Ilmuwan menghentikan penyakit pemakan daging pada tikus
Bakteri yang menjadi penyebab utama necrotizing fasciitis, atau penyakit pemakan daging, menyebabkan infeksi mematikan yang meluas dengan cara membuat sistem saraf menghentikan sistem kekebalan agar tidak menyerangnya.
Sebuah tim yang dipimpin oleh para ilmuwan dari Harvard Medical School di Boston, MA, membuat penemuan mengejutkan saat mempelajari taktik pemicu penyakit dari Streptococcus pyogenes pada tikus dengan necrotizing fasciitis.
Anda dapat membaca tentang penelitian ini di makalah yang akan segera diterbitkan di jurnal Sel, di mana para peneliti juga menyarankan dua perawatan potensial.
Jika mereka berhasil dalam uji coba pada hewan dan manusia, perawatan tersebut dapat menjadi nilai yang sangat besar karena mengandung "infeksi bakteri yang sangat invasif".
“Necrotizing fasciitis,” jelas penulis studi senior Isaac M. Chiu, yang merupakan asisten profesor mikrobiologi dan imunobiologi di Harvard Medical School, “adalah kondisi yang menghancurkan yang tetap sangat menantang untuk diobati dan memiliki tingkat kematian yang sangat tinggi.”
Penyakit pemakan daging
Penyakit pemakan daging ini disebabkan oleh infeksi bakteri serius pada jaringan subkutan, jaringan yang terletak tepat di bawah kulit, dan fasia, jaringan yang menutupi organ yang berada di dalam tubuh.
Penyakitnya sangat jarang; setiap tahun, itu mempengaruhi sekitar 200.000 orang di seluruh dunia, yang mencakup sekitar 1.200 orang di Amerika Serikat.
Infeksi - yang dapat disebabkan oleh beberapa jenis bakteri - tidak mudah didiagnosis, dan dapat berkembang secara tiba-tiba dan menyebar dengan cepat. Jika tidak segera ditangani, hal itu dapat menyebabkan “kegagalan banyak organ dan kematian,” yang terjadi pada sekitar 30 persen kasus.
Setelah cedera, sistem saraf mengirimkan satu sinyal ke otak dan sinyal lainnya ke sistem kekebalan. Sinyal pertama memicu sensasi nyeri, dan sinyal kedua memberi tahu sistem kekebalan untuk menahan.
Para ilmuwan menyarankan bahwa neuron, atau sel saraf, memiliki kemampuan untuk menginstruksikan sistem kekebalan untuk menahan untuk mencegah "penyebaran berlebihan" dari sel-sel kekebalan yang dapat menyebabkan kerusakan "tambahan" pada jaringan sehat.
Prof Chiu menjadi tertarik pada bagaimana sistem saraf dan interaksi sistem kekebalan dapat bekerja pada penyakit pemakan daging ketika dia menemukan bahwa pasien yang terkena sering mengalami tingkat rasa sakit yang berlebihan yang terjadi sebelum gejala berkembang.
Mungkinkah bakteri entah bagaimana mengeksploitasi respons ganda alami ini terhadap cedera untuk menekan sistem kekebalan demi keuntungannya sendiri?
Racun bakteri memicu pembungkaman kekebalan
Untuk menyelidiki hal ini lebih lanjut, ia dan rekan-rekannya mengembangkan model tikus penyakit pemakan daging dengan menyuntikkan bakteri pada hewan S. pyogenes sampel dari pasien manusia yang terinfeksi.
Dengan menggunakan model tikus, mereka menemukan bahwa racun yang diproduksi oleh bakteri - yang dikenal sebagai streptolysin S - adalah pemicu rasa sakit dan selanjutnya membungkam sistem kekebalan.
Dalam tes lebih lanjut, mereka menyuntik tikus dengan bakteri yang telah direkayasa secara genetik sehingga tidak bisa menghasilkan racun. Meskipun mereka terinfeksi, tikus tidak menunjukkan rasa sakit yang biasa dan infeksi tidak menjadi invasif.
