آیا یک میکروب خطرناک می تواند راه جدیدی برای خاموش کردن درد ارائه دهد؟ مطالعه نشان می دهد که سم کشنده سیاه زخم انواع مختلفی از درد را در موش ها مسدود می کند –

اکنون یافته‌های یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که این میکروب مخوف دارای پتانسیل مفید غیرمنتظره‌ای است – یکی از سموم آن می‌تواند انواع مختلف درد را در حیوانات خاموش کند.

این تحقیق نشان می‌دهد که این سم خاص سیاه‌زخم برای تغییر سیگنال در نورون‌های حس‌کننده درد عمل می‌کند و هنگامی که به صورت هدفمند به نورون‌های سیستم عصبی مرکزی و محیطی منتقل می‌شود، می‌تواند به حیواناتی که در مضطرب هستند تسکین دهد.

این کار که توسط محققان دانشکده پزشکی هاروارد با همکاری دانشمندان صنعت و محققان سایر موسسات هدایت می شود، در 20 دسامبر در سال 2018 منتشر شده است. علوم اعصاب طبیعت.

علاوه بر این، این تیم بخش‌هایی از سم سیاه زخم را با انواع مختلف محموله‌های مولکولی ترکیب کرده و آن را به نورون‌های حس‌کننده درد تحویل دادند. این تکنیک را می توان برای طراحی درمان های درد با هدف دقیق جدید که بر روی گیرنده های درد اثر می گذارد، اما بدون اثرات سیستمیک گسترده داروهای مسکن فعلی، مانند مواد افیونی، استفاده کرد.

ایزاک چیو، محقق ارشد این مطالعه، استادیار ایمونولوژی در مؤسسه بلاواتنیک در دانشکده پزشکی هاروارد، گفت: این پلت فرم مولکولی استفاده از یک سم باکتری برای رساندن مواد به نورون ها و تعدیل عملکرد آنها، نشان دهنده راه جدیدی برای هدف قرار دادن نورون های واسطه درد است.

به گفته محققان، نیاز به گسترش زرادخانه درمانی فعلی برای مدیریت درد همچنان حاد است. مواد افیونی همچنان موثرترین داروی ضد درد هستند، اما دارای عوارض جانبی خطرناکی هستند – به ویژه توانایی آنها در سیم کشی مجدد سیستم پاداش مغز، که آنها را به شدت اعتیاد آور می کند، و تمایل آنها به سرکوب تنفس، که می تواند کشنده باشد.

نیکول یانگ، نویسنده اول این مطالعه، پژوهشگر HMS در ایمونولوژی در آزمایشگاه چیو، گفت: «هنوز نیاز بالینی زیادی برای توسعه درمان‌های درد غیرافیونی وجود دارد که اعتیادآور نیستند، اما در خاموش کردن درد مؤثر هستند». آزمایش‌های ما نشان می‌دهد که یک استراتژی، حداقل به صورت تجربی، می‌تواند هدف قرار دادن نورون‌های درد با استفاده از این سم باکتریایی باشد.»

با این حال، محققان هشدار می دهند که در حال حاضر، این رویکرد کاملاً تجربی باقی مانده است و هنوز نیاز به آزمایش و تنظیم بیشتر در مطالعات حیوانی و در نهایت در انسان دارد.

برای اتصال آماده شده است

محققان آزمایشگاه Chiu مدت‌هاست که به تعامل بین میکروب‌ها و سیستم عصبی و ایمنی بدن علاقه داشتند. کار گذشته به رهبری Chiu نشان داده است که سایر باکتری‌های عامل بیماری نیز می‌توانند با نورون‌ها تعامل داشته باشند و سیگنال‌های آنها را برای تقویت درد تغییر دهند. با این حال، تنها تعداد کمی از مطالعات تاکنون به بررسی این موضوع پرداخته‌اند که آیا میکروب‌های خاصی می‌توانند درد را به حداقل برسانند یا آن را مسدود کنند. این همان کاری است که چیو و یانگ تصمیم گرفتند انجام دهند.

