Predikce pankreatické nekrózy pomocí mitDNA

Akutní pankreatitida (AP) je zánět slinivky břišní, který se může stát smrtelným onemocněním nebo vést k závažným komplikacím. Klinicky je charakterizována bolestí břicha a zvýšenými hladinami pankreatických enzymů v krvi nebo moči. Migrace žlučových kamenů a zneužívání alkoholu jsou dva hlavní rizikové faktory pro AP u lidí. Podle aktualizované klasifikace z Atlanty se AP obecně dělí na mírnou, středně těžkou nebo těžkou pankreatitidu podle přítomnosti nebo nepřítomnosti multiorgánového selhání (MOF) nebo lokálních či systémových komplikací. Mírná pankreatitida má dobrou prognózu s rychlým zotavením. K pozdním následkům AP patří zhoršená exokrinní funkce pankreatu a glukózová tolerance, diabetes a rozvoj chronické pankreatitidy. Středně závažná AP je charakterizována přítomností přechodného orgánového selhání, lokálních komplikací nebo exacerbace komorbidního onemocnění. Asi u jedné třetiny pacientů s AP se rozvine těžká nekrotizující pankreatitida s přetrvávající MOF a vysokou mortalitou. Hlavními cíli v klinické léčbě AP jsou adekvátní tekutinová resuscitace a prevence MOF. Na vznik a závažnost pankreatitidy mají vliv jak genetické, tak environmentální faktory.

Ačkoli patogenní mechanismy zůstávají do značné míry neznámé, stále více důkazů naznačuje, že molekuly molekulárního vzoru spojené s poškozením (DAMP) hrají ústřední roli v patogenezi AP. DAMP spojují lokální poškození tkáně se syndromem systémové zánětlivé reakce (SIRS), který, pokud je závažný nebo trvalý, může vést k následné MOF a dokonce ke smrti. Většina DAMP je rozpoznána membránově vázanými a cytosolickými receptory rozpoznávajícími vzory (PRR) exprimovanými jak imunitními, tak neimunitními buněčnými typy. To spouští downstream signalizaci a projevuje se jako sterilní zánět.

Vývoj AP zahrnuje složitou kaskádu dějů, které začínají poraněním nebo narušením pankreatických acini, což pak umožňuje únik aktivních pankreatických enzymů včetně amylolytických, lipolytických a proteolytických enzymů, které ničí lokální tkáně. To má za následek edém, poškození cév, krvácení a buněčnou smrt. Kromě oxidačního stresu a přetížení vápníkem k těmto iniciačním procesům přispívá hypotenze a nízké acinární pH. Po počáteční produkci aktivních pankreatických enzymů následuje lokální buněčná smrt a systémový zánět.

Mitochondrie, energetické továrny buněk, regulují buněčnou smrt pankreatu řízením produkce adenosintrifosfátu (ATP) a reaktivních forem kyslíku (ROS) a také vápníku. Dysfunkce mitochondriálního vychytávání a efluxu vápníku, včetně elevace cytosolického vápníku z endoplazmatického retikula, může způsobit přetížení mitochondriálním vápníkem, což vede ke zvýšené tvorbě mitochondriálních ROS a permeabilizaci mitochondriální membrány. Oxidační poškození zprostředkované dysfunkcí mitochondrií má za následek stres endoplazmatického retikula, poškození lysozomů a uvolňování proteáz (například katepsinu a trypsinu) k degradaci cytosolických proteinů, které způsobují smrt acinárních buněk pankreatu. Mrtvé, odumírající a zraněné pankreatické acinární buňky uvolňují intracelulární obsah, včetně DAMP (například skupina 1 s vysokou mobilitou [HMGB1], DNA, histony a ATP), které zase podporují infiltraci různých imunitních buněk (například neutrofilů). monocyty a makrofágy) a aktivace zánětlivých signálních drah.

Závažnost experimentální AP koreluje s rozsahem a typem buněčného poškození a smrti. Ačkoli za fyziologických a patologických podmínek existuje mnoho forem buněčné smrti, nekróza a apoptóza jsou nejrozšířenějšími typy v klinické i experimentální AP. Nekrotické buňky jsou schopny aktivovat prozánětlivé a imunostimulační reakce uvolněním DAMP a dalších molekul, zatímco apoptóza je obvykle považována za imunologicky němou, protože cytoplazmatický obsah je zabalen do apoptotických těl a tyto buněčné fragmenty vázané na membránu jsou rychle přijímány a degradovány fagocyty nebo autofagií. .

