CC BY
4
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
УДК 616.24-002.5-06:612.226:577.29 https://doi.org/10.20538/1682-0363-2022-4-54-62
Молекулярные механизмы воспаления в патогенезе нарушений внешнего дыхания у больных туберкулезом легких
Дьякова М.Е.1, Серебряная Н.Б.2, 334, Кирюхина Л.Д.1, Эсмедляева Д.С.1, Яблонский П.К.1, 2
1Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопулъмонологии (СПбНИИФ) Россия, 191036, г. Санкт-Петербург, Лиговский проспект, 2-4
2 Санкт-Петербургский государственныйуниверситет (СПбГУ) Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, 'Университетская наб., 7-9
3 Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И.Мечникова (СЗГМУим. И.М.Мечникова)
Россия, 191015, г. Санкт-Петербург, ул. Кирочная, 41
4Институт экспериментальной медицины (ИЭМ)
Россия, 197376, г. Санкт-Петербург, ул. АкадемикаПавлова, 12
РЕЗЮМЕ
Цель. Оценить функцию внешнего дыхания и ее связь с активностью воспаления и активностью ферментов пуринового метаболизма у больных острой и хронической формой туберкулеза легких (ТЛ).
Материалы и методы. У больных острой (ОФТЛ) и хронической формой ТЛ (ХФТЛ) оценивали активность аденозиндезаминазы (АБА-1, 2) в сыворотке крови (еАБА), мононуклеарах и нейтрофилах, концентрацию экто-5'-нуклеотидазы (еЭТ5Е) в сыворотке крови, СБ26 (дипептидилпептидазы-4, БРР1У) в сыворотке крови и мононуклеарах, продукцию активных форм кислорода (АФК) и азота (АФА) в мононуклеарах и нейтрофилах, функцию внешнего дыхания (ФВД).
Результаты. У больных ТЛ выявлено: увеличение концентрации еЭТ5Е и активности еАБА-2 в сыворотке крови, стимулированной продукции АФК нейтрофилами; снижение концентрации БРР1У (СБ26) в мононуклеарах, продукции АФА мононуклеарами и нейтрофилами; при ХФТЛ снижение активности АБА-1 в мононуклеарах и концентрации БРР1У (СБ26) в сыворотке крови; при ОФТЛ снижение активности еАБА-1 в сыворотке крови, АБА-1 в нейтрофилах, продукции АФК мононуклеарами и увеличение спонтанной продукции АФК нейтрофилами. Выявлены корреляции между параметрами ФВД и концентрацией еЭТ5Е в сыворотке крови, спонтанной продукцией АФК мононуклеарами, АФА нейтрофилами при ХФТЛ; активностью еАБА-2 в сыворотке крови, АБА-1 в нейтрофилах, БРР1У (СБ26) в мононуклеарах, продукцией АФК и АФА мононуклеарами и нейтрофилами.
Заключение. Полученные данные позволяют связать регуляцию внешнего дыхания с показателями пу-ринергического обмена, в частности с концентрацией и активностью ферментов, ответственных за образование и метаболизм аденозина, определяющих его уровень вне клеток и внутри мононуклеаров и нейтрофилов, с экспрессией кофакторных молекул, а также с длительностью активации клеток врожденного иммунитета, нейтрофилов и моноцитов/макрофагов, определяемой в значительной степени возможностями аденозиновой регуляции.
Ключевые слова: пуриновый метаболизм, воспаление, туберкулез легких, функция внешнего дыхания
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
И ДьяковаМаринаЕвгеньевна, marinadyakova@yandex.ru
Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии финансирования при проведении исследования.
Соответствие принципам этики. Все пациенты подписали информированное согласие на участие в исследовании. Исследование одобрено независимым этическим комитетом Санкт-Петербургского научно-исследовательского института фтизиопульмонологии (протокол № 57от 11.09.2012).
Для цитирования: Дьякова М.Е., Серебряная Н.Б., Кирюхина Л.Д, Эсмедляева Д.С., Яблонский П.К. Молекулярные механизмы воспаления в патогенезе нарушений внешнего дыхания у больных туберкулезом легких. Бюллетень сибирской медицины. 2022;21(4):54-62. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2022-4-54-62.
Molecular mechanisms of inflammation in the pathogenesis of respiratory disorders in patients with pulmonary tuberculosis
Dyakova M.Ye.1, Serebryanaya N.B.2, 3 4, Kiryukhina L.D.1, Esmedlyaeva D.S.1, Yablonskiy P.K.1' 2
1 St. PetersburgState Researchlnstitute ofPhthisiopulmonology 2-4, LigovskyAv., St. Petersburg, 191036, RussianFederation
2 St. Petersburg University
7-9, UniversitetskayaEmb., St. Petersburg, 199034, RussianFederation
31.I.MechnikovNorth-Western StateMedical University
41, KirochnayaStr., St. Petersburg, 191015, RussianFederation
4 Institute ofExperimentalMedicine
12, AkademikaPavlovaStr., St. Petersburg, 197376, RussianFederation ABSTRACT
Aim. To assess external respiration (ER) and its relationship with the activity of enzymes involved in purine metabolism in patients with acute and chronic forms ofpulmonary tuberculosis (TB).
