cfpdБюллетень физиологии и патологии дыханияBulletin Physiology and Pathology of Respiration1998-5029Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания10.36604/1998-5029-2024-94-87-94cfpd-1209Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHОценка влияния макрофагального и гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующих факторов на развитие хронической обструктивной болезни легкихPossible role of M-CSF and GM-CSF in the pathogenesis of chronic obstructive pulmonary diseaseСугайлоИ. Ю.SugayloI. Yu.

Ивана Юрьевна Сугайло, канд. мед. наук, научный сотрудник, лаборатория молекулярных и трансляционных исследований

675000, г. Благовещенск, ул. Калинина, 22

Ivana Yu. Sugaylo, PhD (Med.), Staff Scientist, Laboratory of Molecular and Translational Research

22 Kalinina Str., Blagoveshchensk, 675000

ivanka_888@mail.ruНаумовД. Е.NaumovD. E.

Денис Евгеньевич Наумов, канд. мед. наук, зав. лабораторией молекулярных и трансляционных исследований

675000, г. Благовещенск, ул. Калинина, 22

Denis E. Naumov, PhD (Med.), Head of Laboratory of Molecular and Translational Research

22 Kalinina Str., Blagoveshchensk, 675000

denn1985@bk.ruГассанД. А.GassanD. A.

Дина Анатольевна Гассан, канд. мед. наук, зав. лабораторией вирус-ассоциированных патологий развития

675000, г. Благовещенск, ул. Калинина, 22

Dina A. Gassan, PhD (Med.), Head of Laboratory of Mechanisms of Virus-Associated Developmental Pathologies

22 Kalinina Str., Blagoveshchensk, 675000

dani-shi@mail.ruКотоваО. О.KotovaO. O.

Олеся Олеговна Котова, канд. мед. наук, старший научный сотрудник, лаборатория вирус-ассоциированных патологий развития

675000, г. Благовещенск, ул. Калинина, 22

Olesya O. Kotova, PhD (Med.), Senior Staff Scientist, Laboratory of Mechanisms of Virus-Associated Developmental Pathologies

22 Kalinina Str., Blagoveshchensk, 675000

foxy_voxy_on@mail.ruШелудькоЕ. Г.SheludkoE. G.

Елизавета Григорьевна Шелудько, канд. мед. наук, научный сотрудник, лаборатория молекулярных и трансляционных исследований

675000, г. Благовещенск, ул. Калинина, 22

Elizaveta G. Sheludko, PhD (Med.), Staff Scientist, Laboratory of Molecular and Translational Research

22 Kalinina Str., Blagoveshchensk, 675000

liza.sheludko@mail.ruСинюкА. А.SinyukA. A.

Анастасия Андреевна Синюк, канд. мед. наук, врач клинической лабораторной диагностики, младший научный сотрудник, лаборатория молекулярных и трансляционных исследований

675000, г. Благовещенск, ул. Калинина, 22

Anastasia A. Sinyuk, PhD (Med.), Clinical Laboratory Diagnostics Doctor, Junior Staff Scientist, Laboratory of Molecular and Translational Research

22 Kalinina Str., Blagoveshchensk, 675000

amur.asua@gmail.comФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания»Far Eastern Scientific Center of Physiology and Pathology of Respiration2024271220240948794Copyright © Сугайло И.Ю., Наумов Д.Е., Гассан Д.А., Котова О.О., Шелудько Е.Г., Синюк А.А., 20242024Сугайло И.Ю., Наумов Д.Е., Гассан Д.А., Котова О.О., Шелудько Е.Г., Синюк А.А.Sugaylo I.Y., Naumov D.E., Gassan D.A., Kotova O.O., Sheludko E.G., Sinyuk A.A.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/1209

