Nawet z całkowita nieobecność infekcja bakteryjna rany i urazy mogą prowadzić do reakcji zapalnej przypominającej posocznicę. Jak się okazało, przyczyny tego tkwią w ewolucyjnej przeszłości mitochondriów – organelli komórkowych wywodzących się z bakterii symbiotycznych. W urazie składniki zniszczonych mitochondriów, podobne w budowie do składników komórek bakteryjnych (mtDNA i peptydy formylowe) dostają się do krwi, a układ odpornościowy reaguje na nie jak na infekcję.
Z niego oddychała energia dostarczana przez oddech. Oddychanie to proces wymiany gazowej między żywym organizmem a środowisko. Więcej Słownik biologiczny tlenu, który można całkowicie wykorzystać w warunkach komórkowych. Jednocześnie zniknął problem toksycznego tlenu.
Wiele pouczających wniosków dają obserwacje licznych symbioz dużych organizmów z mikroskopijnymi mikroorganizmami występującymi w przyrodzie. Niektórzy ryby morskie Ryby, które przekształcają się w wodne kręgowce. Ryby to największa grupa kręgowców. Stanowią one ponad połowę wszystkich współczesne gatunki kręgowce. Więcej Słownik biologiczny może emitować światło widzialne za pośrednictwem luminescencyjnych bakterii, które żyją w ich ciałach. Te same bakterie żyją powoli woda morska, ale wtedy nie wytwarzają żadnego światła.
Ciężkie urazy często prowadzą do tak zwanego „zespołu ogólnoustrojowej odpowiedzi zapalnej” (SIRS), który klinicznie bardzo przypomina posocznicę, ale niekoniecznie wiąże się z przenikaniem bakterii chorobotwórczych do krwi. Uważano, że przyczyną SIRS nadal są bakterie, przypuszczalnie wnikające do krwi z jelita w trakcie silny stres. Ale to założenie nie zostało potwierdzone, a przyczyny SIRS przy braku infekcji przez długi czas pozostał niejasny.
Innym rodzajem symbiozy jest na przykład związek między grzybem a sinicą, algami lub rośliną lub bakterią a ssakiem. Więcej Słownik postaci literackich - liceum i sinica - razem tworzą porostowy organizm, w którym mogą żyć ekstremalne warunki, z którym grzyb nie może sobie poradzić z powodu braku składniki odżywcze, sinica lub glony. Bakterie symbiotyczne żyją na powierzchni skóry, błon śluzowych i ssaków, chroniąc przed chorobotwórczymi szczepami bakteryjnymi, regulując pH i produkując niektóre witaminy.
Amerykańscy i brytyjscy naukowcy zdołali rozwiązać tę zagadkę, o czym poinformowali w najnowszym numerze magazynu. Natura. Autorzy wykazali, że odpowiedź immunologiczna jest spowodowana składnikami zniszczonych mitochondriów, które dostają się do krwi w dużych ilościach podczas ran, oparzeń i innych urazów.
Wiadomo, że mitochondria („stacje energetyczne” komórek odpowiedzialnych za oddychanie tlenem) są potomkami wewnątrzkomórkowych bakterii symbiotycznych (patrz: Pochodzenie eukariontów). Zachowane mitochondria cała linia typowe objawy bakteryjne, w tym Poziom molekularny. W szczególności translacja (synteza białek) w mitochondriach, podobnie jak w bakteriach, zawsze rozpoczyna się od specjalnego zmodyfikowanego aminokwasu, N-formylometioniny. U archeonów iw cytoplazmie eukariontów aminokwas ten nie jest wykorzystywany w syntezie białek. Dlatego obecność N-formylometioniny na końcu cząsteczki białka (lub na końcach krótszych cząsteczek - peptydów formylowych, powstających podczas rozpadu białek bakteryjnych) jest wiarygodnym wskaźnikiem obecności bakterii.
Transformacja Transformacja komórka bakteryjna fragment materiału genetycznego bezpośrednio z podłoża. W ten sposób komórka otrzymuje nowe funkcje. Jednak biologiczne słownictwo symbiontów dla organelli jest wciąż tak dużym skokiem, że trudno je porównać z powyższymi przykładami. Przypomnijmy sobie jednak, czym jest przemiana, jeśli rzeczywiście nastąpiła, to wydarzyła się miliony lat temu. Wątpliwe jest, czy nasz lud, którego istnienie trwa dłużej niż ogniwo w ewolucyjnym zegarze, może doświadczyć zmian w środowisku takiego kalibru, jak pojawienie się tlenu w atmosferze.
Inną ważną „bakteryjną” cechą mitochondriów jest obecność w mitochondrialnym DNA (mtDNA) niemetylowanych regionów zawierających nukleotydy C i G położone blisko siebie (patrz CpG_site). W genomie jądrowym ssaków takie regiony DNA zwykle ulegają metylacji, ale nie występuje to w bakteriach i mitochondriach.
