패혈증에서 면역세포의 미토콘드리아 기능 (MitoSepsis)

배경

증거는 패혈증과 패혈성 쇼크가 미토콘드리아를 심각하게 손상시키고 결과적인 미토콘드리아 기능 장애가 결과적인 장기 기능 장애의 중증도 및 결과와 관련이 있음을 시사합니다. 패혈증에서 미토콘드리아 이상(생화학적 및 미세구조)은 간, 신장, 골격 및 심장 근육 조직과 혈액 세포를 포함한 여러 기관에서 인식되었습니다. 산소 소비, 상태 3 및 상태 4 호흡, 호흡 효소 활동 또는 조직 ATP 수준 및 전환율로 평가된 미토콘드리아 기능에 대한 체계적인 검토는 특히 16시간 이상 지속되는 패혈증 모델에서 기능 감소를 보여주었습니다. 활성산소종(ROS) 및 반응성질소종(RNS)의 생성 증가와 함께 중요한 미토콘드리아 내 항산화제인 환원된 글루타티온의 고갈 수준은 산화적 인산화 및 ATP 생성을 억제합니다. 세포 에너지 대사에서 이러한 획득된 내재적 장애는 미토콘드리아 전자 수송 사슬 효소 복합체의 활성 감소 및 ATP 생합성 손상에 기여하고 패혈증에서 장기 기능 장애에 기여합니다.

순환 면역 세포는 패혈증의 병리생리학에서 중요한 역할을 합니다. 면역 체계의 자극은 면역 세포의 에너지 요구 사항을 변경합니다. 면역 세포 활동의 하향 조절은 장기 패혈증과 관련이 있습니다. 면역 세포 활성화는 에너지 요구량의 증가를 요구하므로 손상된 미토콘드리아 기능으로 인한 ATP 생산 감소는 패혈증에서 면역 반응을 조절하는 요인이 될 수 있습니다. 미토콘드리아 기능의 변화 및 에너지 부전은 말초 혈액 단핵 세포에서 보고되었으며 패혈증에 대한 면역 반응의 조절과 관련이 있는 것으로 보입니다. 내독소/인터페론-γ와 함께 배양된 대식세포는 산소 소비 감소 및 미토콘드리아 I 복합체 억제를 나타냅니다. 이러한 세포에서 미토콘드리아 기능의 변경을 위한 다양한 메커니즘이 제안되었으며, 여기에는 NO 생성 증가 및 미토콘드리아 단백질 [14], IL-10 [15] 또는 프로스타글란딘 수준의 증가가 포함됩니다. 인간 호중구에서 손상되지 않은 미토콘드리아 기능은 주화성과 식균 작용에 중요한 역할을 하며, 이러한 메커니즘의 손상은 미생물 문제에 대한 방어 능력을 감소시킵니다.

HIF-1α는 산소 항상성의 진화에서 핵심 조절 인자로 작용하는 전사 인자입니다. 정상 산소 상태에서 HIF-1α는 산소, Fe 및 α-케토글루타레이트를 기질로 이용하는 디옥시게나제에 의해 하이드록실화 후 지속적으로 합성 및 분해됩니다. 저산소증 동안 산소의 낮은 가용성은 반응을 제한합니다. HIF-1α는 더 이상 분해되지 않고 빠르게 축적되어 해당 효소, 포도당 수송체, 혈관 내피 성장 인자(VEGF) 및 에리스로포이에틴과 같은 산소 항상성에 관여하는 유전자의 전사를 유발합니다. 저산소 상태에서 HIF는 또한 호흡 사슬 단백질의 mRNA 수준 감소를 매개하여 산화적 인산화가 아닌 해당과정에서 주로 ATP를 생성하도록 세포를 준비하여 저산소 상태에서 생존과 기능을 위해 세포 에너지와 항상성을 최적화합니다.

최근 발표된 보고서는 염증 및 내독소 자극을 HIF-1α 활성화와 연관시켰습니다. HIF-1α는 정상산소 상태에서 LPS로 처리된 대식세포와 단핵구에서 상향조절되고 안정화되는 것으로 나타났습니다. HIF-1α 수치는 LPS 자극 후 TLR4가 결핍된 대식세포에서 감소하는 것으로 나타났으며, 이는 HIF-1α의 LPS 자극이 TLR4에 의해 매개됨을 시사합니다.

중증 패혈증에서 인간 면역 세포의 미토콘드리아 기능에 대한 데이터는 제한적이며 미토콘드리아 에너지 요구 사항 및 생산과 환자 상태 및 결과의 중증도 사이의 잠재적 상관관계는 잘 확립되지 않았습니다. 중증 패혈증 및 패혈성 쇼크와 관련하여 면역학적 반응은 서로 다른 유형의 면역 세포와 시간 의존적 과정에 관여하는 염증 유발 및 항염증성 사이토카인을 포함하는 상호의존적이고 고도로 복잡한 시스템으로 구성됩니다. 단일 유형의 면역 세포 및 단일 사이토카인의 미토콘드리아 기능을 패혈증 과정 중 한 시점에서 평가하는 간단한 체외 연구는 면역 체계의 복잡한 상호 작용을 반영하는 적절한 모델이 아닐 수 있습니다. 서로 다른 핵심 세포의 미토콘드리아 기능과 특정 염증 유발 및 항염증성 사이토카인과 세포자살 마커를 패혈증의 다른 임상 및 실험실 마커와 병행하여 연속적으로 측정하면 이 해로운 질병 패턴에 대한 보다 심층적인 평가와 이해를 제공할 수 있습니다.

목적

이 프로젝트의 목적은 중증 패혈증 및 패혈성 쇼크 환자의 미토콘드리아 기능 및 면역 세포 형태의 변화를 종합적으로 조사하는 것입니다. 우리는 다양한 사이토카인의 수준과 패혈증의 중증도 및 결과에 대한 고전적인 임상 및 실험실 매개변수와 상관관계가 있는 단핵구, B 세포 및 CD4+ T 세포의 미토콘드리아 기능 변화를 평가할 계획입니다.

행동 양식

중증 패혈증 또는 패혈성 쇼크로 3차 병원의 중환자실(ICU)에 입원한 총 30명의 환자가 환자 또는 환자의 가장 가까운 친척의 서면 동의를 얻은 후 연구에 포함됩니다. 이식 후 또는 면역억제제를 투여받은 모든 유형의 만성 감염성, 염증성 또는 자가면역 질환이 있는 환자는 제외됩니다.

대조군: 30명의 건강한 자원자 단핵구/과립구의 미토콘드리아 기능 평가는 표준 적정 프로토콜을 사용하여 미토콘드리아 복합 활성을 측정하여 복합 I에서 IV로의 활성화를 측정함으로써 수행됩니다. IL-1, IL-6, IL-10 및 TNF 표준 상용 키트의 혈청 수준을 측정하기 위해 사용됩니다.