cfpdБюллетень физиологии и патологии дыханияBulletin Physiology and Pathology of Respiration1998-5029Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания10.36604/1998-5029-2024-91-50-58cfpd-1143Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHИнтерлейкин 8 и фагоциты бронхов у больных неаллергической астмой с различной реакцией дыхательных путей на холодовой стимулInterleukin 8 and bronchial phagocytes in patients with non-allergic asthma and diverse respiratory responses to cold stimulusПироговА. Б.PirogovA. B.

Алексей Борисович Пирогов, канд. мед. наук, доцент, старший научный сотрудник, лаборатория профилактики неспецифических заболеваний легких,  

675000 г. Благовещенск, ул. Калинина 22

Aleksey B. Pirogov, MD, PhD (Med.), Associate Professor, Senior Staff Scientist, Laboratory of Prophylaxis of Non-Specific Lung Diseases, 

22 Kalinina Str., Blagoveshchensk, 675000

dncfpd@dncfpd.ruПриходькоА. Г.PrikhodkoA. G.

Анна Григорьевна Приходько, д-р мед. наук, главный научный сотрудник, лаборатория функциональных методов исследования дыхательной системы, 

675000 г. Благовещенск, ул. Калинина 22

Аnnа G. Prikhodko, MD, PhD, DSc (Med.), Main Staff Scientist, Laboratory of Functional Research of Respiratory System,

22 Kalinina Str., Blagoveshchensk, 675000

prih-anya@ya.ruПерельманЮ. М.PerelmanJ. M.

Юлий Михайлович Перельман, член-корреспондент РАН, д-р мед. наук, профессор, зам. директора по научной работе, зав. лабораторией функциональных методов исследования дыхательной системы,

675000 г. Благовещенск, ул. Калинина 22

Juliy M. Perelman, MD, PhD, DSc (Med.), Corresponding Member of RAS, Professor, Deputy Director on Scientific Work, , Head of Laboratory of Functional Research of Respiratory System,

22 Kalinina Str., Blagoveshchensk, 675000

jperelman@mail.ruФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания»Far Eastern Scientific Center of Physiology and Pathology of Respiration2024220320240915058Copyright © Пирогов А.Б., Приходько А.Г., Перельман Ю.М., 20242024Пирогов А.Б., Приходько А.Г., Перельман Ю.М.Pirogov A.B., Prikhodko A.G., Perelman J.M.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/1143Введение

Введение. Малоизвестна роль фагоцитов, находящихся под регулирующим влиянием интерлейкина 8 (IL-8), в формировании реакции бронхов на стимулы окружающей среды у больных бронхиальной астмой (БА).

Цель

Цель. Изучить функциональную активность IL-8 и пула фагоцитарных клеток в воспалительном паттерне бронхов у больных неаллергической БА при ингаляционном воздействии холодного воздуха.

Материалы и методы

Материалы и методы. У 129 больных легкой и среднетяжелой БА анализировали содержание IL-8 и клеточный состав мокроты до и после проведения бронхопровокационной пробы с изокапнической гипервентиляцией холодным (-20°С) воздухом (ИГХВ).

Результаты

Результаты. По результатам инструментальной пробы ИГХВ с оценкой изменений ОФВ1 (Δ,%) у 54 больных (1 группа) верифицирована холодовая гиперреактивность дыхательных путей (ХГДП), группа сравнения представлена пациентами БА (2 группа, n=75), не реагировавшими на триггер (ΔОФВ1 = -18,9±1,2 и -3,3±0,4%; р<0,0001, соответственно). Содержание нейтрофилов в мокроте составляло в группах перед провокацией 41,1±2,2 и 34,5±2,2% (р<0,05), макрофагов – 36,2±2,7 и 43,1±2,5% (р>0,05), соответственно. В ответ на пробу ИГХВ в 1 группе количество нейтрофилов увеличивалось до 48,2±2,0% (р<0,05), макрофагов снижалось до 28,7±2,1% (р<0,01), уровень IL-8 возрастал с 12838±2328 до 17412±2980 пг/мл (р<0,05). Во 2 группе концентрация IL-8 составила до пробы ИГХВ 14639±2691 пг/мл, после пробы 10545±1746 пг/мл (р>0,05); число нейтрофилов после пробы 40,0±2,3% (р>0,05); макрофагов – 35,8±2,0% (р<0,01).

