Вчені знайшли нові ключі до давньої таємниці свербіння

Дослідники з Гарвардської медичної школи виявили, що бактерія Staphylococcus aureus, яка зазвичай зустрічається на шкірі, може безпосередньо викликати свербіж, взаємодіючи з нервовими клітинами.

Висновки, засновані на дослідженнях на мишах і клітинах людини, нещодавно були опубліковані в журналі Cell. Це дослідження дає суттєве розуміння давньої таємниці свербіння та проливає світло на те, чому шкірні захворювання, такі як екзема та атопічний дерматит, часто супроводжуються постійним свербінням.

У таких умовах рівновага мікроорганізмів, які підтримують нашу шкіру здоровою, часто порушується, що дозволяє  S. aureus  процвітати, кажуть дослідники. До цього часу вважалося, що свербіж, який виникає при екземі та атопічному дерматиті, виникає через супутнє запалення шкіри. Але нові відкриття показують, що  S. aureus  самостійно викликає свербіж, викликаючи молекулярно-ланцюгову реакцію, яка завершується бажанням почухатися.

«Ми виявили абсолютно новий механізм виникнення свербежу — бактерію  Staph aureus, яку виявляють майже у кожного пацієнта з хронічним захворюванням атопічний дерматит. Ми показуємо, що свербіж може бути викликаний самим мікробом», — сказав старший автор Ісаак Чіу, доцент кафедри імунології в Інституті Блаватника при HMS.

Експерименти дослідження показали, що  S. aureus  виділяє хімічну речовину, яка активує білок на нервових волокнах, які передають сигнали від шкіри до мозку. Лікування тварин схваленими FDA ліками проти згортання крові успішно блокувало активацію білка, щоб перервати цей ключовий етап у циклі свербіння та подряпин. Лікування полегшило симптоми та мінімізувало пошкодження шкіри.

Отримані результати можуть допомогти розробити препарати для перорального застосування та місцеві креми для лікування постійного свербежу, який виникає при різних станах, пов’язаних із дисбалансом у мікробіомі шкіри, таких як атопічний дерматит, вузликовий свербіж і псоріаз.

Повторне розчісування, яке є ознакою цих станів, може спричинити пошкодження шкіри та посилити запалення.

«Свербіж може бути дуже виснажливим у пацієнтів, які страждають від хронічних захворювань шкіри. Багато з цих пацієнтів несуть на своїй шкірі саме той мікроб, який, як ми вперше показали, може викликати свербіж», — сказав перший автор дослідження Лівен Денг, науковий співробітник лабораторії Чіу.

Ідентифікація молекулярної свічки запалювання, яка запалює свербіж 

Дослідники піддали шкіру мишей впливу  S. aureus . Протягом кількох днів у тварин з’явився свербіж, який посилювався, а повторне розчісування спричиняло погіршення пошкодження шкіри, яке поширювалося за межі початкового місця впливу.

Крім того, миші, які зазнали впливу  S. aureus,  стали гіперчутливими до нешкідливих подразників, які зазвичай не викликають свербіння. Миші, які піддавалися впливу, мали більшу ймовірність розвитку аномального свербіння у відповідь на легкий дотик, ніж миші, які не піддавалися впливу.

Ця гіперактивна реакція, стан, що називається аллокнезом, є поширеним у пацієнтів із хронічними захворюваннями шкіри, що характеризуються постійним свербінням. Але це також може статися в людей без будь-яких основних захворювань — подумайте про те відчуття подряпин, яке ви можете отримати від вовняного светра.

Щоб визначити, як бактерія викликала свербіж, дослідники протестували кілька модифікованих версій мікроба  S. aureus, які були сконструйовані таким чином, щоб не мати певних частинок молекулярного складу комахи. Команда зосередилася на 10 ферментах, які, як відомо, виділяє цей мікроб при контакті зі шкірою. Один за одним дослідники усунули дев’ятьох підозрюваних, показавши, що бактеріальний фермент під назвою протеаза V8 одноосібно відповідальний за виникнення свербежу у мишей. Зразки людської шкіри пацієнтів з атопічним дерматитом також мали більше  S. aureus  і вищі рівні V8, ніж зразки здорової шкіри.

Аналіз показав, що V8 викликає свербіж, активуючи білок під назвою PAR1, який знаходиться на шкірних нейронах, які походять зі спинного мозку та передають різні сигнали — дотик, тепло, біль, свербіж — від шкіри до мозку. Зазвичай PAR1 знаходиться в стані спокою, але при контакті з певними ферментами, включаючи V8, він активується. Дослідження показало, що V8 відрізає один кінець білка PAR1 і пробуджує його. Експерименти на мишах показали, що після активації PAR1 ініціює сигнал, який мозок згодом сприймає як свербіж. Коли дослідники повторили експерименти в лабораторному посуді, що містить людські нейрони, вони також відреагували на V8.

Цікаво, що різні імунні клітини, залучені до шкірних алергій і, як відомо, викликають свербіж, — тучні клітини та базофіли — не викликають свербіж після впливу бактерій, як показали експерименти. Так само як і запальні хімічні речовини, які називаються інтерлейкінами, або білими клітинами, які активуються під час алергічних реакцій і, як відомо, підвищуються при шкірних захворюваннях і навіть при певних неврологічних розладах.

«Коли ми почали дослідження, було незрозуміло, чи був свербіж результатом запалення чи ні», — сказав Ден. «Ми показуємо, що ці речі можна відокремити, що у вас не обов’язково має бути запалення, щоб мікроб викликав свербіж, але свербіж посилює запалення на шкірі».

Переривання циклу сверблячки-подряпини

Оскільки PAR1 — білок, активований  S. aureus — бере участь у згортанні крові, дослідники хотіли побачити, чи може вже схвалений препарат проти згортання крові, який блокує PAR1, зупинити свербіж. Це сталося.

Сверблячі миші, чия шкіра піддавалася впливу  S. aureus,  відчули швидке покращення після лікування препаратом. Їхнє бажання дряпати різко зменшилося, як і пошкодження шкіри, викликане подряпинами. Крім того, після лікування блокаторами PAR1 миші більше не відчували аномального свербіння у відповідь на нешкідливі подразники.

Блокатор PAR1 вже використовується людьми для запобігання утворенню тромбів і може бути використаний як засіб проти свербіння. Наприклад, зазначили дослідники, активний інгредієнт ліків може стати основою для місцевих кремів проти свербіння. Перше питання, яке дослідники планують вивчити в майбутній роботі, полягає в тому, чи можуть інші мікроби, крім  S. aureus  , викликати свербіж.

«Ми знаємо, що багато мікробів, включаючи гриби, віруси та бактерії, супроводжуються сверблячкою, але незрозуміло, як вони викликають свербіж», — сказав Чіу.

Крім того, результати викликають ширше питання: чому мікроб викликає свербіж? Еволюційно кажучи, що в цьому для бактерії?

Одна з можливостей, за словами дослідників, полягає в тому, що патогени можуть захопити свербіж та інші нервові рефлекси на свою користь. Наприклад, попередні дослідження показали, що бактерія туберкульозу безпосередньо активує вагусні нейрони, викликаючи кашель, що може дозволити їй легше поширюватися від одного господаря до іншого. 

«На цей час це припущення, але цикл свербіж-подряпина може піти на користь мікробам і сприяти їх поширенню на віддалені ділянки тіла та до неінфікованих господарів», — сказав Ден. «Чому ми свербимо і чешемося? Це допомагає нам чи мікробу? Це те, над чим ми можемо працювати в майбутньому».