоксиданты, такие как каталаза, уже широко используются и хорошо изучены, команда считает, что этот подход может перейти от лабораторных исследований к клиническому применению быстрее, чем разработка совершенно нового лекарства.
Поскольку механизм был продемонстрирован на клетках кожи человека, полученные результаты имеют прямое отношение к физиологии человека и могут привести к новым методам лечения людей с незаживающими ранами.
Далее исследователи планируют перейти к клиническим испытаниям на людях после определения наиболее эффективного способа доставки антиоксидантов в ходе текущих исследований на животных моделях.
