Почему заживление кожи может нарушаться снова и снова?

Согласно гипотезе, небольшая остаточная популяция каталазоположительных бактерий, вызвавших инфекцию, на поздних этапах восстановления ткани временно обеспечивает разложение перекиси. Если в стареющей коже сохраняется выработка окислителей клетками организма хозяина, удаление этой популяции до снижения выработки окислителей усиливает окислительное повреждение кератиноцитов, нарушает дифференцировку и вызывает повторное воспаление. Предполагаемый защитный эффект остаточной популяции обусловлен способностью бактерий разлагать перекись и не связан с составом микробного сообщества или доступностью питательных веществ. Поэтому в ходе разрешения воспаления до окончательного удаления бактерий должна снизиться выработка окислителей клетками организма хозяина либо должна быть замещена каталитическая функция бактерий. Следовательно, даже удаление бактерий, полнота которого точно подтверждена во всех участках ткани, может оказаться неподходящим предварительным условием для запуска разрешения воспаления.

Гипотеза предсказывает, что удаление бактерий с активной каталазой вызовет кратковременное повышение уровня внеклеточной перекиси, за которым последуют нарушение процессинга филаггрина и повторное воспаление. Согласно той же гипотезе, после полного удаления бактерий очищенная активная каталаза предотвратит это ухудшение, тогда как неактивный белок, используемый в качестве контроля, такого действия не окажет. Гипотеза также предсказывает, что снижение выработки окислителей клетками организма хозяина до удаления бактерий предотвратит ухудшение. Если после удаления бактерий уровень перекиси не меняется в зависимости от их генотипа и каталитическая активность не предотвращает ухудшения, гипотеза опровергается.

Гипотеза предсказывает, что удаление бактерий с активной каталазой вызовет временное повышение уровня внеклеточной перекиси, за которым последуют нарушение процессинга филаггрина и рецидив воспаления. Согласно гипотезе, активная очищенная каталаза предотвратит это ухудшение после полного удаления бактерий; неактивный белок, используемый в качестве контроля, такого эффекта не даст. Снижение выработки окислителей клетками организма хозяина до удаления бактерий также должно предотвратить ухудшение. Гипотеза опровергается, если отсутствуют как зависимое от генотипа изменение уровня перекиси, так и предотвращение ухудшения за счёт каталитической активности.

Активные бактериальные липиды, сохранившиеся после устранения бактерий, могут вновь вызывать воспаление при повреждении даёт другое предсказание: В моделях стареющей кожи с повторными повреждениями сравнить бактерии с индуцируемой активностью KatA и бактерии с неактивной KatA при одинаковой бактериальной нагрузке, затем провести одинаковое вмешательство для устранения бактерий. Гипотеза предсказывает, что устранение бактерий с активной каталазой вызовет временное повышение уровня внеклеточной перекиси, за которым последуют нарушение процессинга филаггрина и рецидив воспаления. Очищенная активная каталаза предотвратит это ухудшение после полного устранения бактерий; контрольный неактивный белок такого эффекта не даст. Снижение выработки окислителей клетками организма хозяина до устранения бактерий также предотвратит ухудшение. Если изменение уровня перекиси не будет зависеть от генотипа бактерий и восстановление каталитической активности не предотвратит ухудшение, эта гипотеза будет опровергнута.

Согласно гипотезе, повторное увеличение микробной нагрузки или усиление воспаления возникает из-за запаздывания отрицательной обратной связи между распознаванием микроорганизмов, привлечением воспалительных клеток и разрешением воспаления. При перекрывающихся по времени повреждениях измерения могут точно показывать, как очищение от микроорганизмов распределено в пространстве, однако полученные данные могут устареть к моменту, когда запущенные на их основе процессы разрешения воспаления начнут давать эффект. Гипотеза предполагает, что при чрезмерном коэффициенте усиления обратной связи периоды недостаточной защиты тогда чередуются с чрезмерным воспалением. По этой гипотезе, запуск разрешения воспаления по результатам пространственной оценки очищения от микроорганизмов успешен лишь при условии, что соответствующие состояния микроорганизмов и организма наблюдаемы, а суммарная задержка от измерения до ответной реакции допускает устойчивую работу системы. Более частые измерения или снижение коэффициента усиления обратной связи должны восстановить заживление без изменения доступности микроорганизмов для противомикробного воздействия или структуры ткани.

Протокол управляет разрешением воспаления по микробной нагрузке; пространственный охват отбора проб и доступное лечение должны оставаться одинаковыми. Оценить параметры динамической модели на отдельном наборе ран, используемом для обучения. По модели заранее предсказать границу устойчивости для сочетаний коэффициента усиления и задержки и проверить это предсказание на независимых данных. Согласно гипотезе, при увеличении задержки ранее эффективный коэффициент усиления приводит к нарастанию отклонений микробной нагрузки и воспалительной активности; снижение коэффициента усиления или компенсация задержки вновь обеспечивает затухание этих отклонений. Протокол с малой задержкой должен предотвращать повторное увеличение микробной нагрузки или усиление воспаления без восполнения каталазы или детоксикации микробных липидов. Если модель не предсказывает траектории на данных, не использованных при оценке её параметров, или коррекция задержки не восстанавливает заживление, это свидетельствует против предложенного механизма.

