Вчені знайшли спосіб лікування хронічних ран без антибіотиків

Науковці з Наньянського технологічного університету в Сінгапурі та Женевського університету в Швейцарії виявили новий підхід до лікування хронічних ран, інфікованих стійкими до антибіотиків бактеріями. Результати дослідження опубліковані в журналі Science Advances.

Хронічні рани становлять серйозну проблему для світової охорони здоров'я. Щороку приблизно 18,6 мільйона людей стикаються з діабетичними виразками стопи. Кожна третя людина з діабетом ризикує отримати виразку стопи протягом життя. Такі рани часто призводять до ампутації нижніх кінцівок через стійкі інфекції, які перешкоджають загоєнню. У Сінгапурі щорічно реєструють понад 16 тисяч випадків хронічних ран, особливо серед літніх людей та хворих на діабет.

Дослідження зосередилося на бактерії Enterococcus faecalis, яка часто зустрічається в хронічних інфекціях діабетичних виразок стопи. Деякі штами цієї бактерії стійкі до кількох поширених антибіотиків, що ускладнює лікування. До цього часу біологічний механізм, через який ця бактерія затримує загоєння, залишався незрозумілим.

Команду очолили доцент Гійом Тібо з Наньянського технологічного університету та професор Кімберлі Клайн з Женевського університету. Вчені виявили, що на відміну від інших бактерій, які виробляють токсини під час інфікування ран, E. faecalis продукує метаболічний продукт під назвою активні форми кисню, які порушують процес загоєння клітин шкіри людини.

Перший автор статті, науковий співробітник Аарон Тан, встановив, що E. faecalis використовує метаболічний процес, відомий як позаклітинний транспорт електронів. Цей процес безперервно виробляє перекис водню, високореактивну форму кисню, яка може пошкоджувати живі тканини. Коли бактерія присутня в інфікованих ранах, вона виробляє перекис водню, який пошкоджує клітини шкіри людини через окисний стрес.

Лабораторні експерименти показали, що окисний стрес запускає клітинний захисний механізм у кератиноцитах, клітинах шкіри, відповідальних за відновлення. Цей механізм, відомий як реакція на неправильно згорнуті білки, зазвичай використовується клітинами для подолання пошкоджень шляхом уповільнення виробництва білка та інших життєво важливих процесів. Після активації стресова реакція фактично паралізує клітини, перешкоджаючи їхньому переміщенню для закриття рани.

Коли дослідники використали генетично модифікований штам E. faecalis без позаклітинного транспорту електронів, бактерії виробляли значно менше перекису водню і не могли блокувати загоєння ран. Це підтвердило центральну роль метаболічного шляху в здатності бактерії порушувати відновлення шкіри.

Команда перевірила, чи може нейтралізація перекису водню обернути пошкодження. Обробка уражених клітин шкіри каталазою, природним антиоксидантним ферментом, який розщеплює перекис водню, зменшила клітинний стрес і відновила здатність клітин мігрувати та загоюватися.

Доцент Тібо зазначив, що метаболізм бактерії сам по собі є зброєю, що стало несподіваним відкриттям. Замість того, щоб зосереджуватися на знищенні бактерій антибіотиками, можна нейтралізувати шкідливі продукти, які вони генерують, і відновити загоєння ран.

Дослідники пропонують використовувати пов'язки для ран, насичені антиоксидантами, такими як каталаза. Оскільки антиоксиданти вже широко використовуються, цей підхід може швидше перейти від лабораторних досліджень до клінічного застосування порівняно з розробкою нових ліків. Команда планує рухатися до клінічних випробувань на людях після визначення найефективнішого способу доставки антиоксидантів через дослідження на тваринних моделях.