Влияние аэротоксикантов на выброс цитокинов лейкоцитами при хронических обструктивных заболеваниях легких

Хронический воспалительный процесс при обструктивных заболеваниях легких, развивается у генетически предрасположенных лиц при длительном или массивном воздействии аллергенов или аэротоксикантов. В результате такого действия происходит гиперактивация системы иммунитета и, как следствие, неконтролируемый воспалительный ответ. Целью исследования было определение уровня цитокинов в надосадочной жидкости после инкубации лейкоцитов пациентов с ХОБЛ и бронхиальной астмой с аэротоксикантами: раствором сигаретного дыма, водного экстракта табака сигарет и раствора выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Цитокины определяли методом ИФА в надосадосной жидкости после инкубации лейкоцитов периферической венозной крови с аэротоксикантами. Для исследования, через двое суток после окончания инфузионной терапии глюкокортикостероидами, периферическую венозную кровь 10 мл пациентов забирали в пробирку с гепарином. После отстаивания крови, удаляли плазму с лейкоцитами, центрифугировали 1500 об/мин. Осадок лейкоцитов разводили стерильным физиологическим раствором до консистенции 2 млн клеток на 1 мл раствора. Один образец лейкосуспензии каждого пациента разделяли на 4 лунки планшета по 100 мкл. В три лунки добавляли равный объем модельных растворов, имитирующих действие токсикантов. В четвертую – стерильный физиологический раствор хлорида натрия (спонтанная реакция). Смесь выдерживали при 37 °С 45 мин. Центрифугировали на планшетной центрифуге в течение 10 мин. Для ИФА анализа из каждой лунки планшета 50 мкл надосадочной жидкости переносили в лунку другого планшета и маркировали тем же номером. В результате исследования было обнаружено, что растворы сигаретного дыма и выхлопных газов вызывали выброс IL-1β лейкоцитами у больных бронхиальной астмой и ХОБЛ, но не в контрольной группе здоровых лиц. Наблюдали спонтанное увеличение уровня IL-1β у пациентов с бронхиальной астмой. Раствор экстракта сигарет вызывал повышение уровня TNFα в надосадочной жидкости у больных ХОБЛ. При воздействии раствором выхлопных газов выявлено повышение уровня TGF-β у больных бронхиальной астмой по сравнению со спонтанной активацией (р < 0,05), а также повышение уровня IFNγ у больных ХОБЛ по сравнению с контрольной группой (р < 0,05). Не выявлено статистически значимых изменений уровней IL-6, IL-2, IL-4, IL-12, IFNα при воздействии аэротоксикантов на лейкоциты больных ХОБЛ, бронхиальной астмой и здоровых лиц.

1. Галиев Р.С., Галиева С.А., Худобердиева Т.И. Особенности развития аллергической реакции в условиях воздействия выхлопных газов автотранспорта различной интенсивности // Экология человека, 2007. № 7. С. 20-23.

2. Голохваст К.С., Христофорова Н.К., Чернышев В.В., Никифоров П.А., Чайка В.В., Автомонов Е.Г., Романова Т.Ю., Карабцов А.А. Состав суспензии выхлопных газов автомобилей // Проблемы региональной экологии, 2013. № 6. С. 95-110.

3. Голохваст К.С., Чернышев В.В., Никифоров П.А., Автомонов Е.Г., Паничев А.М., Гульков А.Н., Глушенко Д.А. Экологическое значение гранулометрического метода исследования взвесей в выхлопном газе легковых автомобилей // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2012. Т. 14, № 1 (9). С. 2405-2408.

4. Дворецкий Л.И. Курение и инфекция // Врач, 2013. № 2. С. 86-88.

5. Здоровье населения Республики Беларусь 2009-2013. Статистический сборник / Национальный статистический комитет Республики Беларусь; редкол.: В.И. Зиновский, И.А. Костевич, И.С. Кангро, Е.И. Кухаревич, Е.М. Палковская, О.Н. Клавсуть, Р.Л. Врублевский. Минск, 2014. 218 с.

6. Ищенко О.В., Сукало А.В. Гиперчувствительность нейтрофилов при обструктивных заболеваниях легких // Иммунопатология, аллергология, инфектология, 2017. № 3. С.79-89.

7. Ищенко О.В., Сукало А.В. Недостаточность системы иммунитета при хронической обструктивной болезни легких // Иммунопатология, аллергология, инфектология, 2018. № 1. С. 73-88.

8. Кадушкин А.Г., Таганович А.Д., Лаптева И.М. Эпидемиология хронической обструктивной болезни легких у городских жителей // Здравоохранение, 2013. № 7. С. 21-25.

9. Матвейко Н.П., Брайкова А.М., Садовский В.В. Содержание тяжелых металлов в дыме сигарет // Вестник Витебского технологического университета, 2014. № 27. С. 146-152.

10. Новиков Д.К., Новиков П.Д. Клиническая иммунопатология. М.: Мед. лит., 2009. 464 с.

11. Охрана окружающей среды в Республике Беларусь 2011-2017. Статистический сборник / Национальный статистический комитет Республики Беларусь; редкол.: И.В. Медведева, И.С. Кангро, Ж.Н. Василевская, О.А. Довнар, Е.И. Кухаревич, Е.М. Палковская, Л.В. Чеканова, З.В. Якубовская. Минск, 2018. 228 с.

12. Перцева Т.А., Санина Н.А. Выраженность системных воспалительных реакций у больных хронической обструктивной болезнью легких // Пульмонология, 2013. № 1. C. 38-41.

13. Смирнова О.В., Коневалова Н.Ю. Влияние выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания на выброс миелопероксидазы лейкоцитами у пациентов с хроническими обструктивными заболеваниями // Вестник ВГМУ, 2015. № 4. С. 64-71.

14. Смирнова О.В. Оценка гиперчувствительности нейтрофилов к токсикантам при хронических обструктивных заболеваниях легких // Российский иммунологический журнал, 2015. Т.9 (18), № 3. С. 350-358.

15. Balzar S., Chu H.W., Silkoff P., Cundall M., Trudeau J.B., Strand M., Wenzel S. Increased TGF-beta2 in severe asthma with eosinophilia. J. Allergy Clin. Immunol., 2005, Vol. 115, no. 1, pp. 110-117.

16. Brook I., Gober A.E. Effect of smoking cessation on the microbial flora. Arch. Otolaryngol. Head Neck Surg., 2007, Vol. 133, no. 2, pp.135-138.

17. Chakir J., Shannon J., Molet S., Fukakusa M., Elias J., Laviolette M., Boulet L.P., Hamid Q.. Airway remodeling-associated mediators in moderate to severe asthma: effect of steroids on TGF-beta, IL-11, IL-17, and type I and type III collagen expression. J. Allergy Clin. Immunol., 2003 Vol. 111, no. 6, pp. 1293-1308.

18. Chang J.C., Distler S.G., Kaplan A.M. Tobacco smoke suppresses T cells but not antigen-presenting cells in the lung-associated lymph nodes. Toxicol. Appl. Pharmacol., 1990, Vol. 1, no. 102, no. 3, pp. 514-523.

19. de Boer W.I., van Schadewijk A., Sont J.K., Sharma H.S., Stolk J., Hiemstra P.S., van Krieken J.H. Transforming growth factor beta1 and recruitment of macrophages and mast cells in airways in chronic obstructive pulmonary disease. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 1998, Vol. 158, no. 6, pp. 1951-1957.

20. El Ahmer O.R., Essery S.D., Saadi A.T., Raza M.W., Ogilvie M.M., Weir D.M., Blackwell C.C. The effect of cigarette smoke on adherence of respiratory pathogens to buccal epithelial cells. FEMS Immunol. Med. Microbiol., 1999, Vol. 23, no. 1, pp. 27-36.

21. Farsalinos K., Angelopoulou A., Alexandris N., Poulas K. COVID-19 and the nicotinic cholinergic system. Eur. Respir. J., 2020, Vol. 56, no. 1, 2001589. doi:10.1183/13993003.01589-2020.

22. Fukuchi Y., Nishimura M., Ichinose M., Adachi M., Nagai A., Kuriyama T., Takahashi K., Nishimura K., Ishioka S., Aizawa H., Zaher C. COPD in Japan: the Nippon COPD Epidemiology study. Respirology, 2004, Vol. 9, no. 4, pp. 458-465.

23. Giovino G.A., Mirza S.A., Samet J.M., Gupta P.C., Jarvis M.J., Bhala N., Peto R., Zatonski W., Hsia J., Morton J., Palipudi K.M., Asma S.; GATS Collaborative Group. Tobacco use in 3 billion individuals from 16 countries: an analysis of nationally representative cross-sectional household surveys. Lancet, 2012, Vol. 380, no. 9842, pp. 668-679.

24. Global atlas of asthma. EAACI executive committee; Ed. Akdis C.A., Agache I. European Academy of Allergy and Clinical Immunology, 2021. 356 p. Available at: https://www.eaaci.org/newsfeed/newsfeed-bottom/4790-globalatlasofasthma.

25. Global Strategy for Asthma Management and Prevention, update 2021 (GINA). GINAasthma org, 2021, 217 p. Available at: https://ginasthma.org/wp-content/uploads/2021/05/GINA-Main-Report-2021-V2-WMS.pdf.

26. Global strategy for the diagnosis management, and prevention of chronic obstructive lung disease, update 2021 (GOLD). GOLD org, 2021, 164 p. Available at: https://goldcopd.org/2021-gold-reports/.

27. Gonzalez-Quintela A., Alende R., Gude F., Campos J., Rey J., Meijide L.M., Fernandez-Merino C., Vidal C.. Serum levels of immunoglobulins (IgG, IgA, IgM) in a general adult population and their relationship with alcohol consumption, smoking and common metabolic abnormalities. Clin. Exp. Immunol., 2008, Vol. 151, no. 1, pp. 42-50.

28. Halwani R., Al-Muhsen S., Al-Jahdali H., Hamid Q. Role of transforming growth factor-β in airway remodeling in asthma. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol., 2011, Vol. 44, no. 2, pp. 127-133.

29. Hersey P., Prendergast D., Edwards A. Effects of cigarette smoking on the immune system. Follow-up studies in normal subjects after cessation of smoking. Med. J. Aust., 1983, Vol. 29, no. 2, no. 9, pp. 425-429.

30. Hodge S., Hodge G., Ahern J., Jersmann H., Holmes M., Reynolds P.N. Smoking alters alveolar macrophage recognition and phagocytic ability: implications in chronic obstructive pulmonary disease. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol.. 2007, Vol. 37, no. 6, pp. 748-755.

31. Jindal S.K., Aggarwal A.N., Chaudhry K., Chhabra S.K., D’Souza G.A., Gupta D., Katiyar S.K., Kumar R., Shah B., Vijayan V.K.; Asthma Epidemiology Study Group. A multicentric study on epidemiology of chronic obstructive pulmonary disease and its relationship with tobacco smoking and environmental tobacco smoke exposure. Indian J. Chest Dis. Allied Sci., 2006, Vol. 48, no. 1, pp. 23-29.

32. Kalamida D., Poulas K., Avramopoulou V., Fostieri E., Lagoumintzis G., Lazaridis K., Sideri A., Zouridakis M., Tzartos S.J. Muscle and neuronal nicotinic acetylcholine receptors. Structure, function and pathogenicity. FEBS J., 2007, Vol. 274, no. 15, pp. 3799-3845.

33. Matheson M.C., Benke G., Raven J., Sim M.R., Kromhout H., Vermeulen R., Johns D.P., Walters E.H., Abramson M.J. Biological dust exposure in the workplace is a risk factor for chronic obstructive pulmonary disease. Thorax, 2005, Vol. 60, no. 8, pp. 645-651.

34. Office on Smoking and Health (US). The Health Consequences of Involuntary Exposure to Tobacco Smoke: A Report of the Surgeon General. Atlanta (GA): Centers for Disease Control and Prevention (US); 2006.

35. Palmer R.M., Wilson R.F., Hasan A.S., Scott D.A. Mechanisms of action of environmental factors--tobacco smoking. J. Clin. Periodontol., 2005, Vol. 32, Suppl. 6, pp. 180-195.

36. Petro T.M., Anderson L.L., Gowler J.S., Liu X.J., Schwartzbach S.D. Smokeless tobacco extract decreases IL-12 production from LPS-stimulated but increases IL-12 from IFN-gamma-stimulated macrophages. Int. Immunopharmacol., 2002, Vol. 2, no. 2-3, pp. 345-355.

37. Rosenwasser L.J. Biologic activities of IL-1 and its role in human disease. J. Allergy Clin. Immunol., 1998, Vol. 102, no. 3, pp. 344-350.

38. Sangani R.G., Ghio A.J. Lung injury after cigarette smoking is particle related. Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis., 2011, no. 6, pp. 191-198.

39. Takizawa H., Tanaka M., Takami K., Ohtoshi T., Ito K., Satoh M., Okada Y., Yamasawa F., Nakahara K., Umeda A. Increased expression of transforming growth factor-beta1 in small airway epithelium from tobacco smokers and patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Am. J. Respir. Crit. Care Med., 2001, Vol. 163, no. 6, pp. 1476-1483.

40. Thatcher T.H., Benson R.P., Phipps R.P., Sime P.J. High-dose but not low-dose mainstream cigarette smoke suppresses allergic airway inflammation by inhibiting T cell function. Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol., 2008, Vol. 295, no. 3, pp. L412-L421.

41. van Westerloo D.J., Giebelen I.A., Florquin S., Bruno M.J., Larosa G.J., Ulloa L., Tracey K.J., van der Poll T. The vagus nerve and nicotinic receptors modulate experimental pancreatitis severity in mice. Gastroenterology, 2006, Vol. 130, no. 6, pp. 1822-1830.

42. van Westerloo D.J., Giebelen I.A., Florquin S., Daalhuisen J., Bruno M.J., de Vos A.F., Tracey K.J., van der Poll T. The cholinergic anti-inflammatory pathway regulates the host response during septic peritonitis. J. Infect. Dis., 2005, Vol. 191, no. 12, pp. 2138-2148.

43. Wan Y.Y., Flavell R.A. Regulatory T cells, transforming growth factor-beta, and immune suppression. Proc. Am. Thorac. Soc., 2007, Vol. 4, no. 3, pp. 271-276.

44. Zappacosta B., Persichilli S., Minucci A., Stasio E.D., Carlino P., Pagliari G., Giardina B., Sole P.D. Effect of aqueous cigarette smoke extract on the chemiluminescence kinetics of polymorphonuclear leukocytes and on their glycolytic and phagocytic activity. Luminescence, 2001, Vol. 16, no. 5, pp. 315-319.