Роль эндотоксина при сепсисе
Примерно в половине случаев, в которых удается микробиологически диагностировать возбудителя при сепсисе, вызывающие его микроорганизмы, оказываются грамотрицательными бактериями Чаще всего это Е coli, Klebsiella spp , Enterobacter spp , Seraita spp., Pseudomonas aeruginosa и Proteus spp Летальность при сепсисе, вызванном Pseudomonas aeruginosa, остается самой высокой За этим возбудителем следуют по нисходящей Klebsiella spp., Proteus spp , Е coli, Seraita spp., Епterobacter spp
Полагают, что при грамотрицательном возбудителе сепсиса, сопровождающемся высокой летальностью, центральную патогенетическую роль, роль триггера, играет бактериальный эндотоксин липополисахарид — ЛПС. Бактериальный эндотоксин является комплексным компонентом клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Эндотоксины отдельных видов грамотрицательных бактерии, хотя и различны в деталях, но имеют общую структуру антигенные сахаридные цепи привязаны к гидрофобному липиду А, который обладает собственно повреждающим действием. Эта общая структура и ее локализация на стенке бактериальной клетки приводит к тому, что эндотоксин распознается иммунной системой. Распознавание антигена является одновременно также инициатором каскада медиаторов и высвобождения, проявляющих повреждающее действие цитокинов
Эндотоксин высвобождается в процессе физиологической гибели, вызванной антибиотиками, комплементом или фагоцитозом Так, Rokke показал на морских свинках, что индуцированное гентамицином высвобождение эндотоксина отрицательным образом сказывается на сердечном выбросе и давлении в легочной артерии Подобным образом терапия антибиотиками индуцировала в модели на кроликах при грамотрицательном менингите подъем эндотоксина в ликворе и ассоциированное увеличение церебрального отека.
Огромным резервуаром эндотоксина является кишечник Возможно, что разрушение барьера слизистой желудочно-кишечного тракта может без бактериемии привести к эндотоксинемии.
В условиях гипоперфузии слизистой кишечника, нарушения пищеварения, инфекции или абдоминальных хирургических вмешательств эндотоксин может проникать в систему кровообращения и одновременно с транслокациеи бактерий кишечника Эти процессы являются предметом активных исследований.
Эндотоксинемия и грамотрицатечьная бактериемия осложняют течение основного заболевания усиливают эффекты экзотоксинов , обусловливают полиорганнную недостаточность Эндотоксин связывается при посредстве ЛПС-связывающего протеина с CD 14-рецепторами макрофагов и полиморфноядерных гранулоцитов являясь триггером ответной реакции хозяина на нагрузку эндотоксином От этого решающим образом зависит, будет ли возбудитель элиминирован или реакция окажет повреждающее действие на организм хозяин вплоть до полиорганной недостаточности. Клинически эта реакция проявляется как сепсис
Именно поэтому нейтрализация или элиминация эндотоксина находится в центре исследований при терапии грамотрицательного сепсиса
Используемый чаще всего и самый чувствительный метод обнаружения эндотоксина — это лимулюс амебоцитный лизатныи тест (ЛАЛ тест) Этот тест основывается на случайном открытии того, что у рачка Limulus polyphemus инъекция грамотрицательных бактерий ведет к диссеминированному внутрисосудистому свертыванию. Последующие исследования показа ли, что свертывание гемолимфы обусловливает один компонент бактерии — эндотоксин. Для того чтобы вызвать этот эффект достаточно 1 пг очищенного эндотоксина. Необходимые для активации процессов свертывания факторы можно найти в гранулах, которые имеются в специализированных кровяных клетках Limulus polyphemus — амебоцитах. С применением лизата этих клеток был разработан простои тест свертывания для измерения котичества эндотоксина. Принцип теста состоит в том что присутствие эндотоксина вызывает каскадную реакцию в клетках, в которой участвуют 3 протеазы. Эта реакция активирует энзим который расщепляет клеточный протеин на 3 полипептидные цепочки 2 из этих цепочек отвечают за гелирование гемолимфы. Этот процесс определенным образом аналогичен человеческому каскаду свертывания. В лаборатории содержание эндотоксина определяется фотометрически, добавляя к энзиму хромогенный субстрат, в качестве которого используют связанный с дипептидом п-нитроанилин Цветная реакция происходит если энзим отщепляет фрагмент п-нитроанилина.
Показано, что определяемые очень низкие концентрации эндотоксина порядка 10 пг/мл в плазме могут свидетельствовать о грамотрицательном сепсисе. Первые результаты показали, что наличие и уровень эндотоксинемии коррелируют с клиническим исходом. Полагают что этот тест можно использовать при сепсисе для оценки прогноза Так исследования пациентов с системной менингококковои инфекцией показали, что начальные концентрации в плазме < 25 25-700 700-10 000 пг/мл и > 10 000 пг/мл ассоциированы соответственно с летальностью 0, 14 27 и 86%. При этом титр эндотоксина более 700 пг/мл ассоциируется статистически достоверно с развитием шока.
