Новый зонд для визуализации, разработанный исследователями Массачусетской больницы общего профиля (MGH), может позволить точно диагностировать опасную инфекцию сердечных клапанов. В своем отчете Nature Medicine, который предварительно публикуется в Интернете, команда из Центра системной биологии MGH описывает, как наличие эндокардита, связанного с Staphylococcus aureus, на модели мышей было выявлено с помощью ПЭТ-изображений с радиоактивно меченой версией белка, участвующего в процесс, который обычно скрывает от иммунной системы инфекционные бактерии.
"Наш зонд смог определить, действительно ли S. aureus присутствовал в аномальных новообразованиях, препятствующих нормальной работе сердечных клапанов," говорит Матиас Нахрендорф, доктор медицинских наук, из Центра системной биологии MGH, соавтор исследования. "Было очень сложно идентифицировать бактерии, участвующие в эндокардите, но точный диагноз важен для управления хорошо подобранной антибактериальной терапией."
Инфекция ткани, выстилающей сердечные клапаны, эндокардит характеризуется наростами, называемыми вегетациями, которые состоят из компонентов свертывания, таких как тромбоциты и фибрин, а также инфицирующих микроорганизмов. Эндокардит, вызванный S. aureus является наиболее опасным с уровнем смертности от 25 до почти 50 процентов, но диагностика может быть затруднена, поскольку такие симптомы, как лихорадка и шум в сердце, нечеткие, а анализы крови могут не выявить вовлеченные бактерии. Без соответствующей антибактериальной терапии S. эндокардит aureus может быстро прогрессировать, повреждая или разрушая сердечные клапаны.
S. бактерии aureus инициируют рост растений, секретируя стафилкоагулазу, фермент, который запускает каскад свертывания. В этом процессе участвует белок протромбин, который является частью пути, ведущего к отложению фибрина, основного компонента сгустков крови. Процесс свертывания крови увеличивает растительность, прикрепляет ее к сердечному клапану и служит для того, чтобы скрыть бактерии от иммунных клеток в кровотоке.
Разработать подход к диагностике S. aureus endocarditis, группа MGH сначала исследовала молекулярный механизм, с помощью которого стафилкоагулаза запускает каскад свертывания, обнаружив, что одна молекула стафилокоагулазы взаимодействует по крайней мере с четырьмя молекулами фибрина или его предшественником молекулы фибриногена в комплексе, который связывается с растущей растительностью. Поскольку протромбин является важным промежуточным звеном во взаимодействии стафилкоагулазы / фибрина, исследователи исследовали, могут ли меченые версии протромбина точно определять S. эндокардит aureus у мышей.
После того, как первоначальные эксперименты подтвердили, что технология оптической визуализации под названием FMT-CT может обнаруживать меченую флуоресценцией версию протомбина, депонированного в S. aureus, исследователи показали, что версия протомбина с радиоактивной меткой позволяет обнаруживать S. aureus Vegetations с комбинированной ПЭТ-КТ-визуализацией, подход, который может быть использован у людей после дополнительных разработок и одобрения FDA.
"Подобный подход может помочь клиницистам обнаружить наличие эндокардита, определить его тяжесть и то, вызвано ли оно S. aureus, и отслеживать эффективность антибиотиков или других методов лечения," – говорит Нахрендорф, также соавтор статьи в журнале Nature Medicine и доцент кафедры радиологии Гарвардской медицинской школы. "Мы работаем над улучшением репортерного зонда ПЭТ с оптимизированной химией и более распространенным изотопом ПЭТ, чтобы сделать его лучшим кандидатом для возможных испытаний на пациентах."