cfpdБюллетень физиологии и патологии дыханияBulletin Physiology and Pathology of Respiration1998-5029Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания10.36604/1998-5029-2024-94-104-110cfpd-1211Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHОсобенности взаимодействия селективных липидных метаболитов и сигнальных молекул иммунной системы у больных с бронхиальной астмойFeatures of interaction between selective lipid metabolites and immune system signaling molecules in patients with asthmaВиткинаТ. И.VitkinaT. I.

Татьяна Исааковна Виткина, д-р биол. наук, профессор РАН, зав. лабораторией медицинской экологии и рекреационных ресурсов, ведущий научный сотрудник лаборатории биомедицинских исследований

690105, г. Владивосток, Русская, 73г

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

73g Russkaya Str., Vladivostok, 690105

tash30@mail.ruКоваленкоИ. С.KovalenkoI. S.

Иван Сергеевич Коваленко, аспирант, лаборатория биомедицинских исследований

690105, г. Владивосток, Русская, 73г

Ivan S. Kovalenko, Postgraduate student, Laboratory of Biomedical Research

73g Russkaya Str., Vladivostok, 690105

dr.kovalenko.is@gmail.comБочароваН. В.BocharovaN. V.

Наталия Владимировна Бочарова, канд. биол. наук, научный сотрудник, лаборатория биомедицинских исследований

690105, г. Владивосток, Русская, 73г

Natalia V. Bocharova, PhD (Biol.), Staff Scientist, Laboratory of Biomedical Research

73g Russkaya Str., Vladivostok, 690105

natellav@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6058-201XНовгородцеваТ. П.NovgorodtsevaT. P.

Татьяна Павловна Новгородцева, д-р биол. наук, профессор, зам. директора по научной работе, главный научный сотрудник лаборатории биомедицинских исследований

690105, г. Владивосток, Русская, 73г

Tatiana P. Novgorodtseva, PhD, DSc (Biol.), Рrofessor, Deputy Director on Scientific Work, Main Staff Scientist of Laboratory of Biomedical Research

73g Russkaya Str., Vladivostok, 690105

nauka@niivl.ruЕрмоленкоЕ. В.ErmolenkoE. V.

Ермоленко Екатерина Владимировна, канд. биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории сравнительной биохимии

690041, г. Владивосток, Пальчевского, 17

EkaterinaV. Ermolenko, Ph.D (Biol.), Senior Staff Scientist, Laboratory of Comparative Biochemistry

17 Palchevskoko Str., Vladivostok, 690041

ecrire_711@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 TreatmentФедеральное государственное бюджетное учреждение науки «Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского» Дальневосточного отделения Российской академии наукA.V. Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences202427122024094104110Copyright © Виткина Т.И., Коваленко И.С., Бочарова Н.В., Новгородцева Т.П., Ермоленко Е.В., 20242024Виткина Т.И., Коваленко И.С., Бочарова Н.В., Новгородцева Т.П., Ермоленко Е.В.Vitkina T.I., Kovalenko I.S., Bocharova N.V., Novgorodtseva T.P., Ermolenko E.V.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/1211

Липидный метаболизм является ключевым звеном во многих патофизиологических процессах и его нарушение может играть значимую роль в формировании хронического воспаления при бронхиальной астме (БА). Цель. Установить характер взаимодействия жирных кислот (ЖК) и их производных с параметрами цитокинового звена иммунитета и их вклад в системное воспаление у больных бронхиальной астмой. Материалы и методы. В плазме крови больных БА исследовали спектр ЖК (газовая хромато-масс-спектрометрия), уровни эндогенных этаноламинов (NAE) ЖК (высокоэффективная жидкостная хроматография с масс-спектрометрией) и содержание цитокинов (иммуноферментный анализ). Степень взаимодействия между показателями оценивали с помощью системного анализа по уровню индекса интегральной сопряженности (D). Результаты. Установлено, что отклик иммунной системы в наибольший степени был связан с относительным содержанием n-6 полиненасыщенных ЖК. При этом модификация состава ЖК в наибольшей степени была сопряжена с интерлейкинами (IL) 17A, 10, 4 и 6. Выявлено, что эндогенные NAE: этаноламин арахидоновой кислоты (20:4n6) и этаноламин докозагексаеновой кислоты (22:6n3) имели значительную вовлеченность в цитокиновую регуляцию при легкой БА. NAE 20:4n-6 имел максимальную взаимосвязь с IL-17A, интерфероном γ, фактором некроза опухоли (TNF) α и IL-2, NAE 22:6n3 – с IL-17А, IL-6, TNF-α. Заключение. Проведенное исследование позволило установить вклад нарушений триггерных параметров липидного метаболизма в системное воспаление. Модификация состава ЖК и нарушение синтеза их медиаторов вносит дизрегуляцию в работу цитокинового звена иммунной системы, что может способствовать развитию и хронизации системной воспалительной реакции у больных БА.

