cfpdБюллетень физиологии и патологии дыханияBulletin Physiology and Pathology of Respiration1998-5029Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания10.36604/1998-5029-2025-96-52-61cfpd-1253Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHХарактер межсистемных взаимодействий у больных бронхиальной астмойCharacter of intersystem interactions in patients with asthmaКондратьеваЕ. В.KondratyevaE. V.

Елена Викторовна Кондратьева, канд. биол. наук, старший научный сотрудник

лаборатория биомедицинских исследований

690105; ул. Русская, 73г; Владивосток

Elena V. Kondratyeva, PhD (Biol.), Senior Staff Scientist

Laboratory of Biomedical Research

690105; 73g Russkaya Str.; Vladivostok

elena.v.kondratyeva@yandex.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 Centre of Physiology and Pathology of Respiration - Institute of Medical Climatology and Rehabilitation Treatment2025240620250965261Copyright © Кондратьева Е.В., 20252025Кондратьева Е.В.Kondratyeva 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/1253   Введение

   Введение. Нарушение взаимодействий параметров окислительного гомеостаза, клеточного сигналинга и энергетического состояния клеток приводит к срыву адаптационных механизмов, что способствует прогрессированию патологических изменений при бронхиальной астме (БА).

   Цель

   Цель. Установить характер межсистемных взаимодействий при БА легкой и средней степеней тяжести контролируемого и частично контролируемого течения.

   Материалы и методы

   Материалы и методы. В исследование были включены 244 больных БА и 60 условно здоровых лиц. Определяли 25 параметров организма: экспрессию рецепторов к интерлейкину-4, интерлейкину-6 (IL-6R), толл-подобных рецепторов (TLR) 2 и 4, коэффициент митохондриального мембранного потенциала (кММП) CD4+ и CD8+ клеток, уровни малонового диальдегида (MDA), 8-гидрокси-2'-деоксигуанозина (8-OHdG), тиоредоксина (Trx-1), общей антиоксидантной активности (АОА), глутатиона (общего, окисленного и восстановленного), интерлейкина-4, интерлейкина-6, состав жирных кислот мембран митохондрий лейкоцитов. Для анализа межсистемных взаимодействий применяли метод корреляционных плеяд Терентьева.

   Результаты

   Результаты. Применение алгоритма Терентьева позволило выделить 4 группы наиболее сильно связанных признаков для каждой группы больных БА. Предикторами для БА легкой степени тяжести являлись уровень Trx-1 и соотношение MDA/AOA при контролируемом течении, уровни Trx-1 и 8-OHdG – при частично контролируемом течении. При БА средней степени тяжести контролируемого течения центральные положения в корреляционных плеядах занимали уровень Trx-1 и кММП CD4+ клеток. Для частично контролируемой БА средней степени тяжести были установлены пять предикторов: 8-OHdG, кММП CD4+, антиоксидантная активность, экспрессия IL-6R и TLR2 на CD4+ клетках. При прогрессировании БА происходило увеличение мощности и крепости плеяд.

   Заключение

   Заключение. Анализ межсистемных взаимодействий при БА показал, что на первое место в формировании плеяд выходят параметры, отражающие интенсивность деструктивных процессов, активацию воспалительного звена иммунной системы и дестабилизацию сигнальных взаимодействий. Утяжеление течения и снижение степени контроля влекут за собой дестабилизацию межсистемных регуляторных процессов.

   Introduction

   Introduction. Disruption of the interactions among parameters of oxidative homeostasis, cell signalling and cellular energetic status leads to failure of adaptive mechanisms, which favours progression of pathological changes in asthma.

   Aim

   Aim. To determine the character of intersystem interactions in mild and moderate controlled and partially controlled asthma.

   Materials and methods

   Materials and methods. The study enrolled 244 patients with asthma and 60 conditionally healthy subjects. Twenty-five parameters were assessed: expression of interleukin-4 receptors, interleukin-6 receptors (IL-6R), Toll-like receptors (TLR) 2 and 4; the mitochondrial membrane potential coefficient (cMMP) of CD4+ and CD8+ cells; levels of malondialdehyde (MDA), 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OHdG), thioredoxin-1 (Trx-1), total antioxidant activity (TAA), glutathione (total, oxidised and reduced), interleukin-4 and interleukin-6; and the fatty-acid composition of leukocyte mitochondrial membranes. Intersystem interactions were analysed with Terentyev’s correlation pleiad method.