Materials and methods. In patients with acute and chronic TB, we assessed the activity of adenosine deaminase (ADA)-l, 2 in the blood serum (eADA), mononuclear cells, and neutrophils, the concentration of ecto-5'-nucleotidase (eNT5E) in the blood serum, the level of CD26 (dipeptidyl peptidase-4, DPPIV) in the blood serum and mononuclear cells, production of reactive oxygen intermediates (ROI) and reactive nitrogen intermediates (RNI) in mononuclear cells and neutrophils, as well as parameters ofER.
Results. Patients with TB were found to have an increase in the concentration of eNT5E and eADA-2 activity in the blood serum, stimulated production of ROI in neutrophils, a decrease in the concentration of DPPIV (CD26) in mononuclear cells, and a fall in the production of RNI in mononuclear cells and neutrophils. In patients with chronic TB, a decrease in the activity of ADA-1 in mononuclear cells and a fall in the concentration of DPPIV (CD26) in the blood serum were noted. In patients with acute TB, a decrease in the activity of eADA-1 in the blood serum and ADA-1 in neutrophils, reduced production of ROI in mononuclear cells, and an increase in spontaneous production of ROI in neutrophils were revealed. Correlations were found between the parameters of ER and the concentration of eNT5E in the blood serum, spontaneous production of ROI in mononuclear cells and production of RNI in neutrophils in chronic TB, as well as between eADA-2 in the blood serum, ADA-1 in neutrophils, DPPIV (CD26) activity in mononuclear cells, and ROI and RNI production in mononuclear cells and neutrophils.
Conclusion. The data obtained make it possible to associate regulation of external respiration with parameters of purine metabolism, in particular with the concentration and activity of enzymes responsible for generation and metabolism of adenosine, that determine its level outside cells and inside mononuclear cells and neutrophils, with expression of cofactor molecules, as well as with the duration of activation of cells in innate immunity, neutrophils, and monocytes/ macrophages, determined largely by the potential ofadenosine regulation.
Keywords: purine metabolism, inflammation, pulmonary tuberculosis, respiratory function
Conflict of interest. The authors declare the absence of obvious or potential conflicts of interest related to the publication ofthis article.
Source of financing. The authors state that they received no funding for the study.
Conformity with the principles of ethics. All patients signed an informed consent to participate in the study. The study was approved by the local Ethics Committee at St. Petersburg State Research Institute of Phthisiopulmonology (ProtocolNo. 57ofll.09.2012).
For citation: DyakovaM.Ye., SerebryanayaN.B., KiryukhinaL.D.,EsmedlyaevaD.S., Yablonskiy P.K. Molecular mechanisms of inflammation in the pathogenesis of respiratory disorders in patients with pulmonary tuberculosis. Bulletin ofSiberianMedicine. 2022;21(4):54-62. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2022-4-54-62.
ВВЕДЕНИЕ
Треть населения мира инфицирована Mycobacterium tuberculosis (Mtb), и ежегодно регистрируется 10 млн новых случаев туберкулеза [1—3]. При туберкулезе легких (ТЛ) формируется гранулематоз-ное воспаление, поддерживаемое сложным каскадом воспалительный сигнальных молекул - цитокинов и аутакоидов, таких как пуриновый нуклеозид адено-зин. Аденозин (ADO) контролирует активность, объем, продолжительность и разрешение воспалительной реакции, меняя метаболизм задействованных клеток через активацию специфических рецепторов (ADORA Ар А2Д, А2В, А3), широко представленных на клетках организма [4].
Показано, что при остром воспалении, в частности при повреждении легких, аденозин обладает противовоспалительным и тканезащитным действием [5-7]. Однако при хроническом повреждении легких аденозин усиливает провоспалительные и про-фибротические процессы [8].
В условиях воспаления, ишемии и гибели клеток концентрация внеклеточного аденозина увеличивается. Стрессированные клетки высвобождают аде-нозинтрифосфат, который ступенчато дефосфори-лируется при скоординированной активности экто-нуклеотидаз, в основном эктонуклеозидтрифосфат-дифосфогидролазой 1 (CD39, E-NTPDasel) иэкто-5'-нуклеотидазой (CD73, eNT5E) до аденозина. Вне- и внутриклеточный аденозин дезаминируется адено-зиндезаминазой (ADA) или трансформируется в аде-нозинмонофосфат ферментом аденозинкиназой [9].
Изоферменты ADA (ADA-1 и ADA-2) являются ключевыми ферментами путей спасения пуринов и крайне важны в контроле пуринового метаболизма [10]. ADA-1 локализуется не только в цитозоле и ядре клеток, но также в виде эктоформы присутствует на клеточной мембране, где создает комплексы с дипептидилпептидазой IV (CD26) и (или) аденози-новыми рецепторами и А2В [11].
ADA-2 локализуется в основном во внеклеточном пространстве, преобладая в сыворотке крови. Основным источником ADA-2 являются моноциты-макрофаги, в которых сосуществуют обе изоформы,
АОА-1 иАОА-2 [12]. При физиологических концентрациях аденозина каталитическая активность АБА-2 близка к нулю, однако эта изоформа эффективна для дезаминирования при повышенных уровнях аденозина в слабокислой среде, например во время гипоксии [13].
Поскольку пуринергическая регуляция адено-зинтрифосфатом и аденозином влияет на функциональное состояние клеток дыхательной и иммунной систем, изучение молекулярных механизмов воспаления в ткани легких может помочь в понимании патогенеза легочных повреждений у больных туберкулезом легких и указать новые мишени для направленной терапии, что необходимо для повышения эффективности лечения больных ТЛ.
