Атака на своих

Американские ученые обнаружили, что схожий с сепсисом системный воспалительный ответ при тяжелой травме запускают попавшие из погибших клеток в кровь митохондрии – внутриклеточные структуры, вырабатывающие энергию. Отчет об этом исследовании опубликован в журнале Nature.

Синдром системного воспалительного ответа (ССВО) возникает при массивных травмах, ожогах, кровоизлияниях, а также при панкреатите, нарушении кровоснабжения какого-либо органа (ишемии) и некоторых других состояниях. По проявлениям этот синдром практически идентичен сепсису, однако возникает в отсутствие очевидного возбудителя инфекции.

ССВО – весьма тяжелое состояние, при котором иммунная система человека, и без того ослабленного тяжелой травмой, вырабатывает большое количество медиаторов воспаления – цитокинов (т.н. "цитокиновый шторм"). Из-за этого в воспалительный процесс вовлекается весь организм, появляются серьезные нарушения свертываемости крови и, как следствие, расстройства микроциркуляции и недостаток кровоснабжения органов.

Внешне это проявляется резкой слабостью, значительным повышением или, наоборот, понижением температуры тела, учащением дыхания и сердцебиения. Системная воспалительная реакция может привести к полиорганной недостаточности (в первую очередь страдают почки и легкие), шоку и смерти.

Точные причины возникновения "цитокинового шторма" и развития ССВО до сих пор обнаружены не были. Высказывались мнения, что такими причинами могут быть осложнившая травму инфекция, выход из кишечника составляющих его флору бактерий и некоторые другие, однако подтвердить значимость этих факторов удавалось далеко не во всех случаях.

15 лет назад ССВО развился у одного из пациентов травматолога Карла Хозера (Carl Hauser) из Медицинского центра Миссисипи в Джексоне. Поначалу врач решил, что перелом тазовых костей, с которым больной поступил в медцентр, осложнился тяжелой бактериальной инфекцией, приведшей к сепсису. Однако ряд проведенных исследований не выявил ни одного из возбудителей подобных инфекций.

Пациенту становилось все хуже. Не видя другого выхода, Хозер решил провести хирургическую ревизию травмированного участка, в ходе которой удалил значительное количество свернувшейся крови с продуктами распада поврежденных тканей. Хотя признаков инфицирования излившейся крови не обнаружилось, состояние больного начало быстро улучшаться, и он пошел на поправку.

Этот случай натолкнул Хозера на мысль о том, что причина системной воспалительной реакции кроется в самих поврежденных тканях пациента. Размышляя над этим, травматолог предположил, что иммунная система может принять за инфекционный агент попавшие в кровоток митохондрии собственных погибших при травме клеток.

Дело в том, что, в отличие от других органелл клетки, митохондрии происходят от примитивных бактерий, в древнейшие времена захваченных более сложными клетками и ставших их симбионтами-"электростанциями". В силу своего происхождения они обладают собственной ДНК, близкой по строению к бактериальной, то есть генетически отличаются от остального организма. Интересно, что некоторые участки генома митохондрий напоминают аналогичные участки ДНК риккетсий – бактерий, которые могут жить и размножаться только внутри эукариотических (обладающих ядром) клеток. К ним относятся, например, возбудители сыпного и возвратного тифов.

Несмотря на то, что митохондрии присутствуют практически во всех эукариотических организмах (кроме наиболее примитивных и древних – микроспоридий, метамонад и архамеб) и абсолютно необходимы для их существования, разница геномов делает их потенциальными мишенями для иммунитета.

Такого конфликта не происходит потому, что норме митохондрии находятся внутри клеток (в том числе иммунных) и не контактируют с "детекторами" иммунитета. Однако при тяжелой травме, когда происходит массовая гибель клеток в месте повреждения, в окружающие ткани и кровоток может попадать значительное их количество. Иммунная система, предположил Хозер, может воспринять это как вторжение чужеродных микроорганизмов и запустить системный воспалительный ответ.

Чтобы подтвердить это, Хозер, устроившийся на работу в Медицинскую школу Гарвардского университета, и его коллеги проанализировали образцы крови 15 пациентов с тяжелыми травмами. У всех обследованных концентрация митохондриальной ДНК в крови оказалась в тысячи раз выше, чем у здоровых людей. Кроме того, в образцах тканей наблюдалось повышенное содержание митохондриальных белков.

Проведя ряд экспериментов, исследователи убедились, что эти молекулы могут запускать иммунные реакции, как любая бактериальная инфекция. Затем ученые ввели лабораторным крысам ДНК и белки митохондрий в концентрациях, обнаруженных у пациентов с травмами. Это вызвало у животных поражение внутренних органов, схожее с тем, что наблюдается у людей при ССВО.

Результаты исследования показывают, что потенциальные препараты, связывающие и блокирующие митохондриальные молекулы, могут стать эффективным средством против ССВО.

Тем не менее, сам Хозер оговаривается, что в формировании системного воспалительного ответа при травмах, возможно, принимают участие не только митохондрии, поэтому воздействия лишь на их молекулы может оказаться недостаточно.

Более того, ознакомившийся с результатами исследования швейцарский реаниматолог из Женевской университетской больницы Жером Пюжен (Jérôme Pugin) предположил, что активация иммунитета митохондриями может играть положительную роль, предотвращая инфекционные осложнения травм. Тем не менее, ССВО зачастую приводит к смерти безо всяких инфекций.

Подтвердить или опровергнуть сомнения ученых смогут лишь разработка и испытания соответствующих лекарств. Но в любом случае, как свидетельствует опыт всей медицинской науки, понимание причин и механизмов развития болезни служит наиболее твердой гарантией создания эффективных средств ее лечения.