Оксигенотерапия повреждает микробиом легких: новое звено патогенеза Covid-19
Несмотря на то, что легкие считаются относительно «чистыми и свободными» от бактерий, в них существует определенный баланс микробиоты, который может нарушаться при проведении оксигенотерапи
Одним из ключевых признаков Covid-19 является одышка, которая вызывается значительным снижением уровня кислорода в крови. Во время госпитализации такие пациенты получают оксигенотерапию для нормализации уровня кислорода.
Несмотря на то, что легкие считаются достаточно «чистыми и свободными» от бактерий, в них существует определенный баланс микробиоты. Новое исследование указывает на то, что оксигенотерапия может негативным образом воздействовать на этот баланс.
«Кислород в избыточном виде является токсином. Если поместить лабораторное животное в среду с 100% кислородом, то оно погибнет в течение 5 дней, при этом будут развиваться повреждения легких, схожих с таковыми при Covid-19 или легочной недостаточности другой этиологии», – рассуждают авторы исследования.
Пациенты в интенсивной терапии получают высокие дозы кислорода на протяжении длительного времени. Ученые решили исследовать, как при этом меняется состав и жизнедеятельность микроорганизмов легких. Различные бактерии достаточно слабо различаются в том, как они реагируют на высокие дозы кислорода.
Была проведена серия экспериментов на здоровых лабораторных мышах. Изменения оказались ровно такими, как предполагали ученые: кислород-толератные бактерии, такие как стафилококки, распространялись в этой среде куда активнее остальных.
Следующий вопрос заключался в том, какое из изменений происходит первым – повреждение легочной ткани или изменения микробиомных взаимоотношений? Оказалось, что микробиом реагировал на оксигенотерапию уже в течение первого дня, в то время как повреждения легких развивались только после 3 дня.
В последнем эксперименте ученые сравнили 2 группы генетически идентичных мышей, получавших оксигенотерапию: со стерильными легкими и с обычным легочным микробиомом. Первая группа не демонстрировала легочных повреждений, характерных для второй группы с естественной микрофлорой в легких.
Это исследование указывает на то, что в патогенезе легочных повреждений при Covid-19 у пациентов, получающих оксигенотерапию, по-видимому, определенную роль играет легочный микробиом.
Тем не менее, результаты использования антибиотиков оказались неожиданными: применение ванкомицина, обладающего эффективностью против грамположительных стафилококков, не повлияло на возникновение легочных повреждений, в отличие от цефтриаксона, направленного на грамотрицательные бактерии.
Авторы работы настаивают на том, чтобы на основании их данных не проводилось никаких изменений актуальных протоколов лечения, в особенности оксигенотерапии. Необходимо проведение рандомизированных контролируемых исследований для получения уверенных клинических рекомендаций.
Кислород – важный химический элемент, необходимый для поддержания жизни большинства организмов на планете. Однако, чистый кислород это токсичный газ. Почему кислород ускоряет старение и как организм с этим борется?
Для чего нам нужен кислород?
Человек, также как подавляющее большинство животных, растений и микроорганизмов, относится к аэробным организмам. Аэробы нуждаются в молекулах кислорода для синтеза энергии.
Все дело в том, что газ O₂ является мощным окислителем. Наверняка вы замечали, что если надкусить яблоко и оставить его на некоторое время на столе, то оно потемнеет. Полифенол, содержащийся во фрукте, вступит в химическую реакцию с атмосферным кислородом и окислится. Подобным образом, газ провоцирует появление ржавчины на металле. За определенное время, кислород способен «разъесть» практически любой материал.
В нашем случае, атмосферный кислород разлагается в легких до молекул и насыщает собой кровь. Благодаря кровообращению, организм доставляет эти молекулы к каждой клетке нашего тела. В клетках расположены митохондрии – «энергетические станции» организма. С помощью кислорода они окисляют питательные вещества и высвобождают энергию, необходимую для жизнедеятельности. Это процесс метаболизма. Условно, кислород позволяет митохондриям сжигать питательные вещества, как дрова в каминной топке.
Существуют и анаэробные организмы, способные получать энергию без окисления кислородом. Однако благодаря O₂ из одной и той же молекулы высвобождается в несколько раз больше энергии, чем без него. Именно поэтому аэробная жизнь доминирует на планете.
