Прогнозирование некроза поджелудочной железы с использованием митДНК

Острый панкреатит (ОП) — воспаление поджелудочной железы, которое может привести к летальному исходу или тяжелым осложнениям. Клинически он характеризуется болью в животе и повышением уровня ферментов поджелудочной железы в крови или моче. Миграция камней в желчном пузыре и злоупотребление алкоголем являются двумя основными факторами риска ОП у людей. В соответствии с обновленной классификацией Атланты ОП обычно подразделяют на легкий, средний или тяжелый панкреатит в зависимости от наличия или отсутствия полиорганной недостаточности (ПН) или местных или системных осложнений. Легкий панкреатит имеет хороший прогноз с быстрым выздоровлением. К поздним последствиям ОП относятся нарушение внешнесекреторной функции поджелудочной железы и толерантности к глюкозе, сахарный диабет и развитие хронического панкреатита. Среднетяжелый ОП характеризуется наличием преходящей органной недостаточности, местных осложнений или обострения коморбидного заболевания. Примерно у трети пациентов с ОП развивается тяжелый некротический панкреатит с персистирующей ПОН и высокой смертностью. Основными целями клинического ведения ОП являются адекватная инфузионная терапия и профилактика ПОН. На развитие и тяжесть панкреатита влияют как генетические, так и экологические факторы.

Хотя патогенетические механизмы остаются в значительной степени неизвестными, все больше данных свидетельствует о том, что молекулы молекулярного паттерна, связанные с повреждением (DAMP), играют центральную роль в патогенезе ОП. DAMP связывают локальное повреждение тканей с синдромом системного воспалительного ответа (SIRS), который, если он тяжелый или продолжительный, может привести к последующей ПОН и даже смерти. Большинство DAMP распознаются мембраносвязанными и цитозольными рецепторами распознавания образов (PRR), экспрессируемыми как иммунными, так и неиммунными типами клеток. Это запускает передачу сигналов вниз по течению и проявляется как стерильное воспаление.

Развитие ОП включает сложный каскад событий, который начинается с повреждения или разрушения ацинусов поджелудочной железы, что затем приводит к утечке активных панкреатических ферментов, включая амилолитические, липолитические и протеолитические ферменты, которые разрушают местные ткани. Это приводит к отеку, повреждению сосудов, кровоизлияниям и гибели клеток. В дополнение к окислительному стрессу и перегрузке кальцием этим процессам инициации способствуют гипотензия и низкий ацинарный рН. После начальной продукции активных панкреатических ферментов наступает локальная гибель клеток и системное воспаление.

Митохондрии, энергетические фабрики клеток, регулируют гибель клеток поджелудочной железы, контролируя выработку аденозинтрифосфата (АТФ) и активных форм кислорода (АФК), а также кальция. Нарушение захвата и оттока кальция митохондриями, включая повышение уровня цитозольного кальция из эндоплазматического ретикулума, может вызвать перегрузку митохондрий кальцием, что приводит к усилению образования митохондриальных АФК и проницаемости митохондриальной мембраны. Окислительное повреждение, опосредованное дисфункцией митохондрий, приводит к стрессу эндоплазматического ретикулума, повреждению лизосом и высвобождению протеаз (например, катепсина и трипсина) для деградации цитозольных белков, что вызывает гибель ацинарных клеток поджелудочной железы. Мертвые, погибшие и поврежденные ацинарные клетки поджелудочной железы высвобождают внутриклеточное содержимое, в том числе DAMP (например, высокоподвижный групповой бокс 1 [HMGB1], ДНК, гистоны и АТФ), которые, в свою очередь, способствуют инфильтрации различных иммунных клеток (например, нейтрофилов). , моноциты и макрофаги) и активацию воспалительных сигнальных путей.

Тяжесть экспериментального ОП коррелирует со степенью и типом повреждения и гибели клеток. Хотя в физиологических и патологических условиях существует множество форм клеточной гибели, некроз и апоптоз являются наиболее широко изучаемыми типами как клинического, так и экспериментального ОП. Некротические клетки способны активировать провоспалительные и иммуностимулирующие реакции, высвобождая DAMP и другие молекулы, тогда как апоптоз обычно считается иммунологически молчащим, поскольку цитоплазматическое содержимое упаковано в апоптотические тельца, и эти связанные с мембраной клеточные фрагменты быстро поглощаются и разрушаются фагоцитами или аутофагией. .

