Ученые нашли биологическую причину, по которой некоторые раны не заживают годами, и предложили принципиально новый способ лечения хронических инфекций — без применения антибиотиков, пишет ScienceDaily.
Международная группа исследователей под руководством Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) выяснила, как распространенная бактерия Enterococcus faecalis активно блокирует процесс заживления ран. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
Хронические раны остаются одной из серьезных глобальных медицинских проблем. По оценкам специалистов, ежегодно в мире около 18,6 миллиона человек сталкиваются с диабетическими язвами стопы, а в течение жизни подобное осложнение развивается почти у каждого третьего пациента с диабетом. Такие раны часто приводят к тяжелым инфекциям и становятся одной из главных причин ампутаций нижних конечностей.
В ходе исследования ученые выяснили, что Enterococcus faecalis, часто обнаруживаемая в хронических ранах, действует иначе, чем большинство патогенных бактерий. Вместо агрессивных токсинов она использует особенности собственного метаболизма, чтобы нарушить восстановление тканей.
Бактерия задействует процесс, известный как внеклеточный перенос электронов (extracellular electron transport, EET). В результате этого процесса постоянно вырабатывается перекись водорода — активная форма кислорода, вызывающая повреждение тканей и так называемый окислительный стресс в клетках кожи.
Эксперименты показали, что присутствие перекиси водорода активирует в кератиноцитах — клетках, отвечающих за заживление кожи, — защитный механизм, называемый ответом на неправильно свернутые белки. В обычных условиях он помогает клеткам выжить, временно снижая их активность. Однако в данном случае этот процесс фактически «парализует» клетки, лишая их способности мигрировать к ране и закрывать поврежденную ткань.
Чтобы подтвердить роль метаболизма бактерии, ученые использовали генетически модифицированный штамм E. faecalis, у которого был отключен путь EET. Такие бактерии производили значительно меньше перекиси водорода и больше не мешали заживлению ран, что подтвердило центральную роль этого механизма.
Далее исследователи проверили, можно ли нейтрализовать вредный эффект. Обработка клеток кожи каталазой — природным антиоксидантным ферментом, разрушающим перекись водорода, — снизила уровень клеточного стресса. В результате клетки вновь начинали мигрировать и запускали процесс заживления.
По словам одного из руководителей исследования, доцента NTU Гийома Тибо, открытие стало неожиданным: «Мы обнаружили, что оружием бактерии является ее собственный метаболизм — ранее неизвестный науке механизм. Вместо того чтобы пытаться уничтожить бактерии антибиотиками, эффективность которых снижается из-за устойчивости, мы можем нейтрализовать именно то, что мешает заживлению, — активные формы кислорода».
Новый подход предлагает лечить хронические раны без уничтожения бактерий, а путем нейтрализации вредных продуктов их жизнедеятельности. Это особенно важно на фоне роста антибиотикорезистентности, когда традиционная терапия все чаще оказывается неэффективной.
Ученые предполагают, что в будущем раневые повязки с антиоксидантами, такими как каталаза, могут значительно ускорить заживление и снизить риск осложнений. Поскольку подобные вещества уже хорошо изучены и применяются в медицине, внедрение технологии может занять меньше времени, чем разработка новых лекарств.
В настоящее время исследователи продолжают испытания на животных моделях и планируют перейти к клиническим исследованиям с участием людей.