В атмосфере содержится почти 21% чистого кислорода. Безопасное для человека содержание составляет до 60%. При длительном вдыхании от 60 до 90% чистого O₂ клетки начинают гибнуть, провоцируя патологические процессы в организме, прежде всего, в легких. В конечном итоге, переизбыток газа приводит к смерти.
Однако даже нормальное содержание газа негативно сказывается на здоровье человека. Почему так происходит?
В процессе метаболизма в митохондриях 98% кислорода восстанавливается до воды. Однако 2% молекул газа превращаются в активные формы кислорода (АФК) – пероксиды и свободные радикалы с исключительной реактивностью. Они повреждают ДНК митохондрии, истощают энергетический запас клетки и провоцируют её преждевременную гибель. По-научному это называют окислительным стрессом. На окислительном стрессе основана теория старения английского ученого Денхама Хармана.
Разумеется, действия АФК организм старается держать под контролем. В частности, свободные радикалы используются для апоптоза – регулируемый процесс гибели инфицированных и поврежденных клеток. Каждый день в нашем теле умирает до 300 миллиардов клеток, а вместо них «рождаются» новые.
Окислительной стресс также является причинами синдрома хронической усталости, повышенного давления, атеросклероза (болезнь артерий), болезни Альцгеймера (деменция) и многих других заболеваний.
Как продлить свою молодость?
Одной из причин, что среди горцев Кавказа, Тибета, Памира и т.д. много долгожителей – малое количество потребляемого кислорода. Организм горцев привык компенсировать недостаток повышением уровня гемоглобина, а клетки приспосабливаются использовать O₂ экономичнее. В результате, отравление молекулой у них ниже.
Как можно дольше сохранять интенсивный обмен веществ – один из способов противостоять кислородному отравлению. Для этого исследователи рекомендуют вести активный образ жизни.
Российские ученые предлагают более действенный метод – разработать искусственные антиоксиданты и помочь клеткам бороться со свободными радикалами. Данные антиоксиданты получили название «ионы Скулачева». На их производство государство потратило 710 миллионов рублей.
«Эликсир молодости» уже испытали на животных. Согласно исследователям, искусственные антиоксиданты увеличили максимальный возраст подопытных и снизили риск развития определенных заболеваний. Возможно, вскоре человечество научится справляться с токсичностью кислорода, а продолжительность жизни увеличится.
Оксигенотерапия повреждает микробиом легких: новое звено патогенеза Covid-19
Несмотря на то, что легкие считаются относительно «чистыми и свободными» от бактерий, в них существует определенный баланс микробиоты, который может нарушаться при проведении оксигенотерапи
Одним из ключевых признаков Covid-19 является одышка, которая вызывается значительным снижением уровня кислорода в крови. Во время госпитализации такие пациенты получают оксигенотерапию для нормализации уровня кислорода.
Несмотря на то, что легкие считаются достаточно «чистыми и свободными» от бактерий, в них существует определенный баланс микробиоты. Новое исследование указывает на то, что оксигенотерапия может негативным образом воздействовать на этот баланс.
«Кислород в избыточном виде является токсином. Если поместить лабораторное животное в среду с 100% кислородом, то оно погибнет в течение 5 дней, при этом будут развиваться повреждения легких, схожих с таковыми при Covid-19 или легочной недостаточности другой этиологии», – рассуждают авторы исследования.
Пациенты в интенсивной терапии получают высокие дозы кислорода на протяжении длительного времени. Ученые решили исследовать, как при этом меняется состав и жизнедеятельность микроорганизмов легких. Различные бактерии достаточно слабо различаются в том, как они реагируют на высокие дозы кислорода.
Была проведена серия экспериментов на здоровых лабораторных мышах. Изменения оказались ровно такими, как предполагали ученые: кислород-толератные бактерии, такие как стафилококки, распространялись в этой среде куда активнее остальных.
Следующий вопрос заключался в том, какое из изменений происходит первым – повреждение легочной ткани или изменения микробиомных взаимоотношений? Оказалось, что микробиом реагировал на оксигенотерапию уже в течение первого дня, в то время как повреждения легких развивались только после 3 дня.
В последнем эксперименте ученые сравнили 2 группы генетически идентичных мышей, получавших оксигенотерапию: со стерильными легкими и с обычным легочным микробиомом. Первая группа не демонстрировала легочных повреждений, характерных для второй группы с естественной микрофлорой в легких.
Это исследование указывает на то, что в патогенезе легочных повреждений при Covid-19 у пациентов, получающих оксигенотерапию, по-видимому, определенную роль играет легочный микробиом.
