Wie ein Bakterium die Heilung chronischer diabetischer Wunden unterstützt

Es gibt viele wichtige Gründe, Schnitte und Wunden sauber zu halten, aber Forschungsergebnisse der Perelman School of Medicine an der University of Pennsylvania zeigen, dass ein bestimmter Keim, Alcaligenes faecalis (A. faecalis), die Heilung schwer zu behandelnder Wunden bei Menschen mit Diabetes fördern kann.

Behandlung schwächender diabetischer Wunden

Die Forscher fanden heraus, dass das nützliche Bakterium die Bewegung der Hautzellen fördern kann, die für den Wundverschluss unerlässlich ist, indem es Enzyme hemmt, die bei Menschen mit Diabetes überproduziert werden. Die Ergebnisse wurden unter der Leitung von Elizabeth Grice, PhD, Sandra J. Lazarus Professorin für Dermatologie an der Universität von Pennsylvania, und Ellen K. White, MD-PhD-Studentin an der Universität von Pennsylvania, in Science Advances veröffentlicht.Das Team ist der Meinung, dass die Aufdeckung der Mechanismen, die der Förderung der Heilung durch A. faecalis zugrunde liegen, Wissenschaftlern dabei helfen könnte, neue Behandlungsmethoden für diabetische Wunden zu finden.

„Diese Forschung baut stark auf unserer vorherigen Forschung auf, bei der wir die Bakterien, die in diabetischen Fußgeschwüren gefunden wurden, im Laufe der Zeit profiliert und untersucht haben, wie diese Bakterien die Heilungsergebnisse beeinflussen“, sagte Dr. Grice. “Wir hatten nicht erwartet, dass ein Bakterium in der Lage sein würde, die Heilung zu fördern, aber diese überraschende Erkenntnis motivierte zu weiteren Studien über A. faecalis.“

Chronische Wunden, die in Wunden, Geschwüre oder Risswunden unterteilt werden und nicht oder nur sehr langsam heilen, sind bei Diabetespatienten weit verbreitet. Sie können schmerzhaft sein, machen die Betroffenen anfällig für weitere Infektionen und sind mit höheren Morbiditäts- und Sterblichkeitsraten verbunden. Zur Behandlung dieser schwächenden Wunden sind neue Therapien erforderlich, aber es gab nicht viele neue Behandlungsentwicklungen, die die chirurgische Entfernung von abgestorbenem Gewebe und das Anlegen von Verbänden umfassen. Um zu verstehen, wie A. faecalis die Wundheilung bei Diabetikern beeinflusst, führten die Forscher verschiedene Tests mit diabetischen Mäusen, ihren Hautzellen und menschlichen diabetischen Hautproben durch. Zunächst stellten sie fest, dass die Inokulation von A. faecalis bei diabetischen Mäusen mit Wundheilungsstörungen zu einer beschleunigten Wundheilung ohne Anzeichen einer Infektion führte. Als Nächstes stellten sie fest, dass die Einführung von A. faecalis in Wunden dazu führte, dass Keratinozyten, der dominante Wundheilungszelltyp in der Epidermis, sich stärker vermehrten und wanderten, um die Wunde zu schließen, als die unbehandelten Zellen. Darüber hinaus wurden Hautproben von Personen mit Diabetes mit A. faecalis kultiviert, und nach 10 Tagen wiesen die Proben mit dem Bakterium ein statistisch signifikant größeres Wachstum von Keratinozyten auf.

Daraufhin stellten die Forscher fest, dass bei mit A. faecalis behandelten diabetischen Wunden von Mäusen Gene aktiviert wurden, die mit der Aktivierung von Leukozyten, einschließlich T-Zellen, in Verbindung stehen, die für die Abwehr des Immunsystems von entscheidender Bedeutung sind. Außerdem wurden Gene herunterreguliert, die für den Kollagenabbau verantwortlich sind, insbesondere Enzyme, die als Matrix-Metalloproteinasen (MMP) bezeichnet werden. Wichtig ist, dass Menschen mit Diabetes zu viele MMPs haben, die nachweislich die ordnungsgemäße Wundheilung hemmen. Die Studie konzentrierte sich insbesondere auf MMP-10, das von Keratinozyten exprimiert wird und in Wunden, die mit A. faecalis behandelt wurden, verringert war.

Bakterienbasierte Wundtherapien sind ein spannendes neues Forschungsgebiet

MMPs sind notwendige Enzyme, die Verbindungen zwischen Zellen aufbrechen, damit sich Zellen bewegen können. Bei Patienten mit Diabetes sind jedoch viel höhere MMP-Werte bekannt. Diese Ergebnisse zeigen laut den Forschern, dass A. faecalis die MMP-Expression in Wunden ausgleicht, was einen schnelleren Wundverschluss ermöglicht. In zukünftigen Studien möchten sie mehr darüber erfahren, wie das Bakterium mit Hautzellen kommuniziert und wie A. faecalis mit anderen Bakterien in der Wunde interagiert. Diese neue Forschungsarbeit zeigt Bereiche auf, in denen Wissenschaftler potenzielle Therapeutika erforschen können. Indem sie sich nicht nur auf die Mikroben konzentrieren, die an chronischen Wunden und dem Heilungsprozess beteiligt sind, sondern auch auf ihre spezifischen Interaktionen, könnten Wissenschaftler versuchen, mehr Optionen für die Wundversorgung zu entwickeln.

„Bakterienbasierte Wundtherapien sind ein spannendes neues Forschungsgebiet“, so Grice. Laut den Forschern gibt es viele verschiedene Möglichkeiten, diese Erkenntnisse und zukünftige Arbeiten zum Wundmikrobiom zu nutzen. Es könnte möglich sein, die heilungsfördernden Moleküle, die von A. faecalis ausgeschieden werden, zu isolieren oder die Signalwege anzusprechen, die den Auswirkungen der Bakterien nachgelagert sind. Je besser die Forscher den gesamten Prozess verstehen, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie diese Erkenntnisse umsetzen können, um Patienten mit Wund- und Hautheilungsproblemen zu helfen.