CC BY
8
DOI 10.29254/2077-4214-2018-3-1-145-138-140 УДК 616.24-007.271-036.65-07:616.15-078:57.083.3 Куюн Л. О.
ВМ1СТ ПРОЗАПАЛЬНИХ ТА СУПРЕСИВНИХ ЦИТОК1Н1В В КРОВ1 ПРИ ЗАГОСТРЕНН1 ХОЗЛ Нацюнальний медичний унiверситет iMeHi О.О. Богомольця (м. КиТв)
Зв'язок публшацп з плановими науково-дослщ-ними роботами. Робота виконана в рамках програ-ми кафедри торакально! xipypri! та пульмонологи На-цюнально! медично! академи тслядипломно! освiти iMeHi П.Л. Шутка МОЗ Укра'ни "ДГагностика та лту-вання контузшних пошкоджень легень у пацетчв з хрошчним обструктивним захворюванням легень", № державно!' реестрацп - 01021U000122, 2011 рш.
Вступ. Патогенез ХОЗЛ асоцiюеться з хрошчним за-паленням легень, особливо у периферичних вщдшах дихальних шляхГв i паpeнxiмi. Процес запалення по-силюеться саме в пepiод загострення захворювання.
Основою розвитку хрошчного обструктивного захворювання легень (ХОЗЛ) е нeспeцифiчнe, хрошчне запалення в стiнкаx термшальних бронхюл, що при-зводить до патолопчного ремоделювання легенево!' тканини [1].
Це захворювання характеризуеться прогресую-чим i нeзвоpотнiм погipшeнням функцюнально! ак-тивност легень, що викликано звуженням периферичних дихальних шляхш. Цигарковий дим та ¡нш1 полютанти, як е причинами розвитку ХОЗЛ, активу-ють толл-подГбш рецептори клГтин вродженого ¡му-нiтeтy, що призводить до шдвищеного синтезу та ви-втьненню прозапальних цитошшв [2].
Фактори некрозу пухлин-а (ФНП-а), 1Л-1в та 1Л-6 пщсилюють запалення шляхом активацп NF-kB, який пiдвищyе eкспpeсiю багатьох запальних гешв [3].
Рeгyлятоpнi Т-лГмфоцити проявляють свою ¡му-носупресивну активнiсть шляхом секреци 1Л-10 та трансформуючого фактору росту в (ТФР-в). Було вста-новлено, що рГвш 1Л-10 зворотно корелюють з важ-шстю ХОЗЛ [4].
Мета роботи: вивчення вмГсту прозапальних/су-пресивних цитокЫв в кров! та !х поpiвняльна характеристика у хворих з загостреннями ХОЗЛ.
Об'ект i методи дослщження. У дослщження було включено 104 хворих на ХОЗЛ. Групу контролю склали 98 практично здорових оаб.
ВмГст цитомшв в пepифepичнiй кровГ дослщжува-ли iмyнофepмeнтним методом з використанням ре-активiв виробництва Вектор-Бест. Оптичну щтьшсть визначали на аналiзатоpi "STAT FAX 303 PLUS", США. КонцентрацГю визначали в пг/мл.
Вс отримаш результати пiдданi статистичнiй об-робц для параметричних i непараметричних критерий з використанням програми «Minitab 16». При аналiзi пepeвipки розподшу на ноpмальнiсть вико-ристовували тест Колмогоpова-Смipнова, порГвнян-ня центральних тенденцш двох незалежних вибГрок з використанням U-критерГю Манна-Угтш i порГвнян-ня середшх двох незалежних вибГрок за кpитepiем Стюдента. Кшьмсш змши представлен у виглядГ се-peднix значень i середньоквадратичних вiдxилeнь для параметричних мeтодiв i мeдiани з 1 i 3 квартилем для непараметричних.
У вах пaцiентiв i волонтepiв отримано добровшь-ну письмову згоду на участь в науковому дослщжен-ш, на яке е дозвт комГсп з бiоeтики.
Результати дослщжень та Тх обговорення. Ршж прозапальних цитошшв в контрольнш груш та у хворих на ХОЗЛ представлеш в таблиц 1.
Таблиця 1.
Рiвнi прозапальних цитошшв при загостренн1
ХОЗЛ (M±SD)
Параметри Контроль, n=98 ХОЗЛ, n=104 P
1Л-1в (пг/мл) 13,3±5,1 66,42±13,4 <0,001
1Л-6 (пг/мл) 8,2±3,1 75,2±13,9 <0,001
ФНП-а (пг/мл) 26,1±7,6 107,2±17,4 <0,001
Примггка: Р - достовГршсть вГдмЫностей показнимв контрольно! та дослано! груп.
