CC BY
10
УДК 616.248+616.211-002-022.8]-053.2-085:615.331 DOI: 10.22141/2224-0551.15.5.2020.211438
Больбот Ю.К., Бордй Т.А., Вленський Я.В.
Державний заклад «Днпропетровська медична академя Мнстерства охорони здоров'я Укра'/ни»,
м. Дн!про, Укра/на
Вплив застосування пробютичного препарату, що мютить штам Lactobacillus rhamnosus GG, на piBHi людського в-дефензину 2 (HbD-2) i кателiцидину (LL-37) у секpетi веpхнiх дихальних
шляхiв i pеспipатоpну захвоpюванiсть у дггей, хвоpих на бpонхiальну астму й алеpгiчний pинiт
For citation: Zdorov'e Rebenka. 2020;15(5):294-301. doi: 10.22141/2224-0551.15.5.2020.211438
Резюме. Актуальшсть. На сьогодт алергiчнi захворювання рестраторного тракту, зокрема 6pomicmbHa астма й алергiчнийринт, у дтей е актуальною медико-сощальною проблемою, асоцтованою з високимризи-ком iнвалiдизацii, суттевим зниженням H^^i життя пацiентiв та ix Ымей, а також значним фтансовим навантаженням на пацiентiв i державу. Бронxiальна астма й алергiчний ринт часто ствкнують, обтяжу-ючи тереби одне одного. Дти, xворi на рестраторт алергiчнi захворювання, особливо вразливi до розвитку гостро1 рестраторно1 вiрусно'i тфекци (ГРВ1), а рестраторт вiруси, в свою чергу, вiдiграють важливу роль у патогенезi бронxiально'iастми й алергiчногоритту, сприяючирозвитку захворювань i виступаючи тригерами ix загострень. Одтею з можливих причин сxильностi до частих ГРВ1 у дтей з алергiчною патологiею рестра-торно'1 системи може бути недостаттсть неспецифiчниx факторiв мукозального iмунiтету рестраторного тракту — ендогенних катюноактивних амфiфiльниx антимжробних пептидiв, зокрема кателщидину (LL-37) та людських дефензитв. За даними низки до^джень, дат антимжробт пептиди проявляють противiрусну, антимкробну та iмуномодулюючу дт. При цьому даних щодо стану продукци антимжробних пептидiв та ix впливу на рестраторну захворюватсть у дтей з алергiчними захворюваннями в сучаснш лiтературi недо-статньо. В той же час в низщ лтературних джерел описано позитивний вплив окремих проботичних шта-мiв, зокрема Lactobacillus rhamnosus GG, на загальну резистенттсть до респiраторноi вiрусноi шфекци та профшактику атотчних захворювань. Метою нашог'роботи стало вивчення рiвнiв антимкробних пептидiв (людського в-дефензину 2 (HbD-2) та LL-37) у секретi слизових оболонок верхтх дихальних шляxiв у дтей з бронxiальною астмою й алергiчним ринтом, з'ясування ix ролi у заxистi вiд рестраторног' вiрусноi тфекци у даного контингенту хворих та оцтка ефективностi застосування проботичного препарату, що мстить Lactobacillus rhamnosus GG, з метою профшактики ГРВ1 та зниження частоти вiрус-iндукованиx загострень алергiчноi патологи. Матерiали та методи. Нами було проведено клтто-лабораторне обстеження 76 дтей вком вiд 7 до 17ротв, з яких у 24 був дiагностований алергiчний ритт, у 28 дтей — бронxiальна астма, а у 24 — бронxiальна астма й алергiчний ринт. Групу контролю становили 20 клгтчно здорових дтей вiдповiд-ного вку та стати О^м загально^тчних, методи до^дження включали аналiз патертв респiраторноi заxворюваностi, визначення рiвнiв антимкробних пептидiв LL-37, HbD-2 у секретi верхтх дихальних шляxiв методами iмуноферментного та статистичного аналiзу. Результати. Встановлено, що дти з алергiчними захворюваннями рестраторного тракту характеризуються бшьшою частотою ГРВ1 (на 30 %) з бшьш частим
© 2020. The Authors. This is an open access article under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License, CC BY, which allows others to freely distribute the published article, with the obligatory reference to the authors of original works and original publication in this journal.
Для кореспонденцй: Вшенський Ярослав В™рович, астрант кафедри педiатрíí № 3 та неонатологи, ДЗ «Днтропетровська медична академiя МОЗ Украни», вул. Вернадського, 9, м. Дш-про, 49044, УкраТна; e-mail: Vilkazelenka@gmail.com
For correspondence: Yaroslav Vilenskyi, MD, post-graduate student at the Department of pediatrics 3 and neonatology, State Institution "Dnipropetrovsk Medical Academy of the Ministry of Health of Ukraine'; Vernadsky st., 9, Dnipro, 49044, Ukraine; e-mail: Vilkazelenka@gmail.com Full list of author information is available at the end of the article.
залученням у запальний процес нижтх дихальних шляхiв (на 72 %), що обумовлюе бЛьшу тривалсть захворю-вань (на 95 %) порiвняно i3 здоровими дтьми. У дтей з алергiчним ринтом i бронхiальною астмою виявле-но суттеве зниження рiвнiв антимжробних пептидiв у ceKpemi верхтх дихальних шляхiв порiвняно з групою контролю. На рiвнi антимжробних пептидiв у секретi верхтх дихальних шляхiв найбшьшою мiрою негативно впливае стушнь активностi алергiчного запалення, що супроводжуеться вiдсутнiстю контролю симптомiв, а позитивно — прийом препаратiв базисног терапи та вiдсутнiсть симптомiв. Разом з тим навть за наявнос-тi повного контролю симптомiв алергiчних захворювань, тобто при мiнiмальному рiвнi алергiчного запалення в дихальних шляхах, рiвнi антимжробних пептидiв були вiрогiдно нижчими, тж у дтей контрольног групи. Встановлено, що снуе зворотний зв'язок мiж рiвнями антимжробних пептидiв i частотою та тривалстю ГРВ1 у дтей з алергiчними захворюваннями, найбшьш виражений при бронхiальнiй астми Висновки. Прийом пробютичного препарату, що мстить штам Lactobacillus rhamnosus GG, протягом 1 мкяця додатково до базисноЧ терапи алергiчного ритту та бронхiальноí астми сприяв вiрогiдному тдвищенню рiвнiв HbD-2 (в середньому на 27 %) та LL-37 (в середньому на 60 %) у секретi верхтх дихальних шляхiв, що супроводжува-лось зниженням частоти ГРВ1 в середньому на 26 % (в тому чиmi й епiзодiв iз залученням нижтх дихальних шляхiв), зменшенням середньог тривалостi ГРВ1 на 22 % протягом наступного року та зниженням вiрус-iнду-кованих загострень на 25,7 %.
