Poate un microb periculos să ofere o nouă modalitate de a reduce durerea? Toxina mortală cu antrax blochează diferite tipuri de durere la șoareci, arată studiul – ScienceDaily

Studiul mișcării hipopotamice oferă o perspectivă asupra focarelor de antrax din Tanzania - ScienceDaily

Antraxul are o reputație groaznică. Cunoscută pe scară largă că provoacă infecții pulmonare grave la oameni și leziuni inestetice ale pielii, deși nedureroasă, la bovine și la oameni, bacteria antraxului a fost chiar folosită ca armă a terorii.

Acum, rezultatele unui nou studiu sugerează că temutul microbi are și un beneficiu potențial neașteptat: una dintre toxinele sale poate reduce la tăcere mai multe tipuri de durere la animale.

Cercetările arată că această toxină specifică antraxului acționează pentru a modifica semnalizarea neuronilor sensibili la durere și, atunci când este administrată în mod specific neuronilor din sistemul nervos central și periferic, poate oferi ușurare animalelor aflate în dificultate.

Lucrarea, condusă de cercetători de la Harvard Medical School în colaborare cu oameni de știință din industrie și cercetători din alte instituții, este publicată pe 20 decembrie în Neuroștiința naturii.

În plus, echipa a combinat părți ale toxinei antraxului cu diferite tipuri de încărcătură moleculară și a livrat-o neuronilor sensibili la durere. Tehnica poate fi utilizată pentru a proiecta noi tratamente pentru durere, direcționate cu precizie, care acționează asupra receptorilor de durere, dar fără efectele sistemice pe scară largă ale medicamentelor actuale pentru ameliorarea durerii, cum ar fi opioidele.

„Această platformă moleculară de utilizare a unei toxine bacteriene pentru a furniza substanțe neuronilor și a modula funcția acestora reprezintă o nouă modalitate de a viza neuronii care mediază durerea”, a spus cercetătorul principal al studiului Isaac Chiu, profesor asociat de imunologie la Institutul Blavatnik de la Harvard. Scoala medicala.

Cercetătorii au spus că nevoia de a extinde arsenalul terapeutic actual pentru gestionarea durerii rămâne acută. Opioidele sunt încă cel mai eficient medicament pentru durere, dar au efecte secundare periculoase, în special capacitatea lor de a converti sistemul de recompensă al creierului, ceea ce le face să creeze dependență ridicată și tendința lor de a suprima respirația, care poate fi fatală.

„Există încă o nevoie clinică mare de a dezvolta terapii pentru durere non-opioide care să nu creeze dependență, dar eficiente în atenuarea durerii”, a spus autorul principal al studiului, Nicole Yang, cercetător în HMS Imunologie la laboratoarele Chiu. „Experimentele noastre arată că o strategie, cel puțin experimentală, ar putea fi să țintim în mod specific neuronii de durere folosind această toxină bacteriană”.

Cercetătorii avertizează, totuși, că, deocamdată, această abordare este încă pur experimentală și trebuie testată și ajustată în continuare în mai multe studii pe animale și, eventual, pe oameni.

Gata de conectare

Cercetătorii de la laboratorul lui Chiu sunt de mult interesați de interacțiunea dintre microbi și sistemele nervos și imunitar. Lucrări anterioare conduse de Chiu au arătat că și alte bacterii care cauzează boli pot interacționa cu neuronii și pot modifica semnalizarea acestora pentru a amplifica durerea. Cu toate acestea, până acum doar câteva studii au analizat dacă anumiți microbi ar putea minimiza sau bloca durerea. Asta și-au propus Chiu și Yang.

Pentru studiul actual, ei au început prin a încerca să determine modul în care neuronii sensibili la durere pot fi diferiți de alți neuroni din corpul uman. Pentru a face acest lucru, ei au recurs mai întâi la datele despre expresia genelor. Unul dintre lucrurile care le-a atras atenția a fost că fibrele dureroase aveau receptori pentru toxinele antraxului, în timp ce alte tipuri de neuroni nu aveau. Cu alte cuvinte, fibrele dureroase au fost pregătite structural pentru a interacționa cu bacteria antraxului. S-au întrebat de ce.

Cercetările publicate recent aruncă lumină asupra aceleiași întrebări.

Descoperirile arată că atenuarea durerii are loc atunci când neuronii senzoriali din ganglionii rădăcinii dorsale, nervii care transmit semnale de durere către măduva spinării, se conectează la două proteine ​​specifice produse de aceeași bacterie antrax. Experimentele au arătat că acest lucru se întâmplă atunci când una dintre proteinele bacteriene, antigenul protector (PA), se leagă de receptorii de pe celulele nervoase, formând un por care servește drept poartă pentru alte două proteine: bacterian, factor de edem (EF) și letal. factor (LF). , pentru a fi transportat la celula nervoasă. Cercetările au arătat în continuare că PA și EF împreună, cunoscute în mod colectiv sub numele de toxină edem, modifică semnalizarea în celulele nervoase, reducând astfel durerea.

Utilizarea particularităților evoluției microbiene pentru noi terapii

Într-o serie de experimente, cercetătorii au descoperit că toxina antraxului a alterat semnalizarea către celulele nervoase umane din vase și a făcut acest lucru la animalele vii.