Согласно гипотезе, удаление бактерий с активной каталазой вызывает кратковременное повышение внеклеточного уровня перекиси, за которым следуют нарушение процессинга филаггрина и рецидив воспаления. После полного очищения от микроорганизмов очищенная активная каталаза предотвращает это ухудшение; неактивный белок, используемый в качестве контроля, такого эффекта не даёт. Прекращение выработки окислителей клетками хозяина до очищения от микроорганизмов также предотвращает ухудшение. Гипотеза опровергается, если изменение уровня перекиси не зависит от генотипа бактерий и каталитическая активность добавленной каталазы не предотвращает ухудшение.

Активные бактериальные липиды, сохранившиеся после устранения бактерий, могут вновь вызывать воспаление при повреждении даёт другое предсказание: Для каждой экспериментальной группы случайным образом выберите сочетание величины задержки передачи результатов измерений и коэффициента усиления обратной связи в протоколе разрешения воспаления, в котором воздействия регулируют по результатам измерений микробной нагрузки. Сохраните одинаковый пространственный охват отбора образцов и обеспечьте всем группам одинаковый доступ к лечению. Оцените параметры модели динамики по данным отдельных ран. Гипотеза позволяет заранее предсказать границу устойчивости, определяемую сочетанием коэффициента усиления обратной связи и задержки: при увеличении задержки ранее эффективный коэффициент усиления приводит к нарастающим колебаниям микробной нагрузки и воспаления; уменьшение коэффициента усиления или компенсация задержки восстанавливает затухание колебаний. Протокол с малой задержкой должен предотвращать повторное увеличение микробной нагрузки либо усиление воспаления без восполнения каталазы или обезвреживания микробных липидов. Если модель не предсказывает динамику в других ранах, данные о которых оставлены для проверки и не использовались для оценки её параметров, или коррекция задержки не восстанавливает затухание колебаний, это свидетельствует против предложенного механизма.

Согласно гипотезе, после устранения жизнеспособных грамотрицательных бактерий полностью ацилированный бактериальный липид A сохраняет биологическую активность, поскольку местное ферментативное деацилирование идёт слишком медленно. Предполагается, что при последующем лёгком повреждении организм хозяина реагирует на сохранившееся вещество, и воспаление возобновляется, хотя жизнеспособные микроорганизмы действительно устранены. Следовательно, согласно этой гипотезе, для перехода требуется утрата агонистической активности микробных компонентов: одной утраты жизнеспособности микроорганизмов недостаточно. Восстановление активности ацилоксиацилгидролазы должно позволить дифференцировке и разрешению воспаления продолжаться, не продлевая привлечение фагоцитов.

Затем случайным образом назначить применение активной либо каталитически неактивной ацилоксиацилгидролазы перед повторным лёгким стерильным повреждением. При сопоставимых показателях жизнеспособности микроорганизмов, уровнях пероксида и сроках разрешения воспаления активный фермент должен уменьшить количество форм липида A с агонистической активностью и предотвратить повторное воспаление и утрату дифференцировки. Повторное введение полностью ацилированного липида A должно вновь вызвать воспаление; сопоставимый деацилированный материал не должен вызывать такого эффекта. Пока активный липид A сохраняется, одного устранения задержки обратной связи должно быть недостаточно для предотвращения повторного воспаления.

Сравнение провести при одинаковой бактериальной нагрузке, затем применить одинаковое вмешательство для удаления бактерий. Гипотеза предсказывает, что удаление бактерий с активной каталазой вызовет временное повышение уровня внеклеточного пероксида, за которым последуют нарушение процессинга филаггрина и повторное воспаление. Согласно этой гипотезе, активная очищенная каталаза должна предотвратить это ухудшение после полного удаления бактерий; неактивный белок, используемый в качестве контроля, не должен давать такого эффекта. Прекращение выработки окислителей организмом хозяина до удаления бактерий также должно предотвратить ухудшение. Отсутствие зависящего от генотипа изменения уровня пероксида и защитного эффекта каталитически активного фермента опровергает эту гипотезу.

Запаздывающая обратная связь может вызывать повторное увеличение микробной нагрузки и усиление воспаления при восстановлении кожи даёт другое предсказание: Случайным образом назначьте сочетания значений задержки поступления данных и коэффициента усиления обратной связи в протоколе разрешения воспаления, управляемом по величине микробной нагрузки. Сохраняйте одинаковыми пространственный охват отбора проб и доступное лечение. Оцените параметры модели динамики по данным отдельной обучающей выборки ран. Гипотеза предсказывает, что границу устойчивости можно заранее определить по сочетанию коэффициента усиления и задержки: при увеличении задержки ранее эффективный коэффициент усиления вызывает нарастающие колебания микробной нагрузки и выраженности воспаления; снижение коэффициента усиления или компенсация задержки восстанавливает затухание колебаний. Протокол с малой задержкой должен предотвращать повторное ухудшение без восполнения каталазы или детоксикации микробных липидов. Если не удаётся предсказать динамику на ранах, исключённых из обучающей выборки, или восстановить затухание колебаний путём коррекции задержки, это свидетельствует против этого механизма.