Μια απρόσμενη ανακάλυψη εξηγεί γιατί ορισμένα χρόνια τραύματα δεν επουλώνονται, ακόμα και με τη χρήση αντιβιοτικών. Ερευνητές από διάφορες χώρες, υπό την καθοδήγηση του Nanyang Technological University στη Σιγκαπούρη (NTU Singapore), ανέπτυξαν μια μέθοδο επιτάχυνσης της επούλωσης, ακόμη και για τραύματα μολυσμένα με βακτήρια ανθεκτικά στα αντιβιοτικά.
Τα χρόνια τραύματα αποτελούν ένα αυξανόμενο παγκόσμιο πρόβλημα υγείας. Κάθε χρόνο, περίπου 18,6 εκατομμύρια άνθρωποι παγκοσμίως αναπτύσσουν έλκη ποδιών λόγω διαβήτη. Καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής τους, έως και ένας στους τρεις ανθρώπους με διαβήτη μπορεί να εμφανίσει έλκος ποδιού.
Αυτά τα επίμονα τραύματα αποτελούν κύρια αιτία ακρωτηριασμών στα κάτω άκρα. Οι συνεχιζόμενες λοιμώξεις συχνά δυσκολεύουν ακόμη περισσότερο την επούλωση, εγκλωβίζοντας τους ασθενείς σε έναν κύκλο επαναλαμβανόμενων επιπλοκών.
Πώς ένα κοινό βακτήριο μπλοκάρει την επούλωση
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό ScienceAdvances, δείχνει πώς ένα διαδεδομένο βακτήριο, το Enterococcusfaecalis (E. faecalis), μπορεί να παρεμβαίνει ενεργά στην ικανότητα του οργανισμού να επουλώνει τα τραύματα. Η ομάδα έδειξε επίσης ότι η αναστολή αυτής της διαδικασίας επιτρέπει στα κύτταρα του δέρματος να ανακάμψουν και να κλείσουν τα τραύματα.
Το E. faecalis είναι ένας παθογόνος μικροοργανισμός που συχνά εμφανίζεται σε χρόνια τραύματα όπως τα έλκη ποδιών διαβητικών. Αυτά τα τραύματα είναι εξαιρετικά δύσκολα στη θεραπεία και συχνά δεν επουλώνονται, αυξάνοντας τον κίνδυνο σοβαρών επιπλοκών και ακρωτηριασμών. Η αντοχή στα αντιβιοτικά προσθέτει ένα ακόμη επίπεδο δυσκολίας. Ορισμένα στελέχη του E. faecalis δεν ανταποκρίνονται πλέον σε πολλά ευρέως χρησιμοποιούμενα αντιβιοτικά, καθιστώντας τις λοιμώξεις ολοένα και πιο δύσκολες στον έλεγχο. Ενώ οι γιατροί γνώριζαν εδώ και καιρό ότι οι λοιμώξεις μπορούν να επιβραδύνουν την επούλωση, ο ακριβής βιολογικός λόγος παρέμενε ασαφής.
Ο ρόλος του βακτηριακού μεταβολισμού και του κυτταρικού στρες
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το E. faecalis συμπεριφέρεται διαφορετικά από πολλά άλλα βακτήρια που μολύνουν τραύματα. Αντί να βασίζεται κυρίως σε τοξίνες, απελευθερώνει δραστικές μορφές οξυγόνου (ROS), παραπροϊόντα του μεταβολισμού που διαταράσσουν τη φυσιολογική λειτουργία επούλωσης των ανθρώπινων κυττάρων του δέρματος.
Ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, Δρ. Άαρον Ταν, ανακάλυψε ότι το E. faecalis χρησιμοποιεί μια μεταβολική διαδικασία που ονομάζεται εξωκυτταρική μεταφορά ηλεκτρονίων (extracellular electron transport – EET). Αυτή η διαδικασία παράγει συνεχώς υπεροξείδιο του υδρογόνου, ένα ιδιαίτερα δραστικό είδος οξυγόνου ικανό να βλάψει ζωντανό ιστό.
