Nhiễm trùng vết thương mãn tính rất khó điều trị vì một số vi khuẩn có thể chủ động can thiệp vào hệ thống miễn dịch của cơ thể. Trong vết thương, Enterococcus faecalis (E. faecalis) đặc biệt dai dẳng - nó có thể tồn tại bên trong các mô, làm thay đổi môi trường vết thương và làm suy yếu các tín hiệu miễn dịch tại vị trí bị thương. Sự gián đoạn này tạo ra các điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật khác dễ dàng phát triển, dẫn đến nhiễm trùng đa loài phức tạp và khó điều trị. Những vết thương dai dẳng như vậy, bao gồm loét bàn chân do tiểu đường và nhiễm trùng sau phẫu thuật, gây gánh nặng lớn cho bệnh nhân và hệ thống chăm sóc sức khỏe, và đôi khi dẫn đến các biến chứng nghiêm trọng như phải cắt cụt chi.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra cách E. faecalis giải phóng axit lactic để làm axit hóa môi trường xung quanh và ức chế tín hiệu tế bào miễn dịch cần thiết để bắt đầu phản ứng thích hợp chống lại nhiễm trùng. Bằng cách làm suy yếu hệ thống phòng vệ của cơ thể, vi khuẩn này có thể gây ra các bệnh nhiễm trùng vết thương dai dẳng và khó điều trị. Điều này giải thích tại sao một số vết thương khó lành, ngay cả khi được điều trị, và tại sao các bệnh nhiễm trùng liên quan đến nhiều loại vi khuẩn lại đặc biệt khó loại bỏ.
Công trình này được dẫn dắt bởi các nhà nghiên cứu từ nhóm nghiên cứu liên ngành về Kháng thuốc kháng sinh (AMR) thuộc Liên minh Nghiên cứu và Công nghệ Singapore-MIT (SMART ), cùng với các cộng tác viên từ Trung tâm Kỹ thuật Khoa học Sự sống Môi trường Singapore tại Đại học Công nghệ Nanyang (NTU Singapore), MIT và Đại học Geneva ở Thụy Sĩ.
Trong một bài báo có tiêu đề “Axit lactic do Enterococcus faecalis tiết ra ức chế hoạt hóa đại thực bào để tạo điều kiện cho nhiễm trùng vết thương dai dẳng và đa vi khuẩn”, được công bố gần đây trên tạp chí Cell Host & Microbe , các nhà nghiên cứu đã ghi lại cách E. faecalis giải phóng một lượng lớn axit lactic trong quá trình nhiễm trùng. Độ axit này ức chế hoạt hóa của đại thực bào - các tế bào miễn dịch thường giúp loại bỏ nhiễm trùng - và can thiệp vào một số quá trình nội bộ quan trọng giúp tế bào nhận biết và phản ứng với nhiễm trùng. Kết quả là, các cơ chế mà tế bào dựa vào để gửi tín hiệu “nguy hiểm” bị ức chế, khiến đại thực bào không thể hoạt hóa hoàn toàn.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng E. faecalis sử dụng cơ chế hai bước để đạt được điều này. Axit lactic đi vào đại thực bào thông qua chất vận chuyển lactate gọi là MCT-1 và cũng liên kết với thụ thể cảm nhận lactate, GPR81, trên bề mặt tế bào. Bằng cách kích hoạt cả hai con đường, vi khuẩn này đã vô hiệu hóa hiệu quả tín hiệu miễn dịch tiếp theo và ngăn chặn phản ứng viêm của đại thực bào, cho phép E. faecalis tồn tại trong vết thương lâu hơn nhiều so với bình thường. Cụ thể, axit lactic ngăn chặn một tín hiệu báo động miễn dịch quan trọng, được gọi là NF-κB, kích hoạt bên trong các tế bào này.