Введение. Гранулоцитарно-макрофагальный (ГМ-КСФ) и макрофагальный (М-КСФ) колониестимулирующие факторы вырабатываются различными клетками и регулируют пролиферацию и дифференцировку моноцитов и макрофагов. Концентрации данных веществ могут значительно варьировать при многих заболеваниях, в том числе при хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ). Цель. Провести анализ концентраций ГМ-КСФ и М-КСФ в плазме крови больных ХОБЛ и лиц без бронхиальной обструкции и определить закономерности изменения данных факторов при ХОБЛ. Материалы и методы. В исследование было включено 53 куривших больных ХОБЛ и 24 человека без бронхиальной обструкции, из них 46% курильщиков. Показатели вентиляционной функции легких измеряли с помощью спирометрии. Концентрации ГМ-КСФ и М-КСФ определяли в плазме крови методом твердофазного иммуноферментного анализа. Цитокины (интерлейкин (IL)-4, IL-2, IL-1β, фактор некроза опухоли (TNF)-α, хемокиновый лиганд C-C мотива (CCL) 2, C-X-C-хемокин (CXCL)-10, IL-17A, IL-6, IL-10, интерферон (IFN)-γ, IL-12p70, IL-8) определяли методом мультиплексного иммунофлуоресцентного анализа. Результаты. Уровень М-КСФ был значимо снижен у больных ХОБЛ по сравнению с группой контроля (0,99 (0,39-2,10) пг/мл против 2,18 (0,55-3,43) пг/мл, p=0,04). Медианное значение ГМ-КСФ, напротив, было выше при ХОБЛ, хотя различия с контрольной группой были незначимы (0,57 (0,0-2,49) пг/мл против 0,28 (0,0-1,81) пг/мл, p=0,73). Соотношение ГМ-КСФ/М-КСФ составляло 0,17 (0,0-2,30) у больных ХОБЛ и 0,15 (0,0-0,80) у лиц без бронхиальной обструкции (p=0,85). Концентрации М-КСФ и ГМ-КСФ не коррелировали между собой, а также не были связаны с возрастом, индексом курения и показателями вентиляционной функции легких. Выявлены прямые корреляции между уровнем ГМ-КСФ и процентным содержанием циркулирующих классических моноцитов у больных ХОБЛ (ρ=0,38, р=0,008). Заключение. Учитывая важную роль М-КСФ в дифференцировке противовоспалительных M2 макрофагов, снижение уровня данного фактора может быть ассоциировано с провоспалительной поляризацией клеток при ХОБЛ.

Introduction. Granulocyte-macrophage (GM-CSF) and macrophage (M-CSF) colony-stimulating factors are produced by various cells and regulate the proliferation and differentiation of monocytes and macrophages. Concentrations of these substances may vary significantly in many diseases including chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Aim. To analyze the concentrations of GM-CSF and M-CSF in the blood plasma of COPD patients and individuals without bronchial obstruction and to determine the patterns of change in these factors in COPD. Materials and methods. The study included 53 smokers with COPD and 24 subjects without bronchial obstruction of which 46% were smokers. Parameters of lung function were measured by spirometry. The concentrations of GM-CSF and M-CSF were determined in the blood plasma using enzyme-linked immunosorbent assay. Cytokines (interleukin (IL)-4, IL-2, IL-1β, tumor necrosis factor (TNF)-α, chemokine C-C motif ligand (CCL) 2, C-X-C chemokine (CXCL)-10, IL-17A, IL-6, IL-10, interferon (IFN)-γ, IL-12p70, IL-8) were determined by multiplex immunofluorescence analysis. Results. The level of M-CSF was significantly reduced in patients with COPD compared to the control group (0.99 (0.39-2.10) pg/ml vs. 2.18 (0.55-3.43) pg/ml, p= 0.04). The median value of GM-CSF, on the contrary, was higher in COPD, although the differences with the control group were not significant (0.57 (0.0-2.49) pg/ml vs. 0.28 (0.0-1.81) pg/ml, p=0.73). The GM-CSF/M-CSF ratio was 0.17 (0.0-2.30) in patients with COPD and 0.15 (0.0-0.80) in those without bronchial obstruction (p=0.85). Concentrations of M-CSF and GM-CSF did not correlate with each other, and were also not associated with age, smoking index, and lung function parameters. Direct correlations were revealed between GM-CSF and percentage of circulating classical monocytes in COPD (ρ=0.38, p=0.008). Conclusion. Considering the important role of M-CSF in the differentiation of anti-inflammatory M2 macrophages, a decrease in the level of this factor may be associated with pro-inflammatory cell polarization in COPD.