Заключение

Заключение. У больных БА с ХГДП в ответ на действие холодового триггера в воспалительном паттерне бронхов происходит усиление активности IL-8 и более выраженные изменения в содержании фагоцитов, мобилизованных при участии данного цитокина.

Introduction

Introduction. The role of phagocytes, regulated by interleukin 8 (IL-8), in the formation of the bronchial response to environmental stimuli in patients with asthma is not well understood.

Aim

Aim. To study the functional activity of IL-8 and the pool of phagocytic cells in the inflammatory pattern of the bronchi in patients with non-allergic asthma during inhalation exposure to cold air.

Materials and methods

Materials and methods. In 129 patients with mild to moderate asthma, the content of IL-8 and the cellular composition of sputum before and after the bronchoprovocation test with isocapnic hyperventilation with cold air (-20°C) (IHCA) were analyzed.

Results

Results. Based on the results of the IHCA by the assessment of changes in FEV1 (Δ,%), 54 patients (1st group) were verified with cold airway hyperresponsiveness (CAHR), the comparison group consisted of asthma patients (2nd group, n=75) who did not respond to the trigger (ΔFEV1 = -18.9±1.2 and -3.3±0.4%; p<0.0001, respectively). The content of neutrophils in sputum before provocation was 41.1±2.2% and 34.5±2.2% (p><0.05), macrophages – 36.2±2.7% and 43.1±2.5% (p> ˂ 0.0001, respectively). The content of neutrophils in sputum before provocation was 41.1±2.2% and 34.5±2.2% (p ˂ 0.05), macrophages – 36.2±2.7% and 43.1±2.5% (p>0.05), respectively. In response to the IHCA in the 1st group, the number of neutrophils increased to 48.2±2.0% (p ˂ 0.05), macrophages decreased to 28.7±2.1% (p ˂ 0.01), and the level of IL-8 increased from 12838±2328 to 17412±2980 pg/mL (p ˂ 0.05). In the 2nd group, the concentration of IL-8 before the IHCA was 14639±2691 pg/mL, after the test 10545±1746 pg/mL (p>0.05); the number of neutrophils after the test 40.0±2.3% (p>0.05); macrophages – 35.8±2.0% (p ˂ 0.01).

Conclusion

Conclusion. In asthma patients with CAHR, the inflammatory pattern of the bronchi in response to the cold trigger shows enhanced IL-8 activity and more pronounced changes in the content of phagocytes, mobilized with the involvement of this cytokine.

