Как бактерии помогают заживлению ран

Хотя пагубное влияние бактериальных инфекций известно тысячи лет, их связь с болезнями была признана лишь в конце XIX века. Некоторые случаи стали почти мифическими — например, во время Гражданской войны в США (1861–1865) считалось, что раны, «светящиеся» в темноте, реже инфицируются и лучше заживают.

Этот фольклор, вероятно, возник после битвы при Шайло (1862), где более 16 000 раненых солдат ждали помощи в холодной грязи Теннесси — идеальных условиях для развития инфекций. Загадка «свечения» и его связи с заживлением была раскрыта лишь в 2001 году. Исследование школьников, поддержанное USDA Agricultural Research Service, показало, что в ранах солдат с переохлаждением мог выживать биолюминесцентный патоген насекомых Photorhabdus luminescens. Эти микробы, светящиеся голубым светом («Ангельское сияние»), возможно, производили антибиотики, подавляющие рост других, патогенных бактерий.

Ключевой вывод: хотя бактерии часто ассоциируются с болезнями (например, гангрена), они также могут играть важную роль в заживлении ран.

Функции микробиоты кожи

Микробиота кожи (бактерии, грибы, вирусы) выполняет несколько ключевых функций для защиты ран:

• Прямое подавление патогенов через выработку антимикробных молекул.
• Косвенное подавление — вмешательство в механизмы болезнетворности патогенов.
• Активация иммунной системы хозяина.

Микробиота может инициировать каскад иммунных реакций, необходимых для заживления. Например, комменсальные бактерии, попадая в рану, активируют нейтрофилы — клетки врожденного иммунитета. Те, в свою очередь, вырабатывают химический мессенджер CXCL10, который рекрутирует другие иммунные клетки и сокращает количество микробов в ране.

Хорошо изученный представитель кожной микробиоты — Staphylococcus epidermidis. Он способствует заживлению, производя соединения (например, липотейхоевую кислоту), которые ограничивают воспаление и ускоряют переход к пролиферативной фазе, когда клетки кожи размножаются и закрывают рану. Также S. epidermidis может взаимодействовать с адаптивной иммунной системой, побуждая Т-клетки ускорять закрытие раны.

Бактериотерапия против биоплёнкообразующих микробов

Хронические раны (например, язвы) с высоким риском инфицирования — мишень для бактериотерапии. В одном исследовании на пациентах с инфицированными язвами ног тестировали применение Lactobacillus plantarum (молочнокислая бактерия, LAB). Хотя это не было клиническим испытанием, применение L. plantarum, по-видимому, уменьшало площадь язв и количество патогенов, включая Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa.

L. plantarum, вероятно, действует как напрямую (антагонизм с патогенами), так и через иммунную систему: лечение способствовало рекрутированию в рану нейтрофилов, фибробластов и эндотелиальных клеток, что улучшало грануляцию. Однако точные механизмы и одобренная терапия ещё не разработаны.

Инженерные бактерии для заживления ран

В условиях растущей антибиотикорезистентности исследуются методы инженерии бактерий для выполнения специфических функций в ране. Цель — создать бактерии, которые будут модулировать иммунную систему, как это делает нормальная микробиота кожи.

Пример: исследователи сконструировали бактерию Limosilactobacillus reuteri R2LC для производства человеческого иммунного хемокина CXCL12-α в ране. В рандомизированном, слепом, плацебо-контролируемом исследовании на людях лечение под названием ILP100-Topical хорошо переносилось, сокращало время заживления и увеличивало долю заживших ран через 19 дней.

«Я невероятно горда, что мы дошли до первого исследования на людях... Это первая опубликованная работа, где такой подход тестировали на людях для ускорения заживления искусственных кожных ран», — сказала профессор Миа Филиппсон из Уппсальского университета (Швеция).

Кожа: новое направление терапии?

Кожа — самый большой орган и первый барьер защиты. Её микробиота обитает на поверхности этого барьера, где происходит борьба за колонизацию и защиту хозяина. Эта хрупкая экосистема определённо открывает перспективы для лечения ран и других поражений кожи, однако до момента, когда бактерии будут заживлять раны быстрее, чем вы произнесёте «Ангельское сияние», ещё предстоит проделать большую работу.