Цель настоящего исследования - оценить функцию внешнего дыхания и ее связь с активностью воспаления и экспрессией, активностью ферментов пуринового метаболизма у больных острой и хронической формой туберкулеза легких.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В исследование включены 60 больных с верифицированным диагнозом «туберкулез легких», находившихся на лечении в клинике Санкт-Петербургского научно-исследовательского института фтизиопульмонологии. Группу больных острой формой ТЛ (ОФТЛ) составили 15 пациентов с впервые выявленным инфильтративным туберкулезом легких, 6 мужчин и 9 женщин в возрасте 25,0-31,0 лет (средний возраст - 29,0 лет), хронической (ХФТЛ) -45 с фиброзно-кавернозным туберкулезом легких, 30 мужчин и 15 женщин в возрасте 28,0-42,0 года (средний возраст - 32,0 года). Всем больным с ТЛ проведено комплексное исследование функции внешнего дыхания. Критерий исключения - пациенты с хронической обструктивной болезнью легких. В референтную (контрольную) группу (РГ) были включены 20 практически здоровых доноров с сопоставимыми характеристиками по полу и возрасту.
Группы больных ТЛ значимо различались по статусу курения (курящие/некурящие - 33,3/66,7% и 71,4/28,6%;^ = 0,01) и по длительности заболева-
ния (длительность заболевания до года - 100,0% и 11,1%', р = 0,00001): больные с ХФТЛ в 2 раза чаще курили и значительно дольше болели.
Пуриновый метаболизм оценивали по активности аденозиндезаминазы-1 и 2 (ADA-1 и ADA-2) в сыворотке крови (eADA-1 и eADA-2), лизате мо-нонуклеаров и нейтрофилов (путем трехкратного замораживания и оттаивания), определяемой методом G. Giusti (1974) на спектрофотометре PV 1251С (Беларусь); концентрации в сыворотке крови белков экто-5'-нуклеотидазы (eNT5E), CD26 (дипептидил-пептидазы-4, DPPIV) (растворимая форма, sCD26 (DPPIV) и в лизате мононуклеаров - методом ELISA (Ecto NT5E, USCN, Китай и Human sCD26 Platinum E1ISA, eBioscience, Австрия). Продукцию активных форм кислорода фагоцитами оценивали по показателям респираторного взрыва в тесте восстановления нитросинего тетразолия (НСТ-тест): спонтанному (НСТс.) и индуцированному зимозаном (НСТи).
Мононуклеары (мн) выделяли из периферической крови в градиенте плотности верографин - фиколл (1,077 г/л), из оставшегося осадка (после лизиса эритроцитов и дополнительного центрифугирования) -нейтрофилы (нф). Генерацию оксида азота определяли по уровню нитритов (NOz~) и нитратов (N03~) в мононуклеарах и нейтрофилах методом ELISA (R&D Systems, Канада).
Комплексное исследование функции внешнего дыхания включало спирометрию, бодиплетизмо-графию, исследование диффузионной способности легких на установке MasterScreen Body Diffusion (VIASYS Healthcare, Германия) согласно международным рекомендациям по стандартизации легочных функциональных тестов и национальному руководству по функциональной диагностике [14-18]. Анализировались общая емкость легких (ОЕЛ), ее структура - жизненная емкость легких (ЖЕЛ), остаточный объем легких (ООЛ), отношение ООЛ/ОЕЛ, емкость вдоха (Евд.), резервный объем выдоха (РОвыд.) и параметры, характеризующие проходимость дыхательных путей: объем форсированного выдоха за1с (OOBj), отношение ОФВ1/ФЖЕЛ (индекс Генслера). Легочный газообмен оценивали по диффузионной способности легких (ДСЛ) и трансфер-коэффициенту по угарному газу - отношению ДСЛ к альвеолярному объему (ДСЛ/АО). Для исключения влияния антропометрических характеристик значения показателей, имеющих должные величины (Д), выражали в процентном отношении от Д для соответствующего пола, роста, массы тела, возраста. В качестве референтных значений использовали должные величины, предложенные Европейским сообществом угля и стали (European Coal and Steel Community, 1993) [19].
Анализ показателей функции внешнего дыхания у пациентов с ОФТЛ и ХФТЛ выявил, что значения большинства функциональных характеристик находились в пределах референтного диапазона, кроме значимо сниженного ДСЛ% (71,4 и 78,6% у больных ОФТЛ и ХФТЛ соответственно). При этом больные ТЛ значимо различались только по значению индекса Генслера, который был выше в группе с ОФТЛ по сравнению с группой с ХФТЛ (83,6 (75,9-85,7) и 76,5 (70,2-81,1) соответственно,^ = 0,025).
Статистическую обработку результатов исследования проводили с использованием пакета программ Statistica для Windows, версия 13.0. Метрические показатели представлены в виде медианы и интерк-вартильного размаха Me (LQ-UQ). Проверку гипотез однородности по двум выборкам проводили по ^-критерию Манна - Уитни. При корреляционном анализе метрических величин использовали ранговый коэффициент Спирмена. Различия считали статистически значимыми прир < 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Определение показателей пуринового метаболизма у обследованных больных ТЛ выявило по сравнению с референтной группой значимое увеличение концентрации eNT5E в сыворотке крови, от которой зависит образование аденозина, и снижение концентрации DPPIV (CD26) в лизатах мононуклеаров. Это указывает на снижение экспрессии данного белка на мембране этих клеток, которое ведет к снижению его способности образовывать комплексы с eADA-1 и нарушает иммунорегуляторную способность моноцитов по отношению к Т-лимфоцитам (табл. 1). У больных ХФТЛ также была значимо снижена концентрация растворимой формы DPPIV (CD26) в сыворотке крови по сравнению с референтной группой.