Όταν το E. faecalis είναι παρόν σε ένα τραύμα, το υπεροξείδιο του υδρογόνου που παράγει προκαλεί οξειδωτικό στρες στα γειτονικά κύτταρα του δέρματος. Εργαστηριακά πειράματα έδειξαν ότι αυτό το οξειδωτικό στρες ενεργοποιεί μια προστατευτική αντίδραση στα κερατινοκύτταρα, τα κύτταρα του δέρματος υπεύθυνα για την αναγέννηση των τραυμάτων. Αυτή η αντίδραση είναι γνωστή ως «απάντηση μη αναδιπλωμένων πρωτεϊνών» (unfolded protein response). Σε κανονικές συνθήκες, η απάντηση αυτή βοηθά τα κύτταρα να επιβιώσουν από βλάβες επιβραδύνοντας την παραγωγή πρωτεϊνών και άλλες βασικές λειτουργίες, δίνοντάς τους χρόνο να ανακάμψουν. Ωστόσο, σε αυτό το πλαίσιο, η αντίδραση ουσιαστικά παραλύει τα κύτταρα και εμποδίζει την μετακίνησή τους προς την περιοχή του τραύματος για να κλείσουν τον κατεστραμμένο ιστό.
Για να επιβεβαιώσουν τη σημασία αυτής της οδού, οι ερευνητές δοκίμασαν ένα γενετικά τροποποιημένο στέλεχος του E. faecalis που δεν διέθετε την οδό EET. Αυτά τα τροποποιημένα βακτήρια παρήγαγαν πολύ λιγότερο υπεροξείδιο του υδρογόνου και δεν μπορούσαν πλέον να εμποδίσουν την επούλωση των τραυμάτων.
Αυτό επιβεβαίωσε ότι η συγκεκριμένη μεταβολική οδός είναι καθοριστική για τον τρόπο με τον οποίο το E. faecalis παρεμποδίζει την αναγέννηση των κυττάρων του δέρματος. Στη συνέχεια, η ομάδα εξέτασε αν η ουδετεροποίηση του υπεροξειδίου του υδρογόνου μπορούσε να αναστρέψει τη ζημιά.
Μια πιθανή θεραπεία πέρα από τα αντιβιοτικά
Όταν οι ερευνητές αντιμετώπισαν τα στρεσαρισμένα κύτταρα δέρματος με καταλάση, ένα φυσικό αντιοξειδωτικό ένζυμο που διασπά το υπεροξείδιο του υδρογόνου, τα επίπεδα στρες στα κύτταρα μειώθηκαν. Ως αποτέλεσμα, τα κύτταρα επανάκτησαν την ικανότητά τους να μετακινούνται και να επουλώνουν το τραύμα.
Η προσέγγιση αυτή προσφέρει μια εναλλακτική λύση για λοιμώξεις που προκαλούνται από ανθεκτικά στα αντιβιοτικά στελέχη του E. faecalis. Αντί να προσπαθούμε να σκοτώσουμε τα βακτήρια με αντιβιοτικά, η στρατηγική επικεντρώνεται στην ουδετεροποίηση των βλαπτικών ουσιών που παράγουν.
«Τα ευρήματά μας δείχνουν ότι ο ίδιος ο μεταβολισμός των βακτηρίων λειτουργεί ως όπλο, κάτι που ήταν μια απρόσμενη ανακάλυψη για τους επιστήμονες», δήλωσε ο Γκιγιόμ Τιμπό από τη Σχολή Βιολογικών Επιστημών του πανεπιστημίου της Σιγκαπούρης.
Οι ερευνητές προτείνουν ότι μελλοντικά επιθέματα για τραύματα, εμποτισμένα με αντιοξειδωτικά όπως η καταλάση, θα μπορούσαν να προωθήσουν την επούλωση. Δεδομένου ότι τα αντιοξειδωτικά όπως η καταλάση χρησιμοποιούνται ήδη ευρέως και είναι καλά κατανοητά, η ομάδα πιστεύει ότι η προσέγγιση αυτή θα μπορούσε να μεταβεί ταχύτερα από την εργαστηριακή έρευνα στην κλινική χρήση σε σχέση με την ανάπτυξη ενός εντελώς νέου φαρμάκου.
Επειδή ο μηχανισμός έχει αποδειχθεί χρησιμοποιώντας ανθρώπινα κύτταρα δέρματος, τα ευρήματα έχουν άμεση συνάφεια με την ανθρώπινη φυσιολογία και ενδέχεται να οδηγήσουν σε νέες θεραπείες για άτομα με τραύματα που δεν επουλώνονται.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές σκοπεύουν να προχωρήσουν σε κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους, αφού εντοπίσουν τον πιο αποτελεσματικό τρόπο χορήγησης αντιοξειδωτικών μέσω συνεχιζόμενων μελετών σε ζωικά μοντέλα.
Πηγή: Daily Science