   Results

   Results. Application of the Terentyev algorithm identified four groups of the most strongly linked indicators for each asthma cohort. In mild controlled asthma, the predictors were Trx-1 level and the MDA/TAA ratio, whereas in mild partially controlled asthma they were Trx-1 and 8-OHdG levels. In moderate controlled asthma, Trx-1 level and the cMMP of CD4+ cells oc-cupied the central positions within the correlation pleiads. Five predictors were defined for moderate partially controlled asthma: 8-OHdG, cMMP of CD4+ cells, total antioxidant activity, and expression of IL-6R and TLR2 on CD4+ cells. Progression of asthma was accompanied by an increase in the power and robustness of the pleiads.

   Conclusion

   Conclusion. Analysis of intersystem interactions in asthma showed that parameters reflecting the intensity of destructive processes, activation of the inflammatory arm of the immune system and destabilisation of signalling interactions take the leading positions within the pleiads. Disease progression and reduced control destabilise intersystem regulatory processes.

бронхиальная астмасистемный анализсистемное воспалениеокислительный стрессклеточный сигналингэнергетическое состояние клетокasthmasystems analysissystemic inflammationoxidative stresscell signallingcellular energetic statusИсследование проводилось без участия спонсоровThis study was not sponsoredReferencesAsher M.I., Rutter C.E., Bissell K., Chiang C.Y., El Sony A., Ellwood E., Ellwood P., Garcia-Marcos L., Marks G.B., Morales E., Mortimer K., Perez-Fernandez V., Robertson S., Silverwood R.J., Strachan D.P., Pearce N. Global asthma network phase I study group. Worldwide trends in the burden of asthma symptoms in school-aged children: Global Asthma Network Phase I cross-sectional study // Lancet. 2021. Vol. 398, Iss. 10311. P. 1569–1580. doi: 10.1016/S0140-6736(21)01450-1Asher M.I., Rutter C.E., Bissell K., Chiang C.Y., El Sony A., Ellwood E., Ellwood P., Garcia-Marcos L., Marks G.B., Morales E., Mortimer K., Perez-Fernandez V., Robertson S., Silverwood R.J., Strachan D.P., Pearce N. Global asthma network phase I study group. Worldwide trends in the burden of asthma symptoms in school-aged children: Global Asthma Network Phase I cross-sectional study. Lancet 2021; 398(10311):1569–1580. doi: 10.1016/S0140-6736(21)01450-1Global Initiative for Asthma (GINA). Global strategy for asthma management and prevention (Update 2024). URL: https://ginasthma.org/Global Initiative for Asthma (GINA). Global strategy for asthma management and prevention (Update 2024). Available at: https://ginasthma.org/Mortimer K., Lesosky M., Garcia-Marcos L., Asher M.I., Pearce N., Ellwood E., Bissell K., El Sony A., Ellwood P., Marks G.B., Martkinez-Torres A., Morales E., Perez-Fernandez V., Robertson S., Rutter C.E., Silverwood R.J., Strachan D.P., Chiang C.Y. Global asthma network phase I study group. The burden of asthma, hay fever and eczema in adults in 17 countries: GAN phase I study // Eur. Respir. J. 2022. Vol. 60, Iss. 3. Article number: 2102865. doi: 10.1183/13993003.02865-2021Mortimer K., Lesosky M., Garcia-Marcos L., Asher M.I., Pearce N., Ellwood E., Bissell K., El Sony A., Ellwood P., Marks G.B., Martkinez-Torres A., Morales E., Perez-Fernandez V., Robertson S., Rutter C.E., Silverwood R.J., Strachan D.P., Chiang C.Y. Global asthma network phase I study group. The burden of asthma, hay fever and eczema in adults in 17 countries: GAN phase I study. Eur. Respir. J. 2022; 60(3):2102865. doi: 10.1183/13993003.02865-2021Новгородцева Т.П., Денисенко Ю.К., Кытикова О.Ю., Антонюк М.В., Гвозденко Т.А., Виткина Т.И., Кнышова В.В., Бочарова Н.В. Регуляторные механизмы системного воспаления при респираторной патологии / под общ. ред. Т.П. Новгородцевой. Владивосток: Изд-во Дальневосточного федерального университета, 2021. 