ГМ-КСФМ-КСФмоноцитымакрофагиХОБЛGM-CSFM-CSFmonocytesmacrophagesCOPDИсследование выполнено в рамках программы фундаментальных исследований Министерства науки и высшего образования РФ (FGWF-2022-0005)This study was supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation under the Program for Basic Research (FGWF-2022-0005)ReferencesRodríguez-Roisin R., Soriano J.B. Chronic obstructive pulmonary disease with lung cancer and/or cardiovascular disease // Proc. Am. Thorac. Soc. 2008. Vol.5, Iss.8. P.842–847. https://doi.org/10.1513/pats.200807-075THRodríguez-Roisin R., Soriano J.B. Chronic obstructive pulmonary disease with lung cancer and/or cardiovascular disease // Proc. Am. Thorac. Soc. 2008. Vol.5, Iss.8. P.842–847. https://doi.org/10.1513/pats.200807-075THBoers E., Barrett M., Su J.G., Benjafield A.V., Sinha S., Kaye L., Zar H.J., Vuong V., Tellez D., Gondalia R., Rice M.B., Nunez C.M., Wedzicha J.A., Malhotra A. Global burden of chronic obstructive pulmonary disease through 2050 // JAMA Netw. Open. 2023. Vol.6, Iss.12. Article number:e2346598. https://doi.org/10.1001/jamanetworkopen.2023.46598Boers E., Barrett M., Su J.G., Benjafield A.V., Sinha S., Kaye L., Zar H.J., Vuong V., Tellez D., Gondalia R., Rice M.B., Nunez C.M., Wedzicha J.A., Malhotra A. Global burden of chronic obstructive pulmonary disease through 2050 // JAMA Netw. Open. 2023. Vol.6, Iss.12. Article number:e2346598. https://doi.org/10.1001/jamanetworkopen.2023.46598Pandey R., Singh M., Singhal U., Gupta K.B., Aggarwal S.K. Oxidative/nitrosative stress and the pathobiology of chronic obstructive pulmonary disease // J. Clin. Diagn. Res. 2013. Vol.7, Iss.3. P.580–588. https://doi.org/10.7860/JCDR/2013/4360.2832Pandey R., Singh M., Singhal U., Gupta K.B., Aggarwal S.K. Oxidative/nitrosative stress and the pathobiology of chronic obstructive pulmonary disease // J. Clin. Diagn. Res. 2013. Vol.7, Iss.3. P.580–588. https://doi.org/10.7860/JCDR/2013/4360.2832Bailey K.L., Goraya J., Rennard S.L. The role of systemic inflammation in COPD // Respir. Med. 2012. Vol.2. P.15–30. https://doi.org/10.1007/978-1-60761-673-3_2Bailey K.L., Goraya J., Rennard S.L. The role of systemic inflammation in COPD // Respir. Med. 2012. Vol.2. P.15–30. https://doi.org/10.1007/978-1-60761-673-3_2Mitra A., Vishweswaraiah S., Thimraj T.A., Maheswarappa M., Krishnarao C.S., Sundararaja Lokesh K., Biligere Siddaiah J., Ganguly K., Anand M.P. Association of elevated serum GM-CSF, IFN-γ, IL-4, and TNF-α concentration with tobacco smoke induced chronic obstructive pulmonary disease in a south Indian population // Int. J. Inflam. 2018. Vol.2018. Article number:2027856. https://doi.org/10.1155/2018/2027856Mitra A., Vishweswaraiah S., Thimraj T.A., Maheswarappa M., Krishnarao C.S., Sundararaja Lokesh K., Biligere Siddaiah J., Ganguly K., Anand M.P. Association of elevated serum GM-CSF, IFN-γ, IL-4, and TNF-α concentration with tobacco smoke induced chronic obstructive pulmonary disease in a south Indian population // Int. J. Inflam. 2018. Vol.2018. Article number:2027856. https://doi.org/10.1155/2018/2027856Donnelly L.E., Barnes P.J. Defective phagocytosis in airways disease // Chest. 2012. Vol.141, Iss.4. Р.1055–1062. https://doi.org/10.1378/chest.11-2348Donnelly L.E., Barnes P.J. Defective phagocytosis in airways disease // Chest. 2012. Vol.141, Iss.4. Р.1055–1062. https://doi.org/10.1378/chest.11-2348Williams H., Mack C., Baraz R., Marimuthu R., Naralashetty S., Li S., Medbury H. Monocyte differentiation and heterogeneity: inter-subset 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: inter-subset and interindividual differences // Int. J. Mol. Sci. 2023. Vol.24, Iss.10. Article number:8757. https://doi.org/10.3390/ijms24108757Kunz, L.I., Lapperre, T.S., Snoeck-Stroband, J.B. Budulac S.E., Timens W., van Wijngaarden S., Schrumpf J.A., Rabe K.F., Postma D.S., Sterk P.J., Hiemstra P.S. Smoking status and anti-inflammatory macrophages in bronchoalveolar lavage and induced sputum in COPD // Respir. Res. 2011. Vol.12, Iss.1. Article number:34. https://doi.org/10.1186/1465-9921-12-34Kunz, L.I., Lapperre, T.S., Snoeck-Stroband, J.B. Budulac S.E., Timens W., van Wijngaarden S., Schrumpf J.A., Rabe K.F., Postma D.S., Sterk P.J., Hiemstra P.S. Smoking status and anti-inflammatory macrophages in bronchoalveolar lavage and induced sputum in COPD // Respir. Res. 2011. Vol.12, Iss.1. Article number:34. https://doi.org/10.1186/1465-9921-12-34Skrzeczyńska-Moncznik J., Bzowska M., Loseke S., Grage-Griebenow E., Zembala M., Pryjma J. Peripheral blood CD14high CD16+ monocytes are main producers of IL-10 // Scand. J. Immunol. 