تهران- ایرنا- پژوهشگران با طراحی نانوذراتی که دو مسیر مهم در تنظیم التهاب و سوخت‌وساز سلول‌های ایمنی را مهار می‌کنند، رویکردی چندجانبه برای درمان سپسیس ارائه کرده‌اند. این نانوذرات در آزمایش‌های حیوانی، با تغییر عملکرد ماکروفاژها، کاهش التهاب و تعدیل ترکیب میکروبی روده، آسیب اندام‌ها را کاهش دادند و بقای کوتاه‌مدت موش‌های مبتلا به سپسیس را در مقایسه با برخی گروه‌های درمانی افزایش دادند.
به گزارش روز سه‌شنبه گروه علمی ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، سپسیس یا گندخونی، وضعیتی تهدیدکننده زندگی است که در آن پاسخ نامتعادل سیستم ایمنی به عفونت می‌تواند به التهاب گسترده، اختلال سوخت‌وساز بدن، آسیب اندام‌ها و در نهایت مرگ منجر شود. درمان‌های رایج سپسیس عمدتاً بر کنترل عامل عفونت و حمایت از عملکرد اندام‌های حیاتی متمرکزند؛ بااین‌حال، اختلال پیچیده‌ای که در عملکرد سلول‌های ایمنی ایجاد می‌شود، همچنان یکی از چالش‌های اصلی درمان این بیماری است.
در همین راستا، پژوهشگران یک سامانه نانویی طراحی کرده‌اند که دو مسیر زیستی مرتبط با التهاب و سوخت‌وساز سلول‌های ایمنی را به‌طور هم‌زمان هدف قرار می‌دهد. نتایج این پژوهش در مجله Signal Transduction and Targeted Therapy با عنوان «بازبرنامه‌ریزی ماکروفاژها با نانودرمانی از طریق تنظیم ایمنی‌سوخت‌وساز و تعدیل میکروبیوم برای درمان سپسیس» منتشر شده است.
در این سامانه، دو ترکیب فعال با نام‌های ۴-اکتیل ایتاکونات (۴-OI) و EA۶ در قالب نانوذراتی با قابلیت آزادسازی حساس به گلوتاتیون به کار رفته‌اند. ترکیب نخست مسیر پیام‌رسانی STING را مهار می‌کند؛ مسیری که در فعال‌سازی پاسخ‌های التهابی و تولید اینترفرون‌های نوع یک نقش دارد.
ترکیب دوم نیز آنزیم DHODH را هدف می‌گیرد که در ساخت نوکلئوتیدهای پیریمیدینی و تأمین مواد اولیه مورد نیاز سلول برای فعالیت و تکثیر نقش دارد.
برای ساخت این سامانه، پژوهشگران ابتدا ترکیب ۴-OI را از طریق پیوندهای دی‌سولفیدی به پلی‌اتیلن‌گلیکول متصل کردند. این ساختار با نام OINPs شناخته شد و سپس ترکیب EA۶ درون آن بارگذاری شد تا نانوذرات دوترکیبی EONPs شکل بگیرند. پیوندهای دی‌سولفیدی به این نانوذرات امکان می‌دهند در محیط‌های دارای غلظت بالاتر گلوتاتیون، ساختار خود را باز کنند و ترکیبات فعال را آزاد سازند.
بررسی‌های آزمایشگاهی نشان داد این ذرات ساختاری تقریباً کروی و قطری در محدوده ۱۵۰ تا ۱۸۰ نانومتر دارند. همچنین، افزایش غلظت گلوتاتیون موجب افزایش آزادسازی هر دو ترکیب شد. پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند نانوذرات ابتدا به‌صورت غیرفعال در بافت‌های ملتهب تجمع می‌یابند و سپس در محیط احیاکننده این بافت‌ها، محموله دارویی خود را آزاد می‌کنند.
در مرحله آزمایش‌های سلولی، تأثیر نانوذرات بر ماکروفاژها بررسی شد. ماکروفاژها از سلول‌های مهم سیستم ایمنی هستند که در شناسایی عوامل بیماری‌زا و تنظیم التهاب نقش دارند. فعالیت بیش‌ازحد یا تنظیم‌نشده این سلول‌ها می‌تواند به تشدید آسیب بافتی در سپسیس منجر شود. نتایج نشان داد مهار هم‌زمان دو مسیر STING و DHODH، ماکروفاژها را از وضعیت پیش‌التهابی به سمت یک الگوی کم‌التهاب‌تر و ضدالتهابی سوق می‌دهد.