برای مطالعه فعلی، آنها با تلاش برای تعیین اینکه چگونه نورون های حس کننده درد ممکن است با سایر نورون های بدن انسان متفاوت باشند، شروع کردند. برای انجام این کار، آنها ابتدا به داده های بیان ژن روی آوردند. یکی از چیزهایی که توجه آنها را به خود جلب کرد: رشته های درد دارای گیرنده هایی برای سموم سیاه زخم بودند، در حالی که انواع دیگر نورون ها اینگونه نبودند. به عبارت دیگر، فیبرهای درد از نظر ساختاری برای تعامل با باکتری سیاه زخم آماده شده بودند. تعجب کردند که چرا.

تحقیق تازه منتشر شده دقیقاً همین سؤال را روشن می کند.

یافته‌ها نشان می‌دهد که خاموشی درد زمانی اتفاق می‌افتد که نورون‌های حسی عقده‌های ریشه پشتی، اعصابی که سیگنال‌های درد را به نخاع منتقل می‌کنند، با دو پروتئین خاص ساخته شده توسط خود باکتری سیاه‌زخم متصل شوند. آزمایش‌ها نشان داد که این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که یکی از پروتئین‌های باکتریایی، آنتی ژن محافظ (PA)، به گیرنده‌های سلول عصبی متصل می‌شود و منافذی را تشکیل می‌دهد که به عنوان دروازه‌ای برای دو پروتئین باکتری دیگر، فاکتور ادم (EF) و عامل کشنده (LF) عمل می‌کند. ، به داخل سلول عصبی هدایت شود. این تحقیقات بیشتر نشان داد که PA و EF با هم، که در مجموع به عنوان سم ادم شناخته می‌شوند، سیگنال‌های درون سلول‌های عصبی را تغییر می‌دهند – در واقع درد را خاموش می‌کنند.

استفاده از ویژگی‌های تکامل میکروبی برای درمان‌های جدید

در یک سری از آزمایش‌ها، محققان دریافتند که سم سیاه زخم سیگنال‌های سلول‌های عصبی انسان را در ظروف تغییر می‌دهد و در حیوانات زنده نیز این کار را انجام می‌دهد.

تزریق این سم به ستون فقرات پایین موش، اثرات ضد درد قوی ایجاد کرد، و حیوانات را از احساس دمای بالا و تحریکات مکانیکی جلوگیری کرد. نکته مهم، سایر علائم حیاتی حیوانات مانند ضربان قلب، دمای بدن و هماهنگی حرکتی تحت تأثیر قرار نگرفت – مشاهداتی که نشان می‌دهد این تکنیک در هدف قرار دادن رشته‌های درد و مسدود کردن درد بدون اثرات سیستمیک گسترده بسیار انتخابی و دقیق است.

علاوه بر این، تزریق سم سیاه زخم به موش‌ها علائم دو نوع درد دیگر را کاهش می‌دهد: درد ناشی از التهاب و درد ناشی از آسیب سلول‌های عصبی، که اغلب پس از آسیب‌های تروماتیک دیده می‌شود و برخی عفونت‌های ویروسی مانند هرپس زوستر، یا زونا، یا به عنوان عارضه دیابت و درمان سرطان.

علاوه بر این، محققان مشاهده کردند که با کاهش درد، سلول‌های عصبی درمان‌شده از نظر فیزیولوژیکی دست نخورده باقی می‌مانند – یافته‌ای که نشان می‌دهد اثرات مسدودکننده درد به دلیل آسیب سلول‌های عصبی نبوده، بلکه از سیگنال‌های تغییر یافته درون آنها سرچشمه می‌گیرد.

در مرحله آخر، این تیم یک وسیله نقلیه حامل از پروتئین های سیاه زخم طراحی کرد و از آن برای رساندن سایر مواد مسدود کننده درد به سلول های عصبی استفاده کرد. یکی از این مواد سم بوتولینوم بود، یک باکتری بالقوه کشنده دیگر که به دلیل توانایی خود در تغییر سیگنال های عصبی شناخته شده است. این رویکرد نیز درد را در موش ها مسدود کرد. آزمایش ها نشان می دهد که این می تواند یک سیستم تحویل جدید برای هدف قرار دادن درد باشد.

یانگ گفت: “ما بخش هایی از سم سیاه زخم را برداشتیم و آنها را به محموله پروتئینی که می خواستیم تحویل دهیم، ترکیب کردیم.” در آینده، می‌توان انواع مختلفی از پروتئین‌ها را برای ارائه درمان‌های هدفمند در نظر گرفت.»

