En ny upptäckt som gjorts av forskare från University of Michigan Medical School och deras kollegor kan föra den förståelsen närmare – och kan leda till bättre behandlingar.
I en artikel i Nature rapporterar forskargruppen att ett toxin som produceras av den vanliga bakterien Staphylococcus aureus – populärt känd som ”stafylokocker” – får immunsystemets celler i huden att reagera på ett sätt som ger eksemliknande utslag.
Framställandet av molekylen, som kallas deltatoxin, av stafylokockbakterier fick immurrelaterade mastceller i huden att släppa ut små granulat som orsakar inflammation. Men detta inträffade inte när huden utsattes för stafylokockstammar som saknade genen för deltatoxin.
Denna koppling mellan ett specifikt S. aureus-toxin och mastcellsdegranulering tyder på en mycket specifik mekanism, även om det inte är tillräckligt för att föreslå att deltatoxin från stafylokockbakterier i sig självt orsakar eksem, säger huvudförfattaren och U-M-professorn Gabriel Nunez, M.D. Genetisk sårbarhet spelar sannolikt också en roll, säger han.
Fyndet gjordes på möss, så det är för tidigt att säga att samma effekt uppstår hos människor som lider av eksem, även kallat atopisk dermatit. Men forskarna fann signifikanta nivåer av staphdeltatoxin i hudprover från patienter med eksem.
Nunez, huvudförfattare Yuumi Nakamura, M.D., Ph.D., medförfattare Naohiro Inohara, Ph.D., och deras kollegor hoppas att deras resultat ger en ny möjlighet att utveckla behandlingar för att hjälpa de 15 till 30 procent av barnen och 5 procent av de vuxna som har eksem.
En del – inklusive patienter – har tidigare noterat att eksempatienter som tar antibiotika för andra sjukdomar upplever en minskning av eksemsymtomen. Men antibiotika har många nackdelar som långtidsbehandlingar för ett kroniskt tillstånd som eksem – framför allt hotet att bidra till det redan allvarliga problemet med multiresistenta Staphylococcus aureus, MRSA.
Forskningen finansierades av National Institutes of Health och involverade NIH-forskare som studerar S. aureus. Nunez påpekar att den första antydningen av en koppling kom helt av en slump, som en tillfällig upptäckt i en orelaterad mastcellsstudie som de genomförde. De fokuserade på det föga kända deltatoxinet och började undersöka dess förmåga att provocera mastceller att orsaka inflammation.
”Vi vet att 90 procent av patienterna med atopisk dermatit, även kallat eksem, har stafylokockbakterier som kan påvisas på huden”, säger Nunez, som är Paul de Kruif-professor i akademisk patologi. ”Men hittills har man inte misstänkt att bidraget var primärt, eftersom det inte fanns någon tydlig mekanistisk koppling. Nu har vi bevis för att det faktiskt kan finnas en direkt koppling.”
Utmaningen, säger han, blir att testa sätt att hämma effekterna av deltatoxin, så att mastceller inte provoceras och inflammation inte uppstår – men att göra det på ett sätt som inte leder till att resistenta bakterier utvecklas.
Om forskarna till exempel kan hitta den receptor på mastceller som deltatoxinet binder sig till, kanske de kan utveckla en receptorblockerare. Och forskarna hoppas kunna studera mänskliga eksempatienter för att se om deltatoxinet spelar samma roll som det gjorde hos mössen.
Göra sig till ursprunget
En del av den spännande utmaning som den här nya upptäckten innebär, säger Nunez, är helt enkelt att lära sig mer om vad deltatoxinet gör och varför bakterien producerar det.
”Den här bakterien finns överallt, men man vet väldigt lite om deltatoxinet”, förklarar Nunez. ”Bakterierna producerar sannolikt inte det för att orsaka sjukdom, utan producerar det som svar på en ökning av antalet grannbakterier – något som kallas quorum sensing.”
Genen för toxinet regleras genom en cellulär väg som är ansvarig för S. aureus virulens, eller förmåga att orsaka sjukdom. Stafylokockbakterierna kan producera deltatoxin för att döda andra konkurrerande bakterier som finns på huden – inklusive godartade och nyttiga bakterier.
Toxinet kan alltså ha att göra med den typen av ”kamp” mellan mikroskopiska organismer som slåss om en nisch på värdkroppen. ”Kanske blir värden — människan — inblandad mitt i kriget”, spekulerar Nunez. ”Och eksem är den kollaterala skadan av bakterierna som producerar deltatoxinfaktorn för att orsaka kolonisering och förvärra värdens mastceller.” Ytterligare forskning kommer att behövas för att ta reda på det.
Den här typen av forskning är vad U-M:s nya Host Microbiome Initiative handlar om. Nunez är en av dussintals U-M-fakulteter från många discipliner som har gått samman för att studera samspelet mellan bakterier och andra mikroskopiska organismer och olika aspekter av människokroppen och sjukdomar. Med ny finansiering från den medicinska skolans strategiska forskningsinitiativ kommer de att påskynda sin forskning under de kommande månaderna och åren.