Ключовi слова: дти; бронхiальна астма; алергiчний ринт; антимжробн пептиди; кателщидин; LL-37; людський в-дефензин 2; HbD-2; проботичний препарат; Lactobacillus rhamnosus GG; LGG; рестраторна за-хворюватсть
Вступ
Алерпчш захворювання, зокрема бронхiальна астма (БА) й алерпчний ришт (АР), у дггей залишаються актуальною медико-сошальною проблемою. Прогре-суюче зростання захворюваност на БА та АР, 1х рання машфесташя та мультифакторшсть, труднощi у дiа-гностищ та досягненш контролю симптомiв зумовлю-ють постшний штерес клшщистав i науковщв до цих захворювань. За рiзними оцшками, у близько 80 % дь тей з БА виявляеться АР, а до 40 % хворих на АР мають прояви БА, тому АР вважаеться важливим фактором ризику формування БА у дггей [3, 5]. Бронхiальна астма й алерпчний ришт часто сшвюнують, обтяжуючи пере-би* одне одного [7].
Дни, хворi на алерпчш захворювання, зокрема на БА та АР, особливо вразливi до розвитку гостро! рес-шраторно! вiрусноl шфекци (ГРВ1). Так, наприклад, за даними D. Кига^ хворi з БА в 6,2 раза частше хворшть на гос^ ресшраторш захворювання, шж здоровi [12]. Як вщомо, ресшраторш вiруси вщграють особливо важливу роль в патогенезi БА та АР, сприяючи як розвитку захворювань, так i виникненню 1х загострень [4]. Схильшсть до частих ресшраторних шфекцш у дггей з алерпчними захворюваннями ресшраторного тракту може пояснюватись порушенням бар'ерно! функци ресшраторного ештелш та порушенням функцюну-вання мукозального iмунiтету ресшраторного тракту, а саме його неспецифiчних факторiв — антимжробних пептвддв (АМП). На сьогодш активно вивчаеться роль у функцюнуванш мюцевого iмунiтету верхшх дихальних шляхiв (ВДШ) двох родин ендогенних катюноак-тивних АМП — людських дефензинiв i кателiцидину (КЬ-37). Людсью Р-дефензини (HbD) експресуються в ушх епiтелiальних тканинах, у тому чи^ i в епiтелií порожнини рота. Вони присутнi в ештели ясен, язика, слинних залоз i слизовiй оболонцi ротово! порожнини та проявляють широку противiрусну дiю щодо адено-вiрусу, вiрусiв грипу А, вiрусiв простого герпесу 1-го та 2-го тишв, а також РС^русу шляхом iнгiбiцií проник-
нення Bipycy у клiтину, руйнування BipycHoi' оболонки та шактиваци вГрюну. HbD беруть участь в iмyннiй вгд-повщ з перших годин запалення, посилюючи мпра-цiю мoнoцитiв у вогнище запалення та стимулюючи пpoдyкцiю фактору росту ештелГальних клiтин [8, 11]. Кателщидин являе собою катioнoактивнy молекулу, яка складаеться з 37 амшокислотних залишюв та екс-пресуеться в гранулах нейтрофшв i клiтинах ештелш. Як i вci АМП, вш мае широкий спектр антимiкpoбнoi активносп проти грамнегативних i грампозитивних бактерш, а також проявляе антивipycнy даю, зокрема iндyкyе пряме пошкодження вipycнoi оболонки ресш-pатopнo-cинцитiальнoгo вipycy та забезпечуе синерпч-ний антибактеpiальний ефект з HbD [1, 6].
Незважаючи на це, роль HbD та LL-37 як фактора захисту при алерпчних захворюваннях дихально'' сис-теми на сьогодш вивчена недостатньо. Можна припус-тити, що у дггей з алерпчними захворюваннями спосте-рГгаються деяю дефекти синтезу АМП, але лiтеpатypнi данi щодо цiеi теми дош oбмеженi та неcиcтемнi.
Варто зауважити, що в низщ лггературних джерел доведений позитивний вплив окремих пробютичних штамiв, зокрема i Lactobacillus rhamnosus GG (LGG), на резистентшсть до ресшраторно'' вГрусно' iнфекцii. Зокрема вгдмГчаеться, що прийом пробютичних засо-бГв, що мютять штам LGG, сприяв зменшенню кгль-кост дшв пропусыв у дитячих шкгльних i дошкгльних закладах, зумовлених ресшраторною шфекщею, зни-женню загальнoi захворюваносп на ГРВ1, зменшенню числа випадюв призначення антибютиюв. Також доведено профглактичну даю LGG щодо розвитку атошч-них захворювань завдяки мехашзму збудження Гмунно' вгдповщ типу Th1 i зниження запальнoi pеакцii [2, 9]. Тому перспективним вбачаеться вивчення впливу при-йому пробютичного засобу, що мютить штам LGG, на мюцевий захист слизово' оболонки ресшраторного тракту у контекст профглактики гострих ресшратор-них шфекцш у дггей з ресшраторними алерпчними за-хворюваннями.
З огляду на вищезазначене метою нашо1 роботи стало вивчення pîbhîb антимжробних пептидГв (HbD-2 та LL-37) у секрет слизових оболонок Bepxnix дихальних шляхгв у дiтeй з бронxiальною астмою та алерпч-ним рингтом, з'ясування ix ролi у захист вiд ресшра-торно1 вiрусноï iнфeкцiï у даного контингенту хворих та оцшка eфeктивностi застосування пробютичного препарату, що мютить Lactobacillus rhamnosus GG, з метою профилактики ГРВ1 та зниження частоти вГрус-ш-дукованих загострень алeргiчноï патологй'.
Матерiали та методи
За характером дане дослiджeння е динамiчним, про-спективним i когортним. Дослгдження проводилось на базi КП «СпещалГзований мeдико-рeабiлiтацiйний центр для дггей та шдлптав» ДОР» з вересня 2018 по сь чень 2020 р. (директор — к.м.н. Коваленко Т.Ю.).