Introduction. Lipid metabolism is a key component in many pathophysiological processes, and its disruption can play a significant role in the development of chronic inflammation in asthma. Aim. To determine the nature of the interaction between fatty acids (FAs) and their derivatives with cytokine parameters of the immune system and their contribution to systemic inflammation in patients with asthma. Materials and methods. The spectrum of FAs in the plasma of patients with asthma was analyzed using gas chromatography-mass spectrometry. Levels of endogenous fatty acid ethanolamides (NAEs) were measured using high-performance liquid chromatography with mass spectrometry. Cytokine levels were determined by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The degree of interaction between the parameters was assessed using systemic analysis based on the integral coupling index (D). Results. It was established that the immune system response was most strongly associated with the relative content of n-6 polyunsaturated fatty acids. Modification of the FA composition was most significantly linked with interleukins (IL) 17A, 10, 4, and 6. Endogenous NAEs—arachidonoylethanolamide (AEA, 20:4n6) and docosahexaenoylethanolamide (DHEA, 22:6n3)—showed significant involvement in cytokine regulation in mild asthma. NAE 20:4n6 had the strongest association with IL-17A, interferon-γ, tumor necrosis factor (TNF)-α, and IL-2; NAE 22:6n3 was associated with IL-17A, IL-6, and TNF-α. Conclusion. The study established the contribution of disturbances in trigger parameters of lipid metabolism to systemic inflammation. Modification of FA composition and disruption of the synthesis of their mediators lead to dysregulation of the cytokine network of the immune system, which may contribute to the development and chronicity of systemic inflammatory reactions in patients with asthma.

