大型動物器官串?dāng)_研究為敗血癥提供了新的思路
研究人員在一個大型敗血癥動物模型中研究了受影響器官之間的代謝變化,他們說,他們已經(jīng)確定了潛在的常見和器官特異性代謝變化,這些變化都有助于疾病的發(fā)展。他們的研究(“ 使用非靶向代謝組學(xué)分析鑒定持續(xù)性IV 綠膿桿菌膿毒癥模型中回腸,空腸,骨骼肌,肝和肺的代謝變化 ”)發(fā)表在《美國病理學(xué)雜志》上。
敗血癥是一種多器官疾病,臨床上會影響回腸和空腸(小腸),肝臟,骨骼肌和肺?;啬c,空腸,肝臟,骨骼肌和肺中特定的代謝變化先前尚未研究過。從患者中分離出的活銅綠假單胞菌通過靜脈導(dǎo)管給予豬以誘導(dǎo)嚴(yán)重的敗血癥。18小時后,使用氣相色譜/質(zhì)譜法通過非靶向代謝組學(xué)分析,分析了回腸,空腸,腓腸肌內(nèi)側(cè)骨骼肌,肝臟和肺。
“回腸和肝臟在涉及亞油酸代謝的代謝產(chǎn)物中顯示出顯著變化:回腸和肺在纈氨酸/亮氨酸/異亮氨酸的代謝中具有顯著變化;空腸,骨骼肌和肝臟的精氨酸/脯氨酸代謝有顯著變化;通路分析表明,骨骼肌和肺的氨酰-tRNA生物合成有顯著變化。途徑分析還確定了不同組織獨特的代謝途徑的變化,包括檸檬酸循環(huán)(空腸),β-丙氨酸代謝(骨骼肌)和嘌呤代謝(肝臟)的變化。
這些發(fā)現(xiàn)表明,在不同組織中受影響的代謝途徑重疊,以及在其他組織中獨特的代謝途徑,都有助于了解敗血癥導(dǎo)致器官功能障礙的代謝變化。一旦確定了代謝物/代謝改變與膿毒癥潛在發(fā)病機理之間的關(guān)系,這可能允許針對多個組織或單個組織的治療性干預(yù)措施。
首席研究員蒙特·威利斯醫(yī)學(xué)博士,印第安納大學(xué)醫(yī)學(xué)院克納內(nèi)特心臟病學(xué)院教授將膿毒癥描述為“器官間網(wǎng)絡(luò)問題”。
威利斯解釋說:“敗血癥結(jié)果改善的部分原因是由于我們對病理過程的了解有限。” “雖然從概念上講授了器官的代謝串?dāng)_,但我們傾向于以器官特有的方式來思考疾病。我們需要超越僅針對癥狀的治療方法。我們的研究表明,需要對疾病有更廣闊的系統(tǒng)視野,并且代謝中間體可能是敗血癥和其他疾病的負(fù)責(zé)任調(diào)節(jié)劑。”
在這項研究中,豬感染了銅綠假單胞菌。個人可能因食用銅綠假單胞菌污染的食物或接觸受感染的潮濕區(qū)域或未正確清潔的醫(yī)療設(shè)備而生病。感染后十八小時,研究人員分析了豬腸道,骨骼肌,肝和肺的組織樣本,以確定跨器官的特定代謝途徑如何受到影響。
研究人員確定了比以前報道的更廣泛的代謝過程中常見的代謝變化和器官特異性變化。還確定了新陳代謝的器官特異性缺陷,具有潛在的治療意義。
“觀察到的器官特異性代謝改變?yōu)橐郧拔丛剿鬟^的疾病機制提供了線索,而常見的代謝改變說明了比以前在各個器官研究中報道的更廣泛的變化。這些研究為深入了解系統(tǒng)疾病中各組織之間的交叉交流潛力以及特定器官損傷如何可能需要針對新陳代謝的治療性干預(yù)提供了條件,”第一作者,杜克分子公司Sarah W. Stedman營養(yǎng)與代謝中心的醫(yī)學(xué)博士Amro Ilaiwy指出。杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)中心生理研究所。
威利斯和他的共同研究者強調(diào),必須將疾病過程理解為溝通器官的網(wǎng)絡(luò),而不是專注于孤立的器官。鑒于代謝串?dāng)_已被糖尿病等疾病基本接受,因此有將這些概念擴(kuò)展到其他學(xué)科(例如骨骼肌和心臟)的其他復(fù)雜疾病的基礎(chǔ)。
估計每年有170萬美國成年人患敗血癥,導(dǎo)致近270,000例死亡。膿毒癥會產(chǎn)生復(fù)雜的血液動力學(xué)和細(xì)胞變化,包括組織損傷和器官衰竭,導(dǎo)致氧氣向細(xì)胞的輸送不足。治療通常針對諸如血壓低或引起感染的細(xì)菌等癥狀,但不能解決發(fā)生在受影響器官中的潛在病理生理問題。了解發(fā)生在受影響器官中的潛在病理生理學(xué)一直是一個挑戰(zhàn)。
一些科學(xué)家認(rèn)為,要么過于狹窄地關(guān)注單個器官,要么過于寬泛地旨在檢測廣泛的代謝變化的方法可能會阻礙進(jìn)步。
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