Ряд факторов однако, осложняют интерпретацию концентрации эндотоксина в плазме. Различные грамотрицательные бактерии имеют неодинаковое количество ЛПС и высвобождают различные количества эндотоксина в результате отторжения фрагментов клеточной мембраны во время фазы роста Последняя способность особенно выражена у менингококковых штаммов Кроме того эндотоксины различных грамотрицательных бактерии имеют различную активность по отношению к тесту, что не всегда коррелирует с биологическим действием Это значит что абсолютные концентрации не всегда отражают степени тяжести грамотрицательного сепсиса. Положительное обнаружение концентраций эндотоксина в плазме может быть ранним индикатором развития сепсиса Отрицательный результат не исключает, что эндотоксины и медиаторы уже проявили свое действие и циркулирующие эндотоксины больше не обнаруживаются. Часто эндотоксин при самом тяжелом сепсисе можно обнаружить в циркуляторном русле лишь в течение короткого времени
Несмотря на это ограничение при обнаружении эндотоксина в человеческой плазме, хромогенный ЛАЛ-тест оказывается как и прежде единственным клинически практикуемым методом обнаружения и количественной оценки эндотоксина в плазме.
Эндотоксин центральный инициатор сепсиса или эпифеномен?
Для постулирования центральной роли эндотоксина при сепсисе необходимовыполнение следующих предпосылок 1) уровень эндотоксина должен быть измеряем при сепсисе,
2) введение эндотоксина должно вызвать патофизиологическое состояние подобное сепсису,
3) нейтрализация эндотоксина должна положительным образом влиять на течение сепсиса
Многочисленные исследования показали наличие эндотоксинов в крови у значительного числа септических пациентов. Эндотоксинемия коррелирует с развитием почечной недостаточности и респираторного дисресс-синдрома.исследования показали, что эндотоксин не всегда имеется в циркуляторном русле при сепсисе, но его присутствие коррелирует с тяжестью клинической манифестации и появлением полиорганной недостаточности
Результаты заставляют предположить, что эндотоксин являяется не единственным инициатором сепсиса. Грамположительные и грибковые инфекции часто клинически могут протекать как грамотрицательный сепсис. Возможно, что в развитии сепсиса в роли триггера выступает множество факторов, причем эндотоксин является наиболее частым и важнейшим. Если эндотоксин является центральным триггером сепсиса то введение эндотоксина должно вызвать сходный с сепсисом синдром Введение эндотоксина подопытным животным при водит к тяжелым патофизиологическимизменениям. Они зависят от вида бактерий, дозы, метода введения, источника из которого был получен эндотоксин Типичной реакцией являются вазодилатация, снижение сердечного выброса и развитие гиподинамического состояния.
Suffredini вводил 23 здоровым добровольцам эндотоксин Eschenchia coli в дозе 4 нг/кг. У всех испытуемых развился гриппообразный синдром с температурой и ознобом. Измерения при помощи катетера в легочной артерии показали гипер динамическое состояние с повышенным сердечным индексом и тахикардией, сниженное АД и сопротивление сосудов. Эти изменения клинически совместимы с легкой формой сепсиса и подобны изменениям при введении эндотоксина в модели на животных После смертельной дозы эндотоксина наступают шок и полиорганная недостаточность
Решающим тестом для выяснения непосредственной роли эндотоксина является демонстрация клинического улучшения при нейтрализации или элиминация эндотоксина при аутентичном клиническом сепсисе. Лежащее на поверхности решение — пассивная иммунизация антителами против эндотоксина. К сожалению моноклональные антитела против липида А не привели к клиническому результату Используемые в исследованиях антиэндотоксинные антитела НА 1А и Е5 имели лишь низкое связывающее сродство к эндотоксину и не нейтрализовали его эффекты
Вероятно, эндотоксин является достаточным, но не обязательным условием инициирования септической реакции и его роль должна быть еще выяснена
Место иммунотерапии сепсиса
Разработка новых агентов для терапии сепсиса основывается на положении что нейтрализация бактериальных токсинов или потенциально повреждающих медиаторов иммунной системы может излечить септический процесс или по крайней мере замедлить его. Эти новые терапевтические стратегии направлены против различных элементов гипервоспалительного каскада, к которому относятся бактериальные токсины, такие как эндотоксин или следующие за ним медиаторы (ФНО и ИЛ-1). Для этого в экспериментах на животных и в клинических исследованиях использовали в качестве терапевтических средств моноклональные или поликлональные антитела против токсинов, моноклональные антитела против медиаторов, антагонисты медиаторов или иммуноглобулины.