Роль внеклеточной дНК среди предикторов госпитальной летальности у пациентов с септическим шоком

Цель. Исследовать роль вкДНК (внеклеточной ДНК) как независимого предиктора летальности у пациентов с септическим шоком, а также определить фенотип больных, уровень вкДНК которых ассоциирован с высокой госпитальной летальностью.

Материал и методы. В проспективное одноцентровое обсервационное пилотное исследование включили пациентов старше 18 лет с клинической картиной септического шока (критерии Sepsis-3), поступивших в период август 2023 — май 2024 года в отделение интенсивной терапии ГБУЗ «ГКБ им. С.С. Юдина ДЗМ».

Результаты. Итоговое число пациентов, включённых в исследование, составило n=52 (64% мужчин, 36% женщин) в возрасте 52,1±17,3 года, с тяжестью состояния по шкалам SOFA 10±4 и APACHE II 22±7 баллов соответственно. Концентрация вкДНК составила 3041 (876; 7815,0) нг/мл. Для вкДНК была определена статистически значимая связь с 28-дневной летальностью (AUC 0,69, 95% ДИ — доверительный интервал [0,54, 0,84], р=0,031), а также выявлена отрезная точка концентрации (более 1893 нг/мл), при которой отношение шансов (ОШ) вероятности смертельного исхода в стационаре соответствовало 4,3 (95% ДИ [1,3, 15,1], р=0,03). Зависимость риска развития смертельного исхода от концентрации вкДНК (не более 1893 или более 1893 нг/мл), оценённая с помощью лог-ранк критерия Мантеля–Кокса, была статистически значима (р=0,028). Медиана срока наступления смерти в группе вкДНК более 1893 нг/мл составила 7 дней, а при уровне вкДНК не более 1893 нг/мл — 11 дней. Независимыми предикторами концентрации вкДНК более 1893 нг/мл у больных с септическим шоком были уровень лактата смешанной венозной крови (ОШ 2,0; 95% ДИ [1,02, 3,92], р=0,044) и сумма баллов по шкале SOFA (ОШ 1,23; 95% ДИ [1,02, 1,47], р=0,029).

Заключение. Исследование продемонстрировало, что внеклеточная ДНК является независимым предиктором летальности при септическом шоке, выявлена её пороговая концентрация, связанная со значительным повышением вероятности наступления смертельного исхода, которая может быть рассмотрена как лабораторный ориентир при определении показаний для её экстракорпоральной элиминации. Также определены маркёры значимого повышения концентрации вкДНК в кровотоке, что может служить инструментом для её косвенной оценки в режиме ˝Point of care˝.

Выводы 1. Внеклеточная ДНК является независимым предиктором летальности у пациентов с септическим шоком. 2. Внеклеточную ДНК можно рассматривать как потенциальную мишень для экстракорпоральной терапии. 3. Пороговая концентрация внеклеточной ДНК, рассматриваемая как возможный лабораторный ориентир для инициации экстракорпоральной терапии — 1893 нг/мл. 4. Независимыми предикторами концентрации внеклеточной ДНК более 1893 нг/мл у больных с септическим шоком были уровень лактата смешанной венозной крови и количество баллов по шкале SOFA.

1. Vincent JL, Jones G, David S, Olariu E, Cadwell KK. Frequency and mortality of septic shock in Europe and North America: a systematic review and meta-analysis. Crit Care. 2019;23(1):196. PMID: 31151462 https://doi.org/10.1186/s13054-019-2478-6

2. Czajka S, Ziębińska K, Marczenko K, Posmyk B, Szczepańska AJ, Krzych ŁJ. Validation of APACHE II, APACHE III and SAPS II scores in in-hospital and one year mortality prediction in a mixed intensive care unit in Poland: a cohort study. BMC Anesthesiol. 2020;20(1):296. PMID: 33267777 https://doi.org/10.1186/s12871-020-01203-7

3. Oh Y, Roh J, Lee J, Chung HS, Lee K, Lee MK. Sequential Organ Failure Assessment score as a predictor of mortality in ventilated patients with multidrug-resistant bacteremia. Acute Crit Care. 2020;35(3):169–178. PMID: 32907310 https://doi.org/10.4266/acc.2020.00143

4. Payen D, Dupuis C, Deckert V, Pais de Barros JP, Rérole AL, Lukaszewicz AC, et al. Endotoxin Mass Concentration in Plasma Is Associated with Mortality in a Multicentric Cohort of Peritonitis-Induced Shock. Front Med (Lausanne). 2021;8:749405. PMID: 34778311 https://doi.org/10.3389/fmed.2021.749405 eCollection 2021.