Таблица 1
Концентрация ферментов пуринового метаболизма у больных острой и хронической формой туберкулеза легких в сыворотке крови, Ме (LQ-UQ)
Показатель Группа
РГ ОФТЛ ХФТЛ
eNT5E, нг/мл 0,06 (0,01-0,6) 0,7 *(р = 0,006) (0,46-1,3) 0,9*(р = 0,01) (0,45-1,4)
sDPPIV(CD26), нг/мл 692,5 (625,0-875,0) 560,0 (550,0-585,0) 473,5*(р = 0,04) (265,0-628,2)
DPPIV(CD26) мн, нг/106 клеток 19,2 (12,8-25,0) 1,46* (р = 0,0004) (1,03-3,0) 3,95 *(р = 0,0008) (1,2-6,6)
Примечание. РГ- референтная группа; ОФТЛ - острая форма туберкулеза легких; ХФТЛ - хроническая форма туберкулеза легких; е№Г5Е - экто-5,-нуклеотидаза; 0РР1У(С026) - дипептидил-пептидаза-4; эВРР1У(СВ26) - ее растворимая форма. * уровень статистической значимости различий по сравнению с референтной группой.
Активность изоферментов еАБА-1 и еАБА-2 в сыворотке крови (рис.1, а) в группах больных ТЛ в основном изменялась однонаправленно по сравнению с референтной группой. В случае еАБА-1 выявлено значимое снижение активности для больных ОФТЛ, а в случае еАБА-2, основная функция которого - деградация внеклеточного аденозина, повышение активности было зарегистрировано в обеих группах больных ТЛ. Активность АБА-1 в лизате мононуклеаров была ниже у больных ХФТЛ, чем в референтной группе, а в лизате нейтрофилов -у больных ОФТЛ. Однако различий по активности АБА-1 в лизате мононуклеаров и нейтрофилов у больных ОФТЛ и ХФТЛ не выявлено (р = 0,91 и р = 0,28 соответственно, рис. 1, Ь).
25
.р = 0,005
.р = 0,000003
20
.р = 0,008 #р = 0,04
шт И
еАБА-1
рг 1|оф1
2,5
1,5
р = 0,017
АБА-1мн I ХФТЛ
АБА-1нф
Рис. 1. Показатели вне- (а) и внутриклеточной (6) активности аденозиндезаминазы в группах больных ОФТЛ и ХФТД и РГ. Здесь и на рис. 2, 3: РГ - референтная группа, ОФТЛ - острая форма туберкулеза легких, ХФТЛ - хроническая форма туберкулеза легких. еАОА-1 и еАОА-2 -активность аденозиндезаминазы 1 и 2 в сыворотке крови,
АОА-1 - активность аденозиндезаминазы . уровень статистической значимости различий по сравнению с референтной группой, # уровень статистической значимости различий между группами; уровень значимости приведен в скобках
Таким образом, в обеих группах больных, как с острой, так и хронической формой заболевания, распределение активности ферментов пуринового метаболизма и ассоциированных с ними молекул указывает на повышение концентрации внеклеточного аденозина и снижение иммунорегуляторных свойств клеток иммунной системы. При этом у больных ОФТЛ значимое снижение активности еАОА-1 создает условия для более выраженного повышения уровня аденозина, угнетения функций моноцитов и Т-лимфоцитов.
Известно, что клеткам врожденного иммунитета - моноцитам, макрофагам и нейтрофилам - принадлежит ключевая роль в контроле над распространением МЙ; и активностью тканевого воспаления. О функциональном состоянии этих клеток можно судить по продукции ими активных форм кислорода (АФК) и азота (АФА).
Представленные на рис. 2 данные свидетельствуют, что в обеих обследованных группах больных ТЛ стимулированная бактериальными компонентами продукция АФК нейтрофилами была повышена. Это говорит о высокой степени их активации. В группе больных ОФТЛ спонтанная и стимулированная продукции АФК мононуклеарами была значимо снижена по сравнению с референтной группой, а при сравнении с больными ХФТЛ - по стимулированной продукции АФК. Это свидетельствует о существенном нарушении функциональных возможностей этих клеток. При этом и спонтанная, и индуцированная продукции АФК нейтрофилами у больных этой группы была существенно выше, чем в референтной группе.
Для уничтожения Мй необходимым компонентом являются АФА, которые обладают микробицид-ным действием по отношению к внутриклеточным патогенам.
400 350 ° 300
си
к
о* 250 о
В 200
Я 150
100 50 0
1рг
.р = 0Ж8 #р = 0,0С8
./7 = 0.0003
м
.р = 0,0003
.р = 0,003
• р "."17
НСТс. мн
1офтл i !
НСТи. мн I ХФТЛ
НСТс. нф
НСТи. нф
Рис. 2. Показатели оксидативного взрыва в группах больных ОФТЛ и ХФТЛ и РГ. Здесь и в табл. 2: НСТс. мн, нф и НСТи. мн, нф - тест восстановления нитросинего тетра-золия: спонтанный (НСТс.) и индуцированный зимозаном (НСТи) в мононуклеарах и нейтрофилах
Количество радикалов нитритов (N0^) и нитратов (N0^), произведенных мононуклеарами и ней-трофилами больных ТЛ, было значимо снижено по сравнению с референтной группой, при этом продукция нитритов (N0^) и нитратов (N0^) нейтро-филами больных ОФТЛ еще больше снижена, чем больных ХФТЛ (рис. 3). Известно, что нейтрофилы, активные участники воспаления при ТЛ, в отличие от активированных макрофагов, не производят значительных количеств метаболитов N0 [20].
