Исследователи из Университета Восточной Англии обнаружили сходство в биологических сетях при пяти разных состояниях — длительном COVID-19, синдроме хронической усталости, посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР), ревматоидном артрите и рассеянном склерозе. О том, как эти состояния могут нарушать одни и те же системы, связанные с иммунитетом, обменом веществ и производством энергии клетками, — в материале «Известий».

Исследование опубликовано в Journal of Translational Medicine (JTM). Ученые обратили внимание на пять состояний, которые могут начинаться по-разному.

Пациенты при всех пяти состояниях могут испытывать выраженную усталость, проблемы с концентрацией и так называемый туман в голове, нарушения сна, расстройства автономной нервной системы и значительное снижение 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.

По его словам, исследователи хотели понять, почему при столь разных заболеваниях возникают похожие симптомы. Анализ показал возможную связь между ними на уровне биологических систем.

Исследователи изучали не только линейную последовательность ДНК, но и то, как генетический материал складывается в трехмерном пространстве клетки. Такое расположение позволяет участкам генома, которые находятся далеко друг от друга в последовательности ДНК, физически контактировать и влиять на активность генов.

Работа имела вычислительный характер: ученые не собирали новые образцы пациентов. Они объединили ранее опубликованные генетические данные о длительном COVID-19, ПТСР, ревматоидном артрите и рассеянном склерозе с данными о трехмерной организации генома, полученными в предыдущем исследовании синдрома 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.

Изначально ученые ожидали обнаружить хотя бы некоторое пересечение генов, связанных с пятью состояниями. Однако на уровне отдельных генов прямого совпадения оказалось неожиданно мало.

Ситуация изменилась при анализе взаимодействия генов в сложных биологических сетях. Исследователи обнаружили, что генетические изменения, которые по отдельности выглядели несвязанными, могут быть включены 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 добавил, что при изучении взаимодействия генов картина оказалась другой: заболевания выглядели значительно более связанными между собой. В числе общих систем оказались иммунные и воспалительные сигнальные процессы, производство энергии в митохондриях, регуляция обмена веществ, реакции на стресс и нейроэндокринные механизмы.

Полученные данные могут помочь объяснить, почему разные первоначальные события способны сопровождаться похожими проявлениями. Исследователи предполагают, что вирусная инфекция и психологическая травма могут воздействовать на разные процессы, но 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.

По его словам, инфекция COVID-19 может приводить к длительной активации иммунной системы, тогда как травматический стресс способен нарушать работу путей, связанных с гормонами стресса и воспалительными реакциями. Однако, по предположению ученых, оба процесса могут воздействовать на общие биологические цепочки, регулирующие производство энергии, работу иммунитета и устойчивость клеток.

Исследователи подчеркивают: речь идет о возможной общей модели, а не о доказательстве единой причины пяти состояний. Разные заболевания могут начинаться под воздействием разных факторов, но приводить к нарушениям некоторых одинаковых биологических систем.

В ходе анализа ученые также выделили несколько так называемых генов-узлов — участков, расположенных в активных точках общих биологических сетей. Среди них оказались гены, связанные с регуляцией иммунитета, воспалительными процессами и производством энергии митохондриями.

Отдельное внимание исследователи уделили гену LAG3 при синдроме хронической усталости. Он связан с истощением Т-клеток — состоянием, при котором иммунные клетки могут становиться менее эффективными после длительной активации. При этом сами исследователи отмечают, что выявленные гены пока остаются кандидатами для дальнейшего изучения. Полученных данных недостаточно, чтобы установить 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.

Одним из возможных направлений дальнейшей работы исследователи называют поиск объективных биологических признаков заболеваний. Синдром хронической усталости и длительный COVID-19 сейчас в значительной степени диагностируют на основе симптомов, а универсального лабораторного теста для них нет.

Ранее исследования позволили создать анализ крови для синдрома хронической усталости, показавший перспективные результаты. Однако для практического применения такой подход требует дополнительной проверки. Новая работа поднимает вопрос о том, можно ли обнаружить 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.