cfpdБюллетень физиологии и патологии дыханияBulletin Physiology and Pathology of Respiration1998-5029Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания10.36604/1998-5029-2023-88-27-34cfpd-1094Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHВоздействие пылевых фракций воздушной среды на иммунную систему пациентов с бронхолегочной патологиейImpact of air dust fractions on the immune system in patients with bronchopulmonary pathologyКондратьеваЕ. В.KondratyevaE. V.

Елена Викторовна Кондратьева, канд. биол. наук, научный сотрудник лаборатории медицинской экологии и рекреационных ресурсов, 

690105, г. Владивосток, ул. Русская, 73г

Elena V. Kondratyeva, PhD (Biol.), Staff Scientist, Laboratory of Medical Ecology and Recreational Resources 

73g Russkaya Str., Vladivostok, 690105

elena.v.kondratyeva@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6372-6560ВеремчукЛ. В.VeremchukL. V.

Людмила Васильевна Веремчук, д-р биол. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории медицинской экологии и рекреационных ресурсов, 

690105, г. Владивосток, ул. Русская, 73г

Lyudmila V. Veremchuk, PhD, DSc (Biol.), Leading Staff Scientist, Laboratory of Medical Ecology and Recreational Resources 

73g Russkaya Str., Vladivostok, 690105

veremchuk_lv@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1009-9011ВиткинаТ. И.VitkinaT. I.

Татьяна Исааковна Виткина, д-р биол. наук, профессор РАН, зав. лабораторией медицинской экологии и рекреационных ресурсов, 

690105, г. Владивосток, ул. Русская, 73г

Tatiana I. Vitkina, PhD, DSc (Biol.), Professor of RAS, Head of Laboratory of Medical Ecology and Recreational Resources 

73g Russkaya Str., Vladivostok, 690105

tash30@mail.ruВладивостокский филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» − Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного леченияVladivostok Branch of Far Eastern Scientific Center of Physiology and Pathology of Respiration – Research Institute of Medical Climatology and Rehabilitative Treatment2023300620230882734Copyright © Кондратьева Е.В., Веремчук Л.В., Виткина Т.И., 20232023Кондратьева Е.В., Веремчук Л.В., Виткина Т.И.Kondratyeva E.V., Veremchuk L.V., Vitkina T.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cfpd.elpub.ru/jour/article/view/1094

Введение. Изучение нарушений, формирующихся в иммунной системе под воздействием техногенных факторов, остается весьма актуальной проблемой. Цель. Выявление критериев воздействия триггерных пылевых фракций атмосферного воздуха г. Владивостока (в диапазонах: 0-1, 1-10, 10-50, 50-100, 100-400, 400-700, >700 мкм) на иммунную систему человека при заболеваниях органов дыхания. Материалы и методы. Объектами исследования явились фракционный состав твердых взвешенных частиц (ТВЧ) в воздушной среде г. Владивостока и иммунная система жителей, имеющих бронхолегочную патологию. В исследование включено 320 человек: лица с бронхиальной астмой (БА) – 112 человек, хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) стабильного течения – 107 человек, здоровые лица – 101 человек. С использованием модуля «Множественная корреляция» определяли показатели, характеризующие интегральную ответную реакцию параметров иммунной системы на воздействие ТВЧ. Результаты. Полученные результаты по группам обследуемых показали различие в количестве факторов воздействия и иммунных ответов на их влияние. Пылевые фракции воздушной среды формируют наибольший патогенный эффект у лиц с ХОБЛ. Отмечается негативная реакция на все исследуемые пылевые фракции, однако реакция иммунной системы максимальна в диапазонах от 0 до 100 мкм (Nр =13, Dп %=0,13-0,19%). На лиц с БА максимальное патогенное воздействие оказывают нанофракции 0-1 мкм (Nр =4, Dп =0,2%). Заключение. Пылевые фракции негативно влияют на иммунную систему всех исследуемых когорт населения г. Владивостока. Однако у лиц с заболеваниями органов дыхания пылевое загрязнение воздуха вызывает более выраженную ответную реакцию системы иммунитета.

