Immuunisolujen mitokondriaalinen toiminta sepsiksessä (MitoSepsis)

Tausta

Todisteet viittaavat siihen, että sepsis ja septinen sokki heikentävät vakavasti mitokondrioita ja että tuloksena oleva mitokondrioiden toimintahäiriö liittyy tuloksena olevan elimen toimintahäiriön vakavuuteen ja lopputulokseen. Sepsiksessä mitokondrioiden poikkeavuuksia - biokemiallisia ja ultrarakenteisia - on tunnistettu useissa elimissä, mukaan lukien maksa, munuaiset, luusto- ja sydänlihaskudokset ja verisolut. Mitokondrioiden toiminnan systemaattinen tarkastelu, joka arvioitiin hapenkulutuksena, tilan 3 ja tilan 4 hengityksenä, hengitysentsyymiaktiivisuutena tai kudoksen ATP-tasoina ja vaihtuvuusnopeudena, osoitti toiminnan heikkenemistä erityisesti yli 16 tuntia kestäneissä sepsismalleissa. Vähennetyt tasot pelkistettyä glutationia, joka on tärkeä mitokondrion sisäinen antioksidantti, yhdistettynä lisääntyneeseen reaktiivisten happilajien (ROS) ja reaktiivisten typpiyhdisteiden (RNS) muodostumiseen estävät oksidatiivista fosforylaatiota ja ATP:n muodostumista. Tämä solun energia-aineenvaihdunnan hankittu luontainen poikkeavuus edistää mitokondrioiden elektronien kuljetusketjun entsyymikompleksien vähentymistä ja heikentää ATP:n biosynteesiä ja edistää elinten toimintahäiriötä sepsiksessä.

Kiertävillä immuunisoluilla on tärkeä rooli sepsiksen patofysiologiassa. Immuunijärjestelmän stimulaatio muuttaa immuunisolujen energiatarpeita; immuunisolujen aktiivisuuden väheneminen on liitetty pitkittyneeseen sepsikseen. Immuunisolujen aktivoituminen edellyttää energiantarpeen lisääntymistä, joten heikentyneestä mitokondriotoiminnasta johtuva ATP:n tuotannon väheneminen voi olla tekijä immuunivasteen moduloinnissa sepsiksessä. Perifeerisen veren mononukleaarisissa soluissa on raportoitu muutoksia mitokondrioiden toiminnassa ja energiahäiriöitä, ja ne näyttävät liittyvän sepsiksen immuunivasteen modulaatioon. Endotoksiini/interferoni-y:n kanssa inkuboidut makrofagit osoittavat hapenkulutuksen laskua ja mitokondriaalisen I-kompleksin estymistä. Erilaisia ​​mekanismeja mitokondrioiden toiminnan muuttamiseen näissä soluissa on ehdotettu, mukaan lukien NO-tuotannon ja mitokondrioproteiinien nitraation lisääntyminen [14], IL-10:n [15] tai prostaglandiinitasojen kohoaminen. Ihmisen neutrofiileissä ehjällä mitokondriotoiminnalla on tärkeä rooli kemotaksissa ja fagosytoosissa, ja näiden mekanismien heikkeneminen johtaa heikentyneeseen puolustuskykyyn mikrobihaasteita vastaan.

HIF-1α on transkriptiotekijä, joka toimii keskeisenä säätelytekijänä hapen homeostaasin kehittymisessä. Normoksisissa olosuhteissa HIF-1a syntetisoituu ja hajoaa jatkuvasti hydroksylaation jälkeen dioksygenaasien toimesta, jotka käyttävät happea, Fe:ta ja a-ketoglutaraattia substraatteina. Hypoksian aikana hapen alhainen saatavuus rajoittaa reaktiota; HIF-1a ei enää hajoa ja kerääntyy nopeasti ja laukaisee hapen homeostaasiin osallistuvien geenien, kuten glykolyyttisten entsyymien, glukoosin kuljettajien, verisuonten endoteelikasvutekijän (VEGF) ja erytropoietiinin, transkription. Hypoksisissa olosuhteissa HIF välittää myös hengitysketjun proteiinien mRNA-tasojen laskua valmistaen solun tuottamaan ATP:tä pääasiassa glykolyysistä eikä oksidatiivisesta fosforylaatiosta, mikä optimoi solun energian ja homeostaasin eloonjäämistä ja toimintaa varten hypoksian aikana.