5. Kellum JA, Ronco C. The role of endotoxin in septic shock. Crit Care. 2023;27(1):400. PMID: 37858258 https://doi.org/10.1186/s13054-023-04690-5

6. Xie Y, Zhuang D, Chen H, Zou S, Chen W, Chen Y. 28-day sepsis mortality prediction model from combined serial interleukin-6, lactate, and procalcitonin measurements: a retrospective cohort study. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2023;42(1):77–85. PMID: 36383295 https://doi.org/10.1007/s10096-022-04517-1

7. Song J, Park DW, Moon S, Cho HJ, Park JH, Seok H, et al. Diagnostic and prognostic value of interleukin-6, pentraxin 3, and procalcitonin levels among sepsis and septic shock patients: a prospective controlled study according to the Sepsis-3 definitions. BMC Infect Dis. 2019;19(1):968. PMID: 31718563 https://doi.org/10.1186/s12879-019-4618-7

8. Li XY, Liu M, Fu YJ, Jiang YJ, Zhang ZN. Alterations in levels of cytokine following treatment to predict outcome of sepsis: A meta-analysis. Cytokine. 2023;161:156056. PMID: 36240721 https://doi.org/10.1016/j.cyto.2022.156056

9. Bottari G, Ranieri VM, Ince C, Pesenti A, Aucella F, Scandroglio AM, et al. Use of extracorporeal blood purification therapies in sepsis: the current paradigm, available evidence, and future perspectives. Crit Care. 2024;28(1):432. PMID: 39722012 https://doi.org/10.1186/s13054-024-05220-7

10. Brinkmann V. Neutrophil Extracellular Traps in the Second Decade. J Innate Immun. 2018;10(5-6):414–421. PMID: 29909412 https://doi.org/10.1159/000489829

11. Charoensappakit A, Sae-Khow K, Rattanaliam P, Vutthikraivit N, Pecheenbuvan M, Udomkarnjananun S, et al. Cell-free DNA as diagnostic and prognostic biomarkers for adult sepsis: a systematic review and meta-analysis. Sci Rep. 2023;13(1):19624. PMID: 37949942 https://doi.org/10.1038/s41598-023-46663-2

12. Nofi CP, Wang P, Aziz M. Chromatin-Associated Molecular Patterns (CAMPs) in sepsis. Cell Death Dis. 2022;13(8):700. PMID: 35961978 https://doi.org/10.1038/s41419-022-05155-3

13. Sorbini M, Carradori T, Togliatto GM, Vaisitti T, Deaglio S. Technical Advances in Circulating Cell-Free DNA Detection and Analysis for Personalized Medicine in Patients’ Care. Biomolecules. 2024;14(4):498. PMID: 38672514 https://doi.org/10.3390/biom14040498

14. Писарев В.М., Чумаченко А.Г., Филев А.Д., Ершова Е.С., Костюк С.В., Вейко Н.Н. и др. Комбинация молекулярных биомаркеров ДНК в прогнозе исхода критических состояний. Общая реаниматология. 2019;15(3):31–47.

15. Baz AA, Hao H, Lan S, Li Z, Liu S, Chen S, et al. Neutrophil extracellular traps in bacterial infections and evasion strategies. Front Immunol. 2024;15:1357967. PMID: 38433838 https://doi.org/10.3389/fimmu.2024.1357967 eCollection 2024.

16. Henry BM, de Oliveira MHS, Cheruiyot I, Benoit J, Rose J, Favaloro EJ, et al. Cell-Free DNA, Neutrophil extracellular traps (NETs), and Endothelial Injury in Coronavirus Disease 2019– (COVID-19–) Associated Acute Kidney Injury. Mediators Inflamm. 2022;2022:9339411. PMID: 35497096 https://doi.org/10.1155/2022/9339411 eCollection 2022.

17. Denning NL, Aziz M, Gurien SD, Wang P. DAMPs and NETs in Sepsis. Front Immunol. 2019;10:2536. PMID: 31736963 https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.02536 eCollection 2019.