0,06 -
1 • р = 0,0002 : .р • р = 0,0002 : = 0,015 .р = 0,00005 : •р = о,оооз : • р = 0,0001 ■ ,р = 0,0003 : #» = 0,0002
• р = 0,0008 г3лй 1 Ш : :■ #р = о,О5 : : гТЛ
№02-мн №03-мн №02-нф №03-нф
| |рг ||офтл||хфтл
Рис. 3. Генерация активных форм азота в группах больных ОФТЛ и ХФТЛ и РГ. Здесь и в табл. 2: N0^ мн, нф и Ы03" мн и нф - уровни нитритов и нитратов в мононуклеарах и нейтрофилах. • - отличия значимы по сравнению с референтной группой, # - отличия значимы между анализируемыми группами
В целом сниженная продукция метаболитов N0 мононуклеарами и нейтрофилами у больных ТЛ, безусловно, определяет нарушение иммунного ответа к микобактериям туберкулеза, причем более выраженное снижение продукции метаболитов N0 нейтрофилами, наблюдаемое у больных ОФТЛ, можно расценивать как более глубокое нарушение микробицидных функций по сравнению с больными с ХФТЛ.
Об участии пуриновых медиаторов в регуляции активности фагоцитов у больных ХФТЛ свидетельствует выявленная позитивная корреляция (г = 0,7; р = 0,037) между уровнем индуцированной продукции АФК нейтрофилами и активностью внутриклеточной АБА-1 нейтрофилов. Интересно, что для больных ОФТЛ корреляция индуцированной продукции АФК нейтрофилами с активностью внутриклеточной АБА-1 нейтрофилов оказалась негативной (г = -0,4;^ = 0,03). То есть у больных ОФТЛ при активации нейтрофилов уровень внутриклеточного аденозина увеличивается, что способствует глубокому угнетению их функций.
Анализ зависимости нарушений параметров внешнего дыхания от способности фагоцитов производить реактивные радикалы кислорода и азота показал, что у больных ХФТЛ параметры, характеризующие статические легочные объемы (ЖЕЛ и РОвыд) и трансфер-коэффициент (ДСЛ/АО, характеризующий газообменную функцию легких), были связаны со спонтанной продукции АФК мононуклеарами и генерации радикалов нитрита и нитрата нейтрофилами (г = -0,4; р = 0,04, г = -0,6; р = 0,04, г = -0,7; р = 0,01 соответственно). У больных ОФТЛ корреляций между активностью фагоцитов и параметрами внешнего дыхания выявлено значительно больше, что свидетельствует о большем напряжении в системе регуляции внешнего дыхания [21].
Такие параметры, как статические легочные объемы (ОЕЛ, ЖЕЛ, РОвыд, ООЛ, отношение ООЛ/ ОЕЛ, Евд.), динамические легочные объемы, характеризующие также проходимость дыхательных путей (ОФВ1, индекс Генслера) и ДСЛ, характеризующий газообменную функцию легких, имели значимые корреляции со спонтанной продукцией АФК мононуклеарами, спонтанной и индуцированной продукцией АФК нейтрофилами и генерацией нитратных радикалов мононуклеарами и нитритных -нейтрофилами (табл. 2). Таким образом, выявленные корреляции подтверждают, что активация и нарушение функций нейтрофилов и мононуклеаров связаны с изменением параметров внешнего дыхания больных ТЛ.
Таблица 2
Корреляционные связи между характеристиками окислительного взрыва, метаболитами оксида азота и параметрами внешнего дыхания (коэффициент корреляции и его значимость) у больных острой формой туберкулеза легких
Пары признаков ОФТЛ
НСТс. мн ООЛ/ОЕЛ 0,7 (0,02)
ОФВ, -0,6 (0,05)
НСТс. нф Евд. -0,6 (0,01)
ОЕЛ -0,6 (0,04)
ДСЛ -0,7 (0,02)
НСТи. нф ООЛ/ОЕЛ 0,6 (0,03)
ООЛ 0,6 (0,04)
К03~мн РОвыд. 0,7 (0,02)
Евд. -0,7 (0,04)
ДСЛ -0,7 (0,02)
:ыо2-нф ОФВ./ФЖЕЛ 0,7 (0,04)
ЖЕЛ -0,7 (0,03)
Примечание. ОЕЛ - общая емкость легких; ООЛ - остаточный объем легких; ООЛ%/ОЕЛ - их отношение; ОФВ1 - объем форсированного выдоха за 1 с; Евд. - емкость вдоха; ДСЛ - диффузионная способность легких; РОвыд. - резервный объем выдоха; ЖЕЛ - жизненная емкость легких; ОФВ1/ФЖЕЛ - индекс Генслера.
Важная роль в модуляции активности фагоцитов и высвобождении ими микробицидных радикалов кислорода и азота отводится аденозину. Проведенное нами исследование показало, что при ХФТЛ имеется значимая корреляция между индексом Генслера, характеризующим проходимость дыхательных путей, и концентрацией еМТ5Е в сыворотке крови, ферментом, синтезирующим аденозин (г = 0,5;^ = 0,02).