Проведено клштэ-лабораторне обстеження 76 да-тей вГком вгд 7 до 18 роив, з яких у 24 був дГагносто-ваний алерпчний ришт, у 28 — бронxiальна астма, а у 24 — бронxiальна астма й алерпчний ришт (БА + АР). Групу контролю становили 20 кшшчно здорових дггей в1дпов!дного вку та стать
Критерй' включення дней у дослiджeння: шфор-мована згода батьыв на участь у дослщженш, верифь кований дiагноз бронхгально!' астми та/або алерпчно-го ришту тривалютю не менше шж 1 рк:, вк: вгд 7 до 17 роыв. Критерй' виключення: наявнють хрошчних, спадкових i вроджених захворювань бронхолегенево!' системи, загострення хрошчно!' алерпчно!' або не-алерпчно!' патологй' дихальних шляхГв, наявнють на момент дослгдження гострого шфекцшного захворювання, прийом системних чи мюцевих протимкроб-них або пробютичних засобГв протягом 1 мюяця до початку дослгдження.
ДГагноз бронхГально!' астми та алерпчного ришту встановлювався на основГ Ушфкованого протоколу первинно!', вторинно!' (спещалГзовано'1') медично!' допо-моги «Бронхгальна астма у дггей» МОЗ Украши № 868 вгд 8 жовтня 2013 р. та Наказу МОЗ Украши «Про за-твердження ПротоколГв дГагностики та лГкування алер-голопчних хвороб у дггей» № 767 вгд 27.12.2005.
Анамнестичш даш оцшювались за допомогою ан-кетування батькгв та аналГзу медично!' документацй' дитини. Ушм дгтям проводилось стандартне кшшко-лабораторне обстеження, передбачене вгдповгдними нацюнальними нормативними документами, вклю-чаючи визначення рГвшв загального Гмуноглобулшу Е (IgE) та 1дентифкащю причинно-значущих алергешв за допомогою шырних прик-тестав або визначення специфГчних IgE в сироватщ кровг ОкрГм цього були проаналГзоваш патерни ресшраторно!' захворюваностк частота, тривалють i характер гострих ресшраторних шфекцш протягом останшх трьох роыв.
Юлькюне визначення рГвня антимжробних пепти-дГв у секрет ВДШ було проведено за допомогою Гму-ноферментного аналГзу (Human LL-37 ELISA test kit, Human DEF 2/DEFB2 ELISA test kit, Hycult biotech, Шдерланди). Дослгджуваний матерГал (1 мл змшано1 нестимульовано!' слини) збирали в першш половиш
дня, натщесерце, до проведення гшешчних процедур порожнини рота, шляхом прямого стакання слини в пробГрку. ЗГбраний матерГал центрифугували зГ швид-кютю 3000 об/хв протягом 15 хвилин. Для дослгдження використовували надосадову ргдину. 1мунолопчш до-слгдження виконувались в Лкувально-дГагностичному центрГ ТОВ «Аптека медично!' академй'», м. Дншро (за-вгдувач лабораторГею — к.бюл.н. О.В. Братусь).
З метою вивчення ефективносл застосування пробютичного препарату, що мютить LGG, дггей з алерпч-ною патолопею методом пар-кошй було розподглено на двГ груши: до основно!' груши ввшшло 38 датей, яы в комплекс лГкувальних заходГв додатково приймали пробютичний препарат, що мютив 10 мгльярдГв КУО LGG у добовш дозГ, протягом 1 мюяця. До груши по-рГвняння ввшшло 38 дггей, яы отримували лише стандартне лкування (базисна терашя).
Статистичну обробку даних проводили за допомогою стандартних пакетв прикладного статистичного аналГзу Statistica for Windows v. 6.1. ПеревГрка нормаль-носп розподглу кшькюних показникгв проводилась за допомогою критерш Шашро — Утка. Оскгльки пере-важна бшьшють отриманих даних характеризувалась типом розподглу, що вгдрГзняеться вгд нормального, при статистичному аналГзГ результат дослщження розраховувались непараметричш показники: кшькюш даш наведеш у виглядГ медГани (Ме) та штерквартиль-ного розмаху (IQR) — Q1 (25-й перцентиль) i Q3 (75-й перцентиль). Для оцшки вГропдносл вшмшностей мГж незалежними грушами для кшькюних ознак викорис-товувався критерГй Манна — Утш (U), для оцшки за-лежностГ мГж парними грушами для кшькюних ознак використовувався критерш Вглкоксона (T). Для визначення зв'язку мГж дослГджуваними параметрами роз-раховували показники рангово!' кореляцй' Сшрмена. Критичне значення рГвня значущостГ (p) приймалося < 5 % (р < 0,05).
Проведення науково!' роботи дозволено комшею з питань бюмедично!' етики Державного закладу «ДнГ-пропетровська медична академГя МГнГстерства охоро-ни здоров'я Украши».
К^шчна характеристика обстежуваних хворих
Середнш вГк обстежених дггей становив 10,0 ± 0,2 року. Переважна бгльшють дГтей (94,7 %) була молод-шого та середнього шкшьного вГку. При вивченнГ ген-дерно!' складово!' виявлено переважання хлопчиыв у грушах БА та БА + АР (57,1 ± 9,0 % та 83,3 ± 7,0 % вгд-повГдно). ДГвчаток було дещо бГльше лише у груш з Гзо-льованим АР (58,3 ± 10,0 %).
Середня тривалють захворювання на АР становила 5,10 ± 0,48 року. При цьому частка хворих Гз сезонни-ми проявами АР виявилась бГльшою у груш дггей, хворих на Гзольований АР, тодГ як у груш БА + АР бгльша частка пащенпв мала цГлорГчнГ прояви (58 ± 10 % та 42 ± 9 % вщповщно, р < 0,05). При Гзольованому АР помГрна ступГнь тяжкостГ ришту була у 54 ± 10 %, а у груш БА + АР — у 53 ± 9 %. Контрольований перебГг АР спостерГгався у 64 ± 8 % пащентав. На момент по-
чатку проведення досл1дження серед пащент1в з групи АР терап1ю отримували 75 ± 8 %.
