Исход серьезной травмы можно предсказать с помощью мультиомиксного анализа крови

Два человека могут быть госпитализированы со схожими травмами, получать одно и то же лечение, и при этом исходы могут быть совершенно разными. Пациенты по-разному отвечают даже на процедуры для остановки кровотечения. Так, введение донорской крови и ее продуктов иногда связано с осложнениями, такими как тромбовоспаление, органная недостаточность и даже смерть.

Тромбовоспаление — плохо изученное сочетание процессов коагуляции, воспаления и иммунной дерегуляции. При травме компоненты тканей, нуклеиновые кислоты, белки и метаболиты поступают в кровоток, что активирует воспаление, которое осложняется шоком и последующей реперфузией. Даже после реанимации и стабилизации у пациентов с повреждением эндотелия, повышенной передачей иммунных сигналов и воспалением может развиться органная недостаточность. Кроме того, эти пациенты подвергаются повышенному риску инфекций, отчасти из-за нерегулируемого воспалительного состояния. Исследователи из США выяснили, можно ли по характеристикам поступившего с травмами пациента предсказать исход лечения.

Анализ ранее проведенных клинических испытаний показал, что у выздоровевших пациентов был определенный эндотип со специфическим профилем воспаления. Авторы исследования предположили, что мультиомиксное плазматическое профилирование может помочь идентифицировать эндотипы тромбовоспаления и специфические траектории изменения состояния пациентов с различными исходами. Они многократно отбирали образцы крови у пациентов, чтобы охарактеризовать молекулярные сигнатуры после травмы.

Всего в исследовании приняли участие 118 пациентов с тяжелыми травмами. У них кровь отбирали на месте, в отделении неотложной помощи, через 2, 4, 6, 12, 24, 48, 72, 120 и 168 часов или до выписки, всего 759 образцов плюс 97 образцов донорской крови в качестве контролей. В плазме определили 1012 белков и 472 метаболита.

Пациентов разделили по степени тяжести шока. Авторы отметили раннюю активацию цикла трикарбоновых кислот и биосинтеза аргинина, а также устойчивую активацию метаболизма аминокислот и тиамина. Метаболизм гипотаурина достигал пика через 2–6 часов, а метаболизм сфинголипидов и гистидина оставался повышенным до 24 часов. Через 24–48 часов наблюдалось увеличение биосинтеза нуклеиновых кислот, глутатиона, гормонов и жирных кислот.

Анализ протеомных маркеров плазмы выявил высокую экспрессию белков детоксикации, регулирования жидкости и дегрануляции нейтрофилов/тромбоцитов в первые 6 часов после травмы. За этим следовала активация иммунных ответов и системы комплемента и процессы коагуляции в течение примерно 24 часов. Этому сопутствовало повышение уровня белков, участвующих в ремоделировании и метаболизме липидов, а также антимикробной активности. Между 4 и 48 часами произошел второй всплеск активности белков дегрануляции нейтрофилов и гликолиза, за которым последовал сильный пик белков, участвующих в ответе острой фазы, активности лейкоцитов, регуляции комплемента и гипоксии.

При анализе метаболитов выделили несколько состояний, которые отражают увеличение или уменьшение уровней специфических метаболитов. Некоторые состояния были характерны для пациентов сразу после травмы, другие — для периода выздоровления. По изменениям состояний выделили траектории их развития. У некоторых пациентов состояния сохранялись долгое время, у других — быстро менялись. Траектории могли начинаться одним и тем же состоянием, но приводить к разным исходам. Некоторые траектории чаще оканчивались смертью, другие — повреждением легких, легочной и сердечной недостаточностью или выздоровлением. Например, у пациентов, у которых развилась сердечная недостаточность, наблюдался повышенный уровень психозина (цитотоксичного сфинголипида), α-токоферолсукцината (формы витамина Е), мальтотриозы (олигосахарида) и гидроксикинуренина. У пациентов, у которых развилась легочная недостаточность, наблюдались более высокие уровни экспрессии психозина, гербинола и глутамилтаурина.

При анализе белков были также выделены протеомные состояния пациентов. Они различались преимущественно компонентами и динамикой свертывания и жизненными показателями. Как и в случае с метаболитами, при анализе протеомов тоже были построены траектории. Например, у пациентов с двумя разными траекториями было изначально тяжелое повреждение тканей и высокий метаболический стресс. Из них пациенты, следовавшие одной траектории, имели высокую смертность (90%) вскоре после травмы. Пациенты на другой траектории чаще восстанавливались после травмы и имели более низкую смертность (10%).

В конце концов траектории, построенные по метаболому и протеому, объединили в мультиомные. Они позволили предсказать исход травмы с точностью 93%. По словам Кирка Хансена, профессора биохимии Аншутского университета и автора статьи: «Это прецизионная медицина при травмах. Объединив данные протеомики и метаболомики, мы можем не только предсказывать результаты более точно, чем традиционные методы, но и начать понимать биологию, которая определяет эти результаты».

Простой анализ крови дает точный прогноз тяжелых последствий при травмах мозга