Медицина
Медицина

Модифіковані молочнокислі бактерії допомогли загоїти рани в мишей із проявами діабету

Фінські науковці випробували на тваринах лікування ран за допомогою місцевого нанесення розчину з генетично модифікованими бактеріями Lactococcus lactis, які виробляють білки, що сприяють загоюванню ран. Досліди показали, що така терапія прискорює загоювання глибоких ран у мишей із проявами діабету і при цьому не є токсичною, навіть за високих доз лікувального розчину. Вчені сподіваються, що молочнокислі бактерії допоможуть лікувати важковиліковні й небезпечні діабетичні виразки, та вже почали їх випробування на людях. Своїми попередніми результатами автори поділилися в журналі PLOS ONE.

Lactococcus lactis. Todar, 2012 / Semantic Scholar

Lactococcus lactis. Todar, 2012 / Semantic Scholar

Чому діабетичні рани є серйозною проблемою?

Цукровий діабет — серйозна проблема для здоров'я, яка порушує нормальну роботу усього організму. І одним із ускладнень захворювання є поява виразок, часто на стопах, які протягом тривалого часу не загоюються і навіть збільшуються. Приблизно у 19-34 відсотків пацієнтів із цукровим діабетом протягом життя виникає ця недуга. У важких випадках лікарі навіть можуть вдаватися до радикального лікування ампутацією ураженої кінцівки. При цьому п'ятирічна смертність після операції досягає 30,5 відсотків, що порівнянно з п'ятирічною виживаністю при раку. Тож лікування такої, на перший погляд, не критичної хвороби як хронічні рани, є нагальною проблемою охорони здоров'я. Над її розв'язанням працюють і вчені біотехнологічної компанії Aurealis Therapeutics при Університеті прикладних наук Савонії у Фінляндії.

Як вчені вирішили боротися з діабетичними ранами?

Зазвичай у ранах стадія гострого запалення змінюється стадією проліферації, під час якої починає формуватися нова шкіра та нові кровоносні судини. Однак у хронічних ранах, як при діабетичних виразках, процес порушений і вони тривалий час перебувають у стадії запалення, через що регенерація тканин не може відбуватися на достатньому для загоєння рівні. Допомогти у цьому може використання сигнальних речовин, які спонукають рану швидше затягнутися.

Автори нової роботи вирішили використати для доставлення лікувальних препаратів бактерій — молочнокислих Lactococcus lactis, які широко використовуються при виробництві сирів та інших молочних продуктів. Використаний штам мікробів пройшов генетичне втручання, завдяки чому виробляє три людські білки, які допомагають ініціювати регенерацію — фактор росту фібробластів-2, інтерлейкін-4 та колонієстимулювальний фактор-1. Разом ці сполуки та й самі бактерії покликані активувати імунну систему, запустити утворення кровоносних судин та проліферацію фібробластів та інших ключових клітин шкіри.

Розчин із бактеріями випробували на лабораторних мишах із проявами цукрового діабету, яким на боку вирізали рани розміром один на один сантиметр. Усього тварини отримали 5-7 доз, які давали по одну щодня, кожний другий день або кожний четвертий день. Для порівняння, інша група тварин замість бактерій отримувала неактивний буферний розчин.

Як вплинули бактерії на загоювання ран у тварин?

Розчин бактерій справді допоміг ранам мишей скоріше загоюватися, причому лікування щодня або кожний другий день давало найкращі результати. На фотографіях на четвертий та восьмий день лікування явно було помітне більше закриття рани у групі бактеріального препарату, якщо порівнювати з контрольною. Але результат був не лише візуальним. Вже на другий день після нанесення лікувального розчину утворення нових тканин шкіри відмітили у 30 відсотків тварин, на другий день — у 50 відсотків, а на третій день — у 100 відсотків, у групі щоденного нанесення. Подібної регенерації не помітили за вісім днів спостереження у жодної миші контрольної групи.

А. Показник закриття рани. В. Показник скорочення рани. С. Реепітелізація рани. Червоним позначено групу мишей із контрольним розчином, зеленим - із розчином молочнокислих бактерій; лікування цих тварин проводили щоденним нанесенням ліків. D. Загоювання рани з першого по восьмий день у мишей контрольної групи (зверху) та дослідної (знизу). Е. Схематичне означення різних регіонів рани. Jere Kurkipuro et al. / PLOS ONE, 2022

А. Показник закриття рани. В. Показник скорочення рани. С. Реепітелізація рани. Червоним позначено групу мишей із контрольним розчином, зеленим - із розчином молочнокислих бактерій; лікування цих тварин проводили щоденним нанесенням ліків. D. Загоювання рани з першого по восьмий день у мишей контрольної групи (зверху) та дослідної (знизу). Е. Схематичне означення різних регіонів рани. Jere Kurkipuro et al. / PLOS ONE, 2022

Подальші випробування безпечності терапії лактококами провели на карликових свинях, яким вирізали рани розміром два на два сантиметри. Вони отримали сім доз лікувального або контрольного розчину у мінімально ефективному або високому дозуванні з обробленням кожний другий день. Спостереження за тваринами протягом двох тижнів показало, що терапія бактеріями не спричиняє серйозних побічних ефектів навіть у високих дозах. Свині не мали суттєвих відмінностей у вазі, апетиті, показниках аналізу крові, записах електрокардіографії, гістології органів чи інших параметрах, що, ймовірно, пояснюється місцевими використанням та дією препарату.

Науковці зараз випробовують ефективність та безпечність лікування бактеріями діабетичних виразок у людей в рамках першої фази клінічних досліджень у Німеччині та Польщі. Науковці сподіваються, що такий підхід дасть змогу зменшити частоту ампутацій кінцівок у цих пацієнтів.

Ми також писали про інші потенційні способи лікування ран. Наприклад, про біополімерну пов'язку, яка також стимулює загоювання і вберігає від інфікування, та показала свою ефективність у попередніх випробуваннях на тваринах і людях. А ще про електромеханічну пов'язку, яка поки що випробувана лише на пацюках, але демонструє значний потенціал.