一个危险的微生物能提供一种新的方式来沉默的痛苦?
炭疽菌有可怕的声誉。导致严重的肺部感染人类和难看,虽然无痛,牲畜和人皮肤损伤,炭疽热细菌甚至被用作武器的恐怖。
现在一项新研究的结果表明,可怕的微生物也有意想不到的可能有益的多种类型的毒素可以沉默疼痛在动物。
研究表明,这个特定的炭疽毒素作品改变痛觉神经元的信号,当目标的方式传递到神经中枢和周围神经系统,能提供救助动物的悲痛。
哈佛医学院研究人员领导的工作,与行业合作从其他机构、科学家和研究人员发表在12月20日自然神经科学。
此外,团队炭疽毒素的结合部分不同类型的分子货物交付到痛觉神经元。这项技术可以用来设计新颖precision-targeted疼痛治疗作用疼痛感受器但是没有广泛的系统性影响当前的镇痛药物,如阿片类药物。
“这个分子平台使用细菌毒素物质交在神经元和调节其功能目标pain-mediating神经元代表了一个新的方法,”研究的高级研究员艾萨克Chiu说,布拉瓦尼克的免疫学研究所副教授哈佛医学院。
需要扩大当前的治疗阿森纳疼痛管理仍然是严重的,研究人员说。阿片类药物仍然是最有效的止痛药,但他们有危险侧effects-most尤其是他们重新连接大脑的奖励系统的能力,这使得他们很容易上瘾,和他们倾向抑制呼吸,可以是致命的。
“仍然是一个伟大的临床需要发展为靶标疼痛疗法不上瘾在沉默的痛苦,但这是有效的”研究的第一作者说妮可·杨,HMS研究员在赵免疫学实验室。“我们的实验表明,一种策略,至少实验,可能是专门针对神经元使用这种疼痛细菌毒素。"
不过研究人员警告,就目前而言,这种方法仍然是纯粹的实验和仍然需要测试和进一步调整更多的动物实验,最终,在人类。
准备连接
赵实验室的研究人员长期以来一直感兴趣的相互作用微生物和神经和免疫系统之间。过去的工作由赵证明其他致病细菌也可以与神经元和改变他们的信号放大痛苦。然而只有少数的研究迄今为止研究某些微生物是否会减少或阻止疼痛。这是赵和杨。
在目前的研究中,他们开始试图确定痛觉神经元可能不同于其他神经元在人类的身体。要做到这一点,他们首先转向了基因表达数据。痛苦的一件事引起了他们的注意:纤维为炭疽毒素受体,而其他类型的神经元没有。换句话说,痛苦的纤维结构准备与之交互炭疽细菌。他们想知道为什么。
新出版的研究揭示了这个问题。
研究结果表明疼痛沉默发生在背根神经节感觉神经元,神经脊髓传递疼痛信号,连接两个特定蛋白质由炭疽热细菌本身。实验显示,这发生在细菌蛋白质,保护抗原(PA),神经细胞受体结合形成孔隙,作为网关的其他两个细菌蛋白质,水肿因子(EF)和致命因子(低频),运送到神经细胞。研究进一步证明PA和EF在一起,统称为水肿毒素,改变神经细胞内的信号效应沉默的痛苦。
为新疗法使用微生物进化的怪癖
在一系列的实验中,研究人员发现炭疽毒素改变信号在人类神经细胞菜肴,也在生活的动物。
注入毒素较低的老鼠产生强有力的pain-blocking效果,防止动物感应高温和机械刺激。重要的是,这些动物的其他生命体征如心率、体温,和运动协调没有影响到的观察,强调,这项技术被高度选择性和精确瞄准疼痛纤维和阻断疼痛没有广泛的系统性影响。
此外,注射小鼠的炭疽毒素缓解症状两个其他类型的疼痛:疼痛引起的炎症和疼痛引起的神经细胞损伤,经常看到后创伤性损伤和某些病毒感染如带状疱疹,带状疱疹或并发症的糖尿病和癌症治疗。
此外,研究人员发现随着疼痛减少,生理上对神经细胞仍然未发现表明pain-blocking效果并没有因伤神经细胞,而是源于改变的信号。
在最后一步中,团队设计了一个运载车辆从炭疽蛋白质和用它来提供其他pain-blocking物质成神经细胞。这些物质是肉毒杆菌毒素之一,另一个潜在的致命细菌因其能改变神经信号。在老鼠身上,这种方法也阻止疼痛。实验表明这可能是一个针对疼痛的新交付系统。
“我们把部分的炭疽毒素并融合蛋白质我们希望交付货物,”杨说。“在将来,一个可以把不同种类的蛋白质提供有针对性的治疗方法。”
科学家们警告说,随着工作的深入,毒素治疗的安全必须严密监控,特别是考虑到炭疽蛋白牵连在感染破坏血脑屏障的完整性。
这项新发现提高另一个有趣的问题:进化来说,为什么一个微生物沉默的痛苦?
赵认为一个explanation-a高度投机的一个,他added-may是微生物开发的互动方式与他们的主人为了方便自己的传播和生存。炭疽热的情况下,自适应机制可能是通过改变信号块主机的能力感疼痛,因此微生物的存在。这个假设可以帮助解释为什么黑的皮肤损伤炭疽热细菌有时形式尤其是无痛,赵说。
这项新发现还指出传统小分子疗法之外的药物开发的新途径,目前正在设计在实验室。
“把细菌治疗来治疗疼痛引发了一个问题“我我们能自然世界和止痛药的微生物世界吗?”赵说。“这样做可以增加物质的范围和类型的多样性我们在寻找解决方案。”
进一步探索
