[Sciencedaily] Liệu một loại vi khuẩn nguy hiểm có thể đưa ra một phương pháp mới để làm dịu cơn đau?

Print Friendly, PDF & Email

Nghiên cứu cho thấy độc tố bệnh than gây chết người có thể làm giảm đau ở chuột

Ngày: 20/11/2021

Nguồn: Đại học Y khoa Harvard

Tóm tắt: Một nghiên cứu mới cho thấy độc tố của vi sinh vật gây bệnh than có thể làm giảm nhiều loại cơn đau ở chuột. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra chất độc này nhắm vào các tế bào cảm nhận cơn đau để thay đổi tín hiệu và ngăn chặn cơn đau. Dựa trên phát hiện đó, các nhà nghiên cứu đã tìm hiểu một phương tiện protein của bệnh than để cung cấp các loại phương pháp điều trị khác nhau vào các thụ thể đau và điều chỉnh chức năng tế bào thần kinh. Các phát hiện có thể thông báo cho việc thiết kế các liệu pháp nhắm chọn lọc vào các sợi cảm giác đau mà không có tác dụng toàn thân của opioid và các thuốc giảm đau khác.

Vi khuẩn than có tiếng là đáng sợ. Được biết đến rộng rãi là nguyên nhân gây ra các bệnh nhiễm trùng phổi nghiêm trọng ở người, gây các tổn thương da khó coi, không đau đớn ở gia súc và người, vi khuẩn bệnh than thậm chí còn được sử dụng như một vũ khí khủng bố.

Hiện nay, phát hiện của một nghiên cứu mới cho thấy vi khuẩn gây hại cũng có những có lợi ích đáng ngờ – một trong những chất độc của nó có thể làm dịu nhiều cơn đau ở động vật.

Nghiên cứu tiết lộ rằng độc tố bệnh than cụ thể này có tác dụng làm thay đổi tín hiệu trong các tế bào thần kinh cảm nhận cơn đau và khi được phân phối một cách có chủ đích vào các tế bào thần kinh của hệ thần kinh trung ương và ngoại vi thì có thể cứu  động vật gặp nạn.

Công trình do các nhà điều tra tại Trường Y Harvard phối hợp với các nhà khoa học trong ngành và các nhà nghiên cứu từ các tổ chức khác thực hiện, được xuất bản ngày 20 tháng 12 trên tạp chí Nature Neuroscience

Hơn nữa, nhóm nghiên cứu đã kết hợp các phần của độc tố bệnh than với các loại phân tử vận chuyển kèm khác nhau và đưa nó vào các tế bào thần kinh cảm nhận cơn đau. Kỹ thuật này có thể được sử dụng để thiết kế các phương pháp điều trị đau nhắm đích chính xác mới, hoạt động trên các thụ thể đau nhưng không có tác dụng toàn thân phổ biến của các loại thuốc giảm đau hiện tại, chẳng hạn như opioid.

Nhà nghiên cứu cấp cao Isaac Chiu, phó giáo sư nghiên cứu về miễn dịch học tại Viện Blavatnik thuộc Trường Y Harvard, cho biết: “Nền tảng phân tử sử dụng độc tố vi khuẩn này để đưa các chất vào tế bào thần kinh và điều chỉnh chức năng của chúng là một phương pháp mới để nhắm đích vào các tế bào thần kinh trung gian gây đau.”

Các nhà nghiên cứu cho biết nhu cầu mở rộng khu phương pháp trị liệu hiện tại để kiểm soát cơn đau vẫn còn rất cấp thiết. Opioid vẫn là loại thuốc giảm đau hiệu quả nhất, nhưng tác dụng phụ nguy hiểm đáng chú ý nhất là khả năng kích hoạt hệ thần kinh tưởng thưởng của não ( hay hiểu là hệ thống cũng cố của não) , khiến chúng có khả năng gây nghiện cao và xu hướng ức chế thở, có thể gây tử vong.

Nicole Yang – tác giả đầu tiên của nghiên cứu, nhà nghiên cứu HMS về miễn dịch học tại Chiu Lab cho biết: “Vẫn còn nhu cầu lâm sàng lớn về việc phát triển các liệu pháp giảm đau không opioid không gây nghiện nhưng có hiệu quả trong việc giảm đau.” “Các thí nghiệm của chúng tôi cho thấy một chiến lược, ít nhất là bằng thực nghiệm, là có thể nhắm đích cụ thể vào các tế bào thần kinh cảm giác đau bằng cách sử dụng độc tố vi khuẩn này.”

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cảnh báo rằng hiện tại, phương pháp này vẫn hoàn toàn là thử nghiệm và vẫn cần được thử nghiệm và điều chỉnh thêm trong nhiều nghiên cứu trên động vật và cuối cùng là ở người.