278 с. ISBN: 978-5-7444-5052-6.Novgorodtseva T.P., Denisenko Yu.K., Kytikova O.Yu., Antonyuk M.V., Gvozdenko T.A., Vitkina T.I., Knyshova V.V., Bocharova N.V. [Regulatory mechanisms of systemic inflammation in respiratory pathologyedited. Novgorodtseva T.P., editor]. Vladivostok: Dal'nevostochnyy federal'nyy universitet; 2021 (in Russian). ISBN: 978-5-7444-5052-6.Precision approaches to heterogeneity in asthma // Advances in Experimental Medicine and Biology / Eds. A.R. Brasier, N.N. Jarjour. Cham, Switzerland: Springer, 2023. 416 p. ISBN 978-3-031-32258-7.Brasier A.R., Jarjour N.N., editors. Precision Approaches to Heterogeneity in Asthma. Advances in Experimental Medicine and Biology. Cham, Switzerland: Springer; 2023. ISBN 978-3-031-32258-7.Zhou W.C., Qu J., Xie S.Y., Sun Y., Yao H.W. Mitochondrial dysfunction in chronic respiratory diseases: implications for the pathogenesis and potential therapeutics // Oxid. Med. Cell Longev. 2021. Vol. 2021. Article number: 5188306. doi: 10.1155/2021/5188306Zhou W.C., Qu J., Xie S.Y., Sun Y., Yao H.W. Mitochondrial dysfunction in chronic respiratory diseases: implications for the pathogenesis and potential therapeutics. Oxid. Med. Cell Longev. 2021; 2021:5188306. doi: 10.1155/2021/5188306Zhu Z., Camargo C.A.Jr., Hasegawa K. Metabolomics in the prevention and management of asthma // Expert. Rev. Respir. Med. 2019. Vol. 13, Iss. 12. P. 1135–1138. doi: 10.1080/17476348.2019.1674650Zhu Z., Camargo C.A.Jr., Hasegawa K. Metabolomics in the prevention and management of asthma. Expert Rev. Respir. Med. 2019; 13(12):1135–1138. doi: 10.1080/17476348.2019.1674650Alves N.D.O., Martins Pereira G., Di Domenico M., Costanzo G., Benevenuto S., de Oliveira Fonoff A.M., de Souza Xavier Costa N., Ribeiro Junior G., Satoru Kajitani G., Cestari Moreno N., Fotoran W., Iannicelli Torres J., de Andrade J.B., Matera Veras M., Artaxo P., Menck C.F.M., de Castro Vasconcellos P., Saldiva P. Inflammation response, oxidative stress and DNA damage caused by urban air pollution exposure increase in the lack of DNA repair XPC protein // Environ. Int. 2020. Vol. 145. Article number: 106150. doi: 10.1016/j.envint.2020.106150Alves N.D.O., Martins Pereira G., Di Domenico M., Costanzo G., Benevenuto S., de Oliveira Fonoff A.M., de Souza Xavier Costa N., Ribeiro Junior G., Satoru Kajitani G., Cestari Moreno N., Fotoran W., Iannicelli Torres J., de Andrade J.B., Matera Veras M., Artaxo P., Menck C.F.M., de Castro Vasconcellos P., Saldiva P. Inflammation response, oxidative stress and DNA damage caused by urban air pollution exposure increase in the lack of DNA repair XPC protein. Environ. Int. 2020; 145:106150. doi: 10.1016/j.envint.2020.106150El Hadri K., Smith R., Duplus E., El Amri C. Inflammation, oxidative stress, senescence in atherosclerosis: thiore-doxine-1 as an emerging therapeutic target // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 23, Iss. 1. Article number: 77. doi: 10.3390/ijms23010077El Hadri K., Smith R., Duplus E., El Amri C. Inflammation, oxidative stress, senescence in atherosclerosis: thiore-doxine-1 as an emerging therapeutic target. Int. J. Mol. Sci. 2021; 23(1):77. doi: 10.3390/ijms23010077Farraia M., Cavaleiro Rufo J., Paciencia I., Castro Mendes F., Delgado L., Laerte Boechat J., Moreira A. Metabolic interactions in asthma // Eur. Ann. Allergy Clin. Immunol. 2019. Vol. 51, Iss. 5, P. 196–205. doi: 10.23822/EurAnnACI.1764-1489.101Farraia M., Cavaleiro Rufo J., Paciencia I., Castro Mendes F., Delgado L., Laerte Boechat J., Moreira A. Metabolic interactions in asthma. Eur. Ann. Allergy Clin. Immunol. 2019; 51(5):196–205. doi: 10.23822/EurAnnACI.1764-1489.101Habib N., Pasha M.A., Tang D.D. Current understanding of asthma pathogenesis and biomarkers // Cells. 