бронхиальная астмацитокиныжирные кислотыN-ацилэтаноламиныоценка интегральной сопряженностиasthmacytokinesfatty acidsN-acylethanolaminesintegral conjugacy assessmentReferencesKytikova O.Yu., Denisenko Yu.K., Novgorodtseva T.P., Bocharova N.V., Kovalenko I.S. Fatty acid epoxides in the regulation of the inflammation // Biomed. Chem. 2022. Vol.68, Iss.3. P.177–189. https://doi.org/10.18097/PBMC20226803177Kytikova O.Yu., Denisenko Yu.K., Novgorodtseva T.P., Bocharova N.V., Kovalenko I.S. Fatty acid epoxides in the regulation of the inflammation // Biomed. Chem. 2022. Vol.68, Iss.3. P.177–189. https://doi.org/10.18097/PBMC20226803177Kytikova O.Yu., Denisenko Yu.K., Novgorodtseva T.P., Kovalenko I.S., Antonyuk M.V. Polyunsaturated fatty acids and lipid mediators controlling chronic inflammation in asthma // ROMJ. 2023. Vol.12, Iss.2. Article number:e201. https://doi.org/10.15275/rusomj.2023.0201Kytikova O.Yu., Denisenko Yu.K., Novgorodtseva T.P., Kovalenko I.S., Antonyuk M.V. Polyunsaturated fatty acids and lipid mediators controlling chronic inflammation in asthma // ROMJ. 2023. Vol.12, Iss.2. Article number:e201. https://doi.org/10.15275/rusomj.2023.0201Rodrigues H.G., Takeo S.F., Curi R., Vinolo M.A. Fatty acids as modulators of neutrophil recruitment, function and survival // Eur. J. Pharmacol. 2016. Vol.15, Iss.785. P.50–58. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2015.03.098Rodrigues H.G., Takeo S.F., Curi R., Vinolo M.A. Fatty acids as modulators of neutrophil recruitment, function and survival // Eur. J. Pharmacol. 2016. Vol.15, Iss.785. P.50–58. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2015.03.098Hidalgo M.A., Carretta M.D., Burgos R.A. Long chain fatty acids as modulators of immune cells function: contribution of FFA1 and FFA4 receptors // Front. Physiol. 2022. Vol.12. Article number:668330. https://doi.org/10.3389/fphys.2021Hidalgo M.A., Carretta M.D., Burgos R.A. Long chain fatty acids as modulators of immune cells function: contribution of FFA1 and FFA4 receptors // Front. Physiol. 2022. Vol.12. Article number:668330. https://doi.org/10.3389/fphys.2021Alhouayek M., Bottemanne P., Makriyannis A., Muccioli G.G. N-acylethanolamine-hydrolyzing acid amidase and fatty acid amide hydrolase inhibition differentially affect N-acylethanolamine levels and macrophage activation // Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Biol. Lipids. 2017. Vol.1862, Iss.5. P.474–484. https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2017.01.001Alhouayek M., Bottemanne P., Makriyannis A., Muccioli G.G. N-acylethanolamine-hydrolyzing acid amidase and fatty acid amide hydrolase inhibition differentially affect N-acylethanolamine levels and macrophage activation // Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Biol. Lipids. 2017. Vol.1862, Iss.5. P.474–484. https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2017.01.001Global Initiative for Asthma (GINA). Global strategy for asthma management and prevention (Update 2023). 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 (Update 2023). URL: https://ginasthma.org/wp-content/uploads/2023/07/GINA-2023-Full-report-23_07_06-WMS.pdfBligh E.G., Dyer W.J. A rapid method of total lipid extraction and purification // Can. J. Biochem. Physiol. 1959. Vol.37, №8. P.911–917. https://doi.org/10.1139/o59-099Bligh E.G., Dyer W.J. A rapid method of total lipid extraction and purification // Can. J. Biochem. Physiol. 1959. Vol.37, №8. P.911–917. https://doi.org/10.1139/o59-099Денисенко Ю.К., Новгородцева Т.П., Жукова Н.В., Антонюк М.В., Лобанова Е.Г., Калинина Е.П. Ассоциация метаболизма жирных кислот с системной воспалительной реакцией при хронических заболеваниях органов дыхания // Биомедицинская химия. 2016. Т.62, Вып.3. С.341–347. https://doi.org/10.18097/PBMC20166203341Denisenko Yu.K., Novgorodtseva T.P., Zhukova N.V., Antonyuk M.V., Lobanova E.G., Kalinina E.P. [Association of fatty acid metabolism with systemic inflammatory response in chronic respiratory diseases]. Biomed. chem. 2016; 3(62):341–347 (in Russian). https://doi.org/10.18097/PBMC20166203341Vitkina T.I., Veremchuk L.V., Mineeva E.E., Gvozdenko T.A., Antonyuk M.V., Novgorodtseva T.P., Grigorieva E.A. The influence of weather and climate on patients with respiratory diseases in Vladivostok as a global health implication // J. Environ. Health Sci. Eng. 2019. Vol.17, №2. С.907–916. https://doi.org/10.1007/s40201-019-00407-5Vitkina T.I., Veremchuk L.V., Mineeva E.E., Gvozdenko T.A., Antonyuk M.V., Novgorodtseva T.P., Grigorieva E.A. The influence of weather and climate on patients with respiratory diseases in Vladivostok as a global health implication // J. Environ. Health Sci. Eng. 2019. Vol.17, №2. С.907–916. https://doi.org/10.1007/s40201-019-00407-5Hong L., Herjan T., Bulek K., Xiao J., Comhair S., Erzurum S.C., Xiaoxia L., Liu C. Mechanisms of Corticosteroid resistance in type 17 asthma // J. Immunol. 2022. Vol.209, №10. P.1860–1869. https://doi.org/10.4049/jimmunol.2200288Hong L., Herjan T., Bulek K., Xiao J., Comhair S., Erzurum S.C., Xiaoxia L., Liu C. Mechanisms of Corticosteroid resistance in type 17 asthma // J. Immunol. 2022. Vol.209, №10. P.1860–1869. https://doi.org/10.4049/jimmunol.2200288Carlini V., Noonan D.M., Abdalalem E., Goletti D., Sansone C., Calabrone L., Albini A. The multifaceted nature of IL-10: regulation, role in immunological homeostasis and its relevance to cancer, COVID-19 and post-COVID conditions // Front. Immunol. 2023, Vol.14. Article number:1161067. https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1161067Carlini V., Noonan D.M., Abdalalem E., Goletti D., Sansone C., Calabrone L., Albini A. The multifaceted nature of IL-10: regulation, role in immunological homeostasis and its relevance to cancer, COVID-19 and post-COVID conditions // Front. Immunol. 2023, Vol.14. Article number:1161067. https://doi.org /10.3389/fimmu.2023.1161067Nur Husna S.M., Md Shukri N., Mohd Ashari N.S., Wong K.K. IL-4/IL-13 axis as therapeutic targets in allergic rhinitis and asthma // PeerJ. 2022. Vol.10. Article number:e13444. https://doi.org/10.7717/peerj.1344Nur Husna S.M., Md Shukri N., Mohd Ashari N.S., Wong K.K. IL-4/IL-13 axis as therapeutic targets in allergic rhinitis and asthma // PeerJ. 2022. Vol.10. Article number:e13444. https://doi.org/10.7717/peerj.1344Denisenko Yu.K., Novgorodtseva T.P., Vitkina T.I., Knyshova V.V., Antonyuk M.V., Bocharova N.V., Kytikova O. Yu. Associations of fatty acid composition in leukocyte membranes with systemic inflammation in chronic obstructive pulmonary disease progression // ROMJ. 2022. Vol.11, №4. Article number:e0401. https://doi.org/10.15275/rusomj.2022.0401Denisenko Yu.K., Novgorodtseva T.P., Vitkina T.I., Knyshova V.V., Antonyuk M.V., Bocharova N.V., Kytikova O. Yu. Associations of fatty acid composition in leukocyte membranes with systemic inflammation in chronic obstructive pulmonary disease progression // ROMJ. 2022. Vol.11, №4. Article number:e0401. https://doi.org/10.15275/rusomj.2022.0401Ma S., Ming Y., Wu J., Cui G. Cellular metabolism regulates the differentiation and function of T-cell subsets // Cell. Mol. Immunol. 2024. Vol.21, Iss.5. P.419–435. https://doi.org/10.1038/s41423-024-01148-8Ma S., Ming Y., Wu J., Cui G. Cellular metabolism regulates the differentiation and function of T-cell subsets // Cell. Mol. Immunol. 2024. Vol.21, Iss.5. P.419–435. https://doi.org/10.1038/s41423-024-01148-8Novgorodtseva T.P., Gvozdenko T.A., Vitkina T.I., Denisenko Yu.K., Antonyuk M.V., Knyshova V.V. Regulatory signal mechanisms of systemic inflammation in respiratory pathology // ROMJ. 2019. Т. 8. № 1. С. 106. https://doi.org/10.15275/rusomj.2019.0106Novgorodtseva T.P., Gvozdenko T.A., Vitkina T.I., Denisenko Yu.K., Antonyuk M.V., Knyshova V.V. Regulatory signal mechanisms of systemic inflammation in respiratory pathology // ROMJ. 2019. Т. 8. № 1. С. 106. https://doi.org/10.15275/rusomj.2019.0106Santa-Maria C., López-Enriquez S., Montserrat-de la Paz S., Geniz I., Reyes-Quiroz M.E., Moreno M., Palomares F., Sobrino F., Alba G. Update on anti-inflammatory molecular mechanisms induced by oleic acid // Nutrients. 