Mitochondrie jsou potomky volně žijících mikroorganismů, které se staly dobrovolnými zajatci jiných buněk na úsvitu pozemského života. Dokladem jejich dávného zajetí je dědičná informace, kterou si stále ještě nesou.

Asi před patnácti lety přivezli do Mississippského lékařského centra v Jacksonu pacienta s frakturou pánve. Vypadalo to, že dostal těžkou bakteriální infekci, kterou jeho tělo nemůže zvládnout a že navzdory léčbě antibiotiky, umře. Traumatolog Carl Hauser prováděl krevní testy stále dokola, ale na žádného původce infekce nemohl přijít. Čas se pacientovi krátil a tak Hauser jako poslední možnost zkusil transfuzí vyměnit pacientovu srážející se krev za jinou. Třicet litrů krve udělalo zázrak – pacient se jako mávnutím kouzelného proutku uzdravil.
Až do dnešních dnů lékařům trvalo, než našli v poškozené tkáni viníka, který se jim tehdy chystal pacienta zabít. Nyní je doktor Hauser zaměstnanec Harvard Medical School v Bostonu ve státě Massachusetts a je přesvědčen, že se mu s týmem spolupracovníků konečně podařilo prokázat, že tehdejším viníkem byly molekuly produkované mitochondriemi. Patnáct let práce se jim nyní zúročilo v podobě publikace v časopisu Nature.

Mitochondrie
Většina buněk našeho těla má jedno jádro a v něm má třemi miliardami písmen genetického kódu zapsáno několik desítek tisíc genů. Není to jediná dědičná informace v našem těle. Kromě jádra hostí buňka i několik tisíc mitochondrií a v každé z nich je 16 569 písmeny genetického kódu zapsáno 37 genů. Mitochondriální DNA je proti jaderné dědičnosti jen „plivnutí do moře“, ale zanedbatelná není. Poruchy mitochondriálních genů bývají příčinou řady vážných chorob, např. některých typů svalových dystrofií, nebo diabetes 2. typu. Rozhodují o „výkonnosti buněk, protože mají na starosti energetickou bilanci buňky. Protože při jejich provozu vzniká hodně škodlivých radikálů, říká se jim také „buněčné elektrárny se špinavým provozem“.
Soudí se, že mitochondrie byly původně samostatné organismy, které se nám kdysi dávno zamontovaly do buněk jako parazité. S postupem času jsme si na sebe vzájemně zvykli a začali spolupracovat. Mělo k tomu dojít přibližně před 2 miliardami let s alfaproteobakteriemi, které se podobaly dnešnímu parazitickému bakteriálnímu rodu Rickettsia. Časem jsme natolik „srostli“, že to dnes považujeme za normální a mitochondriím říkáme organely. Učenci pro mitochondrie někdy používají termín endosymbiont.

Infekce

Carl J. Hauser: „Když si vyvrknete kotník a noha vám zmodrá, vznikne zánět, ale jinak dobrý. Když se vážně zraníte, dostanou se vám mitochondrie do oběhu, zapálí se vám celé tělo a můžete snadno skončit na ventilátoru a dialýze protože vám začnou selhávat orgány jeden za druhým.“

Když se nám do těla namontují bakterie, mluvíme o sepsi. K jejím projevům patří růst tělesné teploty nad 38 ^oC nebo naopak pokles pod 36 ^oC. Rozbuší se nám srdce (tachykardie je nad 90/min) a nemůžeme popadnout dech (dechová frekvence vzroste nad 20 dechů/min). Kromě toho nám většinou vzroste počet leukocytů (nad 12x109/l). Charakteristické je, že více než 10 % jich je nezralých.  Pokud sepse přejde do těžké formy, přidává se pokles tlaku a orgánové dysfunkce, v krvi se zvyšuje obsah kyseliny mléčné, roste acidóza. Pokud se stav dále zhoršuje, nastává šok spojený s hypotenzí, která je definována jako systolický tlak nižší než 90 torr. Charakteristický je nárůst hodnot i v dalších indikátorech (prokalcitonin - PCT, C-reaktivní protein - CRP, tumor necrosis faktor - alfa, interleukin 1, interleukin 8, protein C, komplement 3a). Tyto podrobnosti si zde jmenujeme jen pro představu, co všechno vědce mátlo, když onoho prapůvodce zla hledali.