Середня тривалють захворювання на БА становила 5,70 ± 0,41 року. При 1зольованш БА переважна бть-ш1сть пашентав мала прояви штермпуючо! астми — 54 ± 9 %, легка персистуюча форма була виявлена у 27 ± 9 % з них, а персистуюча середнього ступеня — у 19 ± 7 %. При поеднанш БА та АР також найчасташе зустр1чався штермпуючий переб1г астми — 66 ± 9 %, а у решти пац1ент1в було д1агностовано легку персистуючу астму — 34 ± 9 %. На момент включення у дослщження астма була контрольованою у 88 ± 4 % дггей, у решти (12 ± 4 %) — частково контрольованою. Базисну тера-тю отримували 57 ± 6 % д1тей, а серед пащентав, як! отримували базисну терашю, у груп1 д1тей з БА конт-рольований переб1г астми спостер1гався у 82 ± 7 % ви-падк1в, а у груш дггей БА + АР — у 91 ± 5 % випадыв.
Причинно-значущими алергенами при 1зольовано-му АР були: пилков1 алергени — у 54 ± 10 % випадыв, ешдермальш алергени — у 37 ± 9 %, плюняв1 гриби — у 25 ± 8 %, побутов1 алергени — у 8 ± 5 % випадыв. При 1зольованш БА як причинно-значущ алергени були виявленк пилков1 — у 62 ± 9 % випадк1в, епдермаль-ш — у 33 ± 9 %, плюняв1 гриби — у 20 ± 8 %, побутов1 алергени — у 25 ± 8 % випадыв. У випадку поеднання АР та БА структура причинно-значущих алергешв була такою: пилков1 алергени — у 29 ± 9 %, еп1дермальн1 алергени — у 33 ± 9 %, плюняв1 гриби — у 12 ± 6 %, побутов1 алергени — у 37 ± 9 %. У бтьшоста хворих в1д-значались еозиноф1л1я та п1двищення р1вня загального IgE, що п1дтверджуе атоп1чну природу захворювання. При цьому суттево! р1знищ в середн1х р1внях еозинофь л1в та IgE м1ж групами ми не виявили.
рог1дно част1ше переносили ГРВ1 у вигляд1 захворю-вань нижшх дихальних шляхов (81,0 ± 0,8 % — у груш БА, 83,0 ± 0,7 % — у груш АР + БА, р < 0,05 пор1вня-но з групою контролю). Бтьш часте залучення нижн1х дихальних шлях1в у запальний процес при ГРВ1 супро-воджувалось в1рог1дним подовженням середньо! три-валост1 одного еп1зоду захворювання. Найбтьшим цей показник виявився в грут д1тей, хворих на БА та АР, — майже у 2,6 раза, шж у груш контролю, тод1 як при 1зо-льованш БА — у 2 рази вищим, а при АР — в 1,5 раза.
Проведений анал1з р1вшв АМП в секрета верхшх дихальних шлях1в у дггей, хворих на алерг1чн1 захворювання рестраторно! системи, виявив статистично значущ1 в1дм1нност1 р1вн1в HbD-2 м1ж дослщжуваними групами. Так, р1вн1 HbD-2 у секрета ротово! порожнини були в1ропдно нижчими, н1ж у контрол1, у вс1х досль джуваних групах, найбтьш у д1тей, хворих на БА + АР (на 50 %). У дггей, хворих на 1зольований АР та 1зольо-вану БА, р1вш були нижчими в середньому на 22,4 та 39,2 % (рис. 1).
Також було виявлене в1ропдне зниження р1вшв LL-37 в секрета верхшх дихальних шлях1в у дггей ус1х досл1джуваних груп пор1вняно з показниками групи контролю. Найнижч1 р1вн1 LL-37 було зареестровано у хворих на БА (рис. 2).
Проведений кореляцшний анал1з засв1дчив, що р1в-н1 досл1джуваних АМП зворотно залежали в1д ступеня тяжкост1 алерпчно! патологи. Так, виявлено зв'язок середньо! сили м1ж р1внем LL-37 та ступенем тяжкост1 АР (г = —0,68; р < 0,05), ступенем тяжкоста БА (г = —0,54; р < 0,05), а також м1ж р1внем в секрета ротово! порожнини HbD-2 та ступенем тяжкоста АР (г = —0,64; р < 0,05). Сильний негативний зв'язок вщзначався
Результати та обговорення
При анал1з1 патерн1в рестраторно! захворюваноста було виявлено, що дгга з алерг1чними захворюваннями респ1раторного тракту хворшть на ГРВ1 на 30 % часта-ше пор1вняно з групою контролю, найбтьша частота спостер1галась у групах д1тей з наявшстю БА. Як св1д-чать даш табл. 1, найвищою частота рестраторно! захворюваноста виявилась у хворих на БА. Вони хворти не тальки майже у 2 рази часташе, шж дни контрольно! групи, але в1рог1дно част1ше, н1ж д1ти з АР. Майже такою ж високою була захворювашсть у груш з поеднан-ням АР та БА. Найнижчою частота ГР1 була у дггей з 1зольованим АР, але все одно вона виявилась в1ропдно вищою, н1ж у груш контролю. Кр1м того, дгга з БА вь
Рисунок 1. Р'ют HbD-2 в секрет верхнх дихальних шлях'в дтей дослджуваних груп (мед'1ана, пг/мл)
Таблиця 1. Частота й особливост переб1гу ГРВ1 уд 'пей дослджуваних груп
Група Середня частота ГРВ1 за 1 р1к Захворювання нижшх дихальних шляхiв ( %) Середня тривалють одного ешзоду ГРВ1 (дшв)
АР (п = 24) 2,90 ± 0,56*' ** 53,0 ± 1,2* 10,8 ± 0,3*, #
БА (п = 28) 3,80 ± 0,56* 81,0 ± 0,8* 13,40 ± 0,13*, **
БА + АР (п = 24) 3,60 ± 0,49* 83,0 ± 0,7* 18,30 ± 0,28*
Контроль (п = 20) 1,90 ± 0,19 15,0 ± 0,8 7,20 ± 0,27
Примтки: * — р < 0,05 пор1вняно з групою контролю; порiвняно з групою БА.
- р < 0,05 пор1вняно з групою БА + АР; # — р < 0,05
мГж рГвнем HbD-2 та ступенем тяжкоста БА (r = —0,86; р < 0,05). РГвень LL-37 зворотно залежав в!д факту в!д-сутноста контролю симптомГв БА (r = —0,36; р < 0,05). Факт наявноста базисно! терапй' на момент проведення дослгдження мав вГропдно позитивний зв'язок як Гз рГвнем LL-37 (r = 0,32; р < 0,05), так i HbD-2 (r = 0,73, р< 0,05). В той же час ми не виявили залежноста рГвшв АМП в!д тривалоста захворювань, еозинофш!, IgE в сироватщ кровГ та характером сенсибшзацй'.
Враховуючи виявлений сильний зв'язок мГж рГвня-ми АМП у секрета верхшх дихальних шляхГв i ступенем тяжкоста захворювань, а також рГвнем контролю захворювань, ми визнали за доцгльне досл!дити, чи не пов'язане зниження рГвшв АМП виключно Гз наявню-тю поточного алерпчного запалення в дихальних шляхах. З шею метою ми вивчили рГвш АМП залежно в!д наявноста симптомГв захворювань. Результати наведеш в табл. 2.
Як свгдчать даш аналГзу, рГвш АМП у дггей за в!д-сутноста шовного контролю симптомГв БА вияви-лись вГропдно нижчими, шж при контрольованш БА: HbD-2 — в 1,5 раза, LL-37 — в 1,1 раза, тсда як у хворих на АР рГзнищ в рГвнях АМП були несуттевими. Разом з тим навгть за наявноста шовного контролю симптомГв алерпчних захворювань, тобто при мИмальному рГвш алерпчного запалення в дихальних шляхах, рГвш АМП були вГропдно нижчими, шж у дггей контрольно!' груши.
АналГз зв'языв мГж рГвнями АМП та показниками гостро! ресшраторно! захворюваноста дггей, хворих на АР та БА, виявив наявнють зворотного зв'язку серед-ньо! сили мГж частотою ГРВ1 та рГвнем LL-37 в груш дггей з БА (r = —0,65; р < 0,05), а також зворотний слаб-
кий зв'язок мГж рГвнями LL-37 та HbD-2 в секрета рото-во! порожнини з середньою тривалютю одного етзоду ГРВ1 при БА (r = -0,31; р < 0,05 та r = -0,48 в!дпов!д-но; р < 0,05). Отримаш даш демонструють можливють впливу низьких рГвшв АМП на схильнють до розвитку ресшраторних шфекцш, до бгльш тривалого ïx перебГгу у дггей з алерпчними захворюваннями.
Таким чином, ми виявили, що вшм дГтям з алерпчними захворюваннями дихальних шляхГв власти-ве зниження рГвшв HbD-2 та LL-37 у секрета верхшх дихальних шляхов, що супроводжуеться збгльшенням частоти та тривалоста ГРВ1, як! у бгльшоста випадив призводять до загострення алерпчно! патологй'. Ша-вгть при шовному контролГ симптомГв (з проведенням базисно! терапй' чи без не!') рГвш АМП у секрет! ротово! порожнини у дггей, хворих на БА та АР, залишають-ся зниженими. Тому ми визнали за доцгльне вивчити ефективнють застосування пробютичного препарату, що мютить лактобактерй' LGG, як доповнення до стандартно!' (базисно!) терапй' з метою профглактики ГРВ1 та пов'язаних Гз ними загострень алерпчних захворювань. Як уже було зазначено вище, вибГр даного про-бютика був зумовлений його доведеною ефективнютю при профтактищ ГРВ1 у дорослих i дггей, а також мож-ливютю впливу на продукцш АМП.
Через 1 мюяць прийому пробютичного препарату ми спостеркали суттевий прирют рГвшв АМП у секрет! верхшх дихальних шляхов. Так, рГвень HbD-2 в динамь Ш зрю майже на 27 %, практично до рГвшв контрольно! групи, на вщмшу в!д груши порГвняння (рис. 3).
Ще бгльш вираженим виявилось збгльшення рГвшв LL-37 у секрет! ротово! порожнини — шсля прийому
1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
0,89
0,43
0,33 0,36
АР
БА БА + АР Контроль
300 250 200 150 100 50 0
251
Основна група Група порiвняння Контроль [□ДолУкування иП1слял1кування1
Рисунок 2. PiBHi LL-37 у секрет' верхшх дихальних Рисунок 3. Динамка pîbhîb HbD-2 в секрет верхн1х шляхв дтей дослджуваних груп дихальних шляхiв у дтей дослджуваних груп
(медана, нг/мл) в процеа лкування (мед'1ана, пг/мл)
Таблиця 2. Середн рiвнi антимкробних пептид'1в HbD-2 i LL-37 у секрет ВДШ дтей дослджуваних груп
залежно в'щ наявност симптом'в захворювань
Показник БА АР Контрольна група
Частковий контроль Повний контроль Частковий контроль Повний контроль
HbD-2, пг/мл 120,0 ± 2,6* 156,0 ± 4,5*' ** 166,0 ± 10,6*, **■ # 173,0 ± 6,5*, **■ #■ ## 250,00 ± 0,99
LL-37, нг/мл 0,29 ± 0,01* 0,340 ± 0,006*, ** 0,40 ± 0,01*, **■ # 0,410 ± 0,009*, **■ # 0,88 ± 0,01
Примтки: * — р < 0,05порiвняно з групою контролю; ** — р < 0,05порiвняно з групою часткового контролю БА; # — р < 0,05 порiвняно з групою повного контролю БА; ## — р < 0,05 порiвняно з групою часткового контролю ар.
Рисунок4. Динамка piBHiB LL-37в секрет'верхшх дихальних шляхiв у дтей дослджуваних груп в процес л '1кування (мед '1ана, нг/мл)
LGG протягом 1 мюяця вони зросли майже на 60 %, тодi як у rpyni порГвняння вгдмшноста були незначни-ми (рис. 4).
Катамнестичне спостереження протягом 1 року показало суттеве зниження частоти ГРВ1 у дггей з основно! групи в середньому на 26 %. Максимальний ефект зниження частоти ГРВ1 спостеpiгався протягом перших 3 мюящв. Кpiм того, у дггей основно! групи протягом наступного тсля проведеного лiкування року на 16,5 % зменшилась частка iнфекцiй нижнiх дихальних шляхiв, тодi як у гpупi поpiвняння вона знизилась всьо-го на 3 %. Зменшення частоти залучення нижнгх дихальних шляхов у запальний процес при ГРВ1 супрово-джувалось вipогiдним зниженням середньо! тpивалостi одного етзоду захворювання загалом на 22,6 %. У груш поpiвняння зниження середньо! тривалоста ГРВ1 було несуттевим i залишилось майже на тому самому piвнi. Також спостеpiгалось зниження частоти вГрус-шдуко-ваних загострень алерпчно! патологи' у дггей основно! групи на 25,7 %, тодГ як у груш порГвняння частота вь pус-iндукованих загострень знизилась всього на 10,3 %.