Te sygnatury molekularne są wykorzystywane przez układ odpornościowy do wykrywania infekcji bakteryjnych. Za ich rozpoznawanie odpowiadają neutrofile polimorfojądrowe (Polymorphonuclear neutrophils, PMN) – jedna z odmian białych krwinek tworzących układ odporność wrodzona. Na powierzchni PMN znajdują się specjalne receptory rozpoznające bakteryjne DNA (nazywane są TLR9) oraz bakteryjne peptydy formylowe (za to odpowiadają receptory FPR1).
Autorzy zasugerowali, że reakcja zapalna w urazie może wynikać z faktu, że krew w w dużych ilościach białka i DNA ze zniszczonych mitochondriów wchodzą do komórek układ odpornościowy błędnie biorą te cząsteczki za bakteryjne.
Najpierw autorzy sprawdzili, czy dużo materiału ze zniszczonych mitochondriów faktycznie dostaje się do krwi podczas urazów. W tym celu zmierzyliśmy poziom mtDNA w osoczu krwi u 15 pacjentów z ciężkimi obrażeniami, ale bez otwarte rany i uszkodzenia przewód pokarmowy. Ich poziom mtDNA okazał się tysiące razy wyższy niż normalnie i nadal rósł w ciągu dnia po urazie. To samo obserwuje się u pacjentów poddawanych zabiegom chirurgicznym.
Następnie autorzy szczegółowo zbadali reakcję PMN na rozdrobnione mitochondria i ich poszczególne składniki: mitochondrialne DNA i peptydy formylowe. Okazało się, że cząsteczki te powodują taką samą reakcję w neutrofilach polimorfojądrowych, jak podobne substancje bakteryjne. W cytoplazmie neutrofili stężenie wapnia gwałtownie wzrasta, zaczynają wydzielać interleukinę IL-8 (interleukina-8) i czołgać się tam, gdzie stężenie substancji uwalnianych ze zniszczonych mitochondriów jest wyższe.
Specjalne eksperymenty wykazały, że mitochondrialne DNA jest rozpoznawane przez receptor TLR9, a peptydy formylowe przez receptor FPR1 (zgodnie z oczekiwaniami, na podstawie podobieństwa tych substancji mitochondrialnych do analogów bakteryjnych). Aktywowane neutrofile wydzielają enzym MMP-8, który rozkłada kolagen i umożliwia neutrofilom penetrację w głąb tkanek. Przy zbyt wielu aktywowanych neutrofilach może to prowadzić do martwicy, czyli śmierci tkanki. W przypadku prawdziwej infekcji bakteryjnej takie działania układu odpornościowego mogą mieć jednak sens, ponieważ wgryzając się w tkanki białe krwinki żerują na drobnoustrojach. Ale jeśli nie ma infekcji, z tej czynności organizm więcej szkody niż dobry. Ponadto eksperymenty wykazały, że neutrofile, które „wąchają” zniszczone mitochondria, tracą zdolność reagowania na rzeczywiste sygnały zagrożenia - bakteryjne peptydy formylowe. W rezultacie wzrasta ryzyko wystąpienia prawdziwych infekcji pourazowych.
Eksperymenty na szczurach potwierdziły, że składniki zniszczonych mitochondriów mogą prowadzić do ciężkich reakcji zapalnych. Podanie dożylne Substancje mitochondrialne powodowały zapalenie płuc i martwicę tkanki wątroby u szczurów doświadczalnych - wszystko to przy braku infekcji bakteryjnej. Te brutalne eksperymenty są uzasadnione tym, że pomogą skuteczniej radzić sobie z ostrymi reakcjami zapalnymi, które pojawiają się po urazach. Teraz stało się całkowicie jasne, że nie każdą sepsę można leczyć antybiotykami: podobne objawy mogą rozwijać się nawet przy całkowitym braku infekcji, w takim przypadku wymagają zupełnie innego leczenia.
Badanie wykazało, że wrodzony układ odpornościowy ssaków myli własne mitochondria bakterie chorobotwórcze. Ewolucyjna przeszłość mitochondriów, ich bakteryjne pochodzenie, dała początek nieoczekiwanemu efekt uboczny, bardzo nieprzyjemne dla osób, które doznały poważnego urazu. Jest to żywy przykład niedoskonałości struktury organizmów, którą tłumaczy ich ewolucyjna historia.
Dlaczego w toku ewolucji neutrofile nie rozwinęły się bardziej dokładne sposoby rozpoznawanie bakterii, dlaczego nie nauczyli się odróżniać ich od własnych mitochondriów? Być może chodzi o to, że peptydy formylowe i szczegóły strukturalne bakteryjnego DNA są bardzo wygodnymi i wszechstronnymi markerami molekularnymi, za pomocą których można szybko zidentyfikować każdą bakterię. Odrzucenie tych markerów na rzecz niektórych mniej uniwersalnych cech doprowadziłoby do zmniejszenia sprawności, zwłaszcza że poważne obrażenia, o których mowa, nadal pozostawiają dzikie zwierzęta z niewielkimi szansami na wyzdrowienie.