18. Englert H, Rangaswamy C, Deppermann C, Sperhake JP, Krisp C, Schreier D, et al. Defective NET clearance contributes to sustained FXII activation in COVID-19-associated pulmonary thrombo-inflammation. EBioMedicine. 2021;67:103382. PMID: 34000623 https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2021.103382

19. Kimball AS, Obi AT, Diaz JA, Henke PK. The Emerging Role of NETs in Venous Thrombosis and Immunothrombosis. Front Immunol. 2016;7:236. PMID: 27446071 https://doi.org/10.3389/fimmu.2016.00236 eCollection 2016.

20. Zhang Q, Raoof M, Chen Y, Sumi Y, Sursal T, Junger W, et al. Circulating mitochondrial DAMPs cause inflammatory responses to injury. Nature. 2010;464(7285):104-107. PMID: 20203610 https://doi.org/10.1038/nature08780

21. Krieg A.M. Therapeutic potential of Toll-like receptor 9 activation. Nat Rev Drug Discov. 2006;5(6):471–484. PMID: 16763660 https://doi.org/10.1038/nrd2059

22. Ковзель В.А., Давыдова Л.А., Лапина Т.А., Семушкина А.А., Гутников А.И. Генетический, метаболомный, протеомный полиморфизм и клинические фенотипы сепсиса. Общая реаниматология. 2024;20(6):36-53.

23. Santocki M, Kolaczkowska E. On Neutrophil Extracellular Trap (NET) Removal: What We Know Thus Far and Why So Little. Cells. 2020;9(9):2079. PMID: 32932841 https://doi.org/10.3390/cells9092079

24. Haem Rahimi M, Bidar F, Lukaszewicz AC, Garnier L, Payen-Gay L, Venet F, et al. Association of pronounced elevation of NET formation and nucleosome biomarkers with mortality in patients with septic shock. Ann Intensive Care. 2023;13(1):102. PMID: 37847336 https://doi.org/10.1186/s13613-023-01204-y

25. Nakazawa D, Shida H, Kusunoki Y, Miyoshi A, Nishio S, Tomaru U, et al. The responses of macrophages in interaction with neutrophils that undergo NETosis. J Autoimmun. 2016;67:19–28 PMID: 26347075 https://doi.org/10.1016/j.jaut.2015.08.018

26. Weng W, Hu Z, Pan Y. Macrophage Extracellular Traps: Current Opinions and the State of Research regarding Various Diseases. J Immunol Res. 2022;2022:7050807. PMID: 35036449 https://doi.org/10.1155/2022/7050807 eCollection 2022.

27. Xu F, Tan X, Wang J, Lu S, Ding H, Xue M, et al. Cell-free DNA predicts all-cause mortality of sepsis-induced acute kidney injury. Ren Fail. 2024;46(1):2273422. PMID: 38419570 https://doi.org/10.1080/0886022X.2023.2273422

28. Meço BC, Cuhruk FH, Tulunay M, Oral M, Ünal MN. Can plasma-free DNA concentration be a diagnostic tool in critically ill septic patients? Turkish Journal of Medical Sciences. 2013;43(1):150–155. https://doi.org/10.3906/sag-1203-68

29. Kung CT, Hsiao SY, Tsai TC, Su CM, Chang WN, Huang CR, et al. Plasma nuclear and mitochondrial DNA levels as predictors of outcome in severe sepsis patients in the emergency room. J Transl Med. 2012;10:130. PMID: 22720733 https://doi.org/10.1186/1479-5876-10-130

30. Duplessis C, Gregory M, Frey K, Bell M, Truong L, Schully K, et al. Evaluating the discriminating capacity of cell death (apoptotic) biomarkers in sepsis. J Intensive Care. 2018;6:72. PMID: 30459950 https://doi.org/10.1186/s40560-018-0341-5 eCollection 2018.

31. Avriel A, Paryente Wiessman M, Almog Y, Perl Y, Novack V, Galante O, et al. Admission Cell Free DNA Levels Predict 28-Day Mortality in Patients with Severe Sepsis in Intensive Care. PLoS One. 2014;9(6):e100514. PMID: 24955978 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0100514 eCollection 2014.