Para peneliti mengkonfirmasi peran streptolysin S dengan "merekayasa ulang" kemampuan menghasilkan racun kembali ke bakteri yang dimodifikasi dan kemudian memasukkannya ke dalam tikus yang sama. Infeksi tersebut berkembang menjadi penyakit pemakan daging yang "sangat parah".
Tim kemudian memberi tikus itu antibodi yang memblokir racun. Gejala nyeri tikus jauh berkurang, memastikan bahwa bakteri streptolysin S adalah pemicunya.
Mekanisme molekuler yang mendasari
Para peneliti melakukan percobaan lebih lanjut di mana mereka mengeksplorasi mekanisme molekuler yang mendasari interaksi antara sistem saraf dan sistem kekebalan.
Dalam penelitian ini, mereka menemukan bahwa streptolysin S memicu neuron untuk mengirimkan sinyal nyeri ke otak. Ini juga memicu sinyal lain ke sistem kekebalan yang menyebabkannya mengeluarkan neurotransmitter, atau pembawa pesan kimiawi, yang disebut peptida terkait gen kalsitonin (CGRP), yang kemudian menahan respons kekebalan.
Mereka juga menemukan bahwa CGRP melakukan ini dengan menghentikan pengiriman neutrofil dan dengan memblokir kemampuan mereka untuk membunuh bakteri di lokasi luka.
“Secara efektif,” catat Prof Chiu, “sinyal saraf ini membungkam sistem alarm yang biasanya memanggil pejuang infeksi tubuh untuk mengekang infeksi.”
Dia selanjutnya menjelaskan bahwa respons seperti itu tepat jika luka bersih dan tidak terinfeksi - Anda tidak ingin sistem kekebalan masuk dan meradang jaringan sehat dalam upaya menangani infeksi yang tidak ada di sana.
Tapi, bakteri strep memanfaatkan ini dan menjalankan strategi yang sama saat luka terinfeksi, memungkinkan penyakit berkembang tanpa hambatan.
Pasien pada tahap awal necrotizing fasciitis sering merasakan nyeri yang luar biasa tetapi tidak menunjukkan gejala yang mungkin menyertainya - seperti kemerahan, bengkak, dan pembengkakan.
Prof Chiu dan rekannya menyarankan, bagaimanapun, bahwa inilah yang Anda harapkan jika, karena alasan tertentu, neutrofil yang menyebabkan peradangan dan menghilangkan bakteri tidak dipanggil.
Dua cara yang mungkin untuk menghentikan penyakit ini
Para ilmuwan kemudian menjalankan serangkaian percobaan lain, di mana mereka memasukkan bakteri ke dalam dua kelompok tikus: satu di mana mereka telah menghentikan kemampuan serabut saraf untuk membawa sinyal rasa sakit, dan satu lagi di mana mereka tidak.
Ini menunjukkan bahwa memblokir saraf nyeri meningkatkan kontrol tubuh terhadap infeksi.
Berbagai eksperimen di mana tikus disuntik dengan botulinum neurotoxin A - penghambat saraf yang hadir dalam perawatan kosmetik anti-kerutan wajah - menunjukkan bahwa pendekatan semacam itu dapat bekerja sebagai pengobatan untuk penyakit pemakan daging.
Suntikan penghambat saraf bahkan 2 hari setelah tikus pertama kali terinfeksi dan sudah ada luka menghentikan penyakit yang menyebabkan lebih banyak kerusakan jaringan.
Para peneliti juga menguji kemungkinan cara lain untuk mengatasi penyakit tersebut. Mereka menunjukkan bahwa penghambat CGRP menghilangkan rem pada sistem kekebalan dengan menghentikan sel-sel saraf mengirimkan sinyal penghentian. Mereka juga menghentikan penyebaran necrotizing fasciitis pada tikus.
"Temuan kami mengungkapkan peran baru neuron yang mengejutkan dalam perkembangan penyakit ini dan menunjukkan tindakan pencegahan yang menjanjikan yang memerlukan eksplorasi lebih lanjut."
Prof. Isaac M. Chiu