Результати, представлеш в таблиц 1, вказують на значне та достовГрне пщвищення (Р<0,001) рГвшв 1Л-1Р, 1Л-6 та ФНП-а в периферичнш кровГ при заго-стpeннi ХОЗЛ в порГвняш з контролем. Отже, на системному рГвш вiдбyвaеться пiдсилeння хрошчного запалення шляхом вивiльнeння в периферичну кров прозапальних цитошшв.
Дaнi щодо вмГсту супресивних цитошшв в кров1 пpeдстaвлeнi в таблицi 2.
Таблиця 2.
Рiвнi супресивних цитокiнiв при загостренн1
ХОЗЛ (M±SD)
Параметри Контроль, n=98 ХОЗЛ, n=104 P
1Л-10 (пг/мл) 21,6±5,7 69,6±11,8 <0,001
ТФР-в (пг/мл) 12,0±4,2 82,0±14,9 <0,001
Примiтка: Р - достовГршсть вГдмЫностей покaзникiв контрольно! та дослано! груп.
Концeнтpaцiя 1Л-10 та ТФР-в (табл. 2) також була достовГрно вище (Р<0,001) контролю у хворих на ХОЗЛ.
В нещодавно проведеному дослщженш з вклю-ченням 384 пaцiентiв з ХОЗЛ також було встанов-лено, що рГвш 1Л-1в, ФНП-а та 1Л-6 в пepифepичнiй кровГ були достовГрно вище контролю. КрГм цього, концентраця цих цитошшв достовГрно вiдpiзнялaсь в залежност вщ тяжкост (стадп) ХОЗЛ [5].
Отримаш нами даш, як свiдчaть про високу кон-центрацш 1Л-1, спiвпaдaють з лiтepaтypними. Так, у паценлв з ХОЗЛ спостеркаеться збiльшeння рГвня 1Л-1 в сироватц та iндyковaномy мокротинш [6].
Висока концентраця 1Л-6 у пaцiентiв зГ стабшь-ним перебГгом ХОЗЛ в порГвнянш з контрольною групою може сприяти шдвищенню ризику розвитку депресш та збшьшенню кшькосл смертельних ви-падшв [7,8].
СпостерГгаеться пщвищення рГвшв ФНП-а в кров1 та мокротинш хворих на ХОЗЛ. КрГм цього, було показано, що збшьшення рГвня розчинно! форми рецептора ФНП-а корелюе зГ зменшенням значень об'ему
форсованого видоху за першу секунду у пащетчв з загостренням ХОЗЛ [9].
1Л-10 е одним з основних протизапальних цито-мшв, який необхiдний для регулювання надмiрноí активностi прозапальних цитомшв та хемокiнiв [10]. В одному з дослщжень було показано, що 1Л-10 зни-жуе активнiсть макрофапв легень шляхом пригшчен-ня продукування гаммачнтерферону, 1Л-2, 1Л-12 та 1Л-18. Гiперпродукцiя 1Л-10 впливае на шдукцш альтернативно! активацп альвеолярних макрофапв. Ця змша фенотипу макрофагiв легень викликае знижен-ня рiвня внутршньоклп"инного знищення бактерш, що, в свою чергу, викликае бактерiемiю i загибель експериментальних тварин з хрошчною патолопею легень. Модуляцiя запально! реакци мае важливе значення для збереження балансу iмунноí системи [11].
Таким чином, в рамках нашо! роботи було вста-новлено, що системне запалення при загостренн1 ХОЗЛ асоцiюеться зi збшьшення концентраци прозапальних та супресивних цитомшв. На нашу думку, там даш можливо iнтерпретувати як компенсаторне посилення супресивно! активностi iмунокомпетент-них кл^ин, яка впливае на пщвищення активност1 хронiчного запалення на стадп загострення ХОЗЛ.
Висновки. Хронiчне запалення на системному рiвнi при загостренш ХОЗЛ характеризуеться шдви-щенням активносл прозапального та супресивного компоненту iмунноí вiдповiдi. У пацiентiв з ХОЗЛ у порiвняннi з контролем спостер^аеться достовiрне (р<0,001) збiльшення рiвнiв прозапальних (1Л-1Р, 1Л-6, ФНП-а) та супресивних (1Л-10, ТФР-Р) цитокiнiв в периферичнш кровi.
Перспективи подальших дослiджень. Перспек-тивними е дослiдження, якi сприятимуть вивченню участi iмунокомпетентних клiтин, а саме моноцилв кровi i макрофапв легень, в забезпеченш ефективно-го функцюнування вродженого i набутого iмунiтету. В умовах пперпродукци 1Л-10 вщбуваеться актива-цiя альвеолярних макрофагiв, яка впливае на змшу фенотипу останшх i призводить до бам^еми та за-гибелi експериментальних тварин i хворих на ХОЗЛ. Тому подальше дослщження iмунологiчних мехашз-мiв розвитку патолопчного процесу в легенях у пери од загострення ХОЗЛ та |'х пошкодження сприятиме застосуванню найбтьш ефективних методiв лтуван-ня ХОЗЛ, з огляду на те, що рiвень захворюваност не мае тенденци до зниження i буде зростати у наступн1 роки.
Лiтература
1. Barnes PJ. Cellular and molecular mechanisms of asthma and COPD. Clin Sci (Lond). 2017;131(13):1541-58.
2. Rovina N, Koutsoukou A, Koulouris NG. Inflammation and immune response in COPD: where do we stand? Mediators Inflamm. 2013;15:35-46.
3. Barnes PJ. The cytokine network in asthma and chronic obstructive pulmonary disease. J Clin Invest. 2008;118(11):3546-56.
4. Maneechotesuwan K, Kasetsinsombat K, Wongkajornsilp A, Barnes PJ. Decreased indoleamine 2,3-dioxygenase activity and IL-10/IL-17A ratio in patients with COPD. Thorax. 2013;68(4):330-7.
5. Singh S, Verma SK, Kumar S, Ahmad MK, Nischal A, Singh SK, et al. Correlation of severity of chronic obstructive pulmonary disease with potential biomarkers. Immunol Lett. 2018;196:1-10.
6. Pauwels NS, Bracke KR, Dupont LL, Van Pottelberge GR, Provoost S, Vanden Berghe T, et al. Role of IL-1aand the Nlrp3/caspase-1/IL-1p axis in cigarette smoke-induced pulmonary inflammation and COPD. Eur Respir J. 2011;38:1019-28.
7. Kelly E, Owen CA, Pinto-Plata V, Celli BR. The role of systemic inflammatory biomarkers to predict mortality in chronic obstructive pulmonary disease. Expert Rev Respir Med. 2013;7:57-64.
8. Lu Y, Feng L, Feng L, Nyunt MS, Yap KB, Ng TP. Systemic inflammation, depression and obstructive pulmonary function: a population-based study. Respir Res. 2013;14:53-64.
9. Vernooy JH, Kugukaycan M, Jacobs JA, Chavannes NH, Buurman WA, Dentener MA, et al. Local and systemic inflammation in patients with chronic obstructive pulmonary disease - soluble tumor necrosis factor receptors are increased in sputum. Am J Respir Crit Care Med. 2002;166:1218-24.
10. Sun L, Cornell TT, LeVine A, Berlin AA, Hinkovska-Galcheva G, Fleszar AJ. Dual role of interleukin-10 in the regulation of respiratory syncitial virus (RSV)-induced lung inflammation. Clin Exp Immunol. 2013;172:263-79.
11. Dolgachev VA, Yu B, Sun L, Shanley TP, Raghavendran K, Hemmila MR. Interleukin 10 overexpression alters survival in the setting of gramnegative pneumonia following lung contusion. Shock. 2014;41:301-10.
ВМ1СТ ПРОЗАПАЛЬНИХ ТА СУПРЕСИВНИХ ЦИТОК1Н1В В КРОВ1 ПРИ ЗАГОСТРЕНН1 ХОЗЛ Куюн Л. О.
Резюме. Хрошчне обструктивне захворювання легень (ХОЗЛ) проявляеться ураженням легень, особливо периферичних дихальних шляхiв i паренхiми, i цей процес посилюеться в перюд активного загострення. Ци-гарковий дим та iншi полютанти, ям е причинами розвитку ХОЗЛ, активують толл-подiбнi рецептори клп"ин вродженого iмунiтету, що призводить до пщвищеного синтезу прозапальних цитомшв та Тх вившьнення. У пащетчв з ХОЗЛ у порiвняннi з контролем спостеркаеться достодрне (р<0,001) збшьшення рiвнiв прозапальних (1Л-1Р, 1Л-6, ФНП-a) та супресивних (1Л-10, ТФР-Р) цитомшв в периферичнш кровк В рамках нашоТ роботи було встановлено, що системне запалення при загостренш ХОЗЛ асощюеться зi збшьшенням концентраци прозапальних та супресивних цитомшв. На нашу думку, там даш можливо штерпретувати як компенсаторне посилення супресивноТ активносл iмунокомпетентних клп"ин, що зумовлюе загострення хрошчного запалення у хворих на ХОЗЛ.
