Цивилизация
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. Работа опубликована в журнале Metabolites. Исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда.
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).