Introduction. The study of disorders that develop in the immune system under the influence of technogenic factors remains a very urgent problem. Aim. To identify criteria for the impact of trigger dust fractions of the atmospheric air in Vladivostok (in the ranges: 0-1, 1-10, 10-50, 50-100, 100-400, 400-700, >700 microns) on the human immune system with respiratory diseases. Materials and methods. The objects of the study were the fractional composition of suspended particulate matter (SPM) in the air of Vladivostok and the immune system of residents with bronchopulmonary pathology. The study included 320 people: patients with asthma − 112, chronic obstructive pulmonary disease (COPD) of a stable course − 107, healthy people − 101. Using the multiple correlation, the indicators characterizing the integral response of the immune system parameters to the impact of SPM were determined. Results. The results obtained for the groups of subjects showed a difference in the number of factors of influence and immune responses to their influence. Dust fractions of the air form the greatest pathogenic effect in individuals with COPD. There is a negative reaction to all the studied dust fractions, however, the reaction of the immune system is maximum in the range from 0 to 100 microns (Nr =13, Dp %=0.13-0.19%). For the individuals with asthma, the maximum pathogenic effect is exerted by nanofractions of 0-1 μm (Nr =4, Dp =0.2%). Conclusion. Dust fractions negatively affect the immune system of all studied cohorts of the population of Vladivostok. However, in the individuals with respiratory diseases, dust air pollution causes a more pronounced response of the immune system. 

