Миллионы людей по всему миру живут с миалгическим энцефаломиелитом, или синдромом хронической усталости (МЭ/СХУ). Это изматывающее состояние, которое часто годами остается без правильного диагноза, потому что у врачей нет для него специальных анализов. Но сейчас ситуация может измениться. Новое исследование показывает, как эта болезнь нарушает тонкое взаимодействие между микрофлорой кишечника, иммунитетом и обменом веществ.

Ученые проанализировали данные 249 человек с помощью специальной искусственной интеллектуальной платформы. Эта система ищет биологические сигналы болезни в обычных анализах: в крови, в стуле и в других стандартных тестах.

Наша модель с точностью 90% отличала людей с синдромом хронической усталости, — говорит один из авторов работы, профессор иммунологии Дерья Унутмаз. — Это очень важно, ведь сейчас у врачей нет надежных маркеров для диагностики. Некоторые сомневаются, что это реальная болезнь, и списывают все на психологические причины.

Исследование провела международная команда: микробиолог Джулия О из Университета Дьюка, врачи-клиницисты Люсинда Бейтмен и Сюзанна Вернон из центра Бейтмен Хорн, а также Дерья Унутмаз. Его результаты опубликованы в авторитетном журнале Nature Medicine.

Что же такое МЭ/СХУ на самом деле? Это не просто сильная усталость. Болезнь сопровождается тяжелыми симптомами, которые подрывают и физические, и умственные силы человека.

• Постоянное изнурение, которое не проходит после отдыха.
• Проблемы со сном, головокружение и хронические боли.

Эксперты часто проводят параллель с постковидным синдромом, поскольку оба состояния нередко запускаются вирусной инфекцией. Только в США от МЭ/СХУ страдают сотни тысяч людей, а экономике это обходится в миллиарды долларов из-за расходов на лечение и потери трудоспособности.

Предыдущие работы уже находили сбои в иммунной системе пациентов. Нынешнее исследование пошло дальше и изучило связку «кишечная микрофлора — ее метаболиты — иммунный ответ». Ученые связали эти данные с двенадцатью типами симптомов, о которых сообщали сами пациенты. Они буквально нарисовали карту болезни: от изменений в микробиоме через метаболиты и иммунные реакции к конкретным клиническим проявлениям.

Мы объединили симптомы с передовыми «омиксными» технологиями, чтобы найти новые биомаркеры, — объясняет Джулия О. — Связать симптомы так детально — ключевая задача, потому что МЭ/СХУ очень разный у разных людей. Пациенты испытывают широкий спектр симптомов разной силы и длительности, и текущие методы не могут уловить всю эту сложность.

Для анализа использовались данные, собранные за четыре года в центре Бейтмен Хорн. Ученые разработали модель глубокого обучения BioMapAI, которая объединила в себе данные о микробиоме кишечника, метаболома плазмы, профиле иммунных клеток, стандартных анализах крови и клинических симптомах 153 пациентов и 96 здоровых людей.

Анализ иммунных клеток лучше всего предсказывал тяжесть основных симптомов, а данные по микробиому точнее всего указывали на проблемы с желудком, сном и эмоциональным состоянием. Модель смогла восстановить картину таких симптомов, как боль и желудочно-кишечные расстройства. Она же показала, что у пациентов, которые болеют меньше четырех лет, нарушения не так глубоки, как у тех, кто страдает от недуга больше десяти лет.

Наши данные говорят, что со временем эти биологические нарушения только закрепляются, — отмечает Унутмаз. — Это не значит, что болезнь на поздней стадии нельзя обратить вспять, но сделать это может быть сложнее.

Сравнение с здоровой контрольной группой выявило явный дисбаланс у больных. Например, у пациентов с МЭ/СХУ обнаружили нехватку масляной кислоты (бутирата) — полезной жирной кислоты, которую производят кишечные бактерии. Также были найдены признаки дисбаланса микрофлоры и повышенной воспалительной реакции.

Особые иммунные клетки MAIT, которые связывают здоровье кишечника с общим иммунитетом, были нарушены, — говорит Унутмаз. — Вместе с сбоем в противовоспалительных путях это указывает на глубокий системный сбой.

Хотя выводы еще нуждаются в проверке, они серьезно продвигают понимание болезни. Поскольку на животных моделях сложно воспроизвести всю картину МЭ/СХУ, изучать нужно непосредственно людей.

Микробиом и метаболом — системы изменчивые, — подчеркивает Джулия О. — А это значит, что мы можем на них влиять: через диету, образ жизни или точечную терапию. Геном так изменить не получится.

Модель BioMapAI показала около 80% точности и на внешних наборах данных, что подтверждает надежность найденных биомаркеров.

Несмотря на разные методы сбора, проступали одни и те же сигналы — в жирных кислотах, иммунных маркерах, метаболитах, — говорит О. — Это доказывает, что мы видим не случайные помехи, а реальную биологическую поломку.

Ученые намерены широко делиться своими данными. Их цель — создать детальную карту взаимодействия иммунной системы, кишечных бактерий и производимых ими веществ.

Соединяя эти точки, мы начинаем понимать, что движет болезнью, и открываем путь к настоящей персонализированной медицине, которая так долго была недостижима, — заключает Джулия О.

Реальная польза этого исследования носит многоуровневый характер.

• Во-первых, это надежда на создание долгожданного объективного диагностического теста. Если биомаркеры подтвердятся в более масштабных исследованиях, врачи получат инструмент, который позволит ставить диагноз быстро и точно, избавляя пациентов от многолетних хождений по кабинетам и стигмы.
• Во-вторых, работа выявляет конкретные мишени для терапии. Например, дефицит бутирата и дисбаланс в метаболизме триптофана — это не просто наблюдения, а потенциальные точки приложения: можно разрабатывать пробиотики, специальные диетические режимы или препараты, которые будут корректировать именно эти нарушения.
• В-третьих, стратификация пациентов по длительности болезни и тяжести симптомов, которую позволяет делать ИИ, — это шаг к настоящей персонализированной медицине. Врач сможет не просто сказать «у вас МЭ/СХУ», а определить биологический подтип болезни и подобрать лечение, исходя из индивидуального „профиля поломок“.

Основное критическое замечание касается размера и дизайна исследования. Выборка в 249 человек, безусловно, значима для пилотной работы, но для того, чтобы утверждать о надежности биомаркеров для широкой клинической практики, необходимы валидация на независимых и значительно более крупных когортах (тысячи пациентов), а также многоцентровые исследования. Кроме того, хотя исследование выявляет четкие корреляции, оно не окончательно доказывает причинно-следственную связь. Остается открытым вопрос: наблюдаемые нарушения в микробиоме и иммунитете — это причина МЭ/СХУ или же следствие других первичных процессов (например, хронической вирусной персистенции или нейровоспаления), которые, в свою очередь, меняют микробиом? Для ответа на него потребуются длительные лонгитюдные исследования, отслеживающие пациентов с самого начала болезни.

Ранее российские ученые нашли общий язык с бактериями.