Новая методика определения уровня внеклеточной ДНК и ее диагностические возможности у пациентов с септическим шоком

Введение. Многочисленные исследования показали значимую роль внеклеточной ДНК (вкДНК) в качестве маркера и медиатора септического процесса. Избыточное образование вкДНК ассоциировано с неблагоприятными клиническими событиями, что позволяет рассматривать эту структуру в качестве потенциальной мишени для терапии.

Цель – исследовать уровень внеклеточной ДНК у пациентов при септическом шоке, оценить корреляцию уровня вкДНК с клинико-лабораторными данными пациентов, риском развития острого повреждения почек и летальностью.

Материалы и методы. В проспективное одноцентровое наблюдательное пилотное исследование было включено 52 пациента старше 18 лет с клинической картиной септического шока (критерии Sepsis-3), поступившие в отделение реанимации и интенсивной терапии ГБУЗ «ГКБ им. С. С. Юдина» ДЗМ в период с августа 2023 г. по май 2024 г.

Результаты. Итоговое число пациентов, включенных в исследование, составило n = 52 (64% мужчин и 36% женщин) в возрасте 52,1 ± 17,3 лет, с тяжестью состояния по SOFA 10 ± 4 и Apache II 22 ± 7 баллов соответственно. Концентрация вкДНК составила 3041 (876–7815,0) нг/мл. Корреляционный анализ выявил связи различной направленности с клинико-лабораторными данными, наиболее значимой из которых была умеренно положительная корреляция с уровнем лактата (r_xy = 0,49, р < 0,0001) и креатинина (r_xy = 0,42, р < 0,002). Анализ ROC-кривых показал связь уровня вкДНК с 28-дневной летальностью (площадь под кривой 0,69, AUC 95% доверительный интервал (ДИ) (0,54–0,84), p = 0,031; уровень cut-off – 1893 нг/мл; чувствительность 72,2% и специфичность 62,5%).

Заключение. В результате проведенного исследования было установлено, что вкДНК имеет диагностическую значимость при септическом шоке, а уровень вкДНК коррелирует с клинико-диагностическими данными и значимыми клиническими событиями у пациентов с септическим шоком.

1. Киров М. Ю., Кузьков В. В., Проценко Д. Н. др. Септический шок у взрослых: клинические рекомендации Общероссийской общественной организации «Федерация анестезиологов и реаниматологов» // Вестник интенсивной терапии имени А. И. Салтанова. – 2023. – Т. 4. – С. 7–42. https://doi.org/10.21320/1818-474X-2023-4-7-42.

2. Писарев В. М., Чумаченко А. Г., Филев А. Д. Комбинация молекулярных биомаркеров ДНК в прогнозе исхода критических состояний // Общая реаниматология. – 2019. – Т. 15, № 3. – С. 31–47. https://doi.org/10.15360/1813-9779-2019-3-31-47.

3. Филев А. Д., Писарев В. М. Внеклеточная ДНК в медицине неотложных состояний // Журнал им. Н. В. Склифосовского «Неотложная медицинская помощь». – 2020. – Т. 9, № 1. – P. 96–107. https://doi.org/10.23934/2223-9022-2020-9-1-96-107.

4. Alcaide M., Cheung M., Hillman J. Evaluating the quantity, qual ity and size distribution of cell-free DNA by multiplex droplet digital PCR // Scientific Reports. – 2020. – Vol. 10, № 1. – P. 12564. http://doi.org/10.1038/s41598-020-69432-x.

5. Avriel A., Paryente Wiessman M., Almog Y. Admission cell free DNA levels predict 28-day mortality in patients with severe sepsis in intensive care // PLoS ONE. – 2014. – Vol. 9, № 6. – P. e100514. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0100514.

6. Beltrán-García J., Manclús J., García-López E. Comparative analysis of chro matin-delivered biomarkers in the monitoring of sepsis and septic shock: a pilot study // International Journal of Molecular Sciences. – 2021. – Vol. 22, № 18. – P. 9935. http://doi.org/10.3390/ijms22189935.

7. Charoensappakit A., Sae-khow K., Rattanaliam P. Cell-free DNA as diagnos tic and prognostic biomarkers for adult sepsis: a systematic review and me ta-analysis // Scientific Reports. – 2023. – Vol. 13, № 1. – P. 19624. http://doi.org/10.1038/s41598-023-46663-2.

8. Chen Z., Zhang H., Qu M. Review: The Emerging role of neutrophil ex tracellular traps in sepsis and sepsis-associated thrombosis // Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. – 2021. – Vol. 11. – P. 653228. http://doi.org/10.3389/fcimb.2021.653228.

9. Cheng Z., Abrams S., Austin J. The central role and possible mechanisms of bacterial dnas in sepsis developmen // Mediators of Inflammation. – 2020. – 7418342. – P. 1–11. http://doi.org/10.1155/2020/7418342.

