Белок T-клеток может открыть новое лечение наиболее опасного осложнения при замене суставов

Костные и суставные инфекции причиняют значительный вред здоровью пациентов и приводят к миллионам долларов дополнительных затрат на здравоохранение ежегодно, однако клиницистам не хватает надежных инструментов для прогнозирования того, какие пациенты разовьют тяжелое или стойкое заболевание. Когда стандартные антибиотики не помогают, нет доступных иммунотерапий для усиления защиты организма против инфекций.

В исследовании, опубликованном в журнале Communications Medicine, исследователи Медицины Университета Рочестера предлагают новые решения: они выявили белок T-клеток TIM-3 как общий компонент при наиболее тяжелых костных инфекциях. Их открытие не только определяет потенциальный биомаркер, который может направить врачей при планировании лечения, но также возможный новый вариант терапии — препараты, уже показавшие эффективность в повышении функции T-клеток при раке.

Ученый Центра мышечно-скелетных исследований Gowrishankar Muthukrishnan, Ph.D., изучает иммунный ответ организма на костные инфекции, которые наиболее часто вызываются Staphylococcus aureus (S. aureus) и могут возникать после операции по восстановлению костей или имплантации искусственного сустава.

Muthukrishnan и коллеги изучали гуманизированных мышей и образцы костей пациентов и обнаружили, что при хронической инфекции S. aureus T-клетки становятся дисфункциональными и экспрессируют высокие уровни белков контрольных точек иммунитета, включая TIM-3. Эти белки действуют как тормоза, сдерживающие иммунную систему. Они также обнаружили, что высокие уровни TIM-3 в сыворотке пациентов связаны с неблагоприятными клиническими исходами.

"T-клетки могут быть истощены при раке и вирусных инфекциях, но наше понимание механизмов истощения T-клеток при инфекциях S. aureus было ограниченным, — сказал Muthukrishnan, доцент отделения ортопедии и микробиологии с иммунологией.

"Наше исследование показывает, что T-клетки реагируют аналогично при костной инфекции, но также испытывают истощение из-за постоянной антигенной стимуляции от бактерий, что препятствует выполнению ими предполагаемых иммунных функций эффективно."

Эти результаты предполагают, что белки контрольных точек иммунитета могут помочь выявить пациентов высокого риска и что блокирование этих белков может быть новой терапевтической стратегией, снимающей тормоза с иммунной системы и позволяющей ей более эффективно бороться с костными инфекциями.

"Мы показали, что уровни сывороточных белков контрольных точек иммунитета могут предсказывать исходы пациентов с точностью 90%, что может помочь ортопедическим хирургам определить, должны ли пациенты получать агрессивное или консервативное лечение суставных инфекций, — сказал Muthukrishnan.

"Биомаркер мог бы указывать на тяжесть инфекции и пролить свет на то, почему организм некоторых пациентов успешно борется с инфекцией, а другие страдают от разрушительных осложнений."

Katya McDonald, аспирантка, и Motoo Saito, постдокторант в лаборатории Muthukrishnan, являются соавторами исследования. McDonald отметила потенциальную пользу переназначения противораковых препаратов для лечения костной инфекции; препараты T-клеток борются с раком путем перепрограммирования или повышения способности белых кровяных телец организма находить и уничтожать раковые клетки.

"Эти препараты эффективны при лечении несолидных опухолей, — сказала она. "Если мы знаем, что TIM-3 находится на T-клетках при костной инфекции, мы можем использовать эти препараты для его подавления. Хотя врачи будут продолжать использовать антибиотики, эти противораковые препараты могут использоваться в сочетании для усиления иммунного ответа на инфекцию."

Ортопедические хирурги выполняют приблизительно 2 миллиона замен суставов по всему миру ежегодно. Инфекция имплантата и окружающей кости является катастрофическим осложнением для пациентов; хотя частота случаев после плановой ортопедической операции низка (1–5%), частота рецидивов или рецидивирующих инфекций очень высока (до 30%) и стоит до 150 000 долларов на пациента.

Раннее выявление может остановить размножение и распространение клеток S. aureus, но без диагностического инструмента врачи затрудняются в том, как агрессивно бороться с ней после того, как она закрепляется в кости. Антибиотики могут избавить от S. aureus у некоторых пациентов; другим может потребоваться более агрессивный подход, включая удаление инфицированного имплантата или ампутацию для защиты пациента от угрожающей жизни инфекции.

Примерно 13% пациентов, инфицированных S. aureus, развивают сепсис и умирают от полиорганной недостаточности. Некоторые пациенты развивают хронический остеомиелит S. aureus, который может быть чрезвычайно сложным для искоренения и может требовать повторных операций ревизии и длительного лечения антибиотиками. Непредсказуемость исходов S. aureus продолжает озадачивать врачей.

"Мы предполагаем, что персистирующие инфекции S. aureus вызывают нарушение функции T-клеток и могут быть использованы как функциональный биомаркер исхода заболевания S. aureus, связанного с имплантатом остеомиелитом, — сказал Muthukrishnan.

В конечном итоге, Muthukrishnan стремится разработать тест сыворотки, помогающий определить, должны ли пациенты получать агрессивное или консервативное лечение, и могут ли одобренные FDA препараты блокирования контрольных точек стать стандартом лечения костных инфекций.