Primed (mồi) để tương tác

Các nhà nghiên cứu trong phòng thí nghiệm Chiu từ lâu đã quan tâm đến sự tương tác giữa vi sinh vật với hệ thần kinh và miễn dịch. Nghiên cứu trước đây do Chiu đứng đầu đã chứng minh rằng các vi khuẩn gây bệnh khác cũng có thể tương tác với các tế bào thần kinh và thay đổi tín hiệu của chúng để khuếch đại cơn đau. Tuy nhiên, chỉ một số ít các nghiên cứu cho đến nay đã xem xét liệu một số vi khuẩn nhất định có thể giảm thiểu hoặc ngăn chặn cơn đau hay không. Đây là những gì Chiu và Yang đặt ra để làm.

Đối với nghiên cứu hiện tại, họ bắt đầu bằng cách cố gắng xác định xem các tế bào thần kinh cảm giác đau có thể khác với các tế bào thần kinh khác trong cơ thể người như thế nào. Để làm như vậy, trước tiên họ chuyển sang dữ liệu biểu hiện gen. Một trong những điều thu hút sự chú ý của họ: Sợi đau có các thụ thể đối với độc tố bệnh than, trong khi các loại tế bào thần kinh khác thì không. Nói cách khác, các sợi đau có cấu trúc là mồi để tương tác với vi khuẩn bệnh than. Họ tự hỏi tại sao.

Nghiên cứu mới được công bố đã làm sáng tỏ câu hỏi đó. Các phát hiện chứng minh rằng cơn đau dịu đi xảy ra khi các tế bào thần kinh cảm giác của hạch rễ lưng, dây thần kinh chuyển tín hiệu đau đến tủy sống, kết nối với hai protein cụ thể do chính vi khuẩn bệnh than tạo ra. Các thí nghiệm cho thấy điều này xảy ra khi một trong các protein của vi khuẩn, kháng nguyên bảo vệ (PA), liên kết với các thụ thể của tế bào thần kinh, nó tạo thành một lỗ đóng vai trò như một cửa ngõ cho hai protein khác của vi khuẩn, yếu tố phù nề (EF) và yếu tố gây chết (LF) , được đưa vào tế bào thần kinh. Nghiên cứu còn chứng minh PA và EF cùng nhau, được gọi chung là độc tố gây phù nề, làm thay đổi tín hiệu bên trong các tế bào thần kinh – có tác dụng làm dịu cơn đau.

Sử dụng những điều kỳ quặc của sự tiến hóa của vi sinh vật cho các liệu pháp mới

Trong một loạt các thí nghiệm, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng độc tố bệnh than trong các món ăn làm thay đổi tín hiệu trong các tế bào thần kinh của con người  và nó cũng làm như vậy ở động vật sống.

Tiêm chất độc vào gai dưới của chuột tạo ra tác dụng ngăn chặn cơn đau mạnh, ngăn động vật cảm nhận được các kích thích cơ học và nhiệt độ cao. Điều quan trọng là, các dấu hiệu quan trọng khác của động vật như nhịp tim, nhiệt độ cơ thể và phối hợp vận động không bị ảnh hưởng – một quan sát cho thấy rằng kỹ thuật này có tính chọn lọc cao và chính xác trong việc nhắm đích các sợi thần kinh đau và ngăn chặn cơn đau mà không có tác động toàn thân.

Hơn nữa, việc tiêm độc tố bệnh than cho chuột làm giảm các triệu chứng của hai loại đau khác: đau do viêm và đau do tổn thương tế bào thần kinh, thường thấy sau chấn thương do chấn thương và một số bệnh nhiễm virus như herpes zoster, hoặc bệnh zona, hoặc như một biến chứng của bệnh đái tháo đường và điều trị ung thư.

Advertisement

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu quan sát thấy rằng khi cơn đau giảm bớt, các tế bào thần kinh được điều trị vẫn còn được giữ nguyên về mặt sinh lý – một phát hiện cho thấy tác dụng ngăn chặn cơn đau không phải do tổn thương các tế bào thần kinh mà bắt nguồn từ sự thay đổi tín hiệu bên trong chúng.

Trong bước cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một phương tiện vận chuyển từ các protein  của  bệnh than và sử dụng nó để đưa các chất ngăn chặn cơn đau khác vào các tế bào thần kinh. Một trong những chất này là độc tố botulinum, một loại vi khuẩn có khả năng gây chết người khác được biết đến với khả năng thay đổi tín hiệu thần kinh. Cách tiếp cận đó cũng ngăn chặn cơn đau ở chuột. Các thí nghiệm chứng minh đây có thể là một hệ thống phân phối mới để nhắm chủ đích vào cơn đau.

