باکتری سیاه‌زخم مسکن دردها می‌شود

جی پلاس، و به نقل از نوروساینس نیوز، بیماری "سیاه‌زخم" یا "انترکس" (Anthrax)، شهرت ترسناکی دارد. باکتری سیاه‌زخم که عامل بروز عفونت‌های جدی ریوی در انسان و ضایعات پوستی ناخوشایند در دام‌ها و انسان‌ها شناخته می‌شود، هرچند درد را به همراه ندارد، اما ترسناک است.

باشگاه خبرنگاران جوان نوشت؛ یک پژوهش جدید که به سرپرستی "مدرسه پزشکی هاروارد" (Harvard Medical School) و با همکاری دانشمندان حوزه صنعت و پژوهشگران سایر موسسه‌ها انجام شده است، نشان می‌دهد که این میکروب ترسناک، فایده غیرمنتظره‌ای دارد و یکی از سموم آن می‌تواند انواع درد را در حیوانات از بین ببرد.

این پژوهش نشان می‌دهد که این سم ویژه سیاه‌زخم می‌تواند سیگنال‌دهی را در نورون‌های حس‌کننده درد تغییر دهد و هنگامی که به صورت هدفمند به نورون‌های سیستم عصبی مرکزی و محیطی منتقل می‌شود، می‌تواند به تسکین درد کمک کند.

پژوهشگران، بخش‌هایی از سم سیاه‌زخم را با انواع گوناگون محموله‌های مولکولی ترکیب کردند و آن را به نورون‌های حس‌کننده درد انتقال دادند. این روش را می‌توان برای طراحی درمان‌های تسکین‌دهنده درد به کار گرفت که هدف اثرگذاری بر گیرنده‌های درد را بدون اثرات گسترده دارو‌های مسکن کنونی از جمله مواد افیونی دنبال می‌کنند.

"ایزاک چیو" (Isaac Chiu)، استاد ایمنی‌شناسی "موسسه بلاواتنیک" (Blavatnik Institute) در مدرسه پزشکی هاروارد و از پژوهشگران این پروژه گفت: پلتفرم مولکولی استفاده از یک سم باکتریایی برای رساندن مواد مورد نظر به نورون‌ها و تعدیل عملکرد آنها، نشان‌دهنده راه جدیدی برای هدف قرار دادن نورون‌های واسطه درد است.

به گفته پژوهشگران، نیاز به گسترش ذخیره درمانی کنونی برای مدیریت درد، همچنان بالا است. مواد افیونی، موثرترین داروی ضد درد باقی می‌مانند، اما دارای عوارض جانبی خطرناکی هستند. به ویژه، توانایی آن‌ها در تنظیم مجدد سیستم پاداش مغز که آن‌ها را به شدت اعتیادآور می‌کند و همچنین، تمایل آن‌ها به سرکوب کردن تنفس که می‌تواند کشنده باشد.

"نیکول یانگ" (Nicole Yang)، پژوهشگر ایمنی‌شناسی آزمایشگاه چیو و از اعضای این گروه پژوهشی گفت: نیاز بالینی زیادی به ارائه درمان‌های غیرافیونی درد وجود دارد که اعتیادآور نیستند، اما در خاموش کردن درد مؤثر عمل می‌کنند. آزمایش‌های ما نشان می‌دهند که یک راهبرد جدید می‌تواند هدف قرار دادن نورون‌های درد با استفاده از این سم باکتریایی باشد.

با وجود این، پژوهشگران هشدار می‌دهند که این روش در حال حاضر، یک روش کاملا تجربی است و هنوز به آزمایش و تنظیم بیشتر در بررسی‌های حیوانی و نهایتا در انسان نیاز دارد.

آمادگی برای اتصال

پژوهشگران آزمایشگاه چیو، مدت‌هاست که به تعامل میان میکروب‌ها و سیستم عصبی و ایمنی بدن علاقه نشان داده‌اند. پژوهشی که پیشتر به سرپرستی چیو انجام شد، نشان داد که سایر باکتری‌های بیماری‌زا نیز می‌توانند با نورون‌ها تعامل داشته باشند و سیگنال‌های آن‌ها را برای افزایش درد تغییر دهند. با وجود این، تنها تعداد کمی از پژوهش‌هایی که تاکنون انجام شده‌اند، به بررسی این موضوع پرداخته‌اند که آیا میکروب‌های خاصی می‌توانند درد را به حداقل برسانند یا آن را متوقف کنند. این همان کاری است که چیو و یانگ تصمیم گرفتند تا انجام دهند.

آن‌ها در پژوهش کنونی، کار خود را با تلاش برای تعیین این که چگونه نورون‌های حس‌کننده درد ممکن است با سایر نورون‌های بدن انسان متفاوت باشند، آغاز کردند. آن‌ها برای این کار، ابتدا به داده‌های بیان ژن روی آوردند. یکی از مواردی که توجه آن‌ها را به خود جلب کرد، رشته‌های حس‌کننده درد بودند که گیرنده‌هایی برای سموم سیاه زخم دارند؛ در حالی که انواع دیگر نورون‌ها این گونه نبودند. به عبارت دیگر، رشته‌های حس‌کننده درد از نظر ساختاری برای تعامل با باکتری سیاه‌زخم آماده شده بودند. این گروه پژوهشی، به بررسی دلیل این موضوع پرداختند.

یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهند که توقف درد زمانی رخ می‌دهد که نورون‌های حسی "گانگلیون ریشه پشتی" (Dorsal root ganglion) که سیگنال‌های درد را به نخاع منتقل می‌کنند، به دو پروتئین ویژه ساخته‌شده توسط خود باکتری سیاه‌زخم متصل شوند. آزمایش‌ها نشان داد که این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که یکی از پروتئین‌های باکتریایی موسوم به "آنتی‌ژن محافظ" (Protective antigen)، به گیرنده‌های سلول عصبی متصل شود و منافذی را تشکیل دهد که مانند دروازه‌ای برای ورود دو پروتئین باکتریایی دیگر موسوم به "عامل ادما" (Edema factor) و "عامل کشنده" (Lethal factor) به درون سلول عصبی عمل می‌کند. بررسی‌های بیشتر نشان داد که این دو عامل به همراه یکدیگر، سیگنال‌های درون سلول‌های عصبی را تغییر می‌دهند و در واقع درد را خاموش می‌کنند.

استفاده از تکامل میکروبی برای درمان‌های جدید

پژوهشگران در یک مجموعه آزمایش دریافتند که سم سیاه‌زخم، سیگنال‌دهی را در سلول‌های عصبی انسان که در ظروف آزمایشگاهی قرار دارند، تغییر می‌دهد و در حیوانات زنده نیز به همین صورت عمل می‌کند.

تزریق این سم به ستون فقرات موش‌ها، اثرات ضد درد قوی ایجاد کرد و به جلوگیری از احساس کردن دمای بالا و تحریکات مکانیکی در آن‌ها پرداخت. مهم‌تر از همه این که سایر علائم حیاتی موش‌ها مانند ضربان قلب، دمای بدن و هماهنگی حرکت، تحت تأثیر قرار نگرفتند. این نتایج نشان می‌دهند که این روش برای هدف قرار دادن رشته‌های حس‌کننده درد و متوقف کردن درد بدون اثرات سیستمیک گسترده، بسیار دقیق عمل می‌کند.

علاوه بر این، تزریق سم سیاه‌زخم به موش‌ها، علائم دو نوع درد دیگر را نیز کاهش می‌دهد؛ درد ناشی از التهاب و درد ناشی از آسیب سلول‌های عصبی که اغلب پس از آسیب‌های تروماتیک دیده می‌شود و همچنین، برخی از عفونت‌های ویروسی مانند زونا یا عوارض ناشی از دیابت و درمان سرطان.

علاوه بر این، پژوهشگران مشاهده کردند که با کاهش درد، سلول‌های عصبی درمان‌شده از نظر فیزیولوژیکی دست‌نخورده باقی می‌مانند. این نشان می‌دهد که اثرات متوقف‌کننده درد به دلیل آسیب سلول‌های عصبی نیست، بلکه از سیگنال‌های تغییریافته در آن‌ها سرچشمه می‌گیرد.

پژوهشگران در مرحله آخر، یک حامل از پروتئین‌های سیاه‌زخم طراحی کردند و آن را برای رساندن سایر مواد متوقف‌کننده درد به سلول‌های عصبی به کار بردند. یکی از این مواد، "سم بوتولینوم" (Botulinum toxin) بود که به دلیل توانایی خود در تغییر دادن سیگنال‌های عصبی شناخته شده است. این روش نیز درد را در موش‌ها متوقف کرد. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که این گزینه می‌تواند یک سیستم جدید برای هدف قرار دادن درد باشد.

یانگ گفت: ما بخش‌هایی از سم سیاه‌زخم را برداشتیم و آن‌ها را با محموله پروتئینی مورد نظر خود ترکیب کردیم. در آینده، می‌توان انواع گوناگونی از پروتئین‌ها را برای ارائه درمان‌های هدفمند به کار گرفت.

دانشمندان هشدار دادند که با پیشرفت کار، ایمنی درمان با کمک سم باید به دقت بررسی شود؛ به ویژه با توجه به این که پروتئین سیاه‌زخم، در برهم زدن یکپارچگی سد خونی مغز طی عفونت نقش دارد.

یافته‌های جدید، سوال جالب دیگری را مطرح می‌کنند؛ چرا یک میکروب درد را خاموش می‌کند؟

چیو باور دارد که یکی از پاسخ‌ها ممکن است این باشد که میکروب‌ها، راه‌هایی را برای تعامل با میزبان به منظور تسهیل گسترش و بقای خود ایجاد کرده‌اند. در مورد سیاه‌زخم، این مکانیسم تطبیقی ممکن است از طریق سیگنال‌دهی تغییر یافته‌ای شکل بگیرد که توانایی میزبان برای احساس درد و در نتیجه حضور میکروب را متوقف می‌کند.

چیو افزود: این فرضیه می‌تواند به توضیح این سوال کمک کند که چرا ضایعات پوستی سیاهی که گاهی اوقات توسط باکتری سیاه زخم ایجاد می‌شوند، به طور قابل توجهی بدون درد هستند.

این یافته‌های جدید، راه‌های جدیدی را برای توسعه دارو فراتر از درمان‌های سنتی با مولکول‌های کوچک نشان می‌دهند که در حال حاضر در آزمایشگاه‌ها طراحی شده‌اند.

چیو اضافه کرد: ارائه یک داروی باکتریایی برای درمان درد، این سؤال را ایجاد می‌کند که آیا می‌توانیم این جهان طبیعی و جهان میکروبی را برای ارائه مسکن‌ها استخراج کنیم؟ انجام دادن این کار می‌تواند دامنه و تنوع موادی را که ما برای جستجوی راه‌حل بررسی می‌کنیم، افزایش دهد.

این پژوهش، در مجله "Nature Neuroscience" به چاپ رسید.