Митохондриальный мембранный потенциал CD4+ клеток у больных бронхиальной астмой легкой степени тяжести при воздействии твердых взвешенных частиц атмосферного воздуха

Введение. Патогенетические механизмы формирования бронхиальной астмы (БА) во многом основаны на процессах изменения энергетического состояния клеток (в том числе иммунной системы), большую роль в котором играет состояние митохондриального мембранного потенциала (ММП). Снижение последнего проявляется уже на ранних этапах развития БА и может являться одним из ключевых признаков ее течения. Течение и прогрессирование БА способны усугубляться под влиянием разных факторов, в том числе твердых взвешенных частиц (ТВЧ) атмосферного воздуха. Однако сведения об изменении ММП в отдельных лимфоцитарных субпопуляциях при БА под воздействием ТВЧ практически отсутствуют.
Цель. Установление нарушений мембранного потенциала митохондрий CD4+ клеток больных бронхиальной астмой легкой степени тяжести под воздействием ТВЧ приземного слоя атмосферного воздуха.
Материалы и методы. В исследование in vitro были включены образцы периферической крови 131 больных БА и 60 условно здоровых лиц. В качестве нагрузки при проведении эксперимента использовали модельные взвеси веществ, имитирующие многокомпонентное загрязнение атмосферного воздуха г. Владивостока. Уровни интенсивности нарушений ММП (от 1 до 5) CD4+ определяли методом проточной цитофлуориметрии. При анализе использовали коэффициент ММП (кММП).
Результаты. При БА основные перестройки процентного соотношения лимфоцитарной субпопуляции происходили среди клеток, имеющих уровни ММП-1, ММП-2 и ММП-3: наблюдалось уменьшение количества клеток с высоким ММП и увеличение числа CD4+, характеризующихся снижением структурно-функциональных свойств (ММП-2 и ММП-3). Воздействие ТВЧ вызывало перераспределение клеток между уровнями ММП у больных БА. При снижении контроля БА были установлены более выраженные нарушения энергетического состояния клеток. У больных при контролируемом течении БА по сