Gli scienziati arrestano le malattie carnivore nei topi
Il batterio che è la causa principale della fascite necrotizzante, o malattia carnivora, causa un'infezione mortale diffusa facendo in modo che il sistema nervoso impedisca al sistema immunitario di attaccarlo.
Un team guidato da scienziati della Harvard Medical School di Boston, MA, ha fatto la sorprendente scoperta mentre studiava le tattiche di promozione della malattia di Streptococcus pyogenes nei topi con fascite necrotizzante.
Puoi leggere lo studio in un articolo che sarà pubblicato a breve sulla rivista Cellula, dove i ricercatori suggeriscono anche due potenziali trattamenti.
Se dovessero avere successo negli esperimenti su animali e umani, i trattamenti potrebbero essere di immenso valore nel contenere "infezioni batteriche altamente invasive".
"La fascite necrotizzante", spiega l'autore senior dello studio Isaac M. Chiu, assistente professore di microbiologia e immunobiologia presso la Harvard Medical School, "è una condizione devastante che rimane estremamente difficile da trattare e ha un tasso di mortalità inaccettabilmente alto".
Malattia carnivora
La malattia carnivora è causata da una grave infezione batterica del tessuto sottocutaneo, il tessuto che si trova appena sotto la pelle e della fascia, il tessuto che copre gli organi che si trovano all'interno del corpo.
La malattia è molto rara; ogni anno colpisce circa 200.000 persone in tutto il mondo, di cui circa 1.200 negli Stati Uniti.
L'infezione, che può essere causata da diversi tipi di batteri, non è facile da diagnosticare e può svilupparsi improvvisamente e diffondersi rapidamente. Se non trattata tempestivamente, può provocare "insufficienza e morte di più organi", che si verificano in circa il 30% dei casi.
A seguito di un infortunio, il sistema nervoso invia un segnale al cervello e un altro al sistema immunitario. Il primo segnale innesca sensazioni di dolore e il secondo dice al sistema immunitario di trattenersi.
Gli scienziati suggeriscono che i neuroni, o le cellule nervose, hanno questa capacità di istruire il sistema immunitario a trattenersi al fine di prevenire il "dispiegamento eccessivo" delle cellule immunitarie che potrebbero causare danni "collaterali" ai tessuti sani.
Il Prof. Chiu si è interessato a come questa interazione tra sistema nervoso e sistema immunitario potrebbe funzionare nelle malattie carnivore quando ha scoperto che i pazienti affetti spesso sperimentavano un livello eccessivo di dolore che si verificava prima che i sintomi si sviluppassero.
Potrebbe essere che il batterio stesse in qualche modo sfruttando questa naturale doppia risposta al danno per reprimere il sistema immunitario a proprio vantaggio?
La tossina batterica attiva il silenziamento immunitario
Per indagare ulteriormente, lui ei suoi colleghi hanno sviluppato un modello murino di malattia carnivora iniettando il batterio negli animali S. pyogenes campionati da pazienti umani infetti.
Utilizzando il modello murino, hanno scoperto che una tossina prodotta dal batterio - nota come streptolisina S - era un fattore scatenante per il dolore e il conseguente silenziamento del sistema immunitario.
In ulteriori test, hanno iniettato nei topi batteri che erano stati geneticamente modificati in modo che non potessero produrre la tossina. Sebbene siano stati infettati, i topi non hanno mostrato il solito dolore e nemmeno l'infezione è diventata invasiva.
I ricercatori hanno confermato il ruolo della streptolisina S "reingegnerizzando" la capacità di produrre tossine nei batteri modificati e quindi introducendoli negli stessi topi. L'infezione si è trasformata in una malattia carnivora "conclamata".
Il team ha quindi somministrato ai topi un anticorpo che ha bloccato la tossina. I sintomi del dolore dei topi erano molto ridotti, confermando che il fattore scatenante era la streptolisina batterica S.
Meccanismi molecolari sottostanti
I ricercatori hanno condotto ulteriori esperimenti in cui hanno esplorato i meccanismi molecolari sottostanti dell'interazione tra il sistema nervoso e il sistema immunitario.
In questi, hanno scoperto che la streptolisina S innesca i neuroni per inviare un segnale di dolore al cervello. Questo innesca anche un altro segnale al sistema immunitario che lo induce a secernere un neurotrasmettitore, o messaggero chimico, chiamato peptide correlato al gene della calcitonina (CGRP), che quindi trattiene la risposta immunitaria.
Hanno anche scoperto che CGRP fa questo sia arrestando l'invio di neutrofili sia bloccando la loro capacità di uccidere i batteri nel sito della ferita.
"In effetti", osserva il Prof. Chiu, "questo segnale neuronale silenzia il sistema di allarme che normalmente chiama i combattenti delle infezioni del corpo per frenare l'infezione".
Continua spiegando che una tale risposta è appropriata quando una ferita è pulita e non infetta: non vuoi che il sistema immunitario entri e infiammi i tessuti sani nel tentativo di affrontare un'infezione che non c'è.
Ma il batterio dello streptococco ne approfitta e invoca la stessa strategia quando la ferita è infetta, consentendo alla malattia di svilupparsi senza ostacoli.
I pazienti nella fase iniziale della fascite necrotizzante spesso avvertono un'enorme quantità di dolore ma non mostrano i sintomi che ci si potrebbe aspettare che lo accompagnino, come arrossamento, gonfiore e infiammazione.
Il Prof. Chiu e colleghi suggeriscono, tuttavia, che questo è ciò che ci si aspetterebbe se, per qualche motivo, i neutrofili che provocano l'infiammazione e si liberano dei batteri non venissero evocati.
Due possibili modi per fermare la malattia
Gli scienziati hanno quindi eseguito un'altra serie di esperimenti, in cui hanno introdotto i batteri in due gruppi di topi: uno in cui avevano interrotto la capacità delle fibre nervose di trasportare segnali di dolore e un altro in cui non l'avevano.
Questi hanno dimostrato che il blocco dei nervi del dolore ha migliorato il controllo del corpo dell'infezione.
Vari esperimenti in cui ai topi è stata iniettata la neurotossina botulinica A, un bloccante dei nervi presente nei trattamenti cosmetici antirughe per il viso, hanno dimostrato che un tale approccio può funzionare come trattamento per le malattie carnivore.
Le iniezioni del bloccante nervoso anche 2 giorni dopo che i topi erano stati infettati per la prima volta e avevano già ferite, hanno fermato la malattia causando ulteriori danni ai tessuti.
I ricercatori hanno anche testato un altro possibile modo per affrontare la malattia. Hanno dimostrato che i bloccanti CGRP hanno rimosso i freni del sistema immunitario impedendo alle cellule nervose di inviare i segnali di arresto. Hanno anche impedito alla fascite necrotizzante di diffondersi nei topi.
"I nostri risultati rivelano un nuovo ruolo sorprendente dei neuroni nello sviluppo di questa malattia e indicano contromisure promettenti che giustificano ulteriori esplorazioni".
Prof. Isaac M. Chiu
