Митохондриальная функция иммунных клеток при сепсисе (MitoSepsis)

Задний план

Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что сепсис и септический шок серьезно повреждают митохондрии и что возникающая в результате митохондриальная дисфункция связана с тяжестью и исходом возникающей в результате органной дисфункции. При сепсисе митохондриальные аномалии - биохимические и ультраструктурные - были обнаружены во многих органах, включая печень, почки, скелетную и сердечную мышечную ткани и клетки крови. Систематический обзор митохондриальной функции, оцениваемой по потреблению кислорода, дыханию в состояниях 3 и 4, активности дыхательных ферментов или тканевых уровнях АТФ и скорости обмена, показал снижение функции, особенно в моделях сепсиса, длящихся более 16 часов. Истощенные уровни восстановленного глутатиона, важного внутримитохондриального антиоксиданта, в сочетании с повышенным образованием активных форм кислорода (АФК) и активных форм азота (РНС) ингибируют окислительное фосфорилирование и образование АТФ. Это приобретенное внутреннее нарушение клеточного энергетического метаболизма способствует снижению активности ферментных комплексов митохондриальной цепи переноса электронов и нарушению биосинтеза АТФ, а также способствует органной дисфункции при сепсисе.

Циркулирующие иммунные клетки играют важную роль в патофизиологии сепсиса. Стимуляция иммунной системы изменяет энергетические потребности иммунных клеток; снижение активности иммунных клеток связано с длительным сепсисом. Активация иммунных клеток требует увеличения потребности в энергии, поэтому снижение продукции АТФ из-за нарушения функции митохондрий может быть фактором, модулирующим иммунный ответ при сепсисе. Сообщалось об изменениях митохондриальной функции и энергетической недостаточности в мононуклеарных клетках периферической крови, которые, по-видимому, связаны с модуляцией иммунного ответа на сепсис. Макрофаги, инкубированные с эндотоксином/интерфероном-γ, демонстрируют снижение потребления кислорода и ингибирование митохондриального комплекса I. Были предложены различные механизмы изменения митохондриальной функции в этих клетках, включая увеличение продукции NO и нитрования митохондриальных белков [14], повышение уровня IL-10 [15] или простагландинов. В интактных нейтрофилах человека функция митохондрий играет важную роль в хемотаксисе и фагоцитозе, нарушение этих механизмов приводит к снижению защитной способности к микробным воздействиям.

HIF-1α является фактором транскрипции, который действует как ключевой регуляторный фактор в эволюции кислородного гомеостаза. В нормоксических условиях HIF-1α непрерывно синтезируется и расщепляется после гидроксилирования диоксигеназами, которые используют кислород, Fe и α-кетоглутарат в качестве субстратов. Во время гипоксии низкая доступность кислорода ограничивает реакцию; HIF-1α больше не расщепляется, быстро накапливается и запускает транскрипцию генов, участвующих в кислородном гомеостазе, таких как гликолитические ферменты, переносчики глюкозы, фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) и эритропоэтин. В условиях гипоксии HIF опосредует также снижение уровней мРНК белков дыхательной цепи, подготавливая клетку к выработке АТФ в основном за счет гликолиза, а не окислительного фосфорилирования, тем самым оптимизируя клеточную энергетику и гомеостаз для выживания и функционирования во время гипоксии.

Недавние опубликованные сообщения связывают воспаление и стимуляцию эндотоксина с активацией HIF-1α. Было показано, что HIF-1α активируется и стабилизируется в макрофагах и моноцитах, обработанных ЛПС, в нормоксических условиях. Было показано, что уровни HIF-1α снижаются в макрофагах с дефицитом TLR4 после стимуляции LPS, что позволяет предположить, что стимуляция LPS HIF-1α опосредуется TLR4.

Данные о митохондриальной функции иммунных клеток человека при тяжелом сепсисе ограничены, а потенциальная корреляция между потребностью и выработкой митохондриальной энергии и тяжестью состояния пациента и исходом не установлена. Иммунологическая реакция в контексте тяжелого сепсиса и септического шока представляет собой взаимозависимую, очень сложную систему, которая включает различные типы иммунных клеток и про- и противовоспалительные цитокины, вовлеченные в процесс, зависящий от времени. Простые исследования in vitro, оценивающие митохондриальную функцию одного типа иммунных клеток и отдельных цитокинов только в один момент времени в ходе септического процесса, могут быть неподходящей моделью для отражения сложных взаимодействий иммунной системы. Серийные измерения митохондриальной функции различных ключевых клеток и специфических про- и противовоспалительных цитокинов и маркеров апоптоза параллельно с другими клиническими и лабораторными маркерами сепсиса могут предложить более глубокую оценку и понимание этой пагубной картины заболевания.

Задача

Цель проекта — комплексное исследование изменений функции митохондрий и морфологии иммунных клеток у больных с тяжелым сепсисом и септическим шоком. Мы планируем оценить изменения митохондриальной функции моноцитов, В-клеток и CD4+ Т-клеток в зависимости от уровня различных цитокинов и классических клинико-лабораторных показателей тяжести сепсиса и исхода.

Методы

В общей сложности 30 пациентов, поступивших в отделение интенсивной терапии (ОИТ) больницы третичного уровня в связи с тяжелым сепсисом или септическим шоком, будут включены в исследование после получения письменного информированного согласия пациента или его ближайших родственников. Исключаются пациенты с любым типом хронических инфекционных, воспалительных или аутоиммунных заболеваний, после трансплантаций или получающих иммунодепрессанты.

Контроль: 30 здоровых добровольцев Оценка митохондриальной функции моноцитов/гранулоцитов будет проводиться путем измерения активности митохондриального комплекса с использованием стандартного протокола титрования для измерения активации комплекса I-IV. Для измерения уровней ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-10 и ФНО в сыворотке будут использоваться стандартные коммерческие наборы.