Traumatolog Carl Hauser se během své praxe mnohokrát střetl se záhadnou komplikací vážných úrazů. Stav pacienta s ošklivou zlomeninou nebo rozsáhlým zhmožděním se začal rychle zhoršovat. Dostal vysoké horečky a začaly mu selhávat životně důležité orgány. Často bývají postiženy plíce a nemocnému musí pomáhat dýchací přístroj. Vše ukazuje na masivní infekci.
Lékaři byli přesvědčení, že v důsledku poranění je narušeno zásobování střeva krví a to pak umožní průnik bakterií z nitra střeva do krevního oběhu. Pacienti by pak měli tělo zaplaveno bakteriemi, i když by neměli žádná otevřená poranění, kterými by jim mikrobi pronikli do těla. Důkladné testy krve pacientů ale tuto hypotézu nepotvrdily. Smrtící komplikace nastávala i bez toho, že by pacient bojoval s bakteriemi v těle.
„Když si zvrtnete kotník, tak vám poraněné místo zarudne a oteče,“ vysvětloval Hauser komplikaci v rozhovoru pro týdeník Nature. „Když utrpíte rozsáhlé poranění, pak vám zrudne a oteče celé tělo a vy můžete skončit na umělé plicní ventilaci nebo na umělé ledvině, protože vám selžou životně důležité orgány.“
Příčiny tzv. syndromu systémové zánětlivé odpovědi zůstávaly záhadou. Stav pacientů nápadně připomínal následky otravy krve čili sepse. Ale antibiotika, jež mohou pacientovi s otravou krve zachránit život, jsou v tomto případě neúčinná. Carl Hauser jednou v záchvatu beznaděje odstranil pacientovi umírajícímu na komplikace při zlomenině pánve velké množství sražené krve. Stav nemocného se rychle zlepšil.
Hauser došel k závěru, že pacienty se syndromem systémové zánětlivé reakce nezabíjí infekce, ale poškozená tkáň. Odhalování detailů smrtícího mechanismu věnoval následujících patnáct let a nyní na stránkách časopisu Nature zveřejnil výsledky svého pátrání. Doufá, že v budoucnu mohou zachránit životy tisícům lidí.
Dědictví staré miliardy let Na stopu přivedly Hausera pracujícího na bostonské Harvard Medical School analýzy krevních vzorků patnácti těžce zraněných pacientů. Všichni měli v krvi obrovská množství molekul DNA, jež jsou nositelem dědičné informace. Koncentrace DNA byla tisíckrát vyšší než u zdravých lidí. Zároveň odhalil v krvi pacientů i zvláštní molekuly, v kterých je na krátkých řetězcích aminokyselin navázán zbytek kyseliny mravenčí. Tyto tzv. formylpeptidy jsou typické pro bakterie a pro „buněčné elektrárny“ – mitochondrie.
Mitochondrie tvoří nedílnou součást buněk a sehrávají klíčovou roli v produkci energie. Každá buňka lidského těla jich obsahuje stovky i tisíce. Podobnost bakterií a mitochondrií není náhodná. V dávných dobách, kdy se objevovaly první složitější pozemské organismy, vznikly mitochondrie z volně žijících bakterií. Jednobuněčný organismus takovou bakterii pohltil, ale nedokázal ji zlikvidovat a strávit. Bakterie se stala zajatcem cizí buňky.
Zpočátku bylo soužití vězně a žalářníka jistě napjaté. Nakonec však uzavřeli příměří. Bylo výhodné pro oba. Zajatá buňka získala dokonalý úkryt a dostatek živin, jež mohla čerpat přímo ze zásob svého hostitele. Buněčný zajatec proměněný na mitochondrii si na oplátku vzal na starosti „špinavou práci“ při výrobě energie. Při té vzniká celá řada škodlivých zplodin, například volných radikálů. Buněčný žalářník snížil riziko poškození své buňky, protože většina nebezpečných procesů se odehrává za „zdmi rizikového provozu“ – tedy za membránami obklopujícími mitochondrii.
Mitochondrie se další evolucí zbavila všeho, co dříve potřebovala k získávání potravy. Také některé choulostivé molekuly a geny předala hostiteli, aby při výrobě energie nepřišly k úhoně. V mitochodrii zůstalo jen to, co je nezbytné pro její činnost. Většina této výbavy však stále prozrazuje bakteriální původ. Platí to i o dědičné informaci, která je podobně jako u bakterií uložena na kruhové molekule DNA. U člověka ji tvoří asi 16 000 písmen genetického kódu a v nich je uloženo 37 genů. Každá mitochondrie obsahuje hned několik kopií své vlastní DNA.