У больных ОФТЛ определены позитивные корреляции между параметрами внешнего дыхания (РОвыд., ООЛ) и активностью ферментов (еАБА-2 в сыворотке крови, АБА-1 в нейтрофилах), разрушающими аденозин до цитопротекторного инозина (г = 0,7;^ = 0,004;^ = 0,04 соответственно), а снижение концентрации в мононуклеарах кофакторной для еАБА-1 молекулы БРР1У (СБ26), было отрицательно связано с показателями ОФВ1 (г = -0,7; р = 0,04)
ОБСУЖДЕНИЕ
Фиброзно-кавернозный туберкулез (ФКТ) определяется как хроническая форма туберкулеза, конечная стадия неблагоприятного исхода инфиль-тративного ТЛ при его естественном развитии или в результате неэффективного лечения. Необходимо отметить, что даже после микробиологического излечения от туберкулеза, у 50% пациентов сохраняется посттуберкулезная легочная недостаточность (ПТЛН) [22], обусловленная повреждением структуры паренхимы, дыхательных путей, сосудов и средостения, что составляет суть патоморфологических изменений при ФКТ. Причину развития ПТЛН и ее тяжесть связывают с притоком нейтрофилов и их избыточной активностью [23, 24].
Полученные нами данные подтверждают, что в обеих обследованных группах больных ТБ нейтрофи-лы действительно производили избыточное количество активных радикалов кислорода, способных (при истощении антиоксидантной системы, что характерно для хронического воспаления) повреждать собственные клетки и межклеточные структуры. При этом способность производить важные для микобактериальной микробицидности метаболиты N0 была снижена как для нейтрофилов (более выражено у больных ОФТЛ), так и для мононуклеаров больных ТЛ.
Результаты нашего исследования показали, что уровень аденозина (судя по активности экто-5'-ну-клеотидазы (еМТ5Е)) был в равной степени повышен у больных ТЛ, независимо от клинической формы заболевания. При туберкулезном процессе в условиях высокого уровня внеклеточного аденозина из активированных макрофагов высвобождается еАБА-2, которую определяют как маркер воспалительного ответа и тяжести туберкулезного процесса [25].
Подтверждением регуляторного воздействия аденозина на показатели внешнего дыхания (опосредовано через контроль активности фагоцитов) является выявленная позитивная ассоциация между активностью еАБА-2 в сыворотке крови и резервным объемом выдоха (параметром, характеризующим статические легочные объемы у больных ОФТЛ). Другой значимой корреляционной связью, выявленной нами, была связь активности АБА-1 в нейтрофилах больных ОФТЛ (сниженная в 2,2 раза по сравнению с референтной группой) с показателем функции внешнего дыхания, характеризующем остаточный объем легких.
У больных ОФТЛ снижение внутриклеточной активности АБА-1 может приводить к росту концентрации аденозина в клетке, что определяет повышение экспрессии Р1-рецепторов, в частности низкоаффинного А2В рецептора, стимуляция которого сдерживает воспаление и способствует восстановлению тканей [4, 26]. В случае активации иммунных клеток при высоких уровнях аденозина происходит усиление экспрессии рецепторов А2Д А2В и А3 на макрофагах, и продукция ими оксида азота угнетается [27]. По-видимому, различия в длительности активации иммунных клеток и экспрессии ими Р1-рецепто-ров определяют тот факт, что при острой и хронической форме ТЛ нами выявлены разнонаправленные корреляции между внутриклеточной активностью АБА-1 и уровнем индуцированного респираторного взрыва нейтрофилов.
Известно, что внеклеточный аденозин не только регулирует воспалительный ответ, но и модулирует взаимодействие клеток врожденного и адаптивного иммунитета. Т. На8Ыка,№а с соавт. (2006) показали, что при воспалении некротические клетки могут стать источником еАОА-1, которая впоследствии может образовать комплекс с БРР1У (СБ26). В нашем исследовании выявлено снижение экспрессии БРР1У (СБ26) мононуклеарами (наиболее выраженное при ОФТЛ) [28]. По-видимому, нарушение взаимодействия моноцит-Т-лимфоцит при снижении экспрессии БРР1У (СБ26) мононуклеарами и сниженной активности еАОА-1 в сыворотке крови у больных ОФТЛ определяет нарушенную регуляцию воспаления и появление негативной ассоциация между уровнем экспрессии мононуклеарами БРР1У и объемом форсированного выдоха. Показано, что уровень растворимой формы БРР1У при хронических заболеваниях обратно коррелирует с тяжестью заболевания, выраженностью воспаления и распространенностью легочного фиброза [29, 30].
В нашем исследовании у больных ХФТЛ зарегистрирован значимо сниженный уровень растворимой
формы DPPIV (CD26) в сыворотке крови, что определяет снижение компенсаторных возможностей при хроническом течении инфекционно-воспалительно-го процесса и объясняет выявленное нами снижение показателей внешнего дыхания в этой группе больных ТЛ. При этом у больных ОФТЛ, у которых поддерживается уровень растворимой формы DPPIV в сыворотке крови в пределах референтных значений, функция внешнего дыхания не нарушена (определяемые параметры находятся в пределах референтных значений).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Полученные данные позволяют связать регуляцию внешнего дыхания с показателями пуринер-гического обмена, в частности с концентрацией и активностью ферментов, ответственных за образование и метаболизм аденозина, определяющих его уровень вне клеток и внутри мононуклеаров и ней-трофилов, с экспрессией кофакторных молекул, а также с длительностью активации клеток врожденного иммунитета, нейтрофилов и моноцитов/макрофагов, определяемой в значительной степени возможностями аденозиновой регуляции. Выявленные закономерности дают возможность наметить новые пути к своевременной диагностике, профилактике и, возможно, терапии формирующейся легочной недостаточности у больных ТЛ.