32. Xia DL, Zhang H, Luo QL, Zhang AF, Zhu LX. Cell-free DNA increase over first 48 hours in emergency intensive care unit predicts fatal outcome in patients with shock. J Int Med Res. 2016;44(5):1002–1012. PMID: 27388470 https://doi.org/10.1177/0300060516650785

33. Maruchi Y, Tsuda M, Mori H, Takenaka N, Gocho T, Huq MA, et al. Plasma myeloperoxidase-conjugated DNA level predicts outcomes and organ dysfunction in patients with septic shock. Crit Care. 2018;22(1):176. PMID: 30005596 https://doi.org/10.1186/s13054-018-2109-7

34. Lefrançais E, Mallavia B, Zhuo H, Calfee CS, Looney MR. Maladaptive role of neutrophil extracellular traps in pathogen-induced lung injury. JCI Insight. 2018;3(3):e98178. PMID: 29415887 https://doi.org/10.1172/jci.insight.98178 eCollection 2018 Feb 8.

35. Biron BM, Chung CS, O’Brien XM, Chen Y, Reichner JS, Ayala A. Cl-Amidine Prevents Histone 3 Citrullination and Neutrophil Extracellular Trap Formation, and Improves Survival in a Murine Sepsis Model. J Innate Immun. 2017;9(1):22–32. PMID: 27622642 https://doi.org/10.1159/000448808

36. Dawulieti J, Sun M, Zhao Y, Shao D, Yan H, Lao YH, et al. Treatment of severe sepsis with nanoparticulate cell-free DNA scavengers. Sci Adv. 2020 May 29;6(22):eaay7148. PMID: 32523983 https://doi.org/10.1126/sciadv.aay7148 eCollection 2020 May.

37. Gocho T, Mori H, Islam MM, Maruchi Y, Takenaka N, Tomino A, et al. Removal of Circulating Neutrophil Extracellular Trap Components with an Immobilized Polymyxin B Filter: A Preliminary Study. Shock. 2020;54(1):44–49. PMID: 31764624 https://doi.org/10.1097/SHK.0000000000001476

38. Krenzien F, Katou S, Papa A, Sinn B, Benzing C, Feldbrügge L, et al. Increased Cell-Free DNA Plasma Concentration Following Liver Transplantation Is Linked to Portal Hepatitis and Inferior Survival. J Clin Med. 2020;9(5):1543. PMID: 32443763 https://doi.org/10.3390/jcm9051543

39. Evans L, Rhodes A, Alhazzani W, Antonelli M, Coopersmith CM, French C, et al. Surviving Sepsis Campaign: International Guidelines for Management of Sepsis and Septic Shock 2021. Crit Care Med. 2021;49(11):e1063-e1143. PMID: 34605781 https://doi.org/10.1097/CCM.0000000000005337

40. Киров М.Ю., Кузьков В.В., Проценко Д.Н., Щеголев А.В., Бабаев М. А., Белоцерковский Б.З. и др. Септический шок у взрослых: клинические рекомендации Общероссийской общественной организации «Федерация анестезиологов и реаниматологов». Вестник интенсивной терапии имени А.И. Салтанова. 2023;(4):7–42.

41. Martins GA, Kawamura MT, Carvalho Mda G. Detection of DNA in the Plasma of Septic Patients. Ann N Y Acad Sci. 2000;906:134–140. PMID: 10818609 https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2000.tb06603.x.

42. Zhang D, Guo J, Shi C, Wang Y, Zhang Y, Zhang X, et al. MPO-DNA Complexes and cf-DNA in Patients with Sepsis and Their Clinical Value. Biomedicines. 2024;12(10):2190. PMID: 39457503 https://doi.org/10.3390/biomedicines12102190

43. Rannikko J., Seiskari T, Huttunen R, Tarkiainen I, Jylhävä J, Hurme M, et al. Plasma cell-free DNA and QSOFA score predict 7-day mortality in 481 emergency department bacteraemia patients. J Intern Med. 2018;284(4):418-426. PMID: 29687943 https://doi.org/10.1111/joim.12766

44. Huttunen R, Kuparinen T, Jylhävä J, Aittoniemi J, Vuento R, Huhtala H, et al. Fatal Outcome in Bacteremia is Characterized by High Plasma Cell Free DNA Concentration and Apoptotic DNA Fragmentation: A Prospective Cohort Study. PLoS One. 2011;6(7):e21700. PMID: 21747948 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0021700

45. Dwivedi DJ, Toltl LJ, Swystun LL, Pogue J, Liaw KL, Weitz JI, et al.; Canadian Critical Care Translational Biology Group. Prognostic utility and characterization of cell-free DNA in patients with severe sepsis. Crit Care. 2012 16(4):R151. PMID: 22889177 https://doi.org/10.1186/cc11466

