Чому ожиріння призводить до важкої дихальної недостатності

Гормон, який регулює рівень цукру в крові, може бути ключем до зменшення ризику гострого респіраторного дистрес-синдрому у пацієнтів із ожирінням

Легені семи відсотків усіх пацієнтів відділення інтенсивної терапії заповнюються рідиною, що спричиняє 30-50 відсотків шансів смерті від стану, який називається гострим респіраторним дистрес-синдромом (ARDS). Цей синдром має небагато варіантів лікування, швидко прогресує і все ще недостатньо вивчений біологічно, а ожиріння є важливим фактором ризику. Використовуючи тваринні моделі ARDS, дослідники з Університету Томаса Джефферсона у Філадельфії розкрили механізм, який, як видається, пояснює, чому ожиріння схильне до розвитку ARDS, і в процесі цього, можливо, виявили нову стратегію запобігання ARDS у людей із ожирінням.

"Хоча наша робота повинна бути підтверджена на людях, наші дослідження на тваринах дозволяють припустити, що пацієнти з ожирінням із ГРДС можуть мати біологічно інше захворювання, ніж їх аналоги, які не страждають ожирінням, і наші дослідження можуть вказати на новий терапевтичний шлях для цих пацієнтів", - каже Росс Саммер, доктор медичних наук, доцент кафедри легеневої та критичної медицини в Університеті Томаса Джефферсона та науковий співробітник Центру трансляційної медицини та Центру легенів Джейн та Леонард Корман у Джефферсоні. Дослідження було опубліковане в Інтернеті 12 червня в журналі Scientific Reports, видання Nature.

"Хоча імунна активація зазвичай є захисною і корисною для організму, у випадку ARDS імунна система діє як поїзд-втікач, набираючи швидкість і оберти, набуваючи швидкості, без перерв, які зазвичай уповільнюють і не дають їй викликати занадто велика шкода в організмі ", - говорить доктор Саммер. "Запалення разом з накопиченням рідини призводять до того, що легені втрачають здатність обмінюватися киснем і вуглекислим газом, і можуть призвести до смерті".

Доктор Саммер і його колеги розглянули кровоносні судини, які доставляють поживні речовини до легенів ожирілих мишей, і побачили, що вони готові створити наповнене рідиною запальне середовище, яке спостерігається у пацієнтів з ГРДС. Місця між клітинами в кровоносних судинах, які зазвичай не дають рідини просочуватися в дихальні шляхи, були послаблені, при цьому було присутнім менше цих білків "герметика", що підтримувало міцний бар'єр у мишей із ожирінням. Також було виявлено, що ці судини виражають приблизно на 50 відсотків більше молекул адгезії, ніж худорляві миші. Молекули адгезії функціонують як своєрідні липучки для імунних клітин, захоплюючи їх із швидкоплинного потоку крові і дозволяючи їм вийти з кровообігу і потрапити в тканини, де вони запалюють запалення. Хоча миші з ожирінням мали нормальний рівень рідини в легенях, і проникнення імунних клітин було затримано в базальному стані, ці зміни в кровоносних судинах припускали, що вони вже готові до травми.

Коли дослідники відтворили умови, що призводять до ARDS у мишей, вони виявили, що у ожирілих мишей частіше виникає респіраторний дистрес через рідину, що заливає повітряні простори легенів. Повні ожиріні миші також мали приблизно на 50 відсотків більшу кількість інфільтруючих нейтрофілів - імунної клітини, яка реагує першим, яка часто ініціює агресивну імунну відповідь. "Можливо, що більша кількість молекул адгезії у повних мишей виводило нейтрофіли з циркуляції з більшою швидкістю у ожирілих мишей, ніж у мишей, що не страждають ожирінням, що призводить до більшого запалення", - говорить перший автор Діліп Шах, доктор філософії, докторант у лабораторії доктора Саммер.

Щоб зрозуміти, що спричинило різницю в молекулах адгезії та білках сполучення в легеневих судинах, дослідники протестували сироватку мишей із ожирінням. Вони інкубували сироватку з ожирінням із нормальними клітинами кровоносних судин легенів і спостерігали ті самі зміни, що спостерігалися в кровоносних судинах у легенях ожирілих мишей - менше розривних білків та більше білків імунної адгезії або "липучки". Це вказувало на те, що щось у крові мишей із ожирінням викликало зміни в судинах легенів.

На основі їх попередньої роботи доктор Саммер та його колеги підозрювали, що дефіцит гормону адипонектину може бути фактором крові, який вони шукали. Цей гормон, як правило, виробляється жировими клітинами, але рівень помітно знижується в циркуляції ожиріння. Доктор Саммер і його колеги раніше показали, що миші, яким не вироблено цей гормон, інакше здорові, але мають більшу ймовірність розвитку ГРДС.

У поточному дослідженні вчені використовували методи генної терапії для відновлення зниженого рівня адипонектину у мишей із ожирінням і виявили, що замінивши цей гормон ожирілі миші були менш вразливими до розвитку ГРДС.

"Неясно, чи діє адипонектин безпосередньо на кровоносні судини легені", - говорить доктор Саммер. "Цілком можливо, що цей гормон ініціює інші захисні та протизапальні сигнали, які запобігають втраті сполучних білків та збільшенню білків імунної адгезії".

Хоча препарати, які можуть підвищити рівень адипонектину, вже існують, першим кроком, зазначає доктор Саммер, є підтвердження того, що низький рівень адипонектину пов'язаний з вищими показниками ARDS у людей. Однак, якщо ця асоціація виявиться істинною, доктор Саммер вважає, що замісна терапія адипонектином може бути простим способом запобігання ГРДС у осіб із групи ризику.