Haimanekroosin ennustaminen mitDNA:n avulla

Akuutti haimatulehdus (AP) on haimatulehdus, josta voi tulla kohtalokas sairaus tai se voi johtaa vakaviin komplikaatioihin. Sille on kliinisesti ominaista vatsakipu ja kohonneet haimaentsyymitasot veressä tai virtsassa. Sappikivien kulkeutuminen ja alkoholin väärinkäyttö ovat kaksi suurinta riskitekijää AP:lle ihmisillä. Päivitetyn Atlantan luokituksen mukaan AP jaetaan yleensä lievään, keskivaikeaan tai vaikeaan haimatulehdukseen sen mukaan, onko monielimen vajaatoimintaa (MOF) tai paikallisia tai systeemisiä komplikaatioita vai ei. Lievällä haimatulehduksella on hyvä ennuste ja nopea toipuminen. AP:n myöhäisiä seurauksia ovat heikentynyt haiman eksokriininen toiminta ja glukoositoleranssi, diabetes ja kroonisen haimatulehduksen kehittyminen. Kohtalaisen vaikealle AP:lle on tunnusomaista ohimenevä elinten vajaatoiminta, paikalliset komplikaatiot tai samanaikaisen sairauden paheneminen. Noin kolmannekselle AP-potilaista kehittyy vaikea nekrotisoiva haimatulehdus, johon liittyy jatkuva MOF ja korkea kuolleisuus. AP:n kliinisen hoidon päätavoitteet ovat riittävä nesteen elvytys ja MOF:n ehkäisy. Sekä geneettiset että ympäristötekijät vaikuttavat haimatulehduksen kehittymiseen ja vaikeusasteeseen.

Vaikka patogeeniset mekanismit ovat suurelta osin tuntemattomia, kasvava näyttö viittaa siihen, että vaurioon liittyvillä molekyylikuviomolekyylillä (DAMP) on keskeinen rooli AP:n patogeneesissä. DAMP:t yhdistävät paikallisen kudosvaurion systeemiseen tulehdusvasteoireyhtymään (SIRS), joka, jos se on vakava tai jatkuva, voi johtaa myöhempään MOF:iin ja jopa kuolemaan. Useimmat DAMP:ista tunnistavat kalvoon sitoutuneet ja sytosoliset kuviontunnistusreseptorit (PRR), joita ekspressoivat sekä immuuni- että ei-immuunisolutyypit. Tämä laukaisee alavirran signaloinnin ja ilmenee steriilinä tulehduksena.

AP:n kehittymiseen liittyy monimutkainen tapahtumasarja, joka alkaa haiman acinin vaurioitumisesta tai häiriöstä, mikä sitten sallii aktiivisten haimaentsyymien vuotamisen, mukaan lukien amylolyyttiset, lipolyyttiset ja proteolyyttiset entsyymit, jotka tuhoavat paikallisia kudoksia. Tämä johtaa turvotukseen, verisuonivaurioihin, verenvuotoon ja solukuolemaan. Oksidatiivisen stressin ja kalsiumin ylikuormituksen lisäksi hypotensio ja alhainen atsinaarinen pH edistävät näitä aloitusprosesseja. Aktiivisten haimaentsyymien tuotannon alun jälkeen seuraa paikallinen solukuolema ja systeeminen tulehdus.

Mitokondriot, solujen energiatehtaat, säätelevät haiman solukuolemaa säätelemällä adenosiinitrifosfaatin (ATP) ja reaktiivisten happilajien (ROS) sekä kalsiumin tuotantoa. Mitokondrion kalsiumin sisäänoton ja ulosvirtauksen toimintahäiriö, mukaan lukien sytosolisen kalsiumin kohoaminen endoplasmisesta retikulumista, voi aiheuttaa mitokondrioiden kalsiumin ylikuormitusta, mikä johtaa lisääntyneeseen mitokondrion ROS:n syntymiseen ja mitokondrioiden kalvon läpäisyyn. Mitokondrioiden toimintahäiriön välittämä oksidatiivinen vaurio johtaa endoplasmiseen retikulumin stressiin, lysosomaaliseen vaurioon ja proteaasien (esimerkiksi katepsiinin ja trypsiinin) vapautumiseen hajottamaan sytosolisia proteiineja, jotka aiheuttavat haiman akinaarisolukuoleman. Kuolleet, kuolevat ja vahingoittuneet haiman akinaarisolut vapauttavat solunsisäistä sisältöä, mukaan lukien DAMP:t (esimerkiksi korkean liikkuvuuden ryhmälaatikko 1 [HMGB1], DNA, histonit ja ATP), jotka puolestaan ​​edistävät erilaisten immuunisolujen (esim. neutrofiilien) tunkeutumista , monosyytit ja makrofagit) ja tulehduksellisten signalointireittien aktivointi.

Kokeellisen AP:n vakavuus korreloi soluvaurion ja -kuoleman laajuuden ja tyypin kanssa. Vaikka fysiologisissa ja patologisissa olosuhteissa on olemassa useita solukuoleman muotoja, nekroosi ja apoptoosi ovat laajimmin tutkittuja tyyppejä sekä kliinisessä että kokeellisessa AP:ssa. Nekroottiset solut pystyvät aktivoimaan proinflammatorisia ja immunostimulatorisia vasteita vapauttamalla DAMP-soluja ja muita molekyylejä, kun taas apoptoosia pidetään yleensä immunologisesti hiljaisena, koska sytoplasminen sisältö on pakattu apoptoottisiin kappaleisiin ja fagosyytit tai autofagiat ottavat ja hajoavat nopeasti nämä kalvoon sitoutuneet solufragmentit. .