твердые взвешенные частицыпылевые фракции атмосферного воздухабронхолегочная патологияиммунная системаsuspended particulate mattersdust fractions of atmospheric airbronchopulmonary pathologythe immune systemReferencesПисарева Л.Ф., Ананина О.А., Одинцова И.Н., Жуйкова Л.Д. Загрязнение городов и здоровье населения (обзор литературы) // Профилактическая медицина. 2016. Т.19, №4. С.60−64. EDN: WMZJLF. https://doi.org/10.17116/profmed201619460-64Pisareva L.F., Ananina O.A., Odintsova I.N., Zhujkova L.D. [Urban pollution and population health: a review of literature]. Profilakticheskaya meditsina = The Russian Journal of Preventive Medicine 2016; 19(4):60−64 (in Russian). https://doi.org/10.17116/profmed201619460-64Burnett R., Chen H., Szyszkowicz M., Fann N., Hubbell B., Pope C.A. 3rd, Apte J.S., Brauer M., Cohen A., Weichenthal S., Coggins J., Di Q., Brunekreef B., Frostad J., Lim S.S., Kan H., Walker K.D., Thurston G.D., Hayes R.B. et al. Global estimates of mortality associated with long-term exposure to outdoor fine particulate matter // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2018. Vol.115, Iss.38. P.9592−9597. https://doi.org/10.1073/pnas.1803222115. PMID: 30181279; PMCID: PMC6156628.Burnett R., Chen H., Szyszkowicz M., Fann N., Hubbell B., Pope C.A. 3rd, Apte J.S., Brauer M., Cohen A., Weichenthal S., Coggins J., Di Q., Brunekreef B., Frostad J., Lim S.S., Kan H., Walker K.D., Thurston G.D., Hayes R.B., Lim C.C., Turner M.C., Jerrett M., Krewski D., Gapstur S.M., Diver W.R., Ostro B., Goldberg D., Crouse D.L., Martin R.V., Peters P., Pinault L., Tjepkema M., van Donkelaar A., Villeneuve P.J., Miller A.B., Yin P., Zhou M., Wang L., Janssen N.A.H., Marra M., Atkinson R.W., Tsang H., Quoc Thach T., Cannon J.B., Allen R.T., Hart J.E., Laden F., Cesaroni G., Forastiere F., Weinmayr G., Jaensch A., Nagel G., Concin H., Spadaro J.V. Global estimates of mortality associated with long-term exposure to outdoor fine particulate matter. Proc. Natl Acad. Sci. USA 2018; 115(38):9592−9597. https://doi.org/10.1073/pnas.1803222115. PMID: 30181279; PMCID: PMC6156628.Harrison R.M., Yin J. Particulate matter in the atmosphere: which particle properties are important for its effects on health? // Sci. Total Environ. 2000. Vol.249, Iss.1-3. Р.85−101. https://doi.org/10.1016/s0048-9697(99)00513-6. PMID: 10813449.Harrison R.M., Yin J. Particulate matter in the atmosphere: which particle properties are important for its effects on health? Sci. Total Environ. 2000; 249(1-3):85−101. https://doi.org/10.1016/s0048-9697(99)00513-6. PMID: 10813449.Barskova L.S., Vitkina T.I., Gvozdenko T.A., Veremchuk L.V., Golokhvast K.S. Assessment of air pollution by small-sized suspended particulate matter in urbanized territories with various technogenic load (on the example of Vladivostok, Russia) // Russian Open Medical Journal. 2019. Vol.8, Iss.3. Article number: e0304. https://doi.org/10.15275/rusomj.2019.0304Barskova L.S., Vitkina T.I., Gvozdenko T.A., Veremchuk L.V., Golokhvast K.S. Assessment of air pollution by small-sized suspended particulate matter in urbanized territories with various technogenic load (on the example of Vladivostok, Russia). Russian Open Medical Journal 2019; 8(3):e0304. https://doi.org/10.15275/rusomj.2019.0304Barskova L.S., Vitkina T.I., Gvozdenko T.A., Kondratyeva E.V., Veremchuk L.V. Mechanism of Response of Alveolar Macrophages in Wistar Rats to the Composition of Atmospheric Suspensions // Atmosphere. 2022. Vol.13, Iss.9. Article number: 1500. https://doi.org/10.3390/atmos13091500Barskova L.S., Vitkina T.I., Gvozdenko T.A., Kondratyeva E.V., Veremchuk L.V. Mechanism of Response of Alveolar Macrophages in Wistar Rats to the Composition of Atmospheric Suspensions. Atmosphere 2022; 13(9):1500. https://doi.org/10.3390/atmos13091500Кайтмазова Н.К. Динамика показателей иммунитета у детей с обструктивным бронхитом // Современные вопросы биомедицины. 2022. Т.6, №1. EDN: YWBBDM. https://doi.org/10.51871/2588-0500_2022_06_01_2Kajtmazova N.K. [Dynamics of immunity indicators in children with obstructive bronchitis]. Sovremennye voprosy biomeditsiny = Modern Issues of Biomedicine 2022; 6(1) (in Russian). https://doi.org/10.51871/2588-0500_2022_06_01_2Потапнев М.П. Как работает иммунная система. Часть I. Механизмы врожденного иммунитета // Здравоохранение (Минск). 2020. №4(877). С.37−52. EDN: WCPBIU.Potapnev M.P. [How immune system works. Part I. Mechanisms of innate immunity]. Zdravookhranenie = Healthcare (Minsk) 2020; (4):37−52 (in Russian).Барскова Л.С., Виткина Т.И., Веремчук Л.В., Гвозденко Т.А. Оценка влияния состава микрочастиц атмосферного воздуха на окислительно-восстановительный гомеостаз альвеолярных макрофагов // Гигиена и санитария. 2022. Т.101, №9. С.1004–1010. EDN: ADUQKY. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-9-1004-1010Barskova L.S., Vitkina T.I., Veremchuk L.V., Gvozdenko T.A. [Assessment of the influence of the composition of atmospheric microparticles on redox homeostasis of alveolar macrophages]. Gigiena i Sanitaria = Hygiene and Sanitation 2022. 101(9):1004–1010 (in Russian). https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-9-1004-1010Веремчук Л.В., Виткина Т.И., Минеева Е.Е., Барскова Л.С., Гвозденко Т.А. Метеореакции у лиц с заболеваниями органов дыхания, проживающих в условиях морского климата Владивостока // Гигиена и санитария. 2022. Т.101, №12: С.1438−1442. EDN: BFQBQI. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-12-1438-1442Veremchuk L.V., Vitkina T.I., Mineeva E.E., Barskova L.S., Gvozdenko T.A. [Weather reactions in persons with respiratory diseases who lives in conditions of the marine climate of Vladivostok]. Gigiena i Sanitaria = Hygiene and Sanitation 2022; 101(12):1438−1442 (in Russian). https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-12-1438-1442Golokhvast K., Vitkina T., Gvozdenko T., Kolosov V., Yankova V., Kondratieva E., Gorkavaya A., Nazarenko A., Chaika V., Romanova T., Karabtsov A., Perelman J., Kiku P., Tsatsakis A. Impact of Atmospheric Microparticles on the Development of Oxidative Stress in Healthy City/Industrial Seaport Residents // Oxid. Med. Cell. Longev. 2015. Vol.2015. Article number: 412173. https://doi.org/10.1155/2015/412173Golokhvast K., Vitkina T., Gvozdenko T., Kolosov V., Yankova V., Kondratieva E., Gorkavaya A., Nazarenko A., Chaika V., Romanova T., Karabtsov A., Perelman J., Kiku P., Tsatsakis A. Impact of Atmospheric Microparticles on the Development of Oxidative Stress in Healthy City/Industrial Seaport Residents. Oxid. Med. Cell. Longev. 2015; 2015:412173. https://doi.org/10.1155/2015/41217Vitkina T.I., Yankova V.I., Gvozdenko T.A., Nazarenko A.V., Golokhvast K.S., Kuznetsov V.L., Krasnikov D.V., Chaika V.V., Smagin S.V., Tsatsakis A.M., Engin A.B., Karakitsios S.P., Sarigiannis D.A. The impact of multi-walled carbon nanotubes with different amount of metallic impurities on immunometabolic parameters in healthy volunteers // Food Chem. Toxicol. 2016. Vol.87. Р.138−147. https://doi.org/10.1016/j.fct.2015.11.023Vitkina T.I., Yankova V.I., Gvozdenko T.A., Nazarenko A.V., Golokhvast K.S., Kuznetsov V.L., Krasnikov D.V., Chaika V.V., Smagin S.V., Tsatsakis A.M., Engin A.B., Karakitsios S.P., Sarigiannis D.A. The impact of multi-walled carbon nanotubes with different amount of metallic impurities on immunometabolic parameters in healthy volunteers. Food Chem. Toxicol. 2016; 87:138−147. https://doi.org/10.1016/j.fct.2015.11.023Виткина Т.И., Сидлецкая К.А. Диагностические критерии прогрессирования хронической обструктивной болезни лёгких в условиях повышенной техногенной нагрузки // Гигиена и санитария. 2020. Т.99, №2. С.140−144. EDN: GQUKYP. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-2-140-144Vitkina T.I., Sidletskaya K.A. [Diagnostic criteria for the progression of the chronic obstructive pulmonary disease under a high technogenic load]. Gigiena i Sanitaria = Hygiene and Sanitation 2020; 99(2):140−144 (in Russian). https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-2-140-144Veremchuk L.V., Vitkina T.I., Barskova L.S, Gvozdenko T.A., Mineeva E.E. Estimation of the size distribution of suspended particulate matters in the urban atmospheric surface layer and its influence on bronchopulmonary pathology // Atmosphere. 2021. Vol.12, Iss.8. Article number: 1010. https://doi.org/10.3390/atmos12081010Veremchuk L.V., Vitkina T.I., Barskova L.S, Gvozdenko T.A., Mineeva E.E. Estimation of the size distribution of suspended particulate matters in the urban atmospheric surface layer and its influence on bronchopulmonary pathology. Atmosphere 2021; 12(8):1010. https://doi.org/10.3390/atmos12081010Голохваст К.С., Христофорова Н.К., Кику П.Ф., Гульков А.