Группа исследователей Массачусетской больницы общего профиля (MGH) определила, что может быть биомаркером, предсказывающим развитие опасного системного инфекционного сепсиса у пациентов с серьезными ожогами. В своем отчете в журнале с открытым доступом PLOS ONE исследователи описывают обнаружение того факта, что движение через микрожидкостное устройство белых кровяных телец, называемых нейтрофилами, значительно изменяется за два-три дня до развития сепсиса, и это открытие может обеспечить критически необходимый метод. для ранней диагностики.
"Нейтрофилы – это основные лейкоциты, защищающие нас от инфекции, а у здорового человека есть армия из 25 миллиардов циркулирующих нейтрофилов, готовых бороться с вторгающимися патогенами," объясняет Дэниел Иримиа, доктор медицинских наук, заместитель директора Ресурсного центра BioMEMS в хирургическом отделении MGH и автор-корреспондент отчета PLOS ONE. "Наиболее распространенным анализом крови, назначаемым для оценки способности пациента бороться с инфекцией, является абсолютное количество нейтрофилов, основанное на предположении, что нейтрофилы, как и хорошо обученные солдаты, всегда быстры, дисциплинированы и эффективны в преследовании своих целей, а это означает, что размер “ армия ” нейтрофилов – это все, что имеет значение. Наша работа ставит под сомнение это предположение и показывает, что даже при неизменном количестве нейтрофилов армия может впасть в беспорядок и стать неэффективной."
Сепсис является основной причиной смерти пациентов с обширными ожогами, поражающими более 20 процентов поверхности тела, при этом показатель смертности составляет 30 процентов. Было подсчитано, что каждые 6 часов задержки постановки диагноза сепсис снижают шансы на выживание на 10 процентов. Поскольку симптомы сепсиса аналогичны симптомам системного воспаления, которое возникает почти у каждого тяжелого ожогового пациента, диагностика сепсиса основана на культивировании бактерий в крови, а этот процесс занимает от 12 до 24 часов.
Хотя никакие предыдущие исследования не выявили связанных с сепсисом изменений в движении нейтрофилов, которые перемещаются к участкам инфекции в ответ на химические сигналы, подвижность или способность нейтрофилов спонтанно перемещаться у ожоговых пациентов менее эффективна, чем у здоровых людей. , заставляя исследователей задаться вопросом, могут ли существовать корреляции между изменениями подвижности нейтрофилов и сепсисом у пациентов с большими ожогами.
Чтобы исследовать эту возможность, команда MGH разработала микрожидкостное устройство с каналами, меньшими диаметра нейтрофилов, для изучения движения клеток к химическому сигналу. На прямых участках каналов измерялась скорость и постоянство движения клеток, а деления и препятствия в каналах проверяли способность клеток менять направление. Затем исследователи проанализировали способность нейтрофилов из образцов крови 13 пациентов с серьезными ожогами, собранных несколько раз во время их лечения, перемещаться через устройство, когда оно было заполнено одним из двух химических аттрактантов или физиологическим раствором, и сравнили его с перемещение клеток от 3-х здоровых добровольцев.
Нейтрофилы здоровых людей быстро и эффективно перемещались через устройство к химическому аттрактанту, легко перемещаясь по углам и столбам, в то время как клетки ожоговых пациентов демонстрировали ограниченное, более медленное и плохо организованное движение к химическому сигналу. Но анализ паттернов движения, когда устройство не содержало химического аттрактанта, выявило удивительное открытие: нейтрофилы пациентов, у которых развился или собирался развиться сепсис, спонтанно перемещались через устройство – как солдаты, решившие продвигаться в отсутствие каких-либо приказов, – в то время как нейтрофилы от пациентов пациенты и здоровые добровольцы практически не двигались.
Это движение нейтрофилов в отсутствие химических сигналов наблюдалось в образцах, взятых у некоторых пациентов за несколько дней до того, как можно было поставить диагноз сепсиса, и после начала эффективного лечения антибиотиками необычный характер движения начал исчезать. Авторы отмечают, что, помимо более быстрого начала лечения антибиотиками, возможность быстро и точно диагностировать сепсис снизит ненадлежащее использование антибиотиков, которое приводит к размножению устойчивых бактерий, которое так часто встречается в ожоговых отделениях.
"Поскольку лишь несколько редких генетических нарушений влияют на функцию нейтрофилов, долгое время считалось, что изучение этих клеток не имеет большого значения; но наши результаты показывают, что нейтрофилы играют гораздо более важную роль в сепсисе, чем предполагалось," говорит Иримиа, доцент кафедры хирургии Гарвардской медицинской школы. "В настоящее время проводятся исследования с участием большего числа пациентов с серьезными ожогами и более точными измерениями. Мы также работаем над распространением этого исследования на других пациентов с риском сепсиса, чтобы увидеть, имеют ли результаты, полученные от ожоговых пациентов, более широкое применение."