Боль при инвазивных кожных инфекциях, вызванных устойчивым к метициллину Staphylococcus aureus, и, возможно, другими серьезными болезненными инфекциями, по-видимому, вызвана самими вторгающимися бактериями, а не иммунным ответом организма, как считалось ранее, сообщают ученые из Бостонской детской больницы. Более того, их исследования показывают, что когда-то нейроны боли "смысл" бактерии подавляют иммунную систему, потенциально помогая бактериям стать более опасными.
Исследование, проведенное на мышиной модели и опубликованное в журнале Nature 21 августа, может изменить отношение врачей к различным инвазивным болезненным инфекциям, таким как менингит, некротический фасциит, инфекции мочевыводящих путей, кариес зубов и кишечные инфекции.
"Если бы мы могли блокировать боль в инфицированных тканях, а также блокировать то, что нейроны боли делают с иммунной системой, это могло бы помочь нам лучше лечить бактериальные инфекции," говорит Исаак Чиу, доктор философии, первый автор исследования и нейроиммунолог из лаборатории Клиффорда Вульфа, доктора философии, в Boston Children’s F.M. Программа нейробиологии Кирби.
Исследование было начато после того, как Чиу и соавтор Кристиан А. Фон Хен, доктор медицинских наук, культивировал сенсорные нейроны и иммунные клетки вместе в чашке, чтобы увидеть, как они взаимодействуют во время инфекции. "Удивительно, но нейроны немедленно отреагировали на бактерии," говорит Чиу.
Это вдохновило их перейти к живой модели кожной инфекции, первой из тех, что они знали, когда-либо использовавшейся для изучения боли, работая в тесном сотрудничестве с Бальтазаром Хестерсом, аспирантом лаборатории Майкла Кэрролла, доктора философии, в программе клеточных и молекулярных исследований. Медицина в Детском центре Бостона.
Столь же неожиданным было открытие, что нейроны боли, когда-то активированные бактериями, подавляют иммунную систему. "Я думал, что они поступят наоборот," говорит Чиу.
Почему активированные нейроны боли пытаются ослабить иммунный ответ на инфекцию? Чиу предполагает, что нейроны пытаются защитить ткани от дальнейшего повреждения, вызванного воспалительным иммунным ответом – защитный механизм, который бактерии могут использовать в своих интересах.
В ходе исследования Чиу и его коллеги изучали боль, отек тканей, количество иммунных клеток и количество живых бактерий у мышей со стафилококковыми кожными инфекциями. Они обнаружили, что уровень боли тесно связан с количеством живых бактерий и достигает пика задолго до того, как набухание тканей достигнет пика, в соответствии с тем, что причиной боли являются бактерии, а не местная воспалительная реакция. Команда также задокументировала связь между бактериями, нейронами боли и ключевыми клетками иммунной системы.
Бактерии "разговаривать с нейронами"
Исследование показало, что S. Бактерии aureus выделяют два вида соединений, которые взаимодействуют с сенсорными нейронами, вызывая боль:
Эти результаты предполагают возможные новые подходы к блокированию передачи сигналов о боли путем блокирования рецептора FPR1, блокирования рецептора альфа-токсина (ADAM10) на сенсорных нейронах или, возможно, доставки лекарства через поры. Эти подходы также могут помешать нейронам подавлять иммунный ответ, говорит Чиу, но это еще предстоит доказать.
Подавление иммунной системы
Дальнейшие эксперименты на мышах продемонстрировали два способа, которыми активированные сенсорные нейроны подавляют иммунный ответ в локальном месте инфекции, потенциально позволяя бактериям размножаться:
Исследователи планируют дополнительно изучить взаимосвязь между болью, бактериями и иммунной системой и изучить методы лечения, которые блокируют боль, вызванную вирулентными бактериальными инфекциями, и, возможно, противодействуют подавлению иммунитета.
"Мы обнаружили, что основные части иммунной системы не являются необходимыми для обезболивания во время инфекции, но сами бактерии являются источником большей части боли," резюмирует Чиу. "При лечении боли во время инфекции нам может потребоваться подумать о том, как заблокировать сами патогенные компоненты, а не только иммунные / воспалительные пути. Мы также обнаружили, что сенсорные нейроны модулируют иммунную систему после активации. Это говорит о том, хотя мы еще не смогли это доказать, что способность вирулентных штаммов бактерий вызывать боль может дать им преимущество, позволяя им использовать нейроны для подавления иммунитета."