Επιστήμονες από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης, Nanyang, ανακάλυψαν γιατί κάποιες πληγές στο σώμα παραμένουν ανοιχτές και πώς μια απλή αλλαγή στη θεραπεία θα μπορούσε να τις βοηθήσει να κλείσουν ξανά.
Μια διεθνής ερευνητική ομάδα με επικεφαλής το Nanyang Technological University της Σιγκαπούρης (NTU Singapore) εντόπισε μια πολλά υποσχόμενη μέθοδο, για να επουλώνονται ταχύτερα οι χρόνιες πληγές, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που έχουν μολυνθεί από βακτήρια ανθεκτικά στα αντιβιοτικά.
Οι χρόνιες πληγές αποτελούν ένα παγκόσμιο πρόβλημα υγείας, που αυξάνεται ολοένα και περισσότερο. Άξιο αναφοράς είναι ότι κάθε χρόνο, περίπου 18,6 εκατομμύρια άνθρωποι παγκοσμίως αναπτύσσουν διαβητικά έλκη στα πόδια. Κατά τη διάρκεια της ζωής τους, έως και ένας στους τρεις ανθρώπους με διαβήτη μπορεί να εμφανίσει τέτοιου είδους έλκος.
Αυτές οι πληγές μεγάλης διάρκειας αποτελούν μία από τις κύριες αιτίες ακρωτηριασμών κάτω άκρων. Οι επίμονες λοιμώξεις συχνά καθιστούν την επούλωση ακόμη πιο δύσκολη, εγκλωβίζοντας τους ασθενείς σε έναν φαύλο κύκλο επαναλαμβανόμενων επιπλοκών.
Στη Σιγκαπούρη, χρόνιες πληγές όπως τα έλκη διαβητικών ποδιών, οι κατακλίσεις και τα φλεβικά έλκη στα πόδια εμφανίζονται ολοένα και συχνότερα. Περισσότερα από 16.000 περιστατικά καταγράφονται κάθε χρόνο, κυρίως σε ηλικιωμένους και σε άτομα που ζουν με διαβήτη.
Πώς ένα κοινό βακτήριο μπλοκάρει την επούλωση
Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Science Advances σε συνεργασία με ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης στην Ελβετία. Η μελέτη αποκαλύπτει πώς ένα ευρέως διαδεδομένο βακτήριο, το Enterococcus faecalis (E. faecalis), μπορεί να παρεμβαίνει ενεργά στην ικανότητα του οργανισμού να επουλώνει πληγές. Η ομάδα έδειξε επίσης ότι η αναστολή αυτής της διαδικασίας επιτρέπει στα κύτταρα του δέρματος να ανακάμψουν και να κλείσουν τις πληγές.
Το E. faecalis είναι ένα ευκαιριακό παθογόνο που συχνά εντοπίζεται σε χρόνιες λοιμώξεις, όπως τα έλκη διαβητικών ποδιών. Αυτές οι πληγές είναι γνωστό ότι είναι εξαιρετικά δύσκολο να αντιμετωπιστούν και συχνά δεν επουλώνονται, αυξάνοντας τον κίνδυνο σοβαρών επιπλοκών και ακρωτηριασμού.
Η αντοχή στα αντιβιοτικά προσθέτει ένα ακόμη επίπεδο δυσκολίας. Ορισμένα στελέχη του E. faecalis δεν ανταποκρίνονται πλέον σε αρκετά κοινά χρησιμοποιούμενα αντιβιοτικά, καθιστώντας τις λοιμώξεις όλο και πιο δύσκολες στον έλεγχο.
Αν και οι γιατροί γνωρίζουν εδώ και καιρό ότι οι λοιμώξεις μπορούν να επιβραδύνουν την επούλωση των πληγών, ο ακριβής βιολογικός μηχανισμός πίσω από αυτό το φαινόμενο παρέμενε ασαφής. Η μελέτη συντονίστηκε από τον αναπληρωτή καθηγητή Guillaume Thibault από τη Σχολή Βιολογικών Επιστημών του NTU και την καθηγήτρια Kimberly Kline από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης, η οποία είναι επίσης επισκέπτρια καθηγήτρια στο SCELSE (Singapore Centre for Environmental Life Sciences and Engineering) του NTU.
Ο ρόλος του βακτηριακού μεταβολισμού και του κυτταρικού στρες
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το E. faecalis συμπεριφέρεται διαφορετικά από πολλά άλλα βακτήρια που μολύνουν πληγές. Αντί να βασίζεται κυρίως σε τοξίνες, απελευθερώνει Δραστικές Μορφές Οξυγόνου (ROS), ένα μεταβολικό υποπροϊόν που διαταράσσει τη φυσιολογική λειτουργία επούλωσης των ανθρώπινων κυττάρων του δέρματος.
Ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, ερευνητής του NTU δρ Άαρον Ταν, ανακάλυψε ότι το E. faecalis χρησιμοποιεί μια μεταβολική διαδικασία που ονομάζεται εξωκυττάρια μεταφορά ηλεκτρονίων (EET). Αυτή η διαδικασία παράγει συνεχώς υπεροξείδιο του υδρογόνου, ένα ιδιαίτερα αντιδραστικό είδος οξυγόνου ικανό να προκαλέσει βλάβες στους ζωντανούς ιστούς.
Όταν το E. faecalis βρίσκεται σε μια πληγή, το υπεροξείδιο του υδρογόνου που παράγει προκαλεί οξειδωτικό στρες στα γειτονικά ανθρώπινα κύτταρα του δέρματος.
