Полученные результаты могут помочь в разработке новых целевых методов лечения и более точной диагностики для детей с муковисцидозом.
Основной причиной заболеваемости и смертности при муковисцидозе (МВ) является прогрессирующее заболевание легких, вызванное хронической инфекцией и воспалением дыхательных путей; однако, что является причиной инфекции и воспаления дыхательных путей при МВ, изучено недостаточно хорошо. Метаболомика, позволяющая получить физиологический портрет дыхательных путей, может дать представление об этих процессах. Связь метаболомных данных с данными микробиома и фенотипическими показателями может выявить сложные взаимосвязи между метаболитами, бактериальными сообществами нижних дыхательных путей и исходами заболевания.
Нижние дыхательные пути пациентов с муковисцидозом (МВ) имеют уникальные биохимические особенности, которые коррелируют со сложными сообществами легочных бактерий, характерными для этого заболевания, согласно данным многоцентрового исследования, проведенного под руководством ученых из Чикагской детской больницы. Эти результаты дают представление о биологических механизмах, лежащих в основе инфекции и воспаления в легких при МВ, и могут помочь в разработке новых целевых методов лечения и более точной диагностики для улучшения ухода за детьми с МВ. Результаты исследования были опубликованы в журнале Frontiers of Cellular and Infection Microbiology.
В работе оценивался уровень метаболитов в 90 образцах бронхоальвеолярной лаважной жидкости (БАЛ), полученных при бронхоскопии. Эти образцы были взяты у детей с МВ и без него. Исследователи также использовали генетическое секвенирование для характеристики бактериальных сообществ, присутствующих в этих образцах, которые затем были соотнесены с метаболитами в легких.
"Наше исследование было первым, в котором были изучены эти метаболиты в образцах нижних дыхательных путей и выявлены сети взаимосвязей между метаболитами и бактериальными сообществами нижних дыхательных путей", - говорит ведущий автор Джек О'Коннор. "Мы обнаружили биомаркеры метаболитов, которые могут быть связаны с биохимическими процессами, связанными с усилением воспаления и бактериального бремени в легких при МВ. Эти особенности, уникальные для биологии легких при МВ, могут в конечном итоге помочь в разработке новых методов лечения и диагностики".
Было обнаружено, что две метаболомные характеристики - повышенное содержание аминокислот и пониженное содержание ацилкарнитинов - уникальны для МВ и потенциально могут служить биомаркерами воспаления и инфекции. Кроме того, метаболит, L-метионин-S-оксид, положительно коррелировал с количеством стафилококков, традиционных возбудителей МВ, и отрицательно коррелировал с количеством анаэробных бактерий, вызывающих развитие хронического заболевания легких при МВ. Исследование дает некоторые интересные подсказки о том, что биологически происходит в дыхательных путях при МВ.
"Хотя наш анализ пока не позволяет нам делать серьезные выводы, наши наблюдения показывают, что гипериммунный ответ в дыхательных путях при МВ и соответствующее нейтрофильное воспаление могут приводить к увеличению количества свободных аминокислот, изменениям в липидном обмене и выработке реактивных форм кислорода, повреждающих нижние дыхательные пути. Интегрируя метаболомные данные БАЛ и данные 16S секвенирования, а также фенотипические показатели, мы смогли использовать современный мультиомический подход для подтверждения вероятной полимикробной природы МВ нижних дыхательных путей и выяснения сложных взаимосвязей между микробиомом, метаболомом и воспалением при МВ", - рассказывает О'Коннор.
"Наши результаты находятся на самой ранней стадии исследования и еще не готовы для клинического применения", - отмечает он. "Но они закладывают важную основу для будущих исследований, которые в конечном счете позволят улучшить клиническое лечение детей с МВ".