czwartek, 1 grudnia, 2022
Strona głównaZdrowieNowości medyczneNaukowcy odkrywają proces biologiczny prowadzący do niebezpiecznej choroby zapalnej u wcześniaków

Naukowcy odkrywają proces biologiczny prowadzący do niebezpiecznej choroby zapalnej u wcześniaków

W badaniu z udziałem myszy zgłoszonym dzisiaj w czasopiśmie Science Translational Medicine, zespół badawczy Johns Hopkins Medicine dostarczył to, co może być najbardziej ostatecznym poglądem na dotychczasowy proces biologiczny prowadzący do martwiczego zapalenia jelit (NEC), niebezpiecznej choroby zapalnej, która może zniszczyć wyściółkę jelit wcześniaka i powoduje śmierć w nawet jednej trzeciej przypadków. Naukowcy wykazali, że utrata gleju jelitowego – komórek, które wspierają wyspecjalizowane nerwy w jelitach – prowadzi do dysmotywacji jelit – stanu, w którym przewód pokarmowy traci zdolność do przesuwania pokarmu i innych materiałów wzdłuż (tzw. perystaltyka) – i że to nieprawidłowe działanie jest kluczowym czynnikiem w genezie NEC.

Objawy widoczne u wcześniaków, takie jak rozdęty brzuch i nietolerancje pokarmów – rzeczy, które wynikają z dysmotility jelitowej – tradycyjnie uważano za konsekwencje NEC. Nasze odkrycia sugerują, być może po raz pierwszy, że te warunki mogą faktycznie być przyczyną, a nie tylko skutkiem NEC.”

Hackam i jego koledzy mówią, że wydaje się logiczne, że jelitowy układ nerwowy i komórki glejowe wspierające jego funkcje odgrywają tak kluczową rolę w genezie NEC. „System ten został nazwany 'drugim mózgiem organizmu’ ze względu na jego znaczenie dla ogólnego stanu zdrowia” – mówi.

W swoim badaniu naukowcy odkryli również, że nadprodukcja białka zwanego receptorem toll-podobnym 4 (TLR4) – wykazana we wcześniejszych badaniach Johns Hopkins Medicine jako zaangażowana w początek NEC – wyzwala utratę jelitowych glii. W oddzielnych eksperymentach wykazano, że zahamowanie TLR4 i zapewnienie przetrwania gleju jelitowego umożliwia komórkom wytwarzanie czynnika wzrostu zwanego czynnikiem neurotroficznym zależnym od mózgu (BDNF), który z kolei hamuje błędną odpowiedź immunologiczną prowadzącą do NEC.

„To odkrycie umożliwiło nam przetestowanie u myszy zastosowania związku, który mógłby 'rozruszać’ jelito poprzez zachowanie glejaków jelitowych i ich zdolności do produkcji BDNF, co skutkuje przywróceniem ruchu jelit – a co najważniejsze, zapobieganiem NEC” – mówi główny autor badania Mark Kovler, M.D., rezydent chirurgii ogólnej w Johns Hopkins University School of Medicine.

Występujące aż u 12% noworodków urodzonych przed 37 tygodniem ciąży, NEC jest szybko postępującym stanem zagrożenia żołądkowo-jelitowego, w którym normalnie nieszkodliwe bakterie jelitowe wdzierają się do słabo rozwiniętej ściany jelita grubego wcześniaka, powodując stan zapalny, który może ostatecznie zniszczyć zdrową tkankę w tym miejscu. Jeśli wystarczająco dużo komórek ulegnie martwicy (obumrze), aby w ścianie jelita powstała dziura, szkodliwe bakterie mogą przedostać się do krwiobiegu i wywołać zagrażającą życiu sepsę.

We wcześniejszych badaniach na myszach, naukowcy z Johns Hopkins Medicine wykazali, że NEC wynika, gdy niedorozwinięta wyściółka jelit u wcześniaków wytwarza wyższe niż normalne ilości TLR4. TLR4 u pełnoletnich dzieci wiąże się z bakteriami w jelitach i pomaga utrzymać groźne mikroby w ryzach. Jednak u wcześniaków TLR4 może działać jak przełącznik układu odpornościowego, a nadmiar tego białka błędnie kieruje mechanizm obronny organizmu przeciwko ścianie jelita.

