Toksyna niebezpiecznej bakterii obiecującym środkiem przeciwbólowym
Laseczka wąglika, niebezpieczny patogen wykorzystywany m.in. jako broń biologiczna, może stać się nadzieją dla ludzi zmagających się z chronicznym bólem. Nowe badania wykazały bowiem, że wytwarzana przez nią toksyna uśmierza różne rodzaje bólu u zwierząt.
Naukowcy informują, że badana przez nich toksyna zmienia szlak sygnałowy w neuronach odpowiedzialnych za odczuwanie bólu i gdy zostanie dostarczona do odpowiednich neuronów w centralnym i obwodowym układzie nerwowym, zmniejsza uczucie bólu u zwierząt. Naukowcy połączyli toksynę z różnymi typami molekularnych „opakowań” i dostarczali je do neuronów. Technika ta może być wykorzystywana do uśmierzania bólu poprzez dostarczenie leków do konkretnych neuronów bez oddziaływania za ich pomocą na cały organizm.
Ta molekularna platforma dostarczania substancji do neuronów i zarządzania ich funkcjonowniem to nowy sposób wzięcia na cel neuronów odpowiedzialnych za odczuwanie bólu, mówi profesor Isaac Chiu z Harvard Medical School. To właśnie tak uczelnia, wraz z partnerami z przemysłu i innych uczelni, prowadziła badania, których wyniki opisano na łamach Nature Neuroscience.
Ludzkość pilnie potrzebuje nowych skutecznych środków przeciwbólowych. Najbardziej skuteczne z obecnie dostępnych – opioidy – są niebezpieczne i mają liczne skutki uboczne. Mogą prowadzić do uzależnień, istnieje też ryzyko zatrzymania oddechu. Naukowcy poszukują środków równie skutecznych, ale znacznie bardziej bezpiecznych. Nasze eksperymenty pokazały, że – przynajmniej teoretycznie – dobrym tropem może być wzięcie na cel konkretnych neuronów za pomocą toksyn bakteryjnych.
Naukowcy z laboratorium Chiu od dawna badają związki pomiędzy mikroorganizmami a układem nerwowym i odpornościowym. Już w przeszłości wykazali, że inne bakterie mogą wchodzić w interakcje z neuronami i zwiększać uczucie bólu. Są też jednymi z niewielu, którzy sprawdzają, czy mikroorganizmy mogą minimalizować lub w ogóle znosić ból.
Swoje najnowsze badania rozpoczęli od sprawdzenia, jak neurony odpowiedzialne za odczuwanie bólu różnią się od innych neuronów. Przeanalizowali dane dotyczące ekspresji genów i odkryli, że neurony bólowe posiadają receptory dla toksyn wąglika. Inne neurony ich nie posiadały. Innymi słowy, neurony odpowiedzialne za odczuwanie bólu są zbudowane tak, by wchodzić w interakcje z laseczką wąglika. Uczeni zaczęli zastanawiać się, dlaczego tak się dzieje. Wykazali, że do minimalizowania bólu dochodzi, gdy korzenie grzbietowe nerwu rdzeniowego łączą się z dwoma specyficznymi proteinami wytwarzanymi przez laseczkę wąglika. Okazało się, że antygen wąglika PA łączy się z receptorami komórki i tworzy w ten sposób bramę, przez którą wnikają dwie inne proteiny: EF (edema factor) oraz LF (lethal factor). Dodatkowo uczeni zauważyli, że PA i EF, tworzące razem toksynę toksynę warunkującą występowanie opuchlizny (edema toxin, EdTx), prowadzą do zniesienia bólu.
Eksperymenty wykazały, że toksyna wąglika zmieniała szlaki sygnałowe w laboratoryjnych hodowlach ludzkich komórek nerwowych oraz u zwierząt. Wstrzyknięcie tej toksyny do dolnej części kręgosłupa myszy dawało silny skutek przeciwbólowy. Zwierzę nie odczuwało wysokiej temperatury oraz bodźców mechanicznych. Co ważne, środek nie wpływał na tętno, temperaturę i koordynację ruchową myszy. To wskazuje, że działa bardzo selektywnie i nie ma wpływu na cały organizm. Jakby jeszcze tego było mało, środek znosił inne dwa rodzaje bólu u myszy: ból powodowany stanem zapalnym oraz uszkodzeniem komórek nerwowych. Te rodzaje bólu są często obserwowane po różnego typu zranieniach, niektórych infekcjach wirusowych czy jako skutek uboczny leczenia cukrzycy i nowotworów.
Bardzo ważny jest również fakt, że komórki nerwowe poddane działaniu toksyny wąglika pozostały nietknięte pod względem fizjologicznym. To wskazuje, że blokowanie bólu nie było związane z ich uszkodzeniem, a raczej ze zmianą sygnałów.
Autorzy badań przypominają, że znajdują się na bardzo wczesnym etapie prac. Szczególnie ważne jest tutaj monitorowanie wpływu toksyn na organizm, tym bardziej, że wiadomo, iż białka wąglika mogą uszkadzać barierę krew-mózg.
Komentarze (0)