неаллергическая бронхиальная астмаинтерлейкин 8фагоцитарные клетки бронховсмешанный паттерн бронхиального воспаленияТh1 иммунный ответхолодовая гиперреактивность дыхательных путейnon-allergic bronchial asthmainterleukin 8bronchial phagocytic cellsmixed pattern of bronchial inflammationTh1 immune responsecold airway hyperresponsivenessReferencesStemmler S., Arinir U., Klein W., Rohde G., Hoffjan S., Wirkus N., Reinitz-Rademacher K., Bufe A., Schultze-Werninghaus G., Epplen J.T. Association of interleukin-8 receptor α polymorphisms with chronic obstructive pulmonary disease and asthma // Genes Immun. 2005. Vol.6, Iss.3. Р.225–230. https://doi.org/10.1038/sj.gene.6364181Stemmler S., Arinir U., Klein W., Rohde G, Hoffjan S., Wirkus N., Reinitz-Rademacher K., Bufe A., Schultze-Werninghaus G., Epplen J.T. Association of interleukin-8 receptor α polymorphisms with chronic obstructive pulmonary disease and asthma. Genes Immun. 2005; 6(3): 225–230. https://doi.org/10.1038/sj.gene.6364181Меняйло М.Е., Малащенко В.В., Шмаров В.А., Газатова Н.Д., Мелащенко О.Б., Гончаров А.Г., Селедцова Г.В., Селедцов В.И. Интерлейкин-8 способен поддерживать провоспалительную активность моноцитов (макрофагов) человека // Гены и Клетки. 2018. Т.13, №1. С.65–69. EDN: YNQDXN. https://doi.org/10.23868/201805007Menyaуlo M.E., Malashchenko V.V., Shmarov V.A., Gazatova N.D., Melashchenko O.B., Goncharov A.G., Seledtsova G.V., Seledtsov V.I. [Interleukin-8 is able to support the pro-inflammatory activity of human monocytes (macrophages)]. Geny i kletki = Genes & Cells 2018; 13(1): 65–69 (in Russian). https://doi.org/10.23868/201805007Puthothu B., Krueger M., Heinze J., Forster J., Heinzmann A. Impact of IL8 and IL8-receptor alpha polymorphisms on the genetics of bronchial asthma and severe RSV infections // Clin. Mol. Allergy. 2006. Vol.4. Article number: 2. https://doi.org/10.1186/1476-7961-4-2Puthothu B., Krueger M., Heinze J., Forster J., Heinzmann A. Impact of IL8 and IL8-receptor alpha polymorphisms on the genetics of bronchial asthma and severe RSV infections. Clin. Mol. Allergy 2006; 4: 2. https://doi.org/10.1186/1476-7961-4-2Habib N., Pasha M.A., Tang D.D. Current understanding of asthma pathogenesis and biomarkers // Cells. 2022. Vol.11, Iss.17. Article number: 2764. https://doi.org/10.3390/cells11172764Habib N., Pasha M.A., Tang D.D. Current understanding of asthma pathogenesis and biomarkers. Cells 2022; 11(17): 2764. https://doi.org/10.3390/cells11172764Yamasaki A., Okazaki R., Harada T. Neutrophils and asthma // Diagnostics (Basel). 2022. Vol.12, Iss.5. Article number: 1175. https://doi.org/10.3390/diagnostics12051175Yamasaki A., Okazaki R., Harada T. Neutrophils and asthma. Diagnostics (Basel) 2022; 12(5): 1175. https://doi.org/10.3390/diagnostics12051175Васильева Г.И., Иванова И.А., Тюкавкина С.Ю. Кооперативное взаимодействие моно- и полинуклеарных фагоцитов, опосредованное моно- и нейтрофилокинами // Иммунология. 2000. №5. С.11–17.Vasilyeva G.I., Ivanova I.A., Tyukavkina S.Yu. [Cooperative interaction of mono- and polynuclear phagocytes, mediated by mono- and neutrophilokines]. Immunology 2000; (5): 11–17 (in Russian).Williams H., Mack C., Baraz R., Marimuthu R., Naralashetty S., Li S., Medbury H. Monocyte differentiation and heterogeneity: Intersubset and interindividual differences // Int. J. Mol. Sci. 2023. Vol.24, Iss.10. Article number: 8757. https://doi.org/10.3390/ijms24108757Williams H., Mack C., Baraz R., Marimuthu R., Naralashetty S., Li S., Medbury H. Monocyte differentiation and heterogeneity: Intersubset and interindividual differences. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24(10): 8757. https://doi.org/10.3390/ijms24108757Лямина С.В., Шимшелашвили Ш.Л., Калиш С.В., 3, Малышева Е.В., Ларионов Н.П., Малышев И.Ю. Изменение фенотипа и фенотипической пластичности альвеолярных макрофагов при заболеваниях легких, имеющих воспалительный компонент // Пульмонология. 2012. №6. С.83–89. EDN: PYRHKB. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2012-0-6-83-89Lyamina S.V., Shimshelashvili S.L., Kalish S.V., Malysheva Е.V., Larionov N.P., Malyshev I.Yu. [Changes in phenotype and phenotypic flexibility of alveolar macrophages in inflammatory pulmonary diseases]. Pulmonologiya = Russian Pulmonology 2012; 6: 83–89 (in Russian). https://doi.org/10.18093/0869-0189-2012-0-6-83-89Сарбаева Н.Н., Пономарева Ю.В., Милякова М.Н. Макрофаги. Разнообразие фенотипов и функций, взаимодействие с чужеродными материалами // Гены и Клетки. 2016. Т.11, №1. С.9–17. EDN: WCLIZL.Sarbaeva N.N., Ponomareva Yu.V., Milyakova M.N. [Macrophages. Diversity of phenotypes and functions, interaction with foreign materials]. Geny i kletki = Genes & Cells 2016; 11(1): 9–17 (in Russian).Jiang Z., Zhu L. Update on the role of alternatively activated macrophages in asthma // J. Asthma Allergy. 2016. Vol.9. Р.101–107. https://doi.org/10.2147/JAA.S104508Jiang Z., Zhu L. Update on the role of alternatively activated macrophages in asthma. J. Asthma Allergy 2016; 9: 101–107. https://doi.org/10.2147/JAA.S104508Никонова А.А., Хаитов М.Р., Хаитов Р.М. Характеристика и роль различных популяций макрофагов в патогенезе острых и хронических заболеваний легких // Медицинская иммунология. 2017. Т.19, №6. С.657–672. EDN: ZTSXDL. https://doi.org/10.15789/1563-0625-2017-6-657-672Nikonova A.A., Khaitov M.R., Khaitov R.M. [Characteristics and role of macrophages in pathogenesis of acute and chronic lung diseases]. Meditsinskaya Immunologiya = Medical Immunology (Russia) 2017; 19(6): 657–672 (in Russian). https://doi.org/10.15789/1563-0625-2017-6-657-672Arora S., Deva K., Agarwalb B., Dasc P., Ali Syed M. Macrophages: Their role, activation and polarization in pulmonary diseases // Immunobiology. 2018. Vol.223, Iss.4-5. Р.383–396. https://doi.org/10.1016/j.imbio.2017.11.001Arora S., Deva K., Agarwalb B., Dasc P., Ali Syed M. Macrophages: their role, activation and polarization in pulmonary diseases. Immunobiology 2018; 223(4-5): 383–396. https://doi.org/10.1016 /j.imbio.2017.11.001Федоров А.А., Ермак Н.А., Геращенко Т.С., Топольницкий Е.Б., Шефер Н.А., Родионов Е.О., Стахеева М.Н. Поляризация макрофагов: механизмы, маркеры и факторы индукции // Сибирский онкологический журнал // 2022. Т.21, №4. С.124–136. EDN: LYBKUG. https://doi.org/10.21294/1814-4861-2022-21-4-124-136Fedorov A.A., Ermak N.A., Gerashchenko T.S., Topolnitsky E.B., Shefer N.A., Rodionov E.O., Stakheeva M.N. [Macrophage polarization: mechanisms, markers and induction factors] Sibirskiy onkologicheskiy zhurnal = Siberian Journal of Oncology 2022; 21(4): 124–136 (in Russian). https://doi.org/10.21294/1814-4861-2022-21-4-124-136Global Initiative for Asthma (GINA). Global strategy for asthma management and prevention (2023 update). URL: https://ginasthma.org/wp-content/uploads/2023/07/GINA-2023-Full-report-23_07_06-WMS.pdfGlobal Initiative for Asthma (GINA). Global strategy for asthma management and prevention (2023 update). Available at: https://ginasthma.org/wp-content/uploads/2023/07/GINA-2023-Full-report-23_07_06-WMS.pdfDjukanovic R., Sterk P.J., Fahy J.V., Hargreave F.E. Standardised methodology of sputum induction and processing // Eur. Respir. J. 2002. Iss.37. Р.1s–2s. https://doi.org/10.1183/09031936.02.00000102Djukanovic R., Sterk P.J., Fahy J.V., Hargreave F.E. Standardised methodology of sputum induction and processing. Eur. Respir. J. Suppl. 2002; 37: 1s–2s. https://doi.org/10.1183/09031936.02.00000102Приходько А.Г., Перельман Ю.М., Колосов В.П. Гиперреактивность дыхательных путей. Владивосток: Дальнаука; 2011. 204 с. EDN: POBRZA. ISBN: 978-5-8044-1220-4Prikhodko A.G., Perelman J.M., Kolosov V.P. [Airway hyperresponsiveness]. Vladivostok: Dal’nauka; 2011 (in Russian). ISBN: 978-5-8044-1220-4Hastie A.T., Moore W.C., Meyers D.A., Vestal P.L., Li H., Peters S.P., Bleecker E.R. Аnalyses of asthma severity phenotypes and inflammatory proteins in subjects stratified by sputum granulocytes // J. Allergy Clin. Immunol. 2010. Vol.125, Iss.5. Р.1028–1036. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2010.02.008Hastie A.T., Moore W.C., Meyers D.A., Vestal P.L., Li H., Peters S.P., Bleecker E.R. Аnalyses of asthma severity phenotypes and inflammatory proteins in subjects stratified by sputum granulocytes. J. Allergy Clin. Immunol. 2010; 125(5): 1028–1036. https://doi.org/10.1016 /j.jaci.2010.02.008Терехов Д.В. Тяжелая неаллергическая бронхиальная астма: характеристика фенотипа и особенности лечения // Астма и аллергия. 2019. №3. С.3–7. EDN: DJDDHE.Terekhov D.V. [Severe non-allergic bronchial asthma: characteristics of the phenotype and treatment features]. Astma i allergiya 2019; 3: 3–7 (in Russian).Трушина Е.Ю., Костина Е.М., Баранова Н.И., Типикин В.А. Роль цитокинов как молекулярных маркеров воспаления при неаллергической бронхиальной астме // Современные проблемы науки и образования. 2018. №4. C.179. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=27799.Trushina E.Yu., Kostina E.M., Baranova N.I., Tipikin V.A. [The role of cytokines as molecular markers of inflammation in non-allergic bronchial asthma]. Sovremennyye problemy nauki i obrazovaniya 2018; 4: 179 (in Russian). Available at: https://science-education.ru/ru/article/view?id=27799Schroder K., Hertzog P.J., Ravasi T., Hume D.A. Interferon-gamma: an overview of signals, mechanisms and functions // J. Leukoc. Biol. 2004. Vol.75, Iss.2. P.163–189. https://doi.org/10.1189/jlb.0603252Schroder K., Hertzog P.J., Ravasi T., Hume D.A. Interferon-gamma: an overview of signals, mechanisms and functions. J. Leukoc. Biol. 2004; 75(2): 163–189. https://doi.org/10.1189/jlb.0603252Gougerot-Pocidalo M.A., Benna J., Elbim C., Chollet-Martin S., Dang M.C. Regulation of human neutrophil oxidative burst by pro- and anti-inflammatory cytokines // J. Soc. Biol. 2002. Vol.196, Iss.1. Р.37–46.Gougerot-Pocidalo M.A., Benna J., Elbim C., Chollet-Martin S., Dang M.C. Regulation of human neutrophil oxidative burst by pro- and anti-inflammatory cytokines. Journal. Soc. Biol. 2002; 196(1): 37–46.Sheppard F.R., Kelher M.R., Moore E.E., McLaughlin N.J.D., Banerjee A., Silliman C.C. Structural organization of the neutrophil NADPH oxidase: phosphorylation and translocation during priming and activation // J. Leukoc. Biol. 2005. Vol.78, №5. Р.1025–1042. https://doi.org/10.1189/jlb.0804442Sheppard F.R., Kelher M.R., Moore E.E., McLaughlin N.J.D., Banerjee A., Silliman C.C. Structural organization of the neutrophil NADPH oxidase: phosphorylation and translocation during priming and activation. J. Leukoc. Biol. 2005; 78(5): 1025–1042. https://doi.org/10.1189/jlb.0804442Колпакова А.