Injectarea toxinei în coloanele inferioare ale șoarecilor a produs efecte puternice de blocare a durerii, împiedicând animalele să simtă stimuli mecanici și la temperatură ridicată. Este important de menționat că alte semne vitale ale animalelor, precum ritmul cardiac, temperatura corpului și coordonarea motorie, nu au fost afectate, observație care a subliniat că această tehnică a fost extrem de selectivă și precisă în ghidarea fibrelor dureroase și blochează durerea fără a se răspândi pe scară largă. efecte sistemice.

În plus, injectarea șoarecilor cu toxina antrax a atenuat simptomele altor două tipuri de durere: durerea cauzată de inflamație și durerea cauzată de afectarea celulelor nervoase, care este adesea văzută ca urmare a unei leziuni traumatice și a anumitor infecții virale, cum ar fi zona zoster. sau zona zoster, sau ca o complicație în tratamentul diabetului și cancerului.

În plus, cercetătorii au observat că, pe măsură ce durerea s-a diminuat, celulele nervoase tratate au rămas intacte din punct de vedere fiziologic, o constatare care indică faptul că efectele de blocare a durerii nu s-au datorat deteriorării celulelor nervoase, ci au derivat din semnalizarea alterată din interior.

Într-o etapă finală, echipa a proiectat un vehicul purtător din proteinele antraxului și l-a folosit pentru a furniza celulelor nervoase alte substanțe care blochează durerea. Una dintre aceste substanțe a fost toxina botulină, o altă bacterie potențial letală cunoscută pentru capacitatea sa de a modifica semnalizarea nervoasă. Această abordare a blocat și durerea la șoareci. Experimentele arată că acesta ar putea fi un nou sistem de livrare pentru a ghida durerea.

„Am luat părți din toxină din antrax și am fuzionat-o cu încărcătura de proteine ​​în care am vrut să intre”, a spus Yang. „În viitor, ne-am putea gândi la diferite tipuri de proteine ​​pentru a oferi tratamente țintite”.

Oamenii de știință avertizează că, pe măsură ce lucrările progresează, siguranța tratamentului cu toxine ar trebui monitorizată cu atenție, mai ales având în vedere că proteina antrax a fost implicată în perturbarea integrității barierei hemato-encefalice în timpul infecției.

Noile descoperiri ridică o altă întrebare interesantă: din punct de vedere evolutiv, de ce un microbi ar reduce durerea?

Chiu crede că o explicație foarte speculativă, a adăugat el, ar putea fi aceea că microbii au dezvoltat modalități de a interacționa cu gazda lor pentru a facilita propria lor răspândire și supraviețuire. În cazul antraxului, acest mecanism de adaptare poate fi printr-o semnalizare alterată care blochează capacitatea gazdei de a simți durerea și, prin urmare, prezența microbilor. Această ipoteză ar putea ajuta la explicarea de ce leziunile cutanate negre care formează uneori bacteria antraxului sunt remarcabil de nedureroase, a adăugat Chiu.

Noile descoperiri indică, de asemenea, noi căi de dezvoltare a medicamentelor, dincolo de terapiile tradiționale cu molecule mici, care sunt proiectate în prezent în laboratoare.

„Luarea unei terapii bacteriene pentru a trata durerea ridică întrebarea: „Putem exploata lumea naturală și lumea microbiană pentru calmante?”, a spus Chiu, în căutare de soluții”.

Co-investigatorii au inclus Jörg Isensee, Dylan Neel, Andreza Quadros, Han-Xiong Bear Zhang, Justas Lauzadis, Sai Man Liu, Stephanie Shiers, Andreea Belu, Shilpa Palan, Sandra Marlin, Jacquie Maignel, Angela Kennedy-Curran, Victoria Tong, Mahtab Moayeri, Pascal Röderer, Anja Nitzsche, Mike Lu, Bradley Pentelute, Oliver Brüstle, Vineeta Tripathi, Keith Foster, Theodore Price, John Collier, Stephen Leppla, Michelino Puopolo, Bruce Bean, Thiago Cunha și Tim Hucho.

Acest studiu a fost finanțat de Burroughs Wellcome Fund; Inițiativa Chan-Zuckerberg; Ipsen Pharmaceuticals; National Institutes of Health (DP2AT009499, R01AI130019, R01NS036855, NIA 5T32AG000222 Bursa, NIH NIGMS T32GM007753 Bursa) și NIH NINDS (NS111929); Program intramural al Institutului Național de Alergie și Boli Infecțioase; Fondul European de Dezvoltare Regională (NeuRoWeg, EFRE? 0800407 și EFRE? 0800408); Întreprinderea comună pentru medicamente inovatoare Inițiativa 2 (116072-NGN-PET); și Fundația de Cercetare din São Paulo (2013 / 08216-2 Centrul de Cercetare a Bolilor Inflamatorii); Deutsche Forschungsgemeinschaft (271522021 și 413120531), EFRE-0800384 și LeitmarktAgentur.NRW (LS-1-1-020d).

Dezvăluiri relevante:

SML, SP, SM, JM, VT și KAF sunt angajați ai Ipsen. Chiu a primit sprijin de cercetare sponsorizat de la Ipsen, GSK și Allergan și este membru al consiliilor consultative științifice ale GSK și Kintai Therapeutics. Această lucrare este legată de cererile de brevet PCT/US16/49099 și PCT/US16/49106, „Compoziții și metode pentru tratamentul durerii”, ale căror co-inventatori sunt RJC, IMC, BLP, KAF, SP și SML. OB este co-fondator și acționar al LIFE & BRAIN GmbH.

.

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *