Дослідники виявили метод лікування хронічних виразок без використання антибіотиків.

Група міжнародних вчених виявила спосіб, завдяки якому бактерії перешкоджають загоєнню хронічних ран, а також розробила методику для нейтралізації цього процесу.

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 є серйозною проблемою в глобальному контексті охорони здоров'я. Щорічно близько 18,6 мільйона людей стикаються з проблемою діабетичних виразок стопи. Кожен третій пацієнт з діабетом протягом свого життя може зіткнутися з ризиком розвитку виразки стопи. Ці рани часто призводять до ампутації нижніх кінцівок через стійкі інфекції, які ускладнюють процес загоєння. У Сінгапурі фіксується понад 16 тисяч нових випадків хронічних ран щорічно, зокрема серед літніх людей та осіб, що страждають на діабет.

Дослідження фокусувалося на бактерії Enterococcus faecalis, яка часто виявляється у випадках хронічних інфекцій діабетичних виразок на стопах. Декілька штамів цієї бактерії демонструють стійкість до багатьох звичних антибіотиків, що ускладнює процес лікування. На сьогоднішній день біологічний механізм, який заважає загоєнню, залишався неясним.

Команду очолили доцент Гійом Тібо з Наньянського технологічного університету та професор Кімберлі Клайн з Женевського університету. Дослідники виявили, що на відміну від інших бактерій, які випускають токсини при зараженні ран, E. faecalis виробляє метаболічний продукт, відомий як активні форми кисню, які заважають нормальному процесу загоєння клітин шкіри людини.

Перший автор статті, науковий співробітник Аарон Тан, виявив, що E. faecalis застосовує метаболічний механізм, відомий як позаклітинний електронний транспорт. Цей процес постійно генерує перекис водню, який є агресивною формою кисню, здатною завдавати шкоди живим тканинам. У випадку, коли бактерія потрапляє в інфіковані рани, вона виробляє перекис водню, що веде до ушкодження клітин шкіри людини через окислювальний стрес.

Дослідження в лабораторії виявили, що окисний стрес активує захисний механізм у кератиноцитах — клітинах шкіри, які відповідають за її відновлення. Цей механізм, відомий як реакція на неправильно згорнуті білки, зазвичай використовується клітинами, щоб справлятися з ушкодженнями, знижуючи продукцію білків і уповільнюючи інші важливі процеси. Коли цей стресовий механізм активується, він фактично блокує рух клітин, ускладнюючи їх здатність закривати 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 досліджувала можливість нейтралізації перекису водню для запобігання ушкодженням. Використання каталази, природного антиоксидантного ферменту, який розкладає перекис водню, на уражених клітинах шкіри сприяло зниженню клітинного стресу та відновленню їхньої здатності до міграції та загоєння.

Доцент Тібо підкреслив, що метаболізм бактерій виявився своєрідною зброєю, що стало несподіваним відкриттям. Замість традиційного підходу, який полягає у використанні антибіотиків для знищення бактерій, можна зосередитися на нейтралізації токсичних продуктів, які вони виробляють, та сприяти процесу загоєння ран.

Науковці рекомендують застосовувати пов'язки для обробки ран, збагачені антиоксидантами, такими як каталаза. Враховуючи, що антиоксиданти вже мають широке використання, цей метод може швидше знайти практичне застосування в клініках, ніж процес створення нових лікарських засобів. Дослідницька команда планує перейти до проведення клінічних випробувань на людях після того, як визначить найбільш ефективні способи введення антиоксидантів, спершу протестувавши їх на тваринах.