Điều này đã được chứng minh trong mô hình vết thương trên chuột, trong đó các chủng E. faecalis không thể tạo ra axit lactic đã bị loại bỏ nhanh hơn nhiều, và các vết thương cũng cho thấy hoạt động miễn dịch mạnh mẽ hơn. Trong các vết thương bị nhiễm cả E. faecalis và Escherichia coli , phản ứng miễn dịch suy yếu do axit lactic gây ra cũng cho phép E. coli phát triển tốt hơn. Điều này giải thích tại sao nhiễm trùng vết thương thường liên quan đến nhiều loài vi khuẩn và trở nên khó điều trị hơn theo thời gian, đặc biệt là vì E. faecalis là một trong những loại vi khuẩn phổ biến nhất được tìm thấy trong các vết thương mãn tính.
“Nhiễm trùng vết thương mãn tính thường không điều trị được vì thuốc kháng sinh không hiệu quả, mà vì hệ thống miễn dịch đã bị 'vô hiệu hóa' tại vị trí nhiễm trùng. Chúng tôi phát hiện ra rằng vi khuẩn E. faecalis làm ngập vết thương bằng axit lactic, làm giảm độ pH và làm tắt tín hiệu cảnh báo NF-κB bên trong đại thực bào - chính những tế bào lẽ ra phải kêu gọi sự trợ giúp. Bằng cách xác định chính xác cách độ axit điều chỉnh lại tín hiệu miễn dịch, giờ đây chúng ta đã có những mục tiêu rõ ràng để kích hoạt lại phản ứng miễn dịch”, tác giả chính Ronni da Silva, nhà nghiên cứu khoa học tại SMART AMR, cựu nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của đồng tác giả và giáo sư sinh học Jianzhu Chen tại MIT, đồng thời là nhà nghiên cứu thỉnh giảng tại SCELSE-NTU cho biết.
“Phát hiện này củng cố hiểu biết của chúng ta về tương tác giữa vật chủ và mầm bệnh, đồng thời mở ra những hướng đi mới trong việc phát triển các phương pháp điều trị và chăm sóc vết thương nhắm vào các chiến lược ức chế miễn dịch của vi khuẩn. Bằng cách làm sáng tỏ cách thức phản ứng miễn dịch bị vô hiệu hóa, nghiên cứu này có thể giúp cải thiện việc kiểm soát nhiễm trùng và hỗ trợ kết quả phục hồi tốt hơn cho bệnh nhân, đặc biệt là những người có vết thương mãn tính hoặc hệ miễn dịch suy yếu”, Kimberly Kline, trưởng nhóm nghiên cứu tại SMART AMR, học giả thỉnh giảng SCELSE-NTU, giáo sư tại Đại học Geneva và là tác giả chính của bài báo cho biết.
Bằng cách xác định sự ức chế miễn dịch do axit lactic gây ra như là nguyên nhân gốc rễ của các nhiễm trùng vết thương dai dẳng, nghiên cứu này nhấn mạnh tiềm năng của các phương pháp điều trị hỗ trợ hệ thống miễn dịch, thay vì chỉ dựa vào kháng sinh. Điều này có thể dẫn đến các liệu pháp giúp vết thương lành nhanh hơn và giảm nguy cơ biến chứng. Các hướng nghiên cứu tiềm năng bao gồm giảm độ axit trong vết thương hoặc ngăn chặn các tín hiệu mà axit lactic sử dụng để vô hiệu hóa các tế bào miễn dịch.
Dựa trên nghiên cứu của mình, các nhà nghiên cứu dự định sẽ tiến hành xác thực trên các tác nhân gây bệnh khác và các mẫu vết thương ở người, tiếp theo là đánh giá trên các mô hình tiền lâm sàng tiên tiến trước khi tiến hành bất kỳ thử nghiệm lâm sàng tiềm năng nào.
Nghiên cứu này được hỗ trợ một phần bởi Quỹ Nghiên cứu Quốc gia Singapore theo chương trình Khuôn viên Nghiên cứu Xuất sắc và Doanh nghiệp Công nghệ của quỹ.