Při poškození buněk, například v důsledku těžkého úrazu, se do organismu uvolní kromě jiného obrovské množství DNA pocházející z mitochondrií a zároveň i celá řada dalších molekul, které se v těle běžně volně nevyskytují. Imunitní systém tuto DNA a molekuly nezná, protože ve zdravém organismu jsou bezpečně uklizeny v nitru mitochondrie.
Přesto imunitní systém na tyto molekuly bouřlivě reaguje. Díky svému původu vypadají v mnoha ohledech jako molekuly uniklé z buněk bakterií. V případě syndromu systémové zánětlivé oběti jde v principu o falešný poplach. Imunitní systém omylem dospěje k závěru, že tělo je masivně napadeno bakteriemi, protože v organismu se vyskytuje záplava molekul, jež vypadají jako trosky bakteriálních buněk.
Falešný poplach imunitního systému V těle nám dnes a denně hynou obrovské spousty buněk. Ty však nežádoucí poplach imunitního systému nespouštějí, protože většina zaniká velmi hospodárným způsobem. Rozpadnou se na mikroskopické váčky, které jsou bleskově vstřebány okolními buňkami. Tak je zajištěna dokonalá „recyklace“ odumřelých buněk. Do těla se při tzv. programované buněčné smrti nic z obsahu buněk neuvolní. Při úrazu, rozsáhlých popáleninách, ale i po ozařování při léčbě rakoviny nebo po rozsáhlých operacích hynou buňky tak, že se jejich obsah volně vylévá do okolí. To dokáže spustit syndrom systémové zánětlivé odezvy.
Hauser prokázal podíl mitochondrií na syndromu systémové zánětlivé reakce při pokusech na laboratorních potkanech. Injekce formylpeptidů z mitochondrií nabudila u pokusných zvířat bílé krvinky do stejného stavu pohotovosti jako přítomnost bakterií.
DNA mitochondrií má na bílé krvinky podobný účinek. Pokud dostali potkani do břišní dutiny injekci vlastních mitochondrií, vyvolalo to u nich těžký zánět pobřišnice. Zároveň se u zvířat projevilo selhání plic a jater, jaké lze pozorovat i u pacientů se syndromem systémové zánětlivé odpovědi.
Syndrom systémové zánětlivé odpovědi by bylo zřejmě možné léčit látkami, které zneškodní molekuly uvolněné z mitochondrií. Pomoci by mohly i léky, které utlumí nežádoucí nabuzení imunitního systému. Sám Carl Hauser však varuje před unáhlenými závěry. Škody vyvolané poraněním mohou aktivovat imunitní systém i jiným způsobem. Pak by bylo „dráždění mitochondriemi“ za falešný poplach imunitního systému zodpovědné jen zčásti. Potlačení nežádoucí imunitní reakce v nepřítomnosti bakterií může být na jedné straně prospěšné. Na druhé straně ale může pootevřít vrátka skutečné infekci, protože utlumený imunitní systém už nepředstavuje pro choroboplodné zárodky nepřekonatelnou bariéru.
Obrázek
Smrt kvůli zlomené noze Těžké úrazy, například rozsáhlá popálenina, pohmožděnina nebo fraktura nohy mohou vyburcovat imunitní systém k tak silné obraně, že člověk zemře.
Traumatolog Carl Hauser z bostonské Harvard Medical School objevil, že imunitní systém reaguje na velké množství DNA uvolněné z buněk zničených úrazem. Konkrétně jde o tzv. mitochondrie (vlevo), což je dýchací a energetické centrum buňky.
Hauser prokázal podíl mitochondrií na syndromu systémové zánětlivé reakce pokusy na potkanech. Když dostali do břišní dutiny injekci vlastních mitochondrií, dostali těžký zánět pobřišnice. Zároveň selhávaly plíce a játra, podobně jako u pacientů s tímto syndromem.
Syndrom systémové zánětlivé odpovědi by bylo zřejmě možné léčit látkami, které zneškodní molekuly uvolněné z mitochondrií. Pomoci by mohly i léky tlumící nežádoucí nabuzení imunitního systému. Carl Hauser však varuje: potlačení nežádoucí imunitní reakce v nepřítomnosti bakterií může být prospěšné, ale zároveň může pootevřít vrátka skutečné infekci, protože utlumený imunitní systém už nepředstavuje pro choroboplodné zárodky nepřekonatelnou bariéru.
O autorovi| Autor je profesorem České zemědělské univerzity a pracuje ve Výzkumném ústavu živočišné výroby v Praze-Uhříněvsi