2008. Vol.67, Iss.2. P.152–159. https://doi.org/10.1111/j.1365-3083.2007.02051.xSkrzeczyńska-Moncznik J., Bzowska M., Loseke S., Grage-Griebenow E., Zembala M., Pryjma J. Peripheral blood CD14high CD16+ monocytes are main producers of IL-10 // Scand. J. Immunol. 2008. Vol.67, Iss.2. P.152–159. https://doi.org/10.1111/j.1365-3083.2007.02051.xItaliani P., Boraschi D. From monocytes to M1/M2 macrophages: phenotypical vs. functional differentiation // Front. Immunol. 2014. Vol.5. Article number:514. https://doi.org/10.3389/fimmu.2014.00514Italiani P., Boraschi D. From monocytes to M1/M2 macrophages: phenotypical vs. functional differentiation // Front. Immunol. 2014. Vol.5. Article number:514. https://doi.org/10.3389/fimmu.2014.00514Vlahos R., Bozinovski S., Hamilton J.A., Anderson G.P. Therapeutic potential of treating chronic obstructive pulmonary disease (COPD) by neutralising granulocyte macrophage-colony stimulating factor (GM-CSF) // Pharmacol. Ther. 2006. Vol.112, Iss.1. P.106–115. https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2006.03.007Vlahos R., Bozinovski S., Hamilton J.A., Anderson G.P. Therapeutic potential of treating chronic obstructive pulmonary disease (COPD) by neutralising granulocyte macrophage-colony stimulating factor (GM-CSF) // Pharmacol. Ther. 2006. Vol.112, Iss.1. P.106–115. https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2006.03.007Ushach I., Zlotnik A. Biological role of granulocyte macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) and macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) on cells of the myeloid lineage // J. Leukoc. Biol. 2016. Vol.100, Iss.3. P.481– 489. https://doi.org/10.1189/jlb.3RU0316-144RUshach I., Zlotnik A. Biological role of granulocyte macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) and macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) on cells of the myeloid lineage // J. Leukoc. Biol. 2016. Vol.100, Iss.3. P.481– 489. https://doi.org/10.1189/jlb.3RU0316-144RBarta I., Paska C., Antus B. Sputum cytokine profiling in COPD: comparison between stable disease and exacerbation // Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis. 2022. Vol.17. P.1897–1908. https://doi.org/10.2147/COPD.S364982Barta I., Paska C., Antus B. Sputum cytokine profiling in COPD: comparison between stable disease and exacerbation // Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis. 2022. Vol.17. P.1897–1908. https://doi.org/10.2147/COPD.S364982Гассан Д.А., Наумов Д.Е., Сугайло И.Ю., Котова О.О., Горчакова Я.Г., Афанасьева Е.Ю. Особенности экспрессии рецепторов к гранулоцитарно-макрофагальному и макрофагальному колониестимулирующим факторам на субпопуляциях моноцитов периферической крови больных хронической обструктивной болезнью легких // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2024. Вып.93. С.38–47. https://doi.org/10.36604/1998-5029-2024-93-38-47Gassan D.A., Naumov D.E., Sugaylo I.Yu., Kotova O.O., Gorchakova Y.G., Afanas’eva E.Yu. [Peculiarities of granulocyte-macrophage and macrophage colony-stimulating factors receptors expression in subpopulations of peripheral blood monocytes of patients with chronic obstructive pulmonary disease]. Bûlleten' fiziologii i patologii dyhaniâ = Bulletin Physiology and Pathology of Respiration 2024; (93):38–47 (in Russian). https://doi.org/10.36604/1998-5029-2024-93-38-47Сугайло И.Ю., Наумов Д.Е., Котова О.О., Гассан Д.А., Горчакова Я.Г., Шелудько Е.Г. Характеристика субпопуляций моноцитов периферической крови больных хронической обструктивной болезнью легких // Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2024. https://doi.org/10.29001/2073-8552-2024-776. URL: https://www.sibjcem.ru/jour/issue/view/Online_FirstSugaуlo I.Yu., Naumov D.E., Kotova O.O., Gassan D.A., Gorchakova Ya.G., Sheludko E.G. Characteristics of monocyte subpopulations in peripheral blood of the patients with chronic obstructive pulmonary disease. Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine 2024 (in Russian). https://doi.org/10.29001/2073-8552-2024-776. Available at: https://www.sibjcem.ru/jour/issue/view/Online_First

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