Ученые из Университета Восточной Англии выявили общие черты в биологических сетях для пяти разных состояний — длительного COVID-19, синдрома хронической усталости, посттравматического стрессового расстройства (ПТСР), ревматоидного артрита и рассеянного склероза. О том, каким образом эти состояния способны затрагивать одинаковые системы, отвечающие за иммунитет, метаболизм и выработку энергии клетками, — в публикации «Известий».

Пять недугов — схожие проявления: что оказалось общим

Работа представлена в Journal of Translational Medicine (JTM). Специалисты сосредоточились на пяти состояниях, способных стартовать неодинаково.

Справка «Известий»

Синдром хронической усталости, или миалгический энцефаломиелит, часто появляется после вирусной инфекции, длительный COVID-19 развивается после заражения SARS-CoV-2 (тяжелый острый респираторный синдром со штаммом коронавируса 2), ПТСР связан с травматическим опытом, а ревматоидный артрит и рассеянный склероз идут вместе с нарушениями в работе иммунной системы.

При всех пяти состояниях пациенты могут отмечать сильную усталость, трудности с концентрацией и так называемый туман в голове, проблемы со сном, сбои автономной нервной системы и заметное падение повседневной активности.

Дмитрий Пшежетский, ведущий автор исследования

До сих пор такие заболевания, как длительный COVID-19, посттравматическое стрессовое расстройство, синдром хронической усталости, рассеянный склероз и ревматоидный артрит, рассматривались как, казалось бы, не связанные между собой и вызываемые совершенно разными событиями.

Как он отметил, ученые стремились выяснить, почему при настолько разных болезнях появляются схожие признаки. Анализ продемонстрировал вероятную связь между ними на уровне биологических систем.

Вопрос не в единичных генах: специалисты исследовали трехмерную структуру ДНК

Ученые рассматривали не только линейный порядок ДНК, но и то, как генетический материал укладывается в трехмерном пространстве клетки. Подобное расположение дает участкам генома, которые в последовательности ДНК расположены далеко друг от друга, возможность физически соприкасаться и воздействовать на активность генов.

Исследование носило вычислительный характер: специалисты не брали новые образцы у пациентов. Они соединили уже опубликованные генетические сведения о длительном COVID-19, ПТСР, ревматоидном артрите и рассеянном склерозе с данными о трехмерной организации генома, которые были получены в более ранней работе по синдрому хронической усталости.

Эван Хантер, доктор

ДНК в наших клетках свернута таким образом, что участки линейной последовательности, расположенные далеко друг от друга, могут соприкасаться, и именно в этих точках контакта осуществляется управление генами.

Гены практически не пересеклись — зато совпали биологические сети

Поначалу специалисты рассчитывали найти хотя бы частичное пересечение генов, связанных с пятью состояниями. Но на уровне отдельных генов прямых совпадений оказалось удивительно немного.

Картина поменялась при изучении взаимодействия генов в сложных биологических сетях. Ученые выявили, что генетические изменения, которые по отдельности казались не связанными, способны входить в одни и те же регуляторные системы.

Дмитрий Пшежетский

Мы ожидали обнаружить хотя бы некоторое совпадение генов в разных условиях. Но на самом деле мы обнаружили обратное. На уровне отдельных генов удивительно мало прямого совпадения между длительным COVID-19, синдромом хронической усталости, посттравматическим стрессовым расстройством, рассеянным склерозом и ревматоидным артритом.

Он заметил, что при анализе взаимодействия генов картина предстала иной: болезни казались гораздо более взаимосвязанными. Среди общих систем оказались иммунные и воспалительные сигнальные пути, выработка энергии в митохондриях, контроль обмена веществ, реакции на стресс и нейроэндокринные механизмы.

Заражение и стресс — неодинаковые причины, но вероятен общий путь к усталости

Добытые сведения могут помочь понять, почему разные исходные события способны вести к схожим проявлениям. Ученые предполагают, что вирусная инфекция и психологическая травма могут затрагивать разные процессы, однако затем нарушения способны сходиться на общих биологических системах.

Дмитрий Пшежетский

Теперь мы считаем, что ответ может заключаться в общих регуляторных сетях, встроенных в иммунную и метаболическую системы организма.

Как он пояснил, инфекция COVID-19 может вызывать продолжительную активацию иммунной системы, тогда как травматический стресс способен нарушать работу путей, связанных с гормонами стресса и воспалительными реакциями. Однако, по мнению специалистов, оба процесса могут влиять на общие биологические цепочки, которые регулируют выработку энергии, работу иммунитета и устойчивость клеток.

Ученые подчеркивают: речь идет о вероятной общей модели, а не о доказательстве единой причины пяти состояний. Разные болезни могут стартовать под влиянием разных факторов, но приводить к сбоям в некоторых одинаковых биологических системах.

Иммунная система и энергия клеток: какие участки оказались значимыми

В процессе анализа специалисты также определили несколько так называемых генов-узлов — участков, которые находятся в активных точках общих биологических сетей. Среди них были гены, связанные с регуляцией иммунитета, воспалительными процессами и выработкой энергии митохондриями.

Особое внимание ученые обратили на ген LAG3 при синдроме хронической усталости. Он связан с истощением Т-клеток — состоянием, при котором иммунные клетки могут становиться менее результативными после продолжительной активации. При этом сами исследователи замечают, что найденные гены пока остаются кандидатами для дальнейшего анализа. Имеющихся данных недостаточно, чтобы определить их точную роль в развитии хронической усталости.

Дмитрий Пшежетский

Эта работа дополняет растущий объем доказательств, свидетельствующих о том, что стойкая дисфункция иммунной системы может играть гораздо большую роль в хронических заболеваниях, связанных с усталостью, чем считалось ранее.

Общие биологические маркеры — что специалисты намерены проверить далее

Одним из вероятных направлений будущих исследований ученые называют поиск объективных биологических признаков заболеваний. Синдром хронической усталости и длительный COVID-19 сейчас во многом диагностируют по симптомам, а универсального лабораторного теста для них не существует.

До этого исследования дали возможность создать анализ крови для синдрома хронической усталости, который показал многообещающие результаты. Однако для практического применения такой подход требует дополнительной проверки. Новая работа ставит вопрос о том, можно ли выявить общие биологические признаки сразу для нескольких состояний.

Дмитрий Пшежетский

Мы надеемся, что наша работа проложит путь к объективным анализам крови, способным выявлять скрытые биологические признаки, а не полагаться исключительно на симптомы, о которых сообщают сами пациенты.