„Wiedząc o tym, zaprojektowaliśmy nasze obecne badanie, aby sprawdzić, czy TLR4 był zaangażowany w utratę gleju jelitowego, a jeśli tak, to w jaki sposób może to utorować drogę do rozwoju NEC”, mówi Kovler.

W wyniku przeprowadzonych eksperymentów badacze byli w stanie dostarczyć pięć linii dowodów na to, że dysmotility jelitowa – jako konsekwencja wpływającej na TLR4 utraty gleju jelitowego – jest krytycznym czynnikiem w rozwoju NEC:

  • Trzy różne szczepy myszy hodowane bez gleju jelitowego wykazywały upośledzoną ruchliwość jelit, a z kolei cięższy przebieg NEC, niż myszy typu dzikiego (genetycznie normalne).
  • Myszy hodowane z glejami jelitowymi, które nie mogą produkować TLR4, nie traciły komórek glejowych, nie wykazywały dysmotyczności ani nie rozwijały NEC, co wskazuje, że TLR4 jest niezbędny do utraty komórek glejowych i jej związku z chorobą.
  • Podawanie BDNF myszom z niedoborem gleju zmniejszyło nasilenie NEC u zwierząt, co sugeruje, że uwalnianie BDNF z gleju jelitowego pomaga komórkom chronić jelito przed NEC.
  • Kiedy zbyt dużo TLR4 jest obecne w ścianie jelita, uwalnianie BDNF zapobiega sygnalizowaniu przez nadmiarowe białko układu odpornościowego, aby omyłkowo zaatakował zdrowe tkanki.
  • Stwierdzono, że kwas oksolinowy (oznaczony związkiem J11 przez zespół Johns Hopkins Medicine), syntetyczny antybiotyk opracowany w Japonii i stosowany w medycynie weterynaryjnej, zwiększa uwalnianie BDNF z glejaków jelitowych, przywraca ruch jelit i zmniejsza nasilenie NEC u myszy typu dzikiego. Dla porównania – i zgodnie z oczekiwaniami – nie zadziałał on u myszy pozbawionych gleju jelitowego i niezdolnych do produkcji BDNF.

Naukowcy badali również uszkodzone przez NEC tkanki jelitowe pobrane od myszy typu dzikiego, prosiąt i ludzkich niemowląt (których tkanki zostały usunięte podczas operacji mającej na celu leczenie NEC), stwierdzając we wszystkich przypadkach, że glejaki jelitowe były uszczuplone.

„Ponieważ wykazaliśmy, że glejaki jelitowe chronią jelita zwierząt przed niszczącymi skutkami NEC, rozsądnie jest założyć, że podobny scenariusz istnieje u ludzi” – mówi Hackam. „A jeśli pewnego dnia uda nam się naprawić system, gdy jest zepsuty i zapobiec NEC u wcześniaków – poprzez zastosowanie terapii z użyciem enteralnych glia, takich jak J11 – to będzie to jedna przeszkoda mniej do pokonania dla tych maleńkich pacjentów”.

Wraz z Hackamem, członkami zespołu Johns Hopkins Medicine są Mark Kovler, Andres Gonzalez Salazar, William Fulton, Peng Lu, Yukihiro Yamaguchi, Qinjie Zhou, Maame Sampah, Asuka Ishiyama, Thomas Prindle Jr, Sanxia Wang, Hongpeng Jia i Chhinder Sodhi. W badaniu uczestniczył również Peter Wipf z Uniwersytetu w Pittsburghu.

Badania były wspierane przez National Institutes of Health grantami R01DK117186, R01DK121824, R35GM141956 i T32DK00771322.

Hackam, Lu i Sodhi mają oczekujące na rozpatrzenie zgłoszenie patentowe w ramach traktatu o współpracy patentowej (patent międzynarodowy) dotyczące „związków i metod leczenia, które zwiększają funkcje jelitowego układu nerwowego.” Pozostali autorzy deklarują brak konkurencyjnych interesów.

CZYTAJ WIĘCEJ

Najpopularniejsze