Dlaczego swędzi? Naukowcy z Harvarda odkryli nieznany dotychczas mechanizm

Naukowcy z Harvard Medical School zauważyli nowy nieznany dotychczas mechanizm powodujący swędzenie. Ich odkrycie, opisane na łamach magazynu Cell, pozwala wyjaśnić, dlaczego niektóre choroby, jak egzema, atopowe zapalenie skóry i inne wiążą się z uporczywym swędzeniem. Dotychczas sądzono, że swędzi z powodu stanu zapalnego. Okazało się jednak, że przyczyna jest zupełnie inna.

Z przeprowadzonych na Harvardzie badań wynika bowiem, że za swędzenie odpowiada powszechnie obecna na skórze bakteria, gronkowiec złocisty (Staphylococcus aureus), która działa bezpośrednio na zakończenia nerwowe. W przypadku wymienionych chorób często dochodzi do zaburzenia równowagi mikroorganizmów zamieszkujących skórę, a to pozwala na szybkie zwiększenie się populacji gronkowca. I to jego obecność wystarcza do uruchomienia całego łańcucha reakcji molekularnych, które kończą się przemożną chęcią podrapania.

Podczas eksperymentów naukowcy wykazali, że S. aureus uwalnia związki chemiczne, które aktywują obecną we włóknach nerwowych proteinę przekazującą sygnały do mózgu. Żeby potwierdzić to spostrzeżenie, uczeni podali zwierzętom zatwierdzony lek przeciwzakrzepowy, który blokuje aktywację wspomnianej proteiny. Okazało się, że zmniejszył on uczucie swędzenia i doprowadził do zminimalizowania uszkodzeń skóry związanych z drapaniem się. To pokazuje, w jakim kierunku mogą iść badania nad lekarstwami czy kremami zmniejszającymi swędzenie u osób z chorobami skóry. Jest ono poważnym problemem, gdyż pacjenci drapią się, przez co uszkadzają skórę, zwiększając stan zapalny. Swędzenie może działać destrukcyjnie na pacjentów z chorobami skóry. Wykazaliśmy, że u wielu z nich swędzenie jest powodowane przez skład mikroorganizmów bytujących na skórze, wyjaśnia główny autor badań, Liwen Deng.

W ramach eksperymentów badacze wystawili skórę myszy na działanie gronkowca złocistego. U zwierząt pojawiło się intensywne swędzenie, które trwało przez wiele dni. Myszy drapały się, uszkadzając sobie skórę również poza obszarem, na który nałożono bakterie. Co więcej, myszy którym nałożono na skórę bakterie, stały się nadwrażliwe na bodźce, które nie powodują zwykle swędzenie. Na przykład w reakcji na lekki dotyk znacznie częściej odczuwały swędzenie niż myszy z grupy kontrolnej. Zjawisko takie bardzo często występuje u osób cierpiących na choroby związane ze swędzeniem. Zresztą nie tylko u nich. Wystarczy, że pomyślimy o nałożeniu na siebie ubrania powodującego swędzenie, a często zaczynamy je odczuwać.

Badacze postanowili dowiedzieć się, w jaki sposób S. aureus wywołuje swędzenie. Przygotowali więc wiele wersji genetycznie zmodyfikowanych bakterii, a każdej z nich brakowało jakiejś konkretnej molekuły. Skupili się przy tym na 10 enzymach, o których wiadomo, że są uwalniane przez gronkowca złocistego podczas kontaktu ze skórą. W końcu znaleźli winowajcę. Okazał się nim enzym o nazwie proteaza V8, który wywoływał u myszy swędzenie. Gdy uczeni następnie zbadali próbki skóry pobrane od osób cierpiących na atopowe zapalenie skóry, okazało się, że zawierają one więcej S. aureus i proteazy V8 niż próbki skóry zdrowych osób.

Dalsze badania pokazały, że V8 wywołuje uczucie swędzenie poprzez aktywowanie proteiny PAR1, obecnej w neuronach skóry, które przekazują do mózgu różne sygnały – dotyku, bólu, ciepła czy swędzenia. Zwykle PAR1 jest nieaktywna, ale uaktywnia się w kontakcie z pewnymi enzymami, w tym z V8. Eksperymenty na myszach wykazały, że pod wpływem V8 działającego na jeden z końców proteiny, dochodzi do jej aktywacji i wysłania sygnału, który mózg interpretuje jako swędzenie. Naukowcy powtórzyli te eksperymenty w laboratorium z użyciem ludzkich neuronów i stwierdzili, że one również reagują na obecność V8.

Co interesujące, komórki układu odpornościowego – komórki tuczne i bazofile – które aktywują się przy alergiach skóry i powodują uczucie swędzenia, nie wywoływały swędzenia przy wystawieniu bakterie. Na obecność S. aureus nie reagowały tez interleukiny, również aktywowane przy reakcjach alergicznych czy chorobach skóry. Gdy rozpoczęliśmy nasze badania, nie było jasne, czy swędzenie to wynik stanu zapalnego czy nie. Wykazaliśmy, że te dwie rzeczy można od siebie oddzielić. Stan zapalny nie jest konieczny, by mikroorganizm wywołał swędzenie, ale swędzenie zwiększa stan zapalny skóry, dodaje Deng.

Jako że proteina PAR1 jest zaangażowana w krzepnięcie krwi, naukowcy postanowili sprawdzić, czy leki przeciwzakrzepowe, blokujące PAR1, powstrzymają swędzenie. Okazało się, że tak. Gdy zaczęto podawać je myszom, których skóra została wystawiona na gronkowca złocistego, zadziałały natychmiast. Zwierzęta znacznie mniej się drapały, zmniejszyły się więc uszkodzenia skóry tym spowodowane. Ponadto zniknęła u nich nadwrażliwość na bodźce niewywołujące normalnie swędzenia. Dlatego też autorzy badań uważają, że z jednej strony można by stosować leki przeciwzakrzepowe do lecznia poważnych przypadków swędzenia skóry, z drugiej zaś – aktywny składnik takich leków mógłby posłużyć do produkcji kremów zapobiegających swędzeniu.

Powstaje też pytanie, po co, w toku ewolucji, bakterie wykształciły mechanizmy powodujące swędzenie. Być może przynosi im ono jakieś korzyści. Wiemy na przykład, że prątki gruźlicy bezpośrednio aktywują neurony nerwu błędnego, wywołując kichanie, co może ułatwiać bakteriom kolejne infekcje. Być może cykl swędzenie-drapanie się pozwala S. aureus rozprzestrzeniać się na niezainfekowane części ciała czy do niezainfekowanych gospodarzy? Dlaczego nas swędzi i dlaczego się drapiemy? Czy to pomaga nam czy bakteriom? Być może w przyszłości zajmiemy się odpowiedzią na to pytanie, dodaje Deng.

Dlaczego swędzi? Naukowcy z Harvarda odkryli nieznany dotychczas mechanizm