Почему иммунная система так озабочена гибелью клеток? Текущее представление состоит в том, что DAMP, высвобождаемые или подвергающиеся воздействию умирающих или мертвых клеток, способствуют воспалительным и иммунным реакциям, удаляя мертвые клетки и инициируя заживление тканей. Выход из строя этого механизма контроля может привести к неконтролируемому воспалению и серьезным заболеваниям, таким как сепсис, артрит, атеросклероз, волчанка и рак.

Митохондрии в настоящее время признаны не только центральными игроками в гибели клеток, но и важным источником DAMP. mit-DAMP, включая mitDNA, N-formyl пептиды, фактор транскрипции A (TFAM, митохондриальный гомолог HMGB1) и ROS, играют новые роли в воспалении за счет активации нейтрофилов, моноцитов и макрофагов.

Клиническое течение ОП обычно легкое; тем не менее, почти у 25% пациентов развивается тяжелый ОП (ТОП), который состоит из органной недостаточности и/или панкреонекроза (ПНК). Несмотря на достигнутые успехи в диагностике и лечении, ОП остается серьезной проблемой для здоровья общества, PNec является серьезным осложнением ОП, которое проявляется в виде непомутнения паренхимы при внутривенном контрастировании, что определяется с помощью КТ с контрастным усилением (CECT). Пациенты с PNec более склонны к развитию инфекции поджелудочной железы и подвергаются большему риску смерти. В настоящее время сканирование CECT остается «золотым стандартом» для клинической диагностики PNec. Тем не менее, степень PNec лучше всего видна примерно через 3 дня после проявления заболевания и может быть упущена при ранней КТ. Кроме того, повторная КТ неудобна для мониторинга изменений некроза, особенно у тех, кто находится на ИВЛ или гемофильтрации.

Несколько предикторов альтернативно использовались для раннего прогнозирования, обнаружения и мониторинга PNec. К ним относятся системы клинической оценки и циркулирующие биомаркеры. Системы оценки Ranson и APACHE II широко используются, хотя и сложны и требуют много времени. Недавно была исследована роль циркулирующих биомаркеров, таких как пиковые уровни креатинина, С-реактивного белка (СРБ) и лептина. Из этих новых биомаркеров только СРБ рутинно использовался в случаях прогнозирования PNec. Сообщается, что уровни СРБ выше 150 мг/л были чувствительны на 86%, но только на 46% специфичны для панкреонекроза. Таким образом, необходимо дополнительное исследование этих новых биомаркеров для дальнейшего улучшения предсказания PNec.

Митохондриальная ДНК (мтДНК) представляет собой внехромосомный геном, встречающийся в митохондриях эукариотических клеток.

В норме он строго содержится в митохондриях и не подвергается воздействию врожденной иммунной системы даже после целапоптоза. Однако во время гибели клеток, вызванной стрессом (например, при травме и сепсисе), мтДНК высвобождается в системный кровоток и приводит к целому ряду воспалительных реакций. Сообщалось о повышенных уровнях мтДНК в различных клинических ситуациях, включая травму, тяжелый сепсис и рак. Поскольку PNec вызывается внутриклеточной активацией пищеварительных ферментов и самоперевариванием.

В настоящее время проходят испытания новые терапевтические методы лечения PNec, такие как трансмуральное дренирование под эндоскопическим ультразвуковым контролем и некрэктомия. Раннее выявление PNec будет полезно для раннего лечения. Высокие уровни мтДНК предполагают наличие PNec, и следует проводить тщательное наблюдение, чтобы избежать развития SAP и инфекции панкреатита.

Некротические вещества, выбрасываемые в кровь, стимулируют продукцию воспалительных цитокинов и медиаторов, запускают воспалительный каскад и в конечном итоге приводят к SIRS или синдрому полиорганной дисфункции.