Новости химической науки > Изотопный состав выдоха позволит диагностировать сепсис

Измерение содержания нуклида ¹³C в выдохе малолетних пациентов может спасти много жизней, диагностировав сепсис на ранней стадии.

В настоящее время в мире сепсис ежегодно уносит жизни около миллиона детей в возрасте одного года, эта проблема касается и стран с высоким уровнем развития экономики и медицинской инфраструктуры (в Великобритании каждый год регистрируется более 30000 случаев сепсиса малолетних, ряд этих случаев опять же приводит к летальному исходу). Дэниэл Бутц (Daniel Bütz) с соавторами из Университета Висконсин-Мэдисон (США) ищут способ понизить эту печальную статистику.

Как и для многих других смертельно опасных заболеваний, для сепсиса положительный прогноз состояния пациента зависит от того, насколько рано удалось поставить диагноз. К сожалению, существующие методы диагностики сепсиса либо не обладают достаточной для раннего обнаружения заболевания чувствительностью, либо являются дорогими и инвазивными, что ограничивает возможности их использования в клинической педиатрии.

Схематическое представление процесса фракционирования углерода в ходе острой фазы катаболического воспалительного отклика на инфекцию. (Рисунок из J. Anal. At. Spectrom., 2014, DOI: 10.1039/c3ja50331c)

Исследователи определили зависимость между соотношением ¹³CO₂/¹²CO₂ в выдохе малолетних пациентов и тяжесть протекания системного воспаления в их организме, в особенности – в состоянии острофазового ответа.

Причин связи изотопного соотношения с воспалением и сепсисом сразу несколько. Во-первых, во время сепсиса окисление липидов протекает с меньшей скоростью, благодаря тому, что содержание легких нуклидов в липидах выше, чем в других макронутриентах, поэтому при метаболизации большего количества липидов в выдыхаемом CO₂ должно содержаться большее количество нуклида ¹²C, соответственно при замедлении метаболизации липидов соотношение ¹³CO₂/¹²CO₂ должно возрастать.

Во-вторых, при инфекционном заболевании свободные аминокислоты либо расщепляются с образованием CO₂, либо используются организмом для строительства определенных белков, которые высвобождаются в качестве отклика на воспаление. В ходе этих процессов соединения, содержащие ¹³C реагируют несколько медленнее, чем соединения, содержащие ¹²C (эта особенность объясняется кинетическим изотопным эффектом). И, если шанс того, какая из свободных аминокислот – содержащая ¹³C или ¹²C будет встраиваться в функциональные белки, определяется соотношением нуклидов углерода в организме, при ферментативном расщеплении аминокислот разрушение аминокислот с ¹³C протекает несколько медленнее, и соотношение ¹³CO₂/¹²CO₂ понижается, соответственно комбинация первой и второй причин приводит к появлению сложной зависимости соотношения выдыхаемых ¹³CO₂/¹²CO₂ у пациентов с сепсисом различной степени тяжести.

Пол Монкс (Paul Monks) из Университета Лестера (Великобритания) подчеркивает значимость исследования Бутца, отмечая что неинвазивная диагностика сепсиса (в особенности на ранней стадии) может стать существенным шагом вперед в борьбе с этим заболеванием.

Рахул Нанчал (Rahul Nanchal) из медицинского центра Университета Милуоки также утверждает, что анализ дыхания пациентов представляет собой важную и интересную область исследования в плане применения в диагностике – по его словам, новые технологии, способные точно диагностировать воспалительные процессы на ранней стадии просто по дыханию пациента, должны оставаться приоритетными направлениями исследования.

Источник: J. Anal. At. Spectrom., 2014, DOI: 10.1039/c3ja50331c

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #медицинская химия