2022. Vol. 11, Iss. 17. Article number: 2764. doi: 10.3390/cells11172764Habib N., Pasha M.A., Tang D.D. Current understanding of asthma pathogenesis and biomarkers. Cells 2022; 11(17):2764. doi: 10.3390/cells11172764Способ прогнозирования обострений при бронхиальной астме лёгкой и средней степени тяжести: пат. 2835342 RU / авторы и заявители Т.И. Виткина, Е.В. Кондратьева, Е.Е. Минеева, Т.А. Гвозденко; патентообладатель Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания»; заявл. 05. 10. 2023; опубл. 24. 02. 2025.Vitkina T.I., Kondrateva E.V., Mineeva E.E., Gvozdenko T.A. Patent 2835342 RU. [Method for predicting exacerbations of mild to moderate bronchial asthma]; published 24. 02. 2025 (in Russian).Денисенко Ю.К., Виткина Т.И., Новгородцева Т.П., Кондратьева Е.В., Жукова Н.В., Борщев П.В. Спектр жирных кислот мембран митохондрий тромбоцитов больных хроническим необструктивным бронхитом // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2013. Вып. 50. С. 34–38. EDN: RPTHEH.Denisenko Yu.K., Vitkina T.I., Novgorodtseva T.P., Kondrateva E.V., Zhukova N.V., Borshchev P.V. [Fatty acid spectrum of mitochondrial thrombocytes membranes in patients with chronic non-obstructive bronchitis]. Bûlleten' fiziologii i patologii dyhaniâ = Bulletin Physiology and Pathology of Respiration 2013; 50:34–38 (in Russian).Bligh E.G., Dyer W.J. A rapid method of total lipid extraction and purification // Can. J. Biochem. Physiol. 1959. Vol. 37, Iss. 8, P. 911–917. doi: 10.1139/o59-099Bligh E.G., Dyer W.J. A rapid method of total lipid extraction and purification. Can. J. Biochem. Physiol. 1959; 37(8):911–917. doi: 10.1139/o59-099Carreau J.P., Duback J.P. Adaptation of a macroscale method to the microscale for fatty acid methyl transesterification of biological lipid extract // J. Chromatogr. A. 1978. Vol. 151. P. 384–390. doi: 10.1016/S0021-9673(00)88356-9Carreau J.P., Duback J.P. Adaptation of a macroscale method to the microscale for fatty acid methyl transesterification of biological lipid extract. J. Chromatogr. A. 1978; 151:384–390. doi: 10.1016/S0021-9673(00)88356-9Терентьев П.В. Метод корреляционных плеяд // Вестник Ленинградского университета. 1959. № 9. С. 137–141.Terentev P.V. [The method of correlation pleiades]. Vestnik Leningradskogo universiteta 1959; 9:137–141 (in Russian).Кондратьева Е.В., Виткина Т.И. Показатели окислительного гомеостаза и генотоксичности больных бронхиальной астмой при воздействии твердых взвешенных частиц атмосферного воздуха // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2024. Вып. 94. C. 95–103. doi: 10.36604/1998-5029-2024-94-95-103Kondratyeva E.V., Vitkina T.I. [Indicators of oxidative homeostasis and genotoxicity in patients with asthma under exposure to solid suspended atmospheric particulate matter]. Bûlleten' fiziologii i patologii dyhaniâ = Bulletin Physiology and Pathology of Respiration 2024; 94:95–103 (in Russian). doi: 10.36604/1998-5029-2024-94-95-103Erdal H., Gunaydın F., Karaoglanoglu S. Oxidative stress in asthma // Adv. Health Sports Technol. Sci. 2023. Vol. 4, Iss. 1, P. 62–70. doi: 10.54152/asujshr.1290539Erdal H., Gunaydın F., Karaoglanoglu S. Oxidative stress in asthma. Adv. Health Sports Technol. Sci. 2023; 4(1):62–70. doi: 10.54152/asujshr.1290539Karadogan B., Beyaz S., Gelincik A., Buyukozturk S., Arda N. Evaluation of oxidative stress biomarkers and antioxidant parameters in allergic asthma patients with different level of asthma control // J. Asthma. 2022. Vol. 59, Iss. 4, P. 663–672. doi: 10.1080/02770903.2020.1870129Karadogan B., Beyaz S., Gelincik A., Buyukozturk S., Arda N. Evaluation of oxidative stress biomarkers and antioxidant parameters in allergic asthma patients with different level of asthma control. J. Asthma 2022; 59(4):663–672. doi: 10.1080/02770903.2020.1870129Lambrecht B.N., Hammad H., Fahy J.V. The cytokines of asthma // Immunity. 2019. Vol. 50, Iss. 4. P. 975–991. doi: 10.1016/j.immuni.2019.03.018Lambrecht B.N., Hammad H., Fahy J.V. The cytokines of asthma. Immunity 2019; 50(4):975–991. doi: 10.1016/j.immuni.2019.03.018Boukhenouna S., Wilson M.A., Bahmed K., Kosmider B. Reactive oxygen species in chronic obstructive pulmonary disease // Oxid. Med. Cell Longev. 2018. Vol. 2018. Article number: 5730395. doi: 10.1155/2018/5730395Boukhenouna S., Wilson M.A., Bahmed K., Kosmider B. Reactive oxygen species in chronic obstructive pulmonary disease. Oxid. Med. Cell Longev. 2018; 2018:5730395. doi: 10.1155/2018/5730395Zhou J., Wang C., Wu J., Fukunaga A., Cheng Z., Wang J., Yamauchi A., Yodoi J., Tian H. Anti-allergic and anti-inflammatory effects and molecular mechanisms of thioredoxin on respiratory system diseases // Antioxid. Redox. Signal. 2020. Vol. 32, Iss. 11, P. 785–801. doi: 10.1089/ars.2019.7807Zhou J., Wang C., Wu J., Fukunaga A., Cheng Z., Wang J., Yamauchi A., Yodoi J., Tian H. Anti-allergic and anti-inflammatory effects and molecular mechanisms of thioredoxin on respiratory system diseases. Antioxid. Redox. Signal. 2020; 32(11):785–801. doi: 10.1089/ars.2019.7807Chen P.Y., Chen C.W., Su Y.J., Chang W.H., Kao W.F., Yang C.C., Wang I.J. Associations between levels of urinary oxidative stress of 8-OHdG and risk of atopic diseases in children // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020. Vol. 17, Iss. 21. Article number:8207. doi: 10.3390/ijerph17218207Chen P.Y., Chen C.W., Su Y.J., Chang W.H., Kao W.F., Yang C.C., Wang I.J. Associations between levels of urinary oxidative stress of 8-OHdG and risk of atopic diseases in children. Int. J. Environ Res. Public Health. 2020; 17(21):8207. doi: 10.3390/ijerph17218207Shayoli S. Biomarkers of asthma // IJPPR Human J. 2020. Vol. 18, Iss. 2, P. 531–536.Shayoli S. Biomarkers of asthma. IJPPR Human J. 2020; 18(2):531–536.Кондратьева Е.В., Виткина Т.И. Функциональное состояние митохондрий при хронических респираторных заболеваниях // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2022. Вып. 84. С. 116–126. doi: 10.36604/1998-5029-2022-84-116-126Kondratyeva E.V., Vitkina T.I. [Functional state of mitochondria in chronic respiratory diseases]. Bûlleten' fiziologii i patologii dyhaniâ = Bulletin Physiology and Pathology of Respiration 2022; 84:116–126 (in Russian). doi: 10.36604/1998-5029-2022-84-116-126Новгородцева Т.П., Караман Ю.К., Антонюк М.В., Кнышова В.В., Жукова Н.В. Взаимосвязь модификации состава жирных кислот с формированием системного воспаления при бронхиальной астме и хронической обструктивной болезни легких // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2013. Вып. 49. С. 16–23.Novgorodtseva T.P., Karaman Yu.K., Knyshova V.V., Zhukova N.V., Bival'kevich N.V. [The composition of fatty acids of erythrocyte membranes in patients with chronic bronchopulmonary diseases]. Bûlleten' fiziologii i patologii dyhaniâ = Bulletin Physiology and Pathology of Respiration 2013; 48:33–38 (in Russian).Zhou W.C., Qu J., Xie S.Y., Sun Y., Yao H.W. Mitochondrial dysfunction in chronic respiratory diseases: implications for the pathogenesis and potential therapeutics // Oxid. Med. Cell Longev. 2021. Vol. 2021. Article number: 5188306. doi: 10.1155/2021/5188306Zhou W.C., Qu J., Xie S.Y., Sun Y., Yao H.W. Mitochondrial dysfunction in chronic respiratory diseases: implications for the pathogenesis and potential therapeutics. Oxid. Med. Cell Longev. 2021; 2021:5188306. doi: 10.1155/2021/5188306Lourenco O., Fonseca A.M., Taborda-Barata L. Human CD8+ T cells in asthma: possible pathways and roles for NK-like subtypes // Front. Immunol. 2016. Vol. 7. Article number: 638. doi: 10.3389/fimmu.2016.00638Lourenco O., Fonseca A.M., Taborda-Barata L. Human CD8+ T cells in asthma: possible pathways and roles for NK-like subtypes. Front. Immunol. 2016; 7:638. doi: 10.3389/fimmu.2016.00638

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