Сибиреязвенный анальгетик
Бактерия сибирской язвы широко известна как причина тяжелых заболеваний легких и пугающих, хотя и безболезненных, поражений кожи. Результаты нового исследования показывают, что она также обладает неожиданным терапевтическим потенциалом – один из токсинов Bacillus anthracis может погасить несколько видов боли у животных.
Этот специфический токсин сибирской язвы изменяет передачу сигналов от болевых рецепторов к нейронам.
Группа, возглавляемая исследователями Гарвардской медицинской школы, объединила части токсина сибирской язвы с различными типами экзогенных молекул, и доставила эти комбинированные молекулы в чувствительные к боли рецепторы. Этот метод может быть использован для разработки новых высокоточных методов лечения боли, которые воздействуют на болевые рецепторы, но без широко распространенных системных эффектов современных обезболивающих препаратов, включая опиоиды.
В настоящее время опиоиды остаются наиболее эффективными обезболивающими препаратами, но у них есть опасные побочные эффекты, в первую очередь, способность изменять систему поощрения мозга, что вызывает сильную зависимость. Кроме того, опиоиды склонны подавлять дыхание и могут привести к летальному исходу.
Таким образом, существует большая клиническая потребность в разработке неопиоидных методов лечения боли, которые не вызывают привыкания, но достаточно эффективны для подавления боли. Одной из стратегий, по крайней мере экспериментально, может быть целенаправленное воздействие на болевые нейроны с помощью токсина сибирской язвы.
Свое исследование группа начала с попытки определить, чем нейроны, чувствительные к боли, могут отличаться от других нейронов человеческого организма. Анализ экспрессии генов выявил одну любопытную особенность: отростки болевых нейронов имели рецепторы для токсинов сибирской язвы, в то время как у других типов нейронов их не было. Другими словами, болевые волокна структурно готовы взаимодействовать с бактерией сибирской язвы.
Недавно опубликованное исследование объясняет этот феномен. Подавление боли происходит, когда чувствительные нейроны ганглиев спинного мозга, которые передают болевые сигналы в спинной мозг, взаимодействуют с двумя специфическими белками, вырабатываемыми бактерией сибирской язвы. Эксперименты показали, что один из бактериальных белков – защитный антиген (PA) – связывается с рецепторами нервных клеток и образует пору, которая служит воротами для двух других бактериальных белков: фактор отека (EF) и летальный фактор (LF), которые должны быть перенесены в нервную клетку. Исследование также продемонстрировало, что PA и EF, совместно известные как токсин отека, изменяют передачу сигналов внутри нервных клеток, приводя к подавлению боли.
В серии экспериментов исследователи обнаружили, что токсин сибирской язвы изменяет передачу сигналов в нервных клетках человека in vitro, а также у живых животных.
Введение токсина в нижние отделы позвоночника мышей привело к мощному болеутоляющему эффекту, не позволяя животным воспринимать температурные и механические раздражители. Важно отметить, что другие жизненно важные показатели животных, такие как частота сердечных сокращений, температура тела и координация движений, не пострадали. Это доказывает, что новый метод был избирательным и точным в нацеливании на болевые волокна и блокировании боли без системных эффектов.
Кроме того, инъекция мышам токсина сибирской язвы облегчила симптомы двух других типов боли: боли, вызванной воспалением, и боли, вызванной повреждением нервных клеток, часто наблюдаемых после травмы, некоторых вирусных инфекций (опоясывающий лишай) или как осложнение лечения диабета и рака.
Исследователи также заметили, что по мере уменьшения боли нервные клетки продолжали функционировать – значит, эффекты блокирования боли были вызваны не повреждением нервных клеток, а изменением сигналов внутри них.
На заключительном этапе группа разработала носитель из белков сибирской язвы и использовала его для доставки других веществ, блокирующих боль, в нервные клетки. Одним из них был ботулотоксин – белковый комплекс еще одной потенциально смертельной бактерии, известный своей способностью изменять нервную передачу. Этот подход также привел к купированию боли у мышей.
Ученые предупреждают, что необходимо тщательно контролировать безопасность лечения токсинами, особенно учитывая, что белок сибирской язвы способен нарушать целостность гематоэнцефалического барьера.
Полученные результаты поднимают еще один интересный вопрос: почему, с эволюционной точки зрения, опасный микроорганизм может заглушать боль?
Возможно, одно из объяснений заключается в том, что бактерии выработали способы взаимодействия с хозяином, чтобы облегчить собственное распространение и выживание. В случае сибирской язвы этот адаптивный механизм может быть связан с измененной сигнализацией, которая блокирует способность хозяина чувствовать боль и, следовательно, присутствие бактерии. Эта гипотеза объясняет, почему поражения кожи, которые образует бактерия сибирской язвы, так безболезненны.
Статья I.Chiu et al. Anthrax toxins regulate pain signaling and can deliver molecular cargoes into Antxr2+ DRG sensory neurons опубликована в журнале Nature Neuroscience.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Harvard Medical School: Can a Dangerous Microbe Quell Pain?