10. Clementi A., Virzì G., Brocca A. The Role of Cell-Free plasma DNA in criti cally ill patients with sepsis // Blood Purification. – 2016. – Vol. 41, № 1–3. – P. 34–40. http://doi.org/10.1159/000440975.

11. Czaikoski P. G., Mota J., Nascimento D. Neutrophil extracellular traps induce organ damage during experimental and clinical sepsis // PLOS ONE. – 2016. – Vol. 11, № 2. – P. e0148142. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0148142.

12. Dennhardt S., Ceanga I., Baumbach P. Cell-free DNA in patients with sepsis: long term trajectory and association with 28-day mortality and sepsis-asso ciated acute kidney injury // Frontiers in Immunology. – 2024. – Vol. 15. – P. 1382003. http://doi.org/10.3389/fimmu.2024.1382003.

13. Denning N.-L., Aziz M., Gurien S. DAMPs and NETs in Sepsis // Frontiers in im munology. – 2019. – Vol. 10. – P. 2536. http://doi.org/10.3389/fimmu.2019.02536.

14. Duplessis C., Gregory M., Frey K. Evaluating the discriminating capacity of cell death (apoptotic) biomarkers in sepsis // Journal of Intensive Care. – 2018. – № 6. – P. 72. http://doi.org/10.1186/s40560-018-0341-5.

15. Englert H., Rangaswamy C., Deppermann C. Defective NET clearance con tributes to sustained FXII activation in COVID-19-associated pulmonary thrombo-inflammation // EBioMedicine. – 2021. – Vol. 67. – P. 103382. http://doi.org/10.1016/j.ebiom.2021.103382.

16. Evans L., Rhodes A., Alhazzani W. Surviving sepsis campaign: interna tional guidelines for management of sepsis and septic shock 2021 // Criti cal Care Medicine. – 2021. – Vol. 47, № 11. –P. e1063–e1143. http://doi.org/10.1097/CCM.0000000000005337.

17. Fuchs T. A., Brill A., Duerschmied D. Extracellular DNA traps promote thrombosis // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2010. – Vol. 107, № 36. – P. 15880–15885. http://doi.org/10.1073/pnas.1005743107.

18. Fyodorov D. V., Zhou B. R., Skoultchi A. Emerging roles of linker histones in regulating chromatin structure and function // Nature Reviews Molecular Cell Biology. – 2018. – Vol. 19, № 3. – P. 192–206. http://doi.org/10.1038/nrm.2017.94.

19. Gierlikowska B., Stachura A., Gierlikowski W. The impact of cytokines on neutrophils’ phagocytosis and net formation during sepsis – a review // In ternational Journal of Molecular Sciences. – 2022. – Vol. 23, № 9. – P. 5076. http://doi.org/10.3390/ijms23095076.

20. Haem Rahimi M., Bidar F., Lukaszewicz A. Association of pronounced eleva tion of NET formation and nucleosome biomarkers with mortality in patients with septic shock // Annals of Intensive Care. – 2023. – Vol. 13, № 1. – P. 102. http://doi.org/10.1186/s13613-023-01204-y.

21. Hotchkiss R. S., Nicholson D. W. Apoptosis and caspases regulate death and inflammation in sepsis // Nature Reviews Immunology. – 2006. – Vol. 6, № 11. – P. 813–822. http://doi.org/10.1038/nri1943.

22. Kimball A. S., Obi A. T., Diaz J. A. The emerging role of nets in venous thrombosis and immunothrombosis // Frontiers in Immunology. – 2016. – Vol. 7. – P. 236. http://doi.org/10.3389/fimmu.2016.00236.

23. Kolaczkowska E., Jenne Craig N., Surewaard Bas G. Molecular mechanisms of NET formation and degradation revealed by intravital imaging in the liver vasculature // Nature Communications. – 2015. – Vol. 6. – P. 6673. http://doi.org/10.1038/ncomms7673.

24. Krieg A. M. Therapeutic potential of Toll-like receptor 9 activation // Nature Reviews Drug Discovery. – 2006. – Vol. 5, № 6. – P. 471–484. http://doi.org/10.1038/nrd2059.

25. Kung C.-T., Hsiao S. Y., Tsai T. C. Plasma nuclear and mitochondrial DNA levels as predictors of outcome in severe sepsis patients in the emergen cy room // Journal of Translational Medicine. – 2012. – Vol. 10. – P. 130. http://doi.org/10.1186/1479-5876-10-130.

26. Leffler J., Martin M., Gullstrand B. Neutrophil extracellular traps that are not degraded in systemic lupus erythematosus activate complement exacer bating the disease // The Journal of Immunology. – 2012. – Vol. 188, № 7. – P. 3522–3531. http://doi.org/10.4049/jimmunol.1102404.