Syndrom systémové zánětlivé odpovědi (SIRS) jako selhání rozeznání identity
Zranění někdy navodí  stav, který se projevuje stejně, jako zánět způsobený těžkou infekcí (SIRS). Jediným rozdílem je, že v laboratoři nemohou přijít na původce infekce. Případně zjišťují počty  patogenů jako nízké. To, že se frakturami zraněný člověk setkal s těžkou infekcí zrovna ve chvíli, kdy se mu nehoda stala, se mnohým lékařům nezdálo pravděpodobné již delší dobu a tak se většinou házela vina na oslabený organismus, který „dovolil“  bakteriím uvězněným ve střevech  překonat barieru a navodit sepsi, na jejímž konci je smrt pacienta. Časem se ukázalo, že tomu tak není a to vědce nasměrovalo pátrat po původci v poškozených tkáních.

Hausera napadlo, že by viníkem mohly být mitochondrie. Nikoli jejich geny ale jejich povrchové struktury. Za příčinu SIRS začal podezřívat aktivace imunitního systému navozenou molekulami peptidů, které se při poškození tkáně uvolňují do krve a dostávají se do kontaktu s leukocyty. Představoval si, že dokud jsou mitochondrie v buňce, žijí si svým životem a vše je v nejlepším pořádku. Jakmile se ale při těžkém úrazu dostanou mimo buňku a začnou se nám potulovat v krevním řečišti, naše tělo si vzpomene, že to byly kdysi bakterie a zahájí proti nim útok. Vede jej vším co má k dispozici, jako kdyby šlo o nebezpečného původce infekční nemoci a výsledkem je onen septický syndrom systémové zánětlivé odpovědi (SIRS).

Ověření hypotézy
Aby vědci zjistili, zda jsou na správné stopě, odebrali vzorky krve patnácti těžce poraněným pacientům a porovnali je se zdravými lidmi. Ukázalo se, že zranění měli v krvi tisíckrát více mitochondriální DNA. To znamená, že se v jejich tkáních muselo imunitnímu systému „odhalit“ také tisíckrát více mitochondriálních peptidů.

 

Reakce na mitochondriální antigeny, které jsme mylně považovali za bakteriální infekce, mohou mít na svědomí hodně pomníčků.

Další pokus ukázal, že mitochondriální peptidy skutečně umí imunitní buňky vyprovokovat k nepříčetnosti.
Potvrdil to pokus na potkanech, kterým infuzí do těla vpravili tolik mitochondriálních peptidů, aby jich v krvi měli stejně jako pacienti po těžkém úrazu. Zvířatům vzápětí začaly selhávat plíce i játra a objevily se u nich stejné symptomy jako u lidí se syndromem SIRS.

Poznání pravého viníka „pseudoseptických stavů“ u těžce zraněných pacientů by měla brzo vyústit v praktickou aplikaci. Začalo být jasné, že klasická léčba antibiotiky v těchto případech toho mnoho nesvede. Bude třeba přijít na to, jak zamaskovat do těla vyplavené peptidy, aby zbytečně nedráždily hlídkující leukocyty. Jiným řešením by mohlo být utlumení imunitního systému po dobu, než se nám alergenní molekuly peptidů z těla vyplaví. Tato varianta ale asi nebude optimálním řešením, protože snižuje pacientovu obranyschopnost v době, kdy jí potřebuje a to dokonce ve zvýšené míře. Nebude-li ale po ruce lepší řešení tak i to může být cesta, jak by šlo lidské životy zachraňovat.
Kdysi pan Miroslav Horníček charakterizoval pokrok jako „neustále rychlejší přesouvání se z místa na místo“. Statistický nárůst těžkých zranění mu dává za pravdu. S tím poroste i počet případů syndromů SIRS a tak Hauserův objev přichází právě včas. Snad vše bude fungovat tak, jak si autoři objevu představují. Vadou na kráse toho všeho by mohlo být snad jen to, že těžce zraněný organismus potřebuje aktivovat imunitní systém, protože zranění jej vystavuje většímu nebezpečí infekce. Co když ho tím, že ho připravíme o aktivační funkci mitochondriálních molekul, poškodíme? Asi i tady bude platit zlatá střední cesta a že všeho moc škodí. Snad se felčarům brzo podaří najít způsob, jak mezi oběma extrémy balancovat tak, aby přeživších bylo co nejvíce. 

Prameny:  Harvard Medical School, Boston, Nature