Yang nói: “Chúng tôi đã lấy các phần của độc tố bệnh than và kết hợp chúng với protein mà chúng tôi muốn vận chuyển.” “Trong tương lai, người ta có thể nghĩ ra nhiều loại protein khác nhau để cung cấp các phương pháp điều trị nhắm trúng đích.”

Các nhà khoa học cảnh báo rằng khi thí nghiệm vẫn còn đang nghiên cứu,sự an toàn của điều trị bằng độc tố phải được theo dõi cẩn thận, đặc biệt là do protein bệnh than có liên quan đến việc phá vỡ tính toàn vẹn của hàng rào máu não trong quá trình nhiễm trùng.

Phát hiện mới đặt ra một câu hỏi thú vị khác: Nói một cách hình tượng, tại sao một vi khuẩn có thể làm dịu cơn đau?

Chiu cho ra một lời giải thích mang tính suy đoán cao: có thể là vi khuẩn đã phát triển các cách tương tác với vật chủ để tạo điều kiện cho sự lây lan và tồn tại của chúng. Trong trường hợp mắc bệnh than, cơ chế thích ứng đó có thể thông qua việc thay đổi tín hiệu ngăn chặn khả năng cảm nhận cơn đau của vật chủ và theo đó là sự hiện diện của vi khuẩn. Giả thuyết này có thể giúp giải thích tại sao các tổn thương da đen mà vi khuẩn bệnh than hình thành đôi khi lại không gây đau đớn.

Những phát hiện này cũng chỉ ra đường đi mới để phát triển thuốc ngoài các liệu pháp phân tử truyền thống hiện đang được tạo ra trong các phòng thí nghiệm.

Chiu nói: “Việc đưa một phương pháp điều trị bằng vi khuẩn để điều trị cơn đau đặt ra câu hỏi“ Liệu chúng ta có thể khai thác thế giới tự nhiên và thế giới vi sinh vật để làm thuốc giảm đau không? ”. “Làm như vậy có thể tăng phạm vi và sự đa dạng của các loại chất mà chúng ta tìm kiếm để tìm ra các giải pháp.”

Điều tra viên bao gồm Jörg Isensee, Dylan Neel, Andreza Quadros, Han-Xiong Bear Zhang, Justas Lauzadis, Sai Man Liu, Stephanie Shiers, Andreea Belu, Shilpa Palan, Sandra Marlin, Jacquie Maignel, Angela Kennedy- Curran, Victoria Tong, Mahtab Moayeri, Pascal Röderer, Anja Nitzsche, Mike Lu, Bradley Pentelute, Oliver Brüstle, Vineeta Tripathi, Keith Foster, Theodore Price, John Collier, Stephen Leppla, Michelino Puopolo, Bruce Bean, Thiago Cunha, và Tim Hucho.

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Burroughs Wellcome Fund; Chan-Zuckerberg Initiative; Ipsen Pharmaceuticals; National Institutes of Health (DP2AT009499, R01AI130019, R01NS036855, NIA 5T32AG000222 fellowship, NIH NIGMS T32GM007753 fellowship), và NIH NINDS (NS111929); National Institute of Allergy and Infectious Diseases Intramural Program; European Regional Development Fund (NeuRoWeg, EFRE?0800407 and EFRE?0800408); Innovative Medicines Initiative 2 Joint Undertaking (116072-NGN-PET); and São Paulo Research Foundation (2013/08216-2 Center for Research in Inflammatory Diseases); Deutsche Forschungsgemeinschaft (271522021 and 413120531), EFRE-0800384, and LeitmarktAgentur.NRW (LS-1-1-020d).

Tiết lộ có liên quan:

S.M.L., S.P., S.M., J.M., V.T., and K.A.F. are employees of Ipsen. Chiu has received sponsored research support from Ipsen, GSK, and Allergan and is a member of scientific advisory boards for GSK and Kintai Therapeutics. This work is related to patent applications PCT/US16/49099 and PCT/US16/49106, “Compositions and methods for treatment of pain,” of which R.J.C., I.M.C., B.L.P., K.A.F., S.P., and S.M.L. are co- inventors. O.B. is a co-founder and shareholder of LIFE & BRAIN GmbH.

Nguồn: Can a dangerous microbe offer a new way to silence pain? Deadly anthrax toxin blocks multiple types of pain in mice, study shows — ScienceDaily

Người dịch: Lý Anh
Hiệu đính: Kim Luận

Bài viết được dịch thuật và biên tập bởi ykhoa.org – vui lòng không reup khi chưa được cho phép!

 

 

Advertisement

Giới thiệu Lý Anh

Check Also

[Medscape] Thay đổi Glucose huyết tương lúc đói dự báo bệnh đái tháo đường

Các nhà nghiên cứu đã công bố nghiên cứu được đề cập trong bản tóm …