پژوهشگران برای ارزیابی عملکرد این سامانه در بدن، از مدل موشی سپسیس ناشی از عفونت چندمیکروبی استفاده کردند. این وضعیت با بستن و سوراخ‌کردن سکوم، بخشی از روده بزرگ، ایجاد می‌شود و به‌عنوان مدلی تجربی برای بررسی پاسخ بدن به عفونت شدید کاربرد دارد. نتایج نشان داد نانوذرات EONPs در بافت‌های ملتهب ریه و بخش انتهایی روده کوچک تجمع بیشتری پیدا می‌کنند.
در موش‌های درمان‌شده با این نانوذرات، سطح چندین نشانگر التهابی از جمله TNF-α، IL-۶ و IL-۱β کاهش یافت و میزان اینترفرون‌های نوع یک نیز پایین آمد. در مقابل، سطح IL-۱۰ که از عوامل تنظیم‌کننده پاسخ‌های التهابی است، افزایش پیدا کرد. بررسی بافت‌ها همچنین از کاهش آسیب ریه و روده و پایین‌آمدن نشانگرهای خونی مرتبط با آسیب کبد و کلیه حکایت داشت.
یکی از نتایج مهم این مطالعه، تأثیر درمان بر میکروبیوم روده بود. سپسیس معمولاً تعادل جمعیت میکروبی روده را برهم می‌زند؛ وضعیتی که از آن با عنوان دیس‌بیوزیس یاد می‌شود. پژوهشگران مشاهده کردند درمان با EONPs بخشی از این تغییرات را معکوس کرد و شاخص تنوع میکروبی شانون افزایش یافت. همچنین، فراوانی برخی گروه‌های باکتریایی مرتبط با پاسخ‌های ضدالتهابی بیشتر شد.
در کنار این تغییرات، مقدار ۵-هیدروکسی‌ایندول‌استیک اسید (۵-HIAA)، متابولیتی مرتبط با سوخت‌وساز سروتونین و فعالیت میکروبی روده، افزایش پیدا کرد. آزمایش‌های تکمیلی نشان داد مهار تولید این متابولیت یا مسدودکردن مسیر گیرنده آریل‌هیدروکربن (AhR)، بخشی از اثرات سودمند درمان را کاهش می‌دهد. این یافته‌ها نشان می‌دهد ارتباط میان میکروبیوم روده و سلول‌های ایمنی می‌تواند در بخشی از پاسخ درمانی نقش داشته باشد.
برای بررسی سهم میکروبیوم در اثر درمان، پژوهشگران از روش‌هایی مانند کاهش جمعیت میکروبی روده و انتقال میکروبیوتای مدفوع نیز استفاده کردند. نتایج نشان داد میکروب‌های روده در اثرات درمانی مشارکت دارند، اما تغییرات میکروبی به‌تنهایی شرط ضروری برای مشاهده تمام اثرات نانوذرات نیستند. به نظر می‌رسد اثر مستقیم نانوذرات بر تنظیم عملکرد ماکروفاژها نقش اصلی را ایفا می‌کند و تغییرات میکروبیوم، لایه مکملی از تنظیم ایمنی را به آن می‌افزاید.
نکته مهم دیگر آن است که EONPs بار باکتریایی خون و مایع صفاقی را به‌طور معناداری کاهش ندادند. بنابراین، اثر مشاهده‌شده بیشتر به تنظیم پاسخ ایمنی میزبان و کاهش آسیب ناشی از التهاب مربوط است، نه فعالیت مستقیم ضدباکتریایی نانوذرات. در مقایسه با استفاده جداگانه از هر یک از ترکیبات یا ترکیب آزاد آن‌ها، سامانه نانویی اثر مطلوب‌تری بر کاهش التهاب و آسیب اندام‌ها نشان داد و بقای کوتاه‌مدت موش‌ها را نیز بهبود بخشید.
با وجود این نتایج، فاصله زیادی میان موفقیت یک درمان در مدل حیوانی و استفاده از آن در بیمارستان وجود دارد. در این پژوهش، درمان بلافاصله پس از ایجاد مدل سپسیس یا تحریک التهابی آغاز شد و بقای حیوانات حداکثر تا ۷۲ ساعت دنبال شد. هنوز مشخص نیست این سامانه در صورت شروع درمان با تأخیر، همراه با آنتی‌بیوتیک‌ها و در دوره‌های طولانی‌تر چه عملکردی خواهد داشت. همچنین، بررسی فارماکوکینتیک، ایمنی بلندمدت و امکان استفاده از این روش در انسان ضروری است.
این پژوهش نشان می‌دهد هدف‌گیری هم‌زمان پیام‌رسانی التهابی و سوخت‌وساز سلول‌های ایمنی، در کنار توجه به ارتباط میان روده و سیستم ایمنی، می‌تواند مسیر تازه‌ای برای توسعه درمان‌های سپسیس فراهم کند. بااین‌حال، اثربخشی و ایمنی این راهبرد هنوز در مرحله پیش‌بالینی قرار دارد و نمی‌توان آن را درمانی آماده برای استفاده بالینی دانست.