Viimeaikaiset julkaistut raportit ovat yhdistäneet tulehduksen ja endotoksiinien stimulaation HIF-1a-aktivaatioon. HIF-1a:n on osoitettu lisääntyvän ja stabiloituvan LPS-käsitellyissä makrofageissa ja monosyyteissä normoksisissa olosuhteissa. HIF-1a-tasojen osoitettiin laskeneen makrofageissa, joista puuttuu TLR4 LPS-stimulaation jälkeen, mikä viittaa siihen, että HIF-1a:n LPS-stimulaatio on TLR4:n välittämä.

Tietoa ihmisen immuunisolujen mitokondriaalisesta toiminnasta vaikeassa sepsiksessä on rajoitetusti, eikä mitokondrioiden energiatarpeen ja tuotannon sekä potilaan tilan ja lopputuloksen vakavuudesta ole tarkkaa tietoa. Immunologinen reaktio vakavan sepsiksen ja septisen shokin yhteydessä koostuu toisistaan ​​riippuvaisesta, erittäin monimutkaisesta järjestelmästä, joka sisältää erityyppisiä immuunisoluja sekä pro- ja anti-inflammatorisia sytokiineja, jotka ovat mukana ajasta riippuvaisessa prosessissa. Yksinkertaiset in vitro -tutkimukset, joissa arvioidaan yhden tyyppisten immuunisolujen ja yksittäisten sytokiinien mitokondrioiden toimintaa vain yhdessä vaiheessa septisen prosessin aikana, eivät ehkä ole sopiva malli heijastamaan immuunijärjestelmän monimutkaisia ​​vuorovaikutuksia. Eri avainpelaajasolujen mitokondrioiden toiminnan sarjamittaukset ja spesifiset pro- ja anti-inflammatoriset sytokiinit ja apoptoosimarkkerit rinnakkain muiden sepsiksen kliinisten ja laboratoriomarkkerien kanssa voivat tarjota syvemmän arvioinnin ja ymmärryksen tästä haitallisesta sairauskuviosta.

Tavoite

Projektin tavoitteena on tutkia kattavasti muutoksia mitokondrioiden toiminnassa ja immuunisolujen morfologiassa potilailla, joilla on vaikea sepsis ja septinen shokki. Aiomme arvioida muutoksia monosyyttien, B-solujen ja CD4+ T-solujen mitokondriotoiminnassa korrelaatiossa eri sytokiinien tasojen sekä klassisten kliinisten ja laboratorioparametreiden, sepsiksen vakavuuden ja lopputuloksen kanssa.

menetelmät

Tutkimukseen otetaan mukaan yhteensä 30 potilasta, jotka on otettu korkea-asteen hoidon sairaalan teho-osastolle vakavan sepsiksen tai septisen shokin vuoksi saatuaan kirjallisen tietoon perustuvan suostumuksen potilaan tai potilaan lähiomaisen kanssa. Potilaat, joilla on minkä tahansa tyyppinen krooninen infektio-, tulehdus- tai autoimmuunisairaus, elinsiirron jälkeen tai jotka saavat immunosuppressiivisia aineita, eivät kuulu tähän.

Kontrollit: 30 tervettä vapaaehtoista Monosyyttien/granulosyyttien mitokondrioiden toiminnan arviointi suoritetaan mittaamalla mitokondrioiden kompleksiaktiivisuus käyttäen standardititrausprotokollaa kompleksin I-IV aktivaation mittaamiseksi. IL-1:n, IL-6:n, IL-10:n ja TNF:n seerumitasojen mittaamiseen käytetään kaupallisia standardipakkauksia.