Naturalny mechanizm obronny skóry zamiast antybiotyków

Dwa lata temu naukowcy z Lund zaprezentowali nową funkcję układu komplementu, czyli tej części systemu odpornościowego, która reaguje natychmiast, gdy dochodzi do infekcji. Odkryto, że krótkie łańcuchy peptydowe, które w układzie komplementu są odłączającymi się składnikami, niszczą bakterie. Obecnie grupa z Lund współpracuje z naukowcami z Uppsali nad stworzeniem metody leczenia opartej na peptydach antybakteryjnych, która mogłaby stanowić alternatywę dla leczenia antybiotykami. "Chcemy wykorzystać naturalne metody, aby zmniejszyć ilość bakterii w chorobach skóry - mówi Artur Schmidtchen, dermatolog i naukowiec z Centrum Biomedycznego przy Uniwersytecie w Lund. - Obecnie nie ma skutecznych preparatów do użytku zewnętrznego stosowanych w infekcjach skórnych. W Skanii, leżącej na południu Szwecji połowa bakterii izolowanych od pacjentów z gronkowcowymi infekcjami skóry jest oporna na zwykły antybiotyk w kremie".
Peptydy antybakteryjne znajdujące się na skórze i w błonach śluzowych są naturalną częścią systemu obrony organizmu przed drobnoustrojami chorobotwórczymi. W przypadku ataku bakterii peptydy te reagują błyskawicznie, w odróżnieniu od przeciwciał, których uaktywnienie może trwać nawet kilka dni.
Zainteresowanie peptydami antybakteryjnymi wzrosło w latach osiemdziesiątych XX wieku, kiedy to profesor Hans G. Boman i jego współpracownicy z Instytutu Karolinska w Sztokholmie odkryli, że pozbawione przeciwciał owady posiadają pewną formę ochrony immunologicznej. Intensywne badania w tej dziedzinie wciąż trwają i obecnie znanych jest około 900 peptydów antybakteryjnych u różnych organizmów. Swoje odkrycie dotyczące peptydu C3a, powstającego w momencie aktywacji układu komplementu i niszczącego bakterie, naukowcy z Lund opublikowali w 2004 r. w czasopiśmie Proceedings of National Academy of Science.

Dziurawią błonę komórkową

W tej publikacji Artur Schmidtchen i wsp. dowodzą, że peptyd C3a niszczy Gram-ujemne bakterie Escherichia coli i Pseudomonas aeruginosa oraz Gram-dodatnie bakterie Enterococcus faecalis. Jeden z peptydów C3a wyleczył również infekcję wywołaną przez Gram-dodatniego paciorkowca ropnego (Streptococcus pyogenes).
"Peptydy antybakteryjne dziurawią błonę komórkową bakterii, najczęściej nie naruszając przy tym komórek gospodarza" - mówi Artur Schmidtchen.
Peptydy antybakteryjne przyczepiają się do bakterii dzięki temu, że dodatnie ładunki peptydów wiążą się z ujemnie naładowanymi polisacharydami w ścianach komórkowych bakterii. Następnie za pomocą części rozpuszczalnych w tłuszczach peptydy przywierają do błony komórkowej bakterii. Wówczas błona zmienia swoją strukturę i powstaje otwór, który powoduje, że bakteria nie jest w stanie utrzymać równowagi osmotycznej po wewnętrznej i zewnętrznej stronie błony. W efekcie komórka bakterii pęka.
Na zdolność dziurawienia błon bakteryjnych wpływają takie właściwości peptydów, jak ich struktura oraz sekwencja aminokwasów w łańcuchu. "Niektóre peptydy są elastyczne jak kable telefoniczne, ale gdy tylko napotkają błonę komórkową bakterii, wwiercają się w nią jak korkociągi" - mówi naukowiec.
Artur Schmidtchen jest lekarzem dermatologiem i codziennie spotyka pacjentów z infekcjami skórnymi oraz przewlekłymi ranami. Przez ostatnie dziesięć lat zajmował się systemem obronnym skóry oraz jego znaczeniem w infekcjach i procesie gojenia ran. "Bakterie nie są bezpośrednią przyczyną powstawania ran, ale powodują stan zapalny skóry i opóźniają proces gojenia" - kontynuuje badacz.
Znany jest fakt, iż przy przewlekłych ranach podudzi często występują gronkowce lub pałeczki Pseudomonas, a egzemy u dzieci w zgięciach kończyn w dziewięciu przypadkach na dziesięć zainfekowane są gronkowcami. "Wiadomo już, że u dzieci z egzemami w zgięciach łokci i kolan ilość peptydów antybakteryjnych jest mniejsza i dlatego nie mogą się one uporać z infekcjami gronkowcowymi" - mówi Artur Schmidtchen.
Obecnie naukowcy z Lund i z Uppsali opracowują żel z peptydami, który ma służyć do smarowania skóry. Prace nad preparatem trwają w Instytucie Farmacji Uniwersytetu w Uppsali. "Chcemy zwiększyć ilość peptydów w uszkodzonych obszarach skóry i w ten sposób zmniejszyć ilość bakterii" - mówi Martin Malmsten, profesor chemii fizycznej w Instytucie Farmacji.

Ulepszanie peptydów

Naukowcy mają nadzieję rozpocząć badania kliniczne w roku 2007. Obecnie zajmują się optymalizacją peptydów w probówkach, m.in. po to, aby efektywniej zwalczały gronkowce. Jednym z wyzwań jest też takie ulepszenie peptydu, by nie ulegał on hydrolizie pod wpływem enzymów wytwarzanych przez bakterie. Naukowcy pracują również nad zwiększeniem przyciągania między peptydami i bakteriami. "Łatwiej jest zniszczyć bakterie E. coli niż poradzić sobie z gronkowcami, które nie są równie silnie naładowane ujemnie. Właśnie w przypadku gronkowca musimy zwiększyć przyciąganie do bakterii" - wyjaśnia Martin Malmsten.
Peptydy, którymi zajmują się naukowcy, w środowisku laboratoryjnym nie uszkadzają komórek ludzkich. "Wierzę w zastosowanie peptydów tam, gdzie dobrze funkcjonujący organizm sam się nimi posługuje. Peptydy istnieją w skórze i aktywizują się, gdy organizm potrzebuje szybkiej ochrony przed infekcją" - podsumowuje Artur Schmidtchen.