Антибактериальные свойства мезенхимальных стволовых клеток помогут в борьбе с МРЗС и другими супербактериями
Исследование ученых из Корнельского университета (Cornell University), США, показало, что антимикробные свойства некоторых белков, производимых мезенхимальными стволовыми клетками (МСК), могут использоваться для разработки потенциального лечения инфицированных ран.
Согласно новой работе исследователей из Института здоровья животных Бейкера (Baker Institute for Animal Health), входящего в состав Колледжа Ветеринарной Медицины (College of Veterinary Medicine, CVM), при Корнельском университете, лечение ран с помощью факторов, секретируемых мезенхимальными стволовыми клетками, эффективно снижает жизнеспособность метициллин-резистентного золотистого стафилококка (МРЗС). Более того, как выяснили исследователи, секреция стимулировала окружающие клетки кожи для создания защиты от бактериального инфицирования.
«Результаты показали, что факторы, секретируемые разновидностью стволовых клеток, известных как мезенхимальные стромальные клетки, значительно снижают жизнеспособность МРЗС в нашей новой модели кожи у лошадей», — сказала первый автор статьи, опубликованной в журнале Stem Cells Translational Medicine, доктор Шарлотта Маркс (Charlotte Marx), научный сотрудник лаборатории доктора Герлинде Р. Ван де Валле (Gerlinde R. Van de Walle), доцента кафедры микробиологии и иммунологии CVM.
«Более того, — сказала Маркс, — мы продемонстрировали, что секреция МСК лошадей увеличивает антимикробную активность клеток кожи, стимулируя иммунные реакции окружающих клеток».
Согласно последним статистическим данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, в 2017 году свыше 119 000 человек в США пострадало и почти 20 000 умерло от инфекций кровотока, вызванных МРЗС. Несмотря на то что многие люди переносят данную инфекцию без серьезных последствий, метициллин-резистентный золотистый стафилококк стал серьезной проблемой здравоохранения. При определенных обстоятельствах он может представлять угрозу, например, для пациентов с ослабленным иммунитетом или при инфицировании ран. Кроме того, МРЗС устойчив ко многим антибиотикам — единственным лекарствам, доступным в настоящее время для лечения бактериальных инфекций.
Новое исследование может открыть путь для создания лечения инфекции, вызываемой МРЗС. Ключевым решением данной проблемы являются мезенхимальные стволовые клетки, которые можно выделить из костного мозга, жира, крови и других тканей.
«Изначально использование МСК для регенерации было основано на их способности дифференцироваться в различные типы тканей», — сказала Ван де Валле. «По этой причине предполагалось, что введенные МСК заполняют область травмы, дифференцируются в соответствующий тип ткани и восстанавливают повреждение».
Однако исследования показывают, что только небольшая часть введенных МСК фактически включается в поврежденную ткань, сказала она.
«Исходя из этого, современная общепризнанная концепция заключается в том, что положительное влияние на восстановление и регенерацию тканей, скорее всего, является косвенным, в зависимости от эффектов веществ, секретируемых этими клетками», — сказала Ван де Валле. «Такие бесклеточные методы лечения могут оказаться безопасными и потенциально более выгодными альтернативами, поскольку позволяют избежать рисков и трудностей, связанных с использованием самих клеток».
В нескольких предыдущих научных работах было показано, что мезенхимальные стволовые клетки снижают уровни воспаления. Однако в исследовании, проведённом в Корнельском университете, учёные пошли дальше, изучив влияние секреции МСК, также известной как секретóм, на механизмы антимикробной защиты клеток кожи и протестировав ее эффективность с помощью биоплёнок на физиологически релевантной модели кожи лошадей.
По словам Ван де Валле, в исследовании использовались лошади, поскольку у них, как и у людей, определенные типы хронических ран зачастую не поддаются лечению и вызывают различные осложнения, что приводит к высокой заболеваемости и смертности.
Команда начала испытания с создания модели биопленки кожи лошадей. Биопленки — это сообщества микроорганизмов, которые развиваются на поверхностях. В этом состоянии бактерии хорошо защищены от антибиотиков, даже если они не обладают резистентностью. У лошадей, которые должны были быть подвергнуты эвтаназии по причинам, не связанным с исследованием, были получены образцы кожи культивированные затем в течение трех дней. В течение этого периода времени гибель клеток и толщина эпидермиса оставались стабильными.
Затем исследовательская группа создала модель инфицированной раны, сделав одинаковые проколы в образцах кожи и инокулировав в них либо МРЗС, либо его чувствительный к антибиотикам аналог, метициллин-чувствительный золотистый стафилококк (МЧЗС). Далее раны обрабатывали в течение 24 часов либо антибиотиками, либо обычной средой (которая служила контролем в эксперименте), либо секретомом мезенхимальных стволовых клеток. В конце периода лечения исследователи измерили бактериальную нагрузку, оценив колониеобразующие единицы на грамм ткани.
«Полученные данные способствуют пониманию антимикробных свойств секретома МСК и дополнительно подтверждают ценность лечения инфицированных ран на его основе», — сказала Маркс.
«Подбирая дополнительные эффективные методы лечения, — сказала она, — мы можем внести свой вклад в сокращение использования антибиотиков как в ветеринарии, так и в медицине, что важно для борьбы с устойчивостью к антибиотикам».