Miksi immuunijärjestelmä on niin huolissaan solukuolemasta? Nykyinen käsitys on, että kuolevista tai kuolleista soluista vapautuneet tai altistuneet DAMP:t edistävät tulehdus- ja immuunivasteita kuolleiden solujen poistamiseksi ja kudosten paranemisen käynnistämiseksi. Tämän hallintamekanismin epäonnistuminen voi johtaa hallitsemattomaan tulehdukseen ja vakaviin sairauksiin, kuten sepsikseen, niveltulehdukseen, ateroskleroosiin, lupukseen ja syöpään.

Mitokondriot tunnustetaan nyt paitsi solukuoleman keskeisiksi toimijoiksi, myös tärkeäksi DAMP-lähteeksi. mit-DAMP:illa, mukaan lukien mitDNA, N-formyylipeptidit, transkriptiotekijä A (TFAM, mitokondrion HMGB1-homologi) ja ROS, on nouseva rooli tulehduksessa aktivoimalla neutrofiilejä, monosyyttejä ja makrofageja.

AP:n kliininen kulku on yleensä lievä; Kuitenkin lähes 25 % potilaista etenee vakavaksi AP:ksi (SAP), joka koostuu elinten vajaatoiminnasta ja/tai haimanekroosista (PNec). Vaikka diagnoosissa ja hallinnassa on edistytty, AP on edelleen suuri terveysongelma yhteiskunnalle, PNec on AP:n suuri komplikaatio, joka ilmenee sameutumattomana parenkyymana ja suonensisäisellä varjoaineella, kuten varjoaineella tehostetulla CT-skannauksella (CECT) tunnistetaan. PNec-potilailla on todennäköisemmin haimatulehdus ja heillä on suurempi kuolleisuusriski. Tällä hetkellä CECT-skannaukset ovat edelleen "kultastandardi" PNec-diagnoosissa kliinisesti. PNec:n laajuus näkyy kuitenkin parhaiten noin 3 päivää taudin ilmaantumisen jälkeen, ja se voidaan jättää huomiotta varhaisessa CT-skannauksessa. Lisäksi toistuva CT-skannaus ei ole kätevää nekroosimuutosten tarkkailemiseksi, varsinkaan niille, jotka saavat mekaanista ventilaatiota tai hemofiltraatiota.

Useita ennustajia on vaihtoehtoisesti käytetty varhaiseen PNec-ennustukseen, havaitsemiseen ja seurantaan. Näitä ovat kliiniset pistemääräjärjestelmät ja kiertävät biomarkkerit. Ranson- ja APACHE II -pistejärjestelmät ovat laajalti käytössä, vaikkakin monimutkaisia ​​ja aikaa vieviä. Viime aikoina on tutkittu kiertävien biomarkkerien, kuten huippukreatiniinitasojen, C-reaktiivisen proteiinin (CRP) ja leptiinin roolia. Näistä uusista biomarkkereista vain CRP:tä on käytetty rutiininomaisesti PNec-ennustustapauksissa. On raportoitu, että yli 150 mg/l CRP-tasot olivat 86 % herkkiä, mutta vain 46 % spesifisiä haimanekroosille. Siten näiden uusien biomarkkerien lisätutkimus on tarpeen PNec-ennusteen parantamiseksi edelleen.

Mitokondriaalinen DNA (mtDNA) on kromosominulkoinen genomi, joka esiintyy eukaryoottisolujen mitokondrioissa.

Normaalisti se sisältyy tiukasti mitokondrioihin, eikä se altistu synnynnäiselle immuunijärjestelmälle edes soluapoptoosin jälkeen. Kuitenkin stressin aiheuttaman solukuoleman (esim. trauma ja sepsis) aikana mtDNA vapautuu systeemiseen verenkiertoon ja johtaa joukkoon tulehdusreaktioita. Kohonneita mtDNA-tasoja on raportoitu useissa kliinisissä tilanteissa, mukaan lukien trauma, vaikea sepsis ja syöpä. Koska PNec johtuu ruuansulatusentsyymien solunsisäisestä aktivaatiosta ja autodigestiosta.

Testataan uusia PNec:iin kohdistuvia terapeuttisia menetelmiä, kuten endoskooppinen ultraääniohjattu transmuraalinen drenaatio ja nekrosektomia. PNec:n varhainen tunnistaminen auttaa varhaisessa hoidossa. Korkeat mtDNA-tasot viittaavat PNec:n esiintymiseen, ja tarkkaa seurantaa tulee suorittaa SAP:n ja haimatulehduksen kehittymisen välttämiseksi.

Vereen vapautuvat nekroottiset aineet stimuloivat tulehduksellisten sytokiinien ja välittäjien tuotantoa, laukaisevat tulehduksellisen kaskadin ja johtavat lopulta SIRS:ään tai monielinten toimintahäiriöoireyhtymään.