27. Liao W., Zuo X., Lin G. Microbial cell-free DNA in plasma of patients with sepsis: a potential diagnostic methodology // Discovery Medicine. – 2020. – Vol. 157, № 29. – P. 129–137.

28. Locke M., Longstaff C. Extracellular histones inhibit fibrinolysis through non covalent and covalent interactions with fibrin // Thrombosis and Haemostasis. – 2021. – Vol. 121, № 4. – P. 464–476. http://doi.org/10.1055/s-0040-1718760.

29. Maruchi Y., Tsuda M., Mori H. Plasma myeloperoxidase-conjugated DNA level predicts outcomes and organ dysfunction in patients with septic shock // Criti cal Care. – 2018. – Vol. 22. – P. 176. http://doi.org/10.1186/s13054-018-2109-7.

30. McDonald B., Davis R. P., Kim S. J. Platelets and neutrophil extracellu lar traps collaborate to promote intravascular coagulation during sep sis in mice // Blood. – 2017. – Vol. 129, № 10. – P. 1357–1367. http://doi.org/10.1182/blood-2016-09-741298.

31. Nofi C. P., Wang P., Aziz M. Chromatin-Associated molecular patterns (CAMPs) in sepsis // Cell Death & Disease. – 2022. – Vol. 13. – P. 700. http://doi.org/10.1038/s41419-022-05155-3.

32. Orbey B., Cuhruk H., Cuhruk M. Can plasma-free DNA concentration be a diagnostic tool in critically ill septic patients? // Critical Care. – 2007. – Vol. 11, № 2. – P. 48. http://doi.org/10.1186/cc5208.

33. Rafa A. Y., Filliaux S., Lyubchenko Y. L. Nanoscale characterization of interaction of nucleosomes with h1 linker histone // International Journal of Molecular Sciences. – 2024. – Vol. 26, № 1. – P. 303. http://doi.org/10.3390/ijms26010303.

34. Santocki M., Kolaczkowska E. On neutrophil extracellular trap (net) removal: what we know thus far and why so little // Cells. – 2020. – Vol. 9, № 9. – P. 2079. http://doi.org/10.3390/cells9092079.

35. Semeraro F., Ammollo C., Morrissey J. Extracellular histones promote thrombin generation through platelet-dependent mechanisms: involvement of platelet TLR2 and TLR4 // Blood. – 2011. – Vol. 118, № 7. – P. 1952–1961. http://doi.org/10.1182/blood-2011-03-343061.

36. Ungerer V., Bronkhorst A. J., Holdenrieder S. Preanalytical variables that affect the outcome of cell-free DNA measurements // Critical Reviews in Clinical Laboratory Sciences. – 2020. – Vol. 57, № 7. – P. 484–507. http://doi.org/10.1080/10408363.2020.1750558.

37. Wang H., Wang C., Zhao M. H. Neutrophil extracellular traps can activate alternative complement pathways // Clinical and Experimental Immunology. – 2015. – Vol. 181, № 3. – P. 518–527. http://doi.org/10.1111/cei.12654.

38. Xia D. L., Zhang H., Luo Qing Li. Cell-free DNA increase over first 48 hours in emergency intensive care unit predicts fatal outcome in patients with shock // Journal of International Medical Research. – 2016. – Vol. 44, № 5. – P. 1002–1012. http://doi.org/10.1177/0300060516650785.

39. Xu F., Tan X., Wang J. Cell-free DNA predicts all-cause mortality of sepsis-induced acute kidney injury // Renal Failure. – 2024. – Vol. 46, № 1. – P. 2273422. http://doi.org/10.1080/0886022X.2023.2273422.

40. Zhang H., Wang Y., Qu M. Neutrophil, neutrophil extracellular traps and endothelial cell dysfunction in sepsis // Clinical and Translational Medicine. – 2023. – Vol. 13, № 1. – P. e1170. http://doi.org/10.1002/ctm2.1170.

41. Zhang M. Effects of cell-free DNA on kidney disease and intervention strategies // Frontiers in Pharmacology. – 2024. – Vol. 15. – P. 1377874. http://doi.org/10.3389/fphar.2024.1377874

42. Zhang Q., Raoof M., Chen Y. Circulating mitochondrial DAMPs cause inflammatory responses to injury // Nature. – 2010. – Vol. 7285, № 464. – P. 104–107. http://doi.org/10.1038/nature08780

43. Zhou Y., Xu Z., Liu Z. Impact of neutrophil extracellular traps on thrombosis formation: new findings and future perspective // Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. – 2022. – Vol. 12. – P. 910908. http://doi.org/10.3389/fcimb.2022.910908