Н. Гранулометрический и минералогический анализ взвешенных в атмосферном воздухе частиц // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2011. Вып.40. С.94−100. EDN: NUXOLX.Golokhvast K.S., Khristoforova N.K., Kiku P.F., Gul'kov A.N. Granulometric and mineralogic analysis of suspended particles in the air. Bûlleten' fiziologii i patologii dyhaniâ = Bulletin Physiology and Pathology of Respiration 2011; (40):94−100 (in Russian).Голохваст К.С. Атмосферные взвеси городов Дальнего Востока: монография / отв. ред. Н.К.Христофорова. Владивосток: Дальневост. федерал. ун-т. 2013. 178 с. ISBN: 978-5-7444-3244-7Golokhvast K.S. [Urban atmospheric suspensions of the Russian Far East: monograph]. Vladivostok: Far Eastern Federal University; 2013 (in Russian). ISBN: 978-5-7444-3244-7Grzywa-Celińska A, Krusiński A, Milanowski J. 'Smoging kills' - Effects of air pollution on human respiratory system // Ann. Agric. Environ. Med. 2020. Vol.27, Iss.1. Р.1−5. https://doi.org/10.26444/aaem/110477. PMID: 32208572.Grzywa-Celińska A, Krusiński A, Milanowski J. 'Smoging kills' - Effects of air pollution on human respiratory system. Ann. Agric. Environ. Med. 2020; 27(1):1−5. https://doi.org/10.26444/aaem/110477. PMID: 32208572.Jacquet A. Characterization of Innate Immune Responses to House Dust Mite Allergens: Pitfalls and Limitations // Front. Allergy. 2021. Vol.2. Article number: 662378. https://doi.org/10.3389/falgy.2021.662378. PMID: 35386970.Jacquet A. Characterization of Innate Immune Responses to House Dust Mite Allergens: Pitfalls and Limitations. Front. Allergy 2021; 2:662378. https://doi.org/10.3389/falgy.2021.662378. PMID: 35386970.Shaw O.M., Sawyer G.M., Hurst R.D., Dinnan H., Martell S. Different immune and functional effects of urban dust and diesel particulate matter inhalation in a mouse model of acute air pollution exposure // Immunol. Cell Biol. 2021. Vol.99, Iss.4. Р.419−427. https://doi.org/10.1111/imcb.12425. PMID: 33169881.Shaw O.M., Sawyer G.M., Hurst R.D., Dinnan H., Martell S. Different immune and functional effects of urban dust and diesel particulate matter inhalation in a mouse model of acute air pollution exposure. Immunol. Cell Biol. 2021; 99(4):419−427. https://doi.org/10.1111/imcb.12425. PMID: 33169881.Veremchuk L.V., Yankova V.I., Vitkina T.I., Nazarenko A.V., Golokhvast K.S. Urban air pollution, climate and its impact on asthma morbidity // Asian Pac. J. Trop. Biomed. 2016. Vol.6, Iss.1. Р.76–79. https://doi.org/10.1016/j.apjtb.2015.10.001Veremchuk L.V., Yankova V.I., Vitkina T.I., Nazarenko A.V., Golokhvast K.S. Urban air pollution, climate and its impact on asthma morbidity. Asian Pac. J. Trop. Biomed. 2016; 6(1):76–79. https://doi.org/10.1016/j.apjtb.2015.10.001Veremchuk L.V., Mineeva E.E., Vitkina T.I., GvozdenkoT.A., Golokhvast K.S. Impact of atmospheric microparticles and heavymetals on external respiration function of urbanized territory population // Russian Open Medical Journal. 2017. Vol.6, Iss.4. Article number: e0402. https://doi.org/10.15275/rusomj.2017.0402Veremchuk L.V., Mineeva E.E., Vitkina T.I., GvozdenkoT.A., Golokhvast K.S. Impact of atmospheric microparticles and heavymetals on external respiration function of urbanized territory population. Russian Open Medical Journal 2017; 6(4):e0402. https://doi.org/10.15275/rusomj.2017.0402Dunn R.M., Busse P.J., Wechsler M.E. Asthma in the elderly and late-onset adult asthma // Allergy. 2018. Vol.73, Iss.2. Р.284−294. https://doi.org/10.1111/all.13258. PMID: 28722758.Dunn R.M., Busse P.J., Wechsler M.E. Asthma in the elderly and late-onset adult asthma. Allergy 2018; 73(2):284−294. https://doi.org/10.1111/all.13258. PMID: 28722758.Nanda A., Baptist A.P., Divekar R., Parikh N., Seggev J.S., Yusin J.S., Nyenhuis S.M. Asthma in the older adult // J. Asthma. 2020. Vol.57, Iss.3. Р.241−252. https://doi.org/10.1080/02770903.2019.1565828. PMID: 30656998.Nanda A., Baptist A.P., Divekar R., Parikh N., Seggev J.S., Yusin J.S., Nyenhuis S.M. Asthma in the older adult. J. Asthma 2020; 57(3):241−252. https://doi.org/10.1080/02770903.2019.1565828. PMID: 30656998.Sun H., Sun C., Xiao W., Sun R. Tissue-resident lymphocytes: from adaptive to innate immunity // Cell. Mol. Immunol. 2019. Vol.16, Iss.3. Р.205−215. https://doi.org/10.1038/s41423-018-0192-y. PMID: 30635650.Sun H., Sun C., Xiao W., Sun R. Tissue-resident lymphocytes: from adaptive to innate immunity. Cell. Mol. Immunol. 2019; 16(3):205−215. https://doi.org/10.1038/s41423-018-0192-y. PMID: 30635650.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.