Узагальнюючи вищевикладенi даш, можна ствер-джувати, що прийом пробютичного препарату, який мютить штам LGG, протягом 1 мюяця супроводжу-вався як приростом рГвшв АМП в секрета веpхнiх дихальних шляхов у дiтей, хворих на АР та БА, так i вь ропдним зниженням показникiв гостро! pеспipатоpноï захвоpюваностi та зниженням частоти пов'язаних з рестраторними iнфекцiями загострень алерпчно! патологи'. Вгдповгдно до юнуючих уявлень, механiзм впливу LGG на продукцш АМП, швидше за все, може бути опосередкований мкробюмом кишечника [2, 13, 14]. Метаболии LGG, отримаш шсля ферментацй' про-бютика мкробюмом кишечника, шляхом зв'язування з рецепторами жирних кислот активують сигнальний бглок STAT3, дозволяючи модулювати гени для збгль-шення експресй' АМП [10]. Позитивний вплив LGG на показники рестраторно! захворюваноста, на нашу думку, пов'язаний з тдвищенням рГвшв АМП у секрета верхшх дихальних шляхГв, хоча можуть мати мюце й шшГ мехашзми, вивчення яких може стати метою по-дальших дослгджень, також як i вивчення впливу рГз-них режимГв прийому пробютика.
Висновки
1. Дгга з алерпчними захворюваннями ресшратор-ного тракту характеризуются бгльшою частотою ГР1 (на 30 %) з бгльш частим залученням у запальний процес нижшх дихальних шляхГв (на 72 %), що обумовлюе бгльшу тривалють захворювань (на 95 %) порГвняно Гз здоровими дпъми.
2. У дггей з алерпчним рингтом i бронхГальною астмою виявлене суттеве зниження рГвшв антимГкробних пептидГв у секрета верхшх дихальних шляхов порГвняно з групою контролю. РГвш HbD-2 у дггей, хворих на АР, були нижчими в середньому на 22,4 %, у дггей, хворих на БА, — на 39,2 %, а при поеднанш цих нозологш — на 50 %. Показники рГвшв LL-37 у дггей, хворих на АР, були нижчими, шж в контролГ, на 51,2 %, при БА — на 66 %, при БА та АР — на 59,1 %.
3. Виявлено, що на рГвш АМП в секрета верхшх дихальних шляхГв найбгльш негативно впливае стушнь активноста алерпчного запалення, що супроводжу-еться вгдсутнютю контролю симптомГв, а позитивно — прийом препаратав базисно! терапГ! та вгдсутнють симптомГв. Разом з тим навпъ за наявностГ повного контролю симптомГв алергГчних захворювань, тобто при мшмальному рГвнГ алергГчного запалення в дихальних шляхах, рГвш АМП були вГроггдно нижчими, нГж у дггей контрольно! групи.
4. Встановлено, що юнуе зворотний зв'язок мГж рГвнями АМП та частотою i тривалютю ГРВ1 у дГтей з алерпчними захворюваннями, найбгльш виражений при БА.
5. Прийом пробютичного препарату, що мютить штам Lactobacillus rhamnosus GG, протягом 1 мюяця додатково до базисно! терапГ! АР та БА сприяв вГроггд-ному пгдвищенню рГвшв HbD-2 (в середньому на 27 %) та LL-37 (в середньому на 60 %) у секрета верхшх дихальних шляхов, що супроводжувалось зниженням частоти ГР1 в середньому на 26 % (в тому числГ й ешзодГв Гз залученням нижшх дихальних шляхов), зменшенням середньо! тривалоста ГР1 на 22 % протягом наступного року та зниженням вГрус-шдукованих загострень на 25,7 %.
Конфлжт штереав. Автори заявляють про вгдсут-нГсть конфлГкту ГнтересГв та власно! фГнансово! защ-кавленостГ при пГдготовцГ дано! статта.
Участь aBTopiB в щдготовщ статп: Больбот Ю.К. — розробка концепцГ! та дизайну дослГдження, обробка статта на фшальному етапГ; Бордш Т.А. — збГр даних та !х аналГз, написання тексту статтГ, критичний огляд результат дослГдження; Виенськш Я.В. — збГр даних та !х аналГз, вГдповГдальнГсть за статистичну обробку даних, написання тексту статта.
References
1. Abaturov AE, Kriuchko TA, Lezhenko GA, Zavgorodniaia NIu. Antimikrobnye peptidy i proteiny respiratornogo trakta, diagnosticheskaia znachimost' i terapevticheskie vozmozhnosti: monografiia [Antimicrobial peptides and proteins of the respiratory tract, diagnostic value and therapeutic potential: monograph]. Kharkiv: Planeta-Print; 2018. 496p. (in Russian).
2. Kanner EV, Gorelov AV, Pechkurov DV, Gorelova EA, Maksimov ML, Ermolaeva AS. Mucosal immune system of digestive and respiratory tracts: possibilities of prevention and treatment of infectious diseases. Meditsinskiy sovet. 2019;(11): 100-107. doi:10.21518/2079-701X-2019-11-100-107. (in Russian).
3. Romanuk LI. Allergic rhinitis as a comorbid condition of asthma. Asthma and allergy. 2013;(2):62-65. (in Russian).
4. Chernyshova OYe. The role of infectious inflammatory processes in the bronchial asthma pathogenesis in children. Zdorov'e rebenka. 2014;(55):117-124. doi:10.22141/2224-0551.4.55.2014.76180. (in Russian).
5. Brozek JL, Bousquet J, Baena-Cagnani CE, et al. Allergic Rhinitis and its Impact on Asthma (ARIA) guidelines: 2010 revision. J Allergy Clin Immunol. 2010;126(3):466-476. doi:10.1016/j. jaci.2010.06.047.
6. Currie SM, Findlay EG, McHugh BJ, et al. The human cathelicidin LL-37 has antiviral activity against respiratory syncytial virus. PLoS One. 2013;8(8):e73659. doi:10.1371/journal. pone.0073659.
7. Hansen TE, Evjenth B, Holt J. Increasing prevalence of asthma, allergic rhinoconjunctivitis and eczema among schoolchildren: three surveys during the period 1985-2008. Acta Paediatr. 2013;102(1):47-52. doi:10.1111/apa.12030.
8. Jenssen H, Hamill P, Hancock RE. Peptide antimicrobial agents. Clin Microbiol Rev. 2006;19(3):491-511. doi:10.1128/ CMR.00056-05.
9. Ng SC, Hart AL, Kamm MA, Stagg AJ, Knight SC. Mechanisms of action of probiotics: recent advances. Inflamm Bowel Dis. 2009;15(2):300-310. doi:10.1002/ibd.20602.
10. Brosseau C, Selle A, Palmer DJ, Prescott SL, Barbarot S, Bodinier M. Prebiotics: Mechanisms and Preventive Effects in Allergy. Nutrients. 2019;11(8):1841. doi:10.3390/nu11081841.
11. Ganz T. Antimicrobial polypeptides. J Leukoc Biol. 2004;75(1):34-38. doi:10.1189/jlb.0403150.
12. Kurai D, Saraya T, Ishii H, Takizawa H. Virus-induced exacerbations in asthma and COPD. Front Microbiol. 2013;4:293. doi:10.3389/fmicb.2013.00293.
13. Villena J, Chiba E, Tomosada Y, et al. Orally administered Lactobacillus rhamnosus modulates the respiratory immune response triggered by the viral pathogen-associated molecular pattern poly(l:C). BMC Immunol. 2012;13:53. doi:10.1186/1471-2172-13-53.
14. Ivashkin V, Zolnikova O, Potskherashvili N, Trukhmanov A, Kokina N, Dzhakhaya N. A correction of a gut microflora composition for the allergic bronchial asthma complex therapy. lTJM. 2018;12(4):260-264. doi: 10.4081/itjm.2018.931.
OTpuMaHo/Reeeived 20.07.2020 Pe^H30BaH0/Revised 05.08.2020 npMÜHQTO go gpyKy/Accepted 13.08.2020 ■
Information about authors
Yuriy Bolbot, MD, PhD, Professor, Head of the Department of pediatrics 3 and neonatology, State Institution "Dnipropetrovsk Medical Academy of the Ministry of Health of Ukraine', Dnipro, Ukraine; e-mail: pediatria2@i.ua
Tina Bordii, PhD, Associate Professor at the Department of pediatrics 3 and neonatology, State Institution "Dnipropetrovsk Medical Academy of the Ministry of Health of Ukraine'; Dnipro, Ukraine; e-mail: tinabordiy@gmail.com
Yaroslav Vilenskyi, MD, post-graduate student at the Department of pediatrics 3 and neonatology, State Institution "Dnipropetrovsk Medical Academy of the Ministry of Health of Ukraine', Dnipro, Ukraine
Больбот Ю.К., Бордий Т.А., ВиленскийЯ.В.
Государственное учреждение «Днепропетровская медицинская академия Министерства здравоохранения Украины», г. Днепр, Украина
Влияние применения пробиотического препарата, содержащего штамм Lactobacillus rhamnosus GG, на уровни человеческого в-дефензина 2 (HbD-2) и кателицидина (LL-37) в секрете верхних дыхательных путей и респираторную заболеваемость у детей, больных бронхиальной астмой
и аллергическим ринитом
Резюме. Актуальность. На сегодняшний день аллергические заболевания респираторного тракта, в частности бронхиальная астма и аллергический ринит, у детей являются актуальной медико-социальной проблемой, ассоциированной с высоким риском инвалидизации, существенным снижением качества жизни пациентов и их семей, а также значительной финансовой нагрузкой на пациентов и государство. Бронхиальная астма и аллергический ринит часто сосуществуют, обременяя течение друг друга. Дети, больные респираторными аллергическими заболеваниями, являются особенно уязвимыми к развитию острой респираторной вирусной инфекции (ОРВИ), а респираторные вирусы, в свою очередь, играют важную роль в патогенезе бронхиальной астмы и аллергического ринита, способствуя развитию заболеваний и выступая триггерами их обострений. Одной из возможных причин склонности к частым ОРВИ у детей с аллергической патологией дыхательной системы может быть недостаточность неспецифических факторов мукозального иммунитета респираторного тракта — эндогенных катионоактивных амфифильных антимикробных пептидов, в частности кателицидина (ЬЬ-37) и человеческих дефензинов. По данным ряда исследований, эти антимикробные пептиды проявляют противовирусное, антимикробное и иммуномодулирующее действие. При этом данных о состо-
янии продукции антимикробных пептидов и их влиянии на респираторную заболеваемость у детей с аллергическими заболеваниями в современной литературе недостаточно. В то же время в ряде литературных источников описано положительное влияние отдельных пробиотических штаммов, в частности Lactobacillus rhamnosus GG, на общую резистентность к респираторной вирусной инфекции и профилактику атопиче-ских заболеваний. Целью нашей работы стало изучение уровней антимикробных пептидов (человеческого в-дефензина 2 (HbD-2) и LL-37) в секрете слизистых оболочек верхних дыхательных путей у детей с бронхиальной астмой и аллергическим ринитом, выяснение их роли в защите от респираторной вирусной инфекции у данного контингента больных и оценка эффективности применения пробиотического препарата, содержащего Lactobacillus rhamnosus GG, с целью профилактики ОРВИ и снижения частоты вирус-индуцированных обострений аллергической патологии. Материалы и методы. Нами было проведено клинико-лабораторное обследование 76 детей в возрасте от 7 до 17 лет, из которых у 24 был диагностирован аллергический ринит, у 28 детей — бронхиальная астма, а у 24 — бронхиальная астма и аллергический ринит. Группу контроля составили 20 клинически здоровых детей соответствующего возраста и пола. Кроме общепринятых клинических,
методы исследования включали анализ паттернов респираторной заболеваемости, определение уровней антимикробных пептидов ЬЬ-37, ШЮ-2 в секрете верхних дыхательных путей методами иммуноферментного и статистического анализа. Результаты. Установлено, что дети с аллергическими заболеваниями респираторного тракта характеризуются большей частотой ОРВИ (на 30 %) с более частым вовлечением в воспалительный процесс нижних дыхательных путей (на 72 %), что обусловливает более длительную продолжительность заболеваний (на 95 %) по сравнению со здоровыми детьми. У детей с аллергическим ринитом и бронхиальной астмой обнаружено существенное снижение уровней антимикробных пептидов в секрете верхних дыхательных путей по сравнению с группой контроля. На уровни антимикробных пептидов в секрете верхних дыхательных путей в наибольшей степени негативно влияет степень активности аллергического воспаления, сопровождающегося отсутствием контроля симптомов, а положительно — прием препаратов базисной терапии и отсутствие симптомов. Вместе с тем даже при наличии полного контроля симптомов аллергических заболеваний, то есть при минимальном уровне аллергического воспаления в дыхательных путях,
уровни антимикробных пептидов были достоверно ниже, чем у детей контрольной группы. Установлено, что существует обратная связь между уровнями антимикробных пептидов и частотой и продолжительностью ОРВИ у детей с аллергическими заболеваниями, которая в наибольшей степени выражена при бронхиальной астме. Выводы. Прием пробиотического препарата, содержащего штамм Lactobacillus rhamnosus GG, в течение 1 месяца дополнительно к базисной терапии аллергического ринита и бронхиальной астмы способствовал достоверному повышению уровней HbD-2 (в среднем на 27 %) и LL-37 (в среднем на 60 %) в секрете верхних дыхательных путей, что сопровождалось снижением частоты ОРВИ в среднем на 26 % (в том числе и эпизодов с привлечением нижних дыхательных путей), уменьшением средней продолжительности ОРВИ на 22 % в течение следующего года и снижением вирус-индуцированных обострений на 25,7 %. Ключевые слова: дети; бронхиальная астма; аллергический ринит; антимикробные пептиды; кателицидин; LL-37; человеческий в-дефензин 2; HbD-2; пробиотический препарат; Lactobacillus rhamnosus GG; LGG; респираторная заболеваемость
Yu.K. Bolbot, T.A. Bordii, Ya.V. Vilenskyi
State Institution "Dnipropetrovsk Medical Academy of the Ministry of Health of Ukraine", Dnipro, Ukraine
The effect of a probiotic containing a strain of Lactobacillus rhamnosus GG on the level of human p-defensin 2 (HbD-2) and cathelicidin (LL-37) in the secretion of the upper respiratory tract and respiratory morbidity in children with bronchial asthma and allergic rhinitis
Abstract. Background. Today, allergic respiratory diseases in children, including asthma and allergic rhinitis, are a relevant medical and social problem associated with a high risk of disability, a significant reduction in the quality of life of patients and their families, and a significant financial burden on patients and the government. Bronchial asthma and allergic rhinitis often coexist, complicating the course of each other. Children with respiratory allergic diseases are particularly vulnerable to acute respiratory infections. Respiratory viruses, in turn, play an important role in the pathogenesis ofbronchial asthma and allergic rhinitis, contributing to the development of diseases and acting as triggers for their exacerbations. One of the possible causes of predisposition to frequent acute respiratory infections in children with allergic pathology of the respiratory system may be a lack of nonspecific factors of mu-cosal immunity of the respiratory tract — endogenous cationic am-phiphilic antimicrobial peptides, in particular, cathelicidin and human defensin. According to many studies, these antimicrobial pep-tides have antiviral, antimicrobial and immunomodulatory effects. However, nowadays there is insufficient data on the state of production of antimicrobial peptides and their impact on respiratory morbidity in children with allergic diseases. At the same time, some literature sources describe the positive effect of individual probiotic strains, in particular Lactobacillus rhamnosus GG, on the overall resistance to respiratory viral infection and the prevention of atopic diseases. The purpose of our research was to study the concentrations of antimicrobial peptides (HbD-2 and LL-37) in the secretion of the mucous membranes of the upper respiratory tract in children with bronchial asthma and allergic rhinitis, to clarify their role in protection against respiratory viral infection and to estimate the effectiveness of a probiotic preparation containing Lactobacil-lus rhamnosus GG in the prevention of acute respiratory infections and reduction of the frequency of virus-induced exacerbations of allergic pathology. Materials and methods. We conducted a clinical and laboratory examination of 76 children aged 7 to 17 years, 24 of whom were diagnosed with allergic rhinitis, 28 children — bronchial asthma, and 24 — bronchial asthma and allergic rhinitis. The control group consisted of 20 clinically healthy children of
matched age and sex. Research methods also included the analysis of respiratory disease patterns, determination of concentrations of antimicrobial peptides: cathelicidin (LL-37), human P-defensin 2 (HbD-2) in the secretion of the upper respiratory tract by ELISA, and statistical analysis. Results. It was found that children with allergic diseases of the respiratory tract are characterized by a higher frequency of acute respiratory infections (30 %) with more frequent involvement of the lower respiratory tract in the inflammatory process (72 %), which causes a longer duration of disease (95 %) compared to healthy children. The children with allergic rhinitis and bronchial asthma had a significant decrease in the concentrations of antimicrobial peptides in the secretion of the upper respiratory tract compared with the control group. It was found that the level of antimicrobial peptide concentrations in the secretion of the upper respiratory tract is most negatively affected by the allergic inflammation severity, accompanied by a lack of symptom control, and the use of basic therapy and no symptoms have a positive effect. However, even in the presence of complete control of the symptoms of allergic diseases, the levels of antimicrobial peptides were significantly lower than in children of the control group. It was found that there is an inverse relationship between the levels of antimicrobial peptides and the frequency and duration of acute respiratory infections in children with allergic diseases, most pronounced in bronchial asthma. Conclusions. Taking a probiotic drug containing a strain of Lactobacillus rhamnosus GG for a month in addition to the basic therapy of allergic rhinitis and bronchial asthma contributed to a significant increase in levels of HbD-2 (average 27 %) and LL-37 (average 60 %) in secretions of the upper respiratory tract, which was accompanied by a decrease in the frequency of acute respiratory infections by an average of 26 % (including episodes involving the lower respiratory tract), a decrease in the average duration of acute respiratory infections by 22 % over the next year and a decrease in virus-induced exacerbations by 25.7 %. Keywords: children; bronchial asthma; allergic rhinitis; antimicrobial peptides; cathelicidin; LL-37; human defensin beta-2; HbD-2; probiotic preparation; Lactobacillus rhamnosus GG; LGG, respiratory morbidity