2023. Vol.15, Iss.1. Article number:224. https://doi.org/10.3390/nu15010224Santa-Maria C., López-Enriquez S., Montserrat-de la Paz S., Geniz I., Reyes-Quiroz M.E., Moreno M., Palomares F., Sobrino F., Alba G. Update on anti-inflammatory molecular mechanisms induced by oleic acid // Nutrients. 2023. Vol.15, Iss.1. Article number:224. https://doi.org/10.3390/nu15010224Silva-Martinez G.A., Rodriguez-Rios D., Vaquero A., Esteller M., Carmona F.J., Moran S., Nielsen F.C., Wickstrom-Lindholm M., Wrobel K., Wrobel K., Barbosa-Sabanero G., Zaina S., Lund G. Arachidonic and oleic acid exert distinct effects on the DNA methylome // Epigenetics. 2016. Vol.11, Iss.5. P.321–334. https://doi.org/10.1080/15592294.2016.1161873Silva-Martinez G.A., Rodriguez-Rios D., Vaquero A., Esteller M., Carmona F.J., Moran S., Nielsen F.C., Wickstrom-Lindholm M., Wrobel K., Wrobel K., Barbosa-Sabanero G., Zaina S., Lund G. Arachidonic and oleic acid exert distinct effects on the DNA methylome // Epigenetics. 2016. Vol.11, Iss.5. P.321–334. https://doi.org/10.1080/15592294.2016.1161873Barrie N., Manolios N. The endocannabinoid system in pain and inflammation: Its relevance to rheumatic disease // Eur. J. Rheumatol. 2017. Vol.4, Iss.3. P.210–218. https://doi.org/10.5152/eurjrheum.2017.17025Barrie N., Manolios N. The endocannabinoid system in pain and inflammation: Its relevance to rheumatic disease // Eur. J. Rheumatol. 2017. Vol.4, Iss.3. P.210–218. https://doi.org/10.5152/eurjrheum.2017.17025Chiurchi V., Battistini L., Maccarrone M. Endocannabinoid signalling in innate and adaptive immunity // Immunology. 2015. Vol.144, Iss.3. P.352–364. https://doi.org/10.1111/imm.12441Chiurchi V., Battistini L., Maccarrone M. Endocannabinoid signalling in innate and adaptive immunity // Immunology. 2015. Vol.144, Iss.3. P.352–364. https://doi.org/10.1111/imm.12441Tyrtyshnaia A., Konovalova S., Ponomarenko A., Egoraeva A., Manzhulo I. Fatty acid-derived N-acylethanolamines dietary supplementation attenuates neuroinflammation and cognitive impairment in LPS murine model // Nutrients. 2022. Vol.14. Vol.18. Article number:3879. https://doi.org/10.3390/nu14183879Tyrtyshnaia A., Konovalova S., Ponomarenko A., Egoraeva A., Manzhulo I. Fatty acid-derived N-acylethanolamines dietary supplementation attenuates neuroinflammation and cognitive impairment in LPS murine model // Nutrients. 2022. Vol.14. Vol.18. Article number:3879. https://doi.org/10.3390/nu14183879Rahaman O., Ganguly D. Endocannabinoids in immune regulation and immunopathologies // Immunology. 2021. Vol.164, Iss.2. P.242–252. https://doi.org/10.1111/imm.13378Rahaman O., Ganguly D. Endocannabinoids in immune regulation and immunopathologies // Immunology. 2021. Vol.164, Iss.2. P.242–252. https://doi.org/10.1111/imm.13378Kurlyandchik I., Lauche R., Tiralongo E., Warne L.N., Schloss J. Plasma and interstitial levels of endocannabinoids and N-acylethanolamines in patients with chronic widespread pain and fibromyalgia: a systematic review and meta-analysis // Pain Rep. 2022. Vol.7, Iss.6. Article number:e1045. https://doi.org/10.1097/PR9.0000000000001045Kurlyandchik I., Lauche R., Tiralongo E., Warne L.N., Schloss J. Plasma and interstitial levels of endocannabinoids and N-acylethanolamines in patients with chronic widespread pain and fibromyalgia: a systematic review and meta-analysis // Pain Rep. 2022. Vol.7, Iss.6. Article number:e1045. https://doi.org/10.1097/PR9.0000000000001045

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