دانشمندان هشدار می دهند که با پیشرفت کار، ایمنی درمان سم باید به دقت بررسی شود، به ویژه با توجه به اینکه پروتئین سیاه زخم در برهم زدن یکپارچگی سد خونی مغزی در طول عفونت نقش دارد.

یافته های جدید سوال جالب دیگری را مطرح می کند: از نظر تکاملی، چرا یک میکروب درد را خاموش می کند؟

چیو فکر می‌کند که یک توضیح – که بسیار گمانه‌زنی است – ممکن است این باشد که میکروب‌ها راه‌هایی برای تعامل با میزبان خود به منظور تسهیل گسترش و بقای خود ایجاد کرده‌اند. در مورد سیاه زخم، این مکانیسم تطبیقی ​​ممکن است از طریق سیگنال دهی تغییر یافته ای باشد که توانایی میزبان برای احساس درد و در نتیجه حضور میکروب را مسدود می کند. چیو افزود: این فرضیه می تواند توضیح دهد که چرا ضایعات پوستی سیاهی که گاهی اوقات باکتری سیاه زخم ایجاد می کند به طور قابل توجهی بدون درد هستند.

یافته‌های جدید همچنین به راه‌های جدیدی برای توسعه دارو فراتر از درمان‌های سنتی با مولکول‌های کوچک که در حال حاضر در آزمایشگاه‌ها طراحی شده‌اند، اشاره می‌کند.

چیو می‌گوید: آوردن یک داروی باکتریایی برای درمان درد این سوال را ایجاد می‌کند که آیا می‌توانیم دنیای طبیعی و دنیای میکروبی را برای مسکن‌ها استخراج کنیم؟ انجام این کار می تواند دامنه و تنوع انواع موادی را که ما در جستجوی راه حل به آنها نگاه می کنیم، افزایش دهد.

جست‌وجوگران شامل یورگ آیسنسی، دیلن نیل، آندرزا کوادروس، هان شیونگ بیر ژانگ، جاستاس لاوزادیس، سای من لیو، استفانی شیرز، آندریا بلو، شیلپا پالان، ساندرا مارلین، ژاکی میگنل، آنجلا کندی کوران، ویکتوریا تانگ، مهتاب موبای بودند. پاسکال رودرر، آنیا نیتزچه، مایک لو، بردلی پنتلوت، الیور بروستل، وینتا تریپاتی، کیت فاستر، تئودور پرایس، جان کولیه، استفان لپلا، میشلینو پوپولو، بروس بین، تیاگو کونا و تیم هوچو.

این مطالعه توسط صندوق رفاه باروز تامین مالی شد. ابتکار چان زاکربرگ؛ Ipsen Pharmaceuticals; مؤسسه ملی بهداشت (DP2AT009499، R01AI130019، R01NS036855، بورسیه NIA 5T32AG000222، بورسیه NIH NIGMS T32GM007753)، و NIH NINDS (NS111929)؛ برنامه درون دانشگاهی موسسه ملی آلرژی و بیماری های عفونی؛ صندوق توسعه منطقه ای اروپا (NeuRoWeg، EFRE?0800407 و EFRE?0800408)؛ Innovative Medicines Initiative 2 Joint Undertaking (116072-NGN-PET); و بنیاد تحقیقات سائوپائولو (2013/08216-2 مرکز تحقیقات در بیماری های التهابی)؛ Deutsche Forschungsgemeinschaft (271522021 و 413120531)، EFRE-0800384، و LeitmarktAgentur.NRW (LS-1-1-020d).

افشای مربوطه:

SML، SP، SM، JM، VT و KAF کارمندان ایپسن هستند. Chiu از Ipsen، GSK، و Allergan پشتیبانی تحقیقاتی دریافت کرده است و عضو هیئت‌های مشاوره علمی GSK و Kintai Therapeutics است. این کار مربوط به درخواست های ثبت اختراع PCT/US16/49099 و PCT/US16/49106، “ترکیبات و روش های درمان درد” است که RJC، IMC، BLP، KAF، SP و SML مخترعان مشترک آن هستند. OB یکی از بنیانگذاران و سهامداران LIFE & BRAIN GmbH است.