«Когда организм обнаруживает инфекцию, цинк участвует в выработке белков иммунного ответа, а затем он используется, чтобы остановить их производство», — сказал ведущий автор Дарен Кноелл, фармацевт, доктор философии, профессор фармации и внутренней медицины в штате Огайо. "Но дефицит цинка во время сепсиса, по-видимому, вызывает катастрофические сбои в работе системы, что приводит к усиленной и продолжительной воспалительной реакции."
Сепсис, осложнение, возникшее в результате системной инфекции, является основной причиной смерти в отделениях интенсивной терапии в США. Целых 20% людей, у которых развивается сепсис, умирают не от самой инфекции, а от перегрузки воспалительных химических сигналов, создаваемых иммунной системой, что в конечном итоге приводит к отказу органов.
Нуэлл и его исследовательская группа обнаружили, что цинк замедляет метаболизм, который контролирует «включение-выключение» генов, вырабатывающих белки иммунного ответа, предотвращая повреждение здоровых тканей вызываемым ими воспалением.
Это второй путь иммунной регуляции, зависимый от цинка, который Ннелл и его команда обнаружили за последние пять лет.
«Это исследование основывается на наших прошлых открытиях и дополнительно демонстрирует, что нашей иммунной системе необходим цинк для достижения сбалансированной и эффективной защиты от подавляющей инфекции», — сказал Нуэлл. "Эти новые данные служат дополнительным стимулом для определения степени, в которой цинк может быть полезен для предотвращения или лечения сепсиса, особенно у пациентов, у которых может быть дефицит цинка."
Хотя результаты показывают, что добавки с цинком могут принести пользу пациентам с риском сепсиса, Нуэлл говорит, что это не так просто.
«Во время болезни организм отводит цинк из крови к органам, поэтому его дефицит трудно обнаружить, особенно у людей, которые уже больны», — сказал Нуэлл, член Центра инноваций в области пищевых продуктов штата Огайо. "Без возможности точного определения дефицита мы не можем определить идеального пациента или терапевтическую дозу цинка."
Определить роль цинка при сепсисе также сложно. После железа цинк является самым распространенным минералом в организме человека, взаимодействуя с 10 000 белков в геноме. Хотя ученые знали, что цинк необходим для здоровья человека и иммунной системы на протяжении сотен лет, до недавнего времени было очень мало известно о том, как он функционирует на молекулярном уровне.
Чтобы помочь идентифицировать гены и сигнальные пути, на которые может влиять цинк, Нуэлл и его команда провели полногеномный микроматричный анализ легочной ткани, взятой у мышей с дефицитом цинка с сепсисом. Они обнаружили, что при сепсисе дефицит цинка влияет на множество сетей и проводящих путей.
Одно из самых сильных изменений наблюдалось в пути JAK-STAT3 и продукции сывороточного амилоида А (SAA) — белка, который только недавно был идентифицирован как ключевой игрок в иммунном ответе организма.
«Без цинка, присутствующего в достаточных количествах, путь JAK-STAT продолжает давать генам сигнал« включено »и продолжает производство этого воспалительного белка», — сказал Нуэлл. "Когда мы снова добавляем цинк в уравнение, он останавливает выработку JAK-STAT, SAA и активность острой реакции."
Нуэлл говорит, что обнаружение присутствия SAA в развитии сепсиса интересно, поскольку белок был связан с другими воспалительными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера и сердечно-сосудистые заболевания.
"Эти результаты не только предоставляют некоторые доказательства того, почему средства от простуды на основе цинка могут работать, но также дают намек на то, как дисбаланс цинка может также играть роль в хронических заболеваниях, связанных с воспалением."
Нуэлл, которая также является исследователем в Dorothy M из Огайо.
Институт сердца и легких Дэвиса изучает взаимосвязь между цинком и сепсисом в течение 8 лет. Предыдущее исследование его лаборатории выявило влияние цинка на другой путь иммунной регуляции, называемый NF-kappaB. Лаборатория Нуэля была первой, кто показал, как минерал помогает контролировать активность белка NF-kappaB, называемого IKKbeta, в иммунных клетках человека, что впоследствии снижает воспаление и предотвращает повреждение клеток.
Более раннее исследование, проведенное Knoell, также показало, что у мышей с дефицитом цинка в ответ на сепсис развивалось сильное воспаление, и у них в три раза больше шансов умереть, чем у мышей, соблюдающих нормальную диету. Добавки цинка улучшили результаты у мышей с дефицитом цинка.
Нуэлл говорит, что следующий шаг — посмотреть, применимы ли эти недавние открытия к людям.
Нуэлл говорит, что его лаборатория и другие исследователи также активно ищут биомаркеры, связанные с цинком, которые могут помочь ученым определить, сколько цинка используется иммунной системой, и помочь предсказать, кто может быть подвержен риску развития сепсиса.
«Как только мы сможем определить пациентов из группы риска, мы сможем начать гораздо более систематическую оценку добавок цинка», — сказал Кноэлл. «С таким небольшим количеством вмешательств, доступных при сепсисе, я надеюсь, что в ближайшие несколько лет мы увидим больше энергии вокруг разработки терапии на основе цинка."