Во всем виноваты бактерии: удалось выяснить, как развивается сепсис

Ученые исследовали, как меняется количество низкомолекулярных веществ в клетке и в крови при сепсисе. Оказалось, что один из фундаментальных механизмов развития сепсиса – это нарушение функционального единства организма человека с микромиром бактерий. Так, микробы разрушают аминокислоты, продукты (метаболиты) этих разрушений не дают клеткам производить энергию, что ведет к нарушению работы органов и дальнейшему развитию сепсиса. Полученные результаты помогут врачам эффективнее диагностировать это опасное системное воспаление. Работа опубликована в журнале Metabolites. Исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда.

Когда организм ослаблен из-за тяжелых заболеваний, инфекционных осложнений после травм или хирургических операций, часто развивается сепсис. Это бактериальное воспаление, которое проявляется в нарушении нормальной работы внутренних органов. Согласно расчетам ВОЗ, он ежегодно развивается более чем у 30 миллионов человек и предположительно уносит жизни 6 миллионов человек. Сейчас ученые ищут ответ на вопрос, почему при сепсисе вслед за нарушениями в работе одного органа быстро нарушается работа других – легких, сердца, мозга, почек, печени – и снижается иммунитет. Из-за этого процесс становится неуправляемым и начинает угрожать жизни пациента. Ранее авторы работы установили, что при сепсисе в крови пациентов накапливаются фенольные метаболиты – продукты разрушения ароматических аминокислот микробами. Чем больше их концентрация в крови, тем выше риск летального исхода. Но долго оставалось неясным, как именно бактериальные метаболиты могут влиять на работу органов.

В последнее время ученые связывают нарушение работы органов при сепсисе с нарушением работы митохондрий, играющих роль энергетических станций клетки. Они могут синтезировать для себя некоторые белки и схожи с бактериями. Поэтому одна из научных гипотез предполагает, что когда-то в древности митохондрии сами могли быть бактериями. Сепсис вызывает снижение выработки этими органеллами энергии, что пагубно сказывается на жизнедеятельности клетки. Нарушение работы митохондрий принято объяснять кислородным голоданием, закислением и иммунным дисбалансом, но не влиянием бактерий. Российские ученые из лаборатории метаболизма при критических состояниях НИИ общей реаниматологии в своем исследовании сопоставили количество фенольных бактериальных метаболитов как индикатор сепсиса и метаболитов митохондрий как индикатор нарушения работы органелл. Особое внимание среди метаболитов митохондрий авторы работы уделили итаконовой кислоте как возможному маркеру системного воспаления.

Ученые получили и исследовали 103 образца сыворотки крови от пациентов с сепсисом на ранней и поздней стадии и от здоровых людей. Результаты показали, что в крови здоровых людей уровни микробных метаболитов и метаболитов митохондрий были стабильно низкими. В то же время при сепсисе концентрация фенольных микробных метаболитов в крови оказалась в среднем в 30 раз выше, чем без него, и возрастала пропорционально тяжести состояния.

Итаконовую кислоту обнаружили в крови только на ранней стадии сепсиса, а уровни других метаболитов митохондрий (например, янтарной кислоты) существенно возрастали уже на поздней стадии, при прогрессировании нарушений работы органов и неблагоприятном прогнозе. В серии экспериментов с митохондриями in vitro (в пробирке) ученым удалось выяснить, что определенные фенольные метаболиты бактерий, характерные для сепсиса, способны препятствовать производству энергии в клетках, подавляя определенные ферменты, например, сукцинатдегидрогеназу. Это ведет к нарушению работы органов.

«В данном исследовании мы показали, что одним из фундаментальных механизмов развития сепсиса является нарушение функционального единства организма человека с бактериальным микромиром, и происходит это на уровне низкомолекулярных метаболитов. Другими словами – мы приступили к расшифровке “древнего языка общения” малых молекул микробного происхождения с эукариотическими клетками. Новые знания в перспективе могут использоваться для целенаправленной регуляции бактериального метаболизма, направленной на защиту и восстановление функции митохондрий. В практической медицине эти исследования помогут разработать новую стратегию антимикробной терапии, новые мишени для экстракорпоральной, то есть внеорганизменной детоксикации, а также новые диагностические тесты. Благодаря этому врачи смогут сохранить жизнь многим тяжелым пациентам», – прокомментировала руководитель проекта Наталья Белобородова, доктор медицинских наук, заведующая лабораторией метаболизма при критических состояния НИИ общей реаниматологии имени В. А. Неговского Федерального научно-клинического центра реаниматологии и реабилитологии (Москва).

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.