Ф., Шарипов Р.Н., Латышева Е.Н., Колпаков Ф.А. Транскрипционный фактор NF-kB играет ключевую роль в регуляции генов, участвующих в воспалительных и иммунных реакциях // Сибирское медицинское обозрение. 2009. №3(57). С.7–12. EDN: KOHDYLKolpakova A.F., Sharipov R.N., Latysheva E.N., Kolpakov F.A. [The transcription factor NF-kB plays a key role in the regulation of genes involved in inflammatory and immune reactions] Sibirskoye meditsinskoye obozreniye = Siberian Medical Review 2009; 3(57): 7–12 (in Russian).Singh P., Hasan S., Sharma S., Nagra S., Yamaguchi D.T., Wong D.T.W., Hahn B.H., Hossain A. Th17 cells in inflammation and autoimmunity // Autoimmun. Rev. 2014. Vol.13, Iss.12. P.1174–1181. https://doi.org/10.1016/j.autrev.2014.08.019Singh P., Hasan S., Sharma S., Nagra S., Yamaguchi D.T., Wong D.T.W., Hahn B.H., Hossain A. Th17 cells in inflammation and autoimmunity. Autoimmun. Rev. 2014; 13(12): 1174–1181. https://doi.org/10.1016/j.autrev.2014.08.019Acosta-Rodriguez E.V., Napolitani G., A. Lanzavecchia A., Sallusto F. Interleukins 1beta and 6 but not transforming growth factor-beta are essential for the differentiation of interleukin 17-producing human T helper cells // Nat. Immunol. 2007. Vol.8, Iss.9. Р.942–949. https://doi.org/10.1038/ni1496Acosta-Rodriguez E.V., Napolitani G., A. Lanzavecchia A., Sallusto F. Interleukins 1beta and 6 but not transforming growth factor-beta are essential for the differentiation of interleukin 17-producing human T helper cells. Nat. Immunol. 2007; 8(9): 942–949. https://doi.org/10.1038/ni1496Al-Ramli W., Pre´fontaine D., Chouiali F., Martin J. G., Olivenstein R., Lemie`re C., Hamid Q. T(H)17-associated cytokines (IL-17A and IL-17F) in severe asthma // J. Аllergy Сlin. Immunol. 2009. Vol.123, Iss.5. Р.1185–1187. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2009.02.024Al-Ramli W., Pre´fontaine D., Chouiali F., Martin J.G., Olivenstein R., Lemie`re C., Hamid Q. T(H)17-associated cytokines (IL-17A and IL-17F) in severe asthma. J. Allergy Clin. Immunol. 2009; 123(5): 1185–1187. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2009.02.024Lindén А., Dahlén В. Interleukin-17 cytokine signalling in patients with asthma // Eur. Respir. J. 2014. Vol.44, Iss.5. Р.1339–1331. https://doi.org/10.1183/09031936.00002314Lindén А., Dahlén В. Interleukin-17 cytokine signalling in patients with asthma. Eur. Respir. J. 2014; 44(5): 1339– 1331. https://doi.org/10.1183/09031936.00002314Duvall M.G., Krishnamoorthy N., Levy B.D. Non-type 2 inflammation in severe asthma is propelled by neutrophil cytoplasts and maintained by defective resolution // Allergol. Int. 2019. Vol.68, Iss.2. Р.143–149. https://doi.org/10.1016/j.alit.2018.11.006Duvall M.G., Krishnamoorthy N., Levy B.D. Non-type 2 inflammation in severe asthma is propelled by neutrophil cytoplasts and maintained by defective resolution. Allergol. Int. 2019; 68(2): 143–149. https://doi.org/10.1016/j.alit.2018.11.006Еsteban-Gorgojo I., Antolín-Amérigo D., Domínguez-Ortega J., Quirce S. Non-eosinophilic asthma: current perspectives // J. Asthma Allergy. 2018. Vol. 11. Р.267–281. https://doi.org/10.2147/JAA.S153097Еsteban-Gorgojo I., Antolín-Amérigo D., Domínguez-Ortega J., Quirce S. Non-eosinophilic asthma: current perspectives. J. Asthma Allergy 2018; 11: 267–281. https://doi.org/10.2147/JAA.S153097

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