Тем не менее, результаты использования антибиотиков оказались неожиданными: применение ванкомицина, обладающего эффективностью против грамположительных стафилококков, не повлияло на возникновение легочных повреждений, в отличие от цефтриаксона, направленного на грамотрицательные бактерии.
Авторы работы настаивают на том, чтобы на основании их данных не проводилось никаких изменений актуальных протоколов лечения, в особенности оксигенотерапии. Необходимо проведение рандомизированных контролируемых исследований для получения уверенных клинических рекомендаций.
Кислород – важный химический элемент, необходимый для поддержания жизни большинства организмов на планете. Однако, чистый кислород это токсичный газ. Почему кислород ускоряет старение и как организм с этим борется?
Для чего нам нужен кислород?
Человек, также как подавляющее большинство животных, растений и микроорганизмов, относится к аэробным организмам. Аэробы нуждаются в молекулах кислорода для синтеза энергии.
Все дело в том, что газ O₂ является мощным окислителем. Наверняка вы замечали, что если надкусить яблоко и оставить его на некоторое время на столе, то оно потемнеет. Полифенол, содержащийся во фрукте, вступит в химическую реакцию с атмосферным кислородом и окислится. Подобным образом, газ провоцирует появление ржавчины на металле. За определенное время, кислород способен «разъесть» практически любой материал.
В нашем случае, атмосферный кислород разлагается в легких до молекул и насыщает собой кровь. Благодаря кровообращению, организм доставляет эти молекулы к каждой клетке нашего тела. В клетках расположены митохондрии – «энергетические станции» организма. С помощью кислорода они окисляют питательные вещества и высвобождают энергию, необходимую для жизнедеятельности. Это процесс метаболизма. Условно, кислород позволяет митохондриям сжигать питательные вещества, как дрова в каминной топке.
Существуют и анаэробные организмы, способные получать энергию без окисления кислородом. Однако благодаря O₂ из одной и той же молекулы высвобождается в несколько раз больше энергии, чем без него. Именно поэтому аэробная жизнь доминирует на планете.
В атмосфере содержится почти 21% чистого кислорода. Безопасное для человека содержание составляет до 60%. При длительном вдыхании от 60 до 90% чистого O₂ клетки начинают гибнуть, провоцируя патологические процессы в организме, прежде всего, в легких. В конечном итоге, переизбыток газа приводит к смерти.
Однако даже нормальное содержание газа негативно сказывается на здоровье человека. Почему так происходит?
В процессе метаболизма в митохондриях 98% кислорода восстанавливается до воды. Однако 2% молекул газа превращаются в активные формы кислорода (АФК) – пероксиды и свободные радикалы с исключительной реактивностью. Они повреждают ДНК митохондрии, истощают энергетический запас клетки и провоцируют её преждевременную гибель. По-научному это называют окислительным стрессом. На окислительном стрессе основана теория старения английского ученого Денхама Хармана.
Разумеется, действия АФК организм старается держать под контролем. В частности, свободные радикалы используются для апоптоза – регулируемый процесс гибели инфицированных и поврежденных клеток. Каждый день в нашем теле умирает до 300 миллиардов клеток, а вместо них «рождаются» новые.
Окислительной стресс также является причинами синдрома хронической усталости, повышенного давления, атеросклероза (болезнь артерий), болезни Альцгеймера (деменция) и многих других заболеваний.
Как продлить свою молодость?
Одной из причин, что среди горцев Кавказа, Тибета, Памира и т.д. много долгожителей – малое количество потребляемого кислорода. Организм горцев привык компенсировать недостаток повышением уровня гемоглобина, а клетки приспосабливаются использовать O₂ экономичнее. В результате, отравление молекулой у них ниже.
Как можно дольше сохранять интенсивный обмен веществ – один из способов противостоять кислородному отравлению. Для этого исследователи рекомендуют вести активный образ жизни.
Российские ученые предлагают более действенный метод – разработать искусственные антиоксиданты и помочь клеткам бороться со свободными радикалами. Данные антиоксиданты получили название «ионы Скулачева». На их производство государство потратило 710 миллионов рублей.
«Эликсир молодости» уже испытали на животных. Согласно исследователям, искусственные антиоксиданты увеличили максимальный возраст подопытных и снизили риск развития определенных заболеваний. Возможно, вскоре человечество научится справляться с токсичностью кислорода, а продолжительность жизни увеличится.