46. de Miranda FS, Barauna VG, Dos Santos L, Costa G, Vassallo PF, Campos LCG. Properties and Application of Cell-Free DNA as a Clinical Biomarker. Int J Mol Sci. 2021;22(17):9110. PMID: 34502023 https://doi.org/10.3390/ijms22179110

47. Mousavi S, Shokri Z, Bastani P, Ghojazadeh M, Riahifar S, Nateghian H. Factors affecting low fetal fraction in fetal screening with cell-free DNA in pregnant women: a systematic review and meta-analysis. BMC Pregnancy Childbirth. 2022;22(1):918. PMID: 36482322 https://doi.org/10.1186/s12884-022-05224-7

48. Yong L, Zhenzhou L. Deep learning-based prediction of in-hospital mortality for sepsis. Sci Rep. 2024;14(1):372. PMID: 38172160 https://doi.org/10.1038/s41598-023-49890-9

49. Sadaka F, EthmaneAbouElMaali C, Cytron MA, Fowler K, Javaux VM, O’Brien J. Predicting Mortality of Patients with Sepsis: A Comparison of APACHE II and APACHE III Scoring Systems. J Clin Med Res. 2017;9(11):907–910. PMID: 29038667 https://doi.org/10.14740/jocmr3083w

50. Iba T, Maier CL, Tanigawa T, Levy JH.Risk stratification utilizing sequential organ failure assessment (SOFA) score, antithrombin activity, and demographic data in sepsis-associated disseminated intravascular coagulation (DIC). Sci Rep. 2023;13(1):22502.PMID: 38110515 https://doi.org/10.1038/s41598-023-49855-y

51. Iba T, Saitoh D, Gando S, Thachil J. The usefulness of antithrombin activity monitoring during antithrombin supplementation in patients with sepsis-associated disseminated intravascular coagulation. Thromb Res. 2015;135(5):897–901. PMID: 25784136 https://doi.org/10.1016/j.thromres.2015.03.007

52. Matsubara T, Yamakawa K, Umemura Y, Gando S, Ogura H, Shiraishi A, et al.; Japanese Association for Acute Medicine (JAAM) Focused Outcomes Research in Emergency Care in Acute Respiratory Distress Syndrome, Sepsis and Trauma (FORECAST) Group. Significance of plasma fibrinogen level and antithrombin activity in sepsis: A multicenter cohort study using a cubic spline model. Thromb Res. 2019;181:17–23. PMID: 31325905 https://doi.org/10.1016/j.thromres.2019.07.002

53. Асеева Е.А., Покровский Н.С., Соловьев С.К., Николаева Е.В., Никишина Н.Ю., Абдуллин Е.Т. и др. Первый клинический опыт применения селективной плазмосорбции ДНК с использованием сорбционной колонки «НуклеоКор®» при лечении системной красной волчанки. Современная ревматология. 2024;18(2):75–80.

54. Абрамовский С.В., Иванова Г.Г., Булдаков М.Ю. Селективное удаление внеклеточной ДНК у больных с риском развития острого почечного повреждения. Клиническое исследование. В кн.: XIX Cъезд Федерации анестезиологов и реаниматологов России (ФАРР-2021): сборник тезисов. Санкт-Петербург: Человек и его здоровье; 2021. с. 6–7. URL: https://faronline.ru/api/static/cms-files/e5a6280e-4714-451d-abdf-d92104b13f11/%D1%81%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%BA_%D1%82%D0%B5%D0%B7%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%B2_%D0%A4%D0%90%D0%A0%D0%A0_2021.pd [Дата обращения 19 ноября 2025]

55. Jing Q, Leung CHC, Wu AR. Cell-Free DNA as Biomarker for Sepsis by Integration of Microbial and Host Information. Clin Chem. 2022;68(9):1184–1195. PMID: 35771673 https://doi.org/10.1093/clinchem/hvac097

56. Morimont L, Dechamps M, David C, Bouvy C, Gillot C, Haguet H, et al. NETosis and Nucleosome Biomarkers in Septic Shock and Critical COVID-19 Patients: An Observational Study. Biomolecules. 2022;12(8):1038. PMID: 36008932 https://doi.org/10.3390/biom12081038