Εργαστηριακά πειράματα έδειξαν ότι αυτό το οξειδωτικό στρες ενεργοποιεί μια προστατευτική απόκριση στα κερατινοκύτταρα - τα κύτταρα του δέρματος που είναι υπεύθυνα για την αποκατάσταση των πληγών. Η απόκριση αυτή είναι γνωστή ως «απόκριση μη αναδιπλούμενων πρωτεϊνών».
Υπό φυσιολογικές συνθήκες, η απόκριση αυτή βοηθά τα κύτταρα να επιβιώσουν από βλάβες, επιβραδύνοντας την παραγωγή πρωτεϊνών και άλλες βασικές λειτουργίες, ώστε να τους δοθεί χρόνος για ανάκαμψη. Ωστόσο, όταν ενεργοποιείται σε αυτό το πλαίσιο, η απόκριση ουσιαστικά παραλύει τα κύτταρα, τους εμποδίζει να μετακινηθούν προς την περιοχή της πληγής για να σφραγίσουν τον κατεστραμμένο ιστό, μια διαδικασία γνωστή ως «κυτταρική μετανάστευση».
Για να επιβεβαιώσουν τη σημασία αυτής της οδού, οι ερευνητές δοκίμασαν ένα γενετικά τροποποιημένο στέλεχος E. faecalis που δεν διέθετε την εξωκυττάρια μεταφορά ηλεκτρονίων (EET_. Αυτά τα τροποποιημένα βακτήρια παρήγαγαν πολύ λιγότερο υπεροξείδιο του υδρογόνου και δεν μπορούσαν πλέον να εμποδίσουν την επούλωση των πληγών.
Το αποτέλεσμα αυτό επιβεβαίωσε ότι η συγκεκριμένη μεταβολική οδός παίζει κεντρικό ρόλο στον τρόπο με τον οποίο το E. faecalis διαταράσσει την αποκατάσταση του δέρματος. Στη συνέχεια, η ομάδα διερεύνησε αν η εξουδετέρωση του υπεροξειδίου του υδρογόνου θα μπορούσε να αναστρέψει τη βλάβη.
Μια πιθανή θεραπεία πέρα από τα αντιβιοτικά
Όταν οι ερευνητές αντιμετώπισαν τα στρεσαρισμένα κύτταρα του δέρματος με καταλάση -ένα φυσικό αντιοξειδωτικό ένζυμο που διασπά το υπεροξείδιο του υδρογόνου- τα επίπεδα κυτταρικού στρες μειώθηκαν. Ως αποτέλεσμα, τα κύτταρα ανέκτησαν την ικανότητά τους να μετακινούνται και να επουλώνουν την πληγή.
Η προσέγγιση αυτή προσφέρει έναν εναλλακτικό τρόπο αντιμετώπισης λοιμώξεων που προκαλούνται από ανθεκτικό στα αντιβιοτικά E. faecalis. Αντί να επιχειρείται η εξόντωση των βακτηρίων με αντιβιοτικά, η στρατηγική επικεντρώνεται στην εξουδετέρωση των επιβλαβών ουσιών που αυτά παράγουν.
«Τα ευρήματά μας δείχνουν ότι ο ίδιος ο μεταβολισμός του βακτηρίου είναι το όπλο του, κάτι που αποτέλεσε μια απρόσμενη ανακάλυψη», δήλωσε ο καθηγητής Thibault. «Αντί να εστιάζουμε στην εξόντωση των βακτηρίων με αντιβιοτικά -κάτι που γίνεται ολοένα και πιο δύσκολο και οδηγεί σε μελλοντική αντοχή- μπορούμε να τα εξουδετερώσουμε μπλοκάροντας τα επιβλαβή προϊόντα που παράγουν και αποκαθιστώντας την επούλωση. Αντί να στοχεύουμε την πηγή, στοχεύουμε την πραγματική αιτία των χρόνιων πληγών: τα αντιδραστικά είδη οξυγόνου».
Η μελέτη συνδέει άμεσα τον βακτηριακό μεταβολισμό με τη δυσλειτουργία ανθρώπινων κυττάρων, υποδεικνύοντας μια νέα θεραπευτική στρατηγική για τις χρόνιες πληγές. Οι ερευνητές προτείνουν ότι μελλοντικά επιθέματα πληγών εμπλουτισμένα με αντιοξειδωτικά, όπως η καταλάση, θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην προώθηση της επούλωσης.
Επειδή αντιοξειδωτικά όπως η καταλάση χρησιμοποιούνται ήδη ευρέως και είναι καλά μελετημένα, η ομάδα εκτιμά ότι αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να περάσει από το εργαστήριο στην κλινική πράξη ταχύτερα από την ανάπτυξη ενός εντελώς νέου φαρμάκου. Καθώς ο μηχανισμός αποδείχθηκε σε ανθρώπινα κύτταρα δέρματος, τα ευρήματα είναι άμεσα σχετικά με την ανθρώπινη φυσιολογία και ενδέχεται να οδηγήσουν σε νέες θεραπείες για άτομα με πληγές που δεν επουλώνονται.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές σκοπεύουν να προχωρήσουν σε κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους, αφού εντοπίσουν τον πιο αποτελεσματικό τρόπο χορήγησης αντιοξειδωτικών μέσω μελετών που βρίσκονται σε εξέλιξη σε ζωικά μοντέλα.
Με πληροφορίες από Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Σιγκαπούρης Nanyang, Science Daily