СПИСОК источников
1. Global tuberculosis report 2020. Geneva: World Health Organization. URL: https://www.who.int/tb/publications/glob-al_report/en/ (дата обращения: 20.10.2020).
2. Ворончихин T.A., Аветисян А.О., Васильев И.В., Кудря-шов Г.Г., Яблонский П.К. Результаты комплексного лечения ограниченного фиброзно-кавернозного туберкулеза легких. Медицинский альянс. 2018;3:56-64.
3. ТатищеваН.В., Мордык А.В., Гольтяпин В.В. Прогнозирование результатов лечения туберкулеза у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких. Медицинский альянс. 2019;1:13-19.
4. Antonioli L., CsokaВ., Fornai М., Colucci R., Kokai E., Dran-dizzi C. et al. Adenosine and inflammation: what's new on the horizon? Drug Discov. Today. 2014;19(8):1051-1068. DOI: 10.1016/j.drudis.2014.02.010.
5. Ohta A., Sitkovsky M. Role of G-protein-coupled adenosine receptors in down-regulation of inflammation and protection from tissue damage. Nature. 2001;414(6866):916-920. DOI: 10.1038/414916a.
6. Rivo J., Zeira E., Galun E., Matot I. Activation of A3 adenosine receptors attenuates lung injury after in vivo reperfusion. Anesthesiology. 2004;101(5):1153-1159. DOI: 10.1097/ 00000542-200411000-00015.
7. Day Y.J., Marshall M.A., Huang L., McDuffie M.J., Okusa M.D., Linden J. Protection from ischemic liver injury by activation of A2A adenosine receptors during reperfusion: inhibition of
chemokine induction. Am. J. Physiol. 2004;286(2):285-293. DOI: 10.1152/ajpgi.00348.203.
8. Chunn J.L., Molina J.G., Mi Т., Xia Y., Kellems R.E., Blackburn M.R. Adenosine-dependent pulmonary fibrosis in adenosine deaminase-deficient mice. The Journal of Immunology. 2005;175(3):1937-1946. DOI: 10.4049/jimmunol.l75.3.1937.
9. Antonioli L., Fornai M., Colucci R., Ghisu N., Tuccori M., Del Tacca M. et al. Pharmacological modulation of adenosine system: novel options for treatment of inflammatory bowel diseases. Inflamm. Bowel. Dis. 2008;14(4):566-574. DOI: 10.1002/ ibd.20316.
10. Cristalli G., Costanzi S., Lambertucci C., Lupidi G., Vittori S., Volpini R. et al. Adenosine deaminase: functional implications and different classes of inhibitors. Medicinal Research Reviews. 2001;21(2):105-128. DOI: 10.1002/1098-1128(200103)21:2<105::aid-medl002>3.0.co;2-u
11. Gakis C. Adenosine deaminase (ADA) isoenzymes ADA1 and ADA2: diagnostic and biological role. Eur. Respir. J. 1996;9(4):632-633. DOI: 10.1183/09031936.96.09040632.
12. Zavialov A.V., Gracia E., Glaichenhaus N, Franco R., Zavia-lov A.V., Lauvau G. Human adenosine deaminase 2 induces differentiation of monocytes into macrophages and stimulates proliferation of t helper cells and macrophages. J. leukoc. Biol. 2010;88(2):279-290. DOI: 10.1189/jlb.ll09764.
13. Watanabe N, Gao S., Kajigaya S., Diamond C., Alemu L., Ombrello A. et al. Analysis of deficiency of adenosine deaminase 2 pathogenesis based on single cell RNA sequencing of monocytes. J. leukoc. Biol. 2021;110(3):409-424. DOI: 10.1002/JLB.3HI0220-119.
14. Giusti G. Adenosine deaminase. Methods of enzymatic analysis. H. Bergmeyer (ed.). New York: Academic Press, 1974;2:1092-1099.
15. Miller M.R., Hankinson J., Brusasco V., Burgos F., Casaburi R., Coates A. et al. Standardisation of spirometry. Eur. Respir. J. 2005;26(2):319-338. DOI: 10.1183/09031936.05.00034805.
16. Wanger J., Clausen J.L., Coates A., Pedersen O.F., Brusasco V., Burgos F. et al. Standardisation of the measurement of lung volumes. Eur. Respir. J. 2005;26(3):511-522. DOI: 10.1183/09031936.05.00035005.
17. Graham B.L., Brusasco V., Burgos F., Cooper B.C., Jensen R., Kendrick A. et al. 2017 ERS/ATS standards for single-breath carbon monoxide uptake in the lung. Eur. Respir. J. 2017;49(1):1600016. DOI: 10.1183/13993003.00016-2016.
18. Функциональная диагностика состояния внешнего дыхания. Функциональная диагностика: национальное руководство. Под ред. Н.Ф. Берестень, В.А. Сандрикова, С.И. Федоровой. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2019:566-645.
19. QuanjerP.H., Tammeling G.J., Cotes J.E., Pedersen O.F., Pes-lin R., Yennauft J.-C. Lung volumes and forced ventilatory flows. Report Working Party Standardization of Lung Function Tests, European Community for Steel and Coal. Official Statement of the European Respiratory Society. Eur. Respir. J. 1993;6:5-40. URL: https://erj.ersjournals.eom/content/erj/6/ Suppl_16/5.full.pdf.
20. Mishra B.B., Lovewell R.R., Olive A.J., Zhang G., Wang W., Eugenin E. et al. Nitric oxide prevents a pathogen-permissive granulocytic inflammation during tuberculosis. Nat. Microbiol. 2017;2:17072. DOI: 10.1038/nmicrobiol.2017.72
21. Лебедев К.А., Понякина И.Д. Иммунограмма в клиниче-скойпрактике. М.: Наука, 1990:224.
22. Chushkin M.I., Ots O.N. Impaired pulmonary function after treatment for tuberculosis: the end of the disease? J. Bras. Pneumol. 2017;43(l):38-43. DOI: 10.1590/sl806-37562016000000053.
23. Gopal R., Monin L., TorresD., Slight S., Mehra S., McKennaK.C.
et al. S100A8/A9 proteins mediate neutrophilic inflammation and lung pathology during tuberculosis. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2013; 188(9):1137-1146. DOI: 10.1164/rc-cm.201304-08030C.
24. Panteleev A.V, Nikitina I.Y., Burmistrova I.A., Kosmiadi G.A., Radaeva T.V., Amansahedov R.B. et al. Severe tuberculosis in humans correlates best with neutrophil abundance and lymphocyte deficiency and does not correlate with antigen-specific CD4 T-cell response. Front. Immunol. 2017;8:963. DOI: 10.3389/fimmu.2017.00963.
25. Zavialov A.V., Gracia E., Glaichenhaus N, Franco R., Zavia-lov A.V., Lauvau G. Human adenosine deaminase 2 induces differentiation of monocytes into macrophages and stimulates proliferation of T helper cells and macrophages. J. Leukoc.
Biol. 2010;88(2):279-290. DOI: 10.1189/jlb.ll09764.
26. Sun Y., Huang P. Adenosine A2B Receptor: from cell biology to human diseases. Front. Chem. 2016;4:37. DOI: 10.3389/ fchem.2016.00037.
27. AntonioliL., FornaiM.,Blandizzi C., PacherP., Hasko G. Adenosine signaling and the immune system: When a lot could be too much. Immunology Letters. 2019;205:9-15. DOI: 10.1016/j.imlet.2018.04.006.
28. Hashikawa T., Takedachi M., Terakura M., Yamada S., Thompson L.F., Shimabukuro Y., Murakami I. Activation of adenosine receptor on gingival fibroblasts. J. Dent. Res. 2006;85(8):739-744. DOI: 10.1177/154405910608500810.
29. Tamaki Z., Kubo M., Yazawa N., Mimura Y., Ashida R., Tomita M. et al. Serum levels of soluble CD26 in patients with scleroderma. J. Dermatol. Sci. 2008;52(l):67-69. DOI: 10.1016/j.jdermsci.2008.05.004.
30. Somborac-Bacura A., Buljevic S., Rumora L., Culic O., Detel D., Pancirov D. et al. Decreased soluble dipeptidyl peptidase IV activity as a potential serum biomarker for COPD. Clin. Biochem. 2012;45(15):1245-1250. DOI: 10.1016/j.clin-biochem.2012.04.023.
Вклад авторов
Дьякова М.Е. - разработка концепции и дизайна статьи, выполнение биохимических исследований, анализ и интерпретация данных, написание и оформление рукописи, проверка критически важного интеллектуального содержания. Серебряная Н.Б. -написание и редактирование рукописи, проверка критически важного интеллектуального содержания. Кирюхина Л.Д. - проведение и оценка комплексного исследования функции внешнего дыхания. Эсмедляева Д.С. - выполнение биохимических исследований. Яблонский П.К. - окончательное утверждение рукописи для публикации.
Информация об авторах
Дьякова Марина Евгеньевна - канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник, СПбНИИФ, г. Санкт-Петербург, тагл^уакоуа@ yandex.ru, http://orcid.org/0000-0002-7810-880X
Серебряная Наталья Борисовна - д-р мед. наук, профессор, зав. лабораторией общей иммунологии, ИЭМ; профессор, кафедра цитологии и гистологии, биологический факультет, СПбГУ; профессор, кафедра клинической микологии, аллергологии и иммунологии, СЗГМУ им. И.М. Мечникова, г. Санкт-Петербург, nbvma@mail.ru, http://orcid.org/0000-0002-2418-9368
Кирюхина Лариса Дмитриевна - канд. мед. наук, вед. науч. сотрудник, зав. отделением функциональной диагностики, СПбНИИФ, г. Санкт-Петербург, kiryuhina_larisa@mail.ru, http://orcid.org/0000-0001-6550-817X
Эсмедляева Диляра Салиевна - канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник, СПбНИИФ, г. Санкт-Петербург, diljara-e@yandex. ги, http://orcid.org/0000-0002-9841-0061
Яблонский Петр Казимирович - д-р мед. наук, профессор, директор СПбНИИФ; декан медицинского факультета, СПбГУ, г. Санкт-Петербург, piotr_yablonskii@mail.ru, http://orcid.org/0000-0003-4385-9643
(Н) Дьякова Марина Евгеньевна, marinadyakova@yandex.ru
Поступилав редакцию 14.12.2021; одобрена после рецензирования 14.04.2022; принята к публикации 09.06.2022