Proč se imunitní systém tolik zabývá buněčnou smrtí? Současná představa je taková, že DAMP uvolněné nebo vystavené z umírajících nebo mrtvých buněk přispívají k zánětlivým a imunitním reakcím k odstranění mrtvých buněk a zahájení hojení tkání. Selhání tohoto kontrolního mechanismu může vést k nekontrolovanému zánětu a vážným onemocněním, jako je sepse, artritida, ateroskleróza, lupus a rakovina.

Mitochondrie jsou nyní uznávány nejen jako hlavní hráči v buněčné smrti, ale také jako důležitý zdroj DAMP. mit-DAMP, včetně mitDNA, N-formylpeptidů, transkripčního faktoru A (TFAM, mitochondriální homolog HMGB1) a ROS, hrají nové úlohy při zánětu aktivací neutrofilů, monocytů a makrofágů.

Klinický průběh AP je obecně mírný; téměř 25 % pacientů však progreduje do těžké AP (SAP), která sestává z orgánového selhání a/nebo pankreatické nekrózy (PNec). Ačkoli byly učiněny pokroky v diagnostice a léčbě, AP zůstává hlavním zdravotním problémem společnosti, PNec je hlavní komplikací AP, která se projevuje jako nezakalený parenchym s intravenózním kontrastem, jak bylo identifikováno pomocí kontrastního CT (CECT) skenu. U pacientů s PNec je pravděpodobnější, že se u nich vyvine infekce slinivky břišní a trpí vyšším rizikem úmrtnosti. V současné době zůstávají skeny CECT „zlatým standardem“ pro klinickou diagnostiku PNec. Rozsah PNec je však nejlépe patrný asi 3 dny po projevu onemocnění a při časném CT vyšetření může být vynechán. Navíc opakované CT vyšetření není vhodné pro sledování změn v nekróze, zejména u těch, kteří dostávají mechanickou ventilaci nebo hemofiltraci.

Pro včasnou predikci, detekci a monitorování PNec bylo alternativně použito více prediktorů. Patří mezi ně systémy klinického skóre a cirkulující biomarkery. Systémy Ranson a APACHE II jsou široce používány, i když jsou složité a časově náročné. Nedávno byla zkoumána úloha cirkulujících biomarkerů, jako jsou vrcholové hladiny kreatininu, C-reaktivní protein (CRP) a leptin. Z těchto nových biomarkerů byl v případech predikce PNec rutinně používán pouze CRP. Uvádí se, že hladiny CRP vyšší než 150 mg/l byly z 86 % citlivé, ale pouze ze 46 % specifické pro pankreatickou nekrózu. K dalšímu zlepšení predikce PNec je tedy nezbytný další výzkum těchto nových biomarkerů.

Mitochondriální DNA (mtDNA) je extrachromozomální genom vyskytující se v mitochondriích eukaryotických buněk.

Normálně je přísně obsažen v mitochondriích a není vystaven vrozenému imunitnímu systému i po celapoptóze. Avšak v dobách buněčné smrti vyvolané stresem (např. trauma a sepse) se mtDNA uvolňuje do systémové cirkulace a vede k řadě zánětlivých reakcí. Zvýšené hladiny mtDNA byly hlášeny v různých klinických situacích, včetně traumatu, těžké sepse a rakoviny. Protože PNec je způsoben intracelulární aktivací trávicích enzymů a autodigescí.

Testují se nové terapeutické metody zaměřené na PNec, jako je endoskopická ultrazvukem řízená transmurální drenáž a nekrosektomie. Včasná identifikace PNec bude užitečná pro časnou léčbu. Vysoké hladiny mtDNA naznačují přítomnost PNec a je třeba věnovat pečlivé sledování, aby se zabránilo rozvoji infekce SAP a pankreatitidy.

Nekrotické látky uvolňované do krve stimulují produkci zánětlivých cytokinů a mediátorů, spouštějí zánětlivou kaskádu a případně vedou k SIRS nebo syndromu multiorgánové dysfunkce.