Ключовi слова: ХОЗЛ, цитокши, системний iмунiтет.
СОДЕРЖАНИЕ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ И СУПРЕССИВНЫХ ЦИТОКИНОВ В КРОВИ ПРИ ОБОСТРЕНИИ ХОБЛ Куюн Л. А.
Резюме. Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) проявляется поражением легких, особенно её периферических дыхательных путей и паренхимы, и этот процесс усиливается в период активного обострения. Сигаретный дым и другие поллютанты, которые являются причинами развития ХОБЛ, при этом ак-
тивируются толл-подобные рецепторы. Этот процесс приводит к активации клеток врожденного иммунитета и усилению синтеза и высвобождению провоспалительных цитокинов. У пациентов с ХОБЛ по сравнению с контролем наблюдается достоверное (р<0,001) увеличение уровней провоспалительных (ИЛ- 1Р, ИЛ- 6, ФНО-a) и супрессивных (ИЛ- 10, ТФР-Р) цитокинов в периферической крови. В рамках нашей работы было установлено, что системное воспаление при обострении ХОБЛ ассоциируется с увеличением концентрации провоспалительных и супрессивных цитокинов. По нашему мнению, такие данные можно интерпретировать как компенсаторное усиление супрессивной активности иммунокомпетентных клеток, что приводит к обострению хронического воспаления у больных ХОБЛ.
Ключевые слова: ХОБЛ, цитокины, системный иммунитет.
PROINFLAMMATORY AND SUPPRESSIVE BLOOD CYTOKINES DURING EXACERBATION OF COPD
Kuyun L. A.
Abstract. Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is characterized by lung damage, particularly of peripheral airways and the lung parenchyma distal to the terminal bronchioles, especially during the exacerbation stage. The disease is associated with systemic inflammation and damage to other systems and organs. It is connected with overmedication, which causes damage to peripheral segments of the lung. Damage to the functionality of the lung caused by narrowing of the peripheral airways during COPD is irreversible. Such factors as cigarette smoke and other pollutants bring on the development of this disease by activating Toll-like receptors of the innate immune cells, which in turn causes the increase of the synthesis and the release of proinflammatory cytokines.
Objective: comparative analysis of the content of proinflammatory/suppressive blood cytokines in COPD patients during exacerbation of the disease.
Object and methods: the study included 104 COPD patients during the exacerbation stage. 98 healthy persons were in the control group. Blood cytokine content was determined using enzyme-linked immunosorbent assay (Vector-Best). Optical density was measured on an analyzer "Stat FAX 303 PLUS" (USA, pg/ml).
The results of the study were statistically analyzed using parametrical and nonparametrical criteria using "Minitab 16" software. Colmogorov-Smirnov test was used to determine the differences between the group of patients and the control group. Key numerical data was gathered and compared using the U-criteria of Mann-Whitney, whereas the average of the two independent data sets were analyzed using the Student method. The average quantitative changes and root-mean-square values for parametrical methods and the median with 1 and 3 quartile for nonparametrical values are presented.
All persons who took part in the study gave their written consent as required by the bioethics committee.
Results and their discussion. The study has shown that exacerbation of COPD is associated with increased activity of the inflammatory process at the systemic level. When compared to the control group, patients with COPD exhibited significant (p<0.001) increase in the levels of proinflammatory (IL-1P, IL-6, TNF-a) and suppressive (IL-10, TGF- P) cytokines in peripheral blood. In terms of our research it was determined that systemic inflammation during the exacerbation stage of COPD is characterized by increased levels of proinflammatory and suppressive cytokines. In our opinion, such data can be interpreted as compensatory increase of suppressive activity of immunocompetent cells, which causes increased activity of the chronic inflammation during exacerbation.
Relevance of the research. Chronic inflammation during COPD at the systemic level is accompanied by increased activity of proinflammatory and suppressive components of the immune response. In comparison with the control group, patients with COPD exhibited significant (p<0.001) increase of the levels of proinflammatory (IL-1P, IL-6, TNF-a) and suppressive (IL-10, TGF- P) cytokines in peripheral blood. Continued research in this area will provide better understanding of pathological processes during COPD and develop much more effective immune therapies to aid patients during the exacerbation period of the disease. According to WHO, incidences of COPD are only going to grow exponentially. Therefore, there is great need for such discoveries.
Key words: COPD, cytokines, systemic immunity.
Рецензент - проф. Скрипник I. М.
Стаття надшшла 24.07.2018 року
