Полезная бактерия помогает заживлять повреждения роговицы глаза

Повреждение роговицы — довольно распространенная травма, которая сопряжена с дополнительными рисками. Пока она заживает, повышается вероятность развития инфекции и воспаления глаза, которые могут привести к более серьезным повреждениям и даже потере четкости зрения. Исследователи из Питтсбургского университета разработали способ, который помогает предотвратить осложнения.

Повышение уровней воспалительных цитокинов, интерлейкина 1b (ИЛ-1b), ИЛ-6 и TNF-α, подавляет активность STAT3, что может нарушить пролиферацию эпителия роговицы и помешать его нормальному заживлению. Напротив, ИЛ-17, выделяемый инфильтрирующими роговицу γδ Т-клетками, может активировать STAT3, что способствует заживлению повреждения. ИЛ-10 также может активировать STAT3, стимулировать пролиферацию и миграцию эпителиальных клеток в роговице. Что касается иммунной системы хозяина, ИЛ-10 напрямую подавляет воспаление, выработку цитокинов и пролиферацию воспалительных миелоидных клеток. Кроме того, ИЛ-10 препятствует активации Т-клеток, требующих костимуляции CD28, и подавляет Т-клетки, которые усугубляют воспаление при многих заболеваниях поверхности глаза, таких как инфекционный кератит и синдром сухого глаза.

Практически у всех естественных барьеров тела есть собственный микробиом, который в том числе управляет иммунным ответом организма-хозяина. К тому же эти микроорганизмы уже приспособились к своему местообитания, что делает их привлекательным «сосудом» для доставки терапии к нужному сайту. С поверхности глаза лекарства постоянно смываются слезами, так что бактерии, которые живут на роговице, могут быть полезной альтернативой.

С конъюнктивы мышей изолировали и культивировали бактерию Corynebacterium mastitidis. Она не провоцирует воспаления или патологию у иммунокомпетентных организмов-хозяев.

Бактерия должна секретировать полезный груз, так что авторы сначала идентифицировали сигналы секреции у C. mastitidis. Они использовали транспозонный мутагенез для включения в геном C. mastitidis кассеты, содержащей ген устойчивости к канамицину и репортер phoZ. В итоге авторы идентифицировали сигнальный пептид Spl.

Далее авторы получили генную кассету с секреторным сигналом, оптимизированным геном mIL-10 и геном устойчивости к антибиотику. Вводили конструкцию в геном с помощью транспозазы. В итоге получили три изолята с максимальным уровнем секреции mIL-10.

В организме mIL-10 гликозилирован, так что авторы убедились, был ли секретируемый бактериями пептид биоактивным. Они изолировали (CD44^hiCD62L^low) CD4+, CD8+ и γδ T- клетки памяти из мышей C57BL/6 и активировали их. В присутствии супернатанта от mIL-10-продуцирующих C. mastitidis T-клетки меньше пролиферировали, чем в присутствии супернатанта от клеток C. mastitidis дикого типа. Выработка провоспалительного цитокина IFN-γ тоже была подавлена, то есть функции mIL-10 сохранялись. Количество цитокина ИЛ-17, необходимого для защиты роговицы от инфекции, не снижалось под действием супернатанта от mIL-10-продуцирующих C. mastitidis.

Два продуцирующих mIL-10 изолята C. mastitidis из трех заселяли конъюнктиву мышей и оставались на ней в течение по крайней мере недели. Свободный mIL-10 не детектировался, но нейтрофилов было меньше. Хотя в целом иммунный ландшафт конъюнктивы сильно не изменился под действием C. mastitidis.

Продуцирующие mIL-10 бактерии C. mastitidis способствовали заживлению повреждений роговицы у мышей, причем эффект зависел от ИЛ-10. Человеческий ИЛ-10 тоже сохранял свои функции, если его экспрессировать в C. mastitidis.

Вне зависимости от способности вырабатывать ИЛ-10, бактерия C. mastitidis не мешала организму бороться с инфекцией Pseudomonas aeruginosa. То есть ИЛ-10 способствовал заживлению, не мешая работе иммунитета.

Авторы отмечают хорошую переносимость бактерии C. mastitidis и ее эффективность в доставке цитокинов к поверхности глаза. Они считают, что генно-модифицированные микроорганизмы, обитающие на поверхности глаза, можно использовать в качестве альтернативного метода терапии повреждений.

Синдром сухого глаза может быть связан с нарушениями аутофагии