کشف راهی جدید برای سرکوب درد با استفاده از یک میکروب خطرناک

مطالعات نشان می‌دهند که سم کشنده باکتری باسیلوس آنتراسیس ( عامل سیاه‌زخم ) باعث سرکوب درد در موش‌ها می شود. سیاه‌زخم به عنوان یک بیماری ترسناک در بین مردم شهرت دارد. باکتری سیاه‌زخم عامل ایجاد عفونت‌های جدی ریوی در انسان و ضایعات پوستی ناخوشایند، در انسان و دام می‌باشد، این ضایعات پوستی ممکن است بدون درد باشند. این باکتری در گذشته به عنوان یک سلاح برای ایجاد وحشت بین مردم استفاده شده‌است.

اکنون یافته‌های یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که این میکروب مخوف دارای پتانسیل مفید غیرمنتظره‌ای می‌باشد، یکی از سموم آن می‌تواند انواع مختلف درد را در حیوانات سرکوب کند.این تحقیقات نشان می‌دهند که سم خاص باکتری سیاه‌زخم، باعث تغییر سیگنال در نورون‌های مربوط به حس درد می‌شود و هنگامی که به صورت هدفمند به نورون‌های سیستم عصبی مرکزی و محیطی منتقل می‌شود، می‌تواند حس درد را در حیوانات تسکین دهد.

این تحقیقات توسط محققان دانشکده پزشکی هاروارد با همکاری دانشمندان صنعت و محققان سایر موسسات انجام شده‌است و در 20 دسامبر در نشریه Nature Neuroscience منتشر شده‌است.علاوه‌براین، این تیم بخش‌هایی از سم سیاه‌زخم را با انواع مختلفی از مولکول‌ها ترکیب کرد و آن را به نورون‌های مربوط به حس‌ درد انتقال داد. این تکنیک می‌تواند برای طراحی مسکن‌های درد که روی گیرنده‌های درد اثر می‌گذارند استفاده‌شود، در این تکنیک اثرات سیستمیک گسترده داروهای مسکن فعلی، مانند مواد افیونی، وجود ندارد.

Isaac Chiu، محقق ارشد این مطالعه، استادیار ایمونولوژی در مؤسسه  Blavantik در دانشکده پزشکی هاروارد، می‌گوید: این پلتتفرم مولکولی، یعنی استفاده از یک سم باکتری برای رساندن مواد به نورون‌ها و تنظیم عملکرد آن‌ها، راه جدیدی برای هدف قرار دادن نورون‌های واسطه درد است.

به گفته محققان، نیاز به گسترش مجموعه‌های درمانی فعلی برای مدیریت درد هم‌چنان جدی است. مسکن‌ها همچنان موثرترین داروی ضد درد هستند، اما دارای عوارض جانبی خطرناکی هستند. عوارضی مانند، توانایی آن‌ها در بازسازی سیستم پاداش مغز، که آن‌ها را به شدت اعتیاد آور می‌کند، و تمایل آن‌ها به سرکوب تنفس، که می‌تواند کشنده باشد.

Nicole Yang، نویسنده اول این مطالعه، محقق HMS در ایمونولوژی در آزمایشگاه Chiu می‌گوید: هنوز تحقیقات بالینی زیادی برای ایجاد مسکن‌های درد غیرافیونی که اعتیاد آور نیستند، و در سرکوب درد مؤثر هستند، نیاز است. آزمایش‌های ما نشان می‌دهند که یک تکنیک موثر در این زمینه، حداقل به صورت تجربی، هدف قرار دادن نورون‌های درد با استفاده از این سم باکتریایی می‌باشد.

با این حال، محققان هشدار می‌دهند که در حال حاضر، این رویکرد کاملاً تجربی باقی مانده‌است و هنوز نیاز به آزمایش و بررسی بیشتر در مطالعات حیوانی و در نهایت در انسان دارد.

آماده برای اتصال

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

برای مطالعه فعلی، آن‌ها ابتدا تفاوت بین نورون‌های گیرنده درد با سایر نورون‌های بدن انسان را بررسی کردند. برای انجام این کار، ابتدا داده‌های بیان ژن را  بررسی کردند. یکی از مسائلی که توجه محققان را به خود جلب کرد این بود که نورون‌های درد دارای گیرنده‌هایی برای سموم باکتری سیاه‌زخم بودند، در حالی که انواع دیگر نورون‌ها اینگونه نبودند. به عبارت دیگر، نورون‌های درد از نظر ساختاری می‌توانستند با باکتری سیاه‌زخم تعامل داشته‌باشند، محققان به دنبال علت و چرایی این پدیده بودند.تحقیق تازه منتشر شده دقیقاً همین سؤال را پاسخ می‌دهد.

یافته‌ها نشان می‌دهد که سرکوب درد زمانی اتفاق می‌افتد که نورون‌های حسی گانگلیون ریشه پشتی، یعنی اعصابی که سیگنال‌های درد را به نخاع منتقل می‌کنند، به دو پروتئین خاص که توسط باکتری سیاه‌زخم ساخته شده‌است، متصل می‌شوند. آزمایش‌ها نشان داد که این پدیده زمانی رخ می‌دهد که یکی از پروتئین‌های باکتریایی، به نامProtective antigen (PA) (آنتی‌ژن محافظ) ، به گیرنده‌های سلول عصبی متصل می‌شود و منافذی را تشکیل می‌دهد که به عنوان دروازه‌ای برای دو پروتئین دیگر باکتری ، به نام‌های edema factor (EF) ( فاکتور ادم ) وLethal factor (LF) (فاکتور کشنده ) عمل می‌کند، و این دو پروتئین به داخل سلول عصبی هدایت می‌شوند. این تحقیق بیشتر نشان داد که PA و EF با هم، که در مجموع به عنوان سم ادم ( edam )  شناخته می‌شوند، سیگنال‌های درون سلول‌های عصبی را تغییر می‌دهند، در واقع درد را سرکوب می‌کنند.

استفاده از ویژگی‌های تکامل میکروبی برای ایجاد روش‌های درمانی جدیددر یک سری از آزمایشات، محققان دریافتند که سم باکتری سیاه‌زخم سیگنال‌های سلول‌های عصبی انسان را در ظروف آزمایشگاهی تغییر می‌دهد و در حیوانات زنده نیز این کار را انجام می‌دهد.

تزریق این سم به بخش پایین ستون فقرات موش، اثرات ضددرد قوی ایجاد کرد، و باعث شد حیوانات دمای بالا و تحریکات مکانیکی را احساس نکنند. نکته مهم این بود که، سایر علائم حیاتی حیوانات مانند ضربان قلب، دمای بدن و هماهنگی حرکتی، تحت تأثیر قرار نگرفتند، این مشاهدات نشان می‌دهند که این تکنیک در هدف قرار دادن نورون‌های درد و سرکوب کردن درد بدون اثرات سیستمیک گسترده، بسیار انتخابی و دقیق عمل می‌کند.

علاوه‌براین، تزریق سم سیاه‌زخم 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 و برخی عفونت‌های ویروسی مانند هرپس زوستر، یا زونا دیده می‌شوند و یا به عنوان عارضه دیابت و درمان سرطان، به وجود می‌آیند.

علاوه‌براین، محققان مشاهده کردند که با کاهش درد، سلول‌های عصبی درمان‌شده از نظر فیزیولوژیکی دست نخورده باقی می‌مانند. این یافته‌ نشان می‌دهد که سرکوب درد به دلیل آسیب سلول‌های عصبی نبوده‌است، بلکه به دلیل تغییر سیگنال‌های درون آن‌ها می‌باشد.

در مرحله آخر، این تیم یک حامل برای انتقال پروتئین‌های باکتری سیاه‌زخم طراحی کرد و از آن برای رساندن سایر مواد سرکوب‌کننده درد به سلول‌های عصبی استفاده کرد. یکی از این مواد سم بوتولینوم بود، این سم از یک باکتری کشنده دیگر گرفته شده‌است، و می‌تواند سیگنال‌های عصبی را تغییر دهد. این رویکرد نیز درد را در موش‌ها سرکوب کرد. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که این روش می‌تواند یک سیستم جدید برای هدف قرار دادن درد باشد.

Yang می‌گوید: ما بخش‌هایی از سم باکتری سیاه زخم را جدا کردیم و آن‌ها را با محموله پروتئینی که می‌خواستیم انتقال دهیم، ترکیب کردیم. در آینده، می‌توان انواع مختلفی از پروتئین‌ها را برای ارائه درمان‌های هدفمند در نظر گرفت.

دانشمندان هشدار می‌دهند که با پیشرفت تحقیقات، ایمنی درمان به وسیله سم باید به دقت بررسی شود، به‌ویژه با توجه به اینکه پروتئین باکتری سیاه زخم می‌تواند یکپارچگی سد خونی مغزی را در طول عفونت، کاهش دهد.

یافته‌های جدید سوال جالب دیگری را ایجاد می‌کنند: از نظر تکاملی، چرا یک میکروب درد را سرکوب می‌کند؟

Chiu حدس می‌زند که دلیل آن ممکن است این باشد که میکروب‌ها راه‌هایی برای تعامل با میزبان خود به منظور تسهیل گسترش و بقای خود ایجاد کرده‌اند، و در مورد باکتری سیاه‌زخم، این مکانیسم تطبیقی ​​ممکن است از طریق تغییر سیگنال‌دهی باشد تا توانایی میزبان را برای احساس درد از بین ببرد و در نتیجه حضور میکروب از دید میزبان پنهان بماند. Chiu افزود: این فرضیه می‌تواند توضیح دهد که چرا ضایعات پوستی سیاهی که باکتری سیاه‌زخم گاهی‌اوقات ایجاد می‌کند، به طور قابل توجهی بدون درد هستند.

یافته‌های جدید هم‌چنین راه‌های جدیدی را برای توسعه دارو پیشنهاد می‌دهند، این راه‌ها فراتر از درمان‌های سنتی با مولکول‌های کوچک که در حال حاضر در آزمایشگاه‌ها طراحی شده‌اند، می‌باشند.

Chiu می‌گوید: تولید یک داروی باکتریایی برای سرکوب درد این سوال را ایجاد می‌کند که آیا می‌توانیم در دنیای طبیعی و دنیای میکروبی مسکن بیابیم و آن ‌را استخراج کنیم؟ انجام این کار می‌تواند دامنه و تنوع انواع موادی را که به عنوان راه حل در جستجوی آن‌ها هستیم، افزایش دهد.

خلاصه خبر:

مطالعات نشان می‌دهند که سم کشنده باکتری باسیلوس آنتراسیس ( عامل سیاه‌زخم ) انواع مختلف درد را در موش‌ها از بین می‌برد. محققان دریافتند این سم نورون‌های حسی گیرنده درد را هدف قرار می‌دهد و با تغییر در شیوه سیگنال‌دهی آن‌ها، باعث سرکوب درد می‌شود. بر اساس این یافته، محققان یک حامل برای انتقال پروتئین باکتری سیاه‌زخم به سلول‌های عصبی طراحی کرده‌اند. مسکن‌ها هم‌چنان موثرترین داروی ضد درد هستند، اما دارای عوارض جانبی خطرناکی مانند تمایل به سرکوب تنفس و ایجاد اعتیاد در افراد می‌باشند. این یافته‌ها می‌توانند باعث کشف درمان‌هایی شوند که نورون‌های حسی گیرنده درد را بدون تأثیرات سیستمیک گسترده مسکن‌ها، هدف قرار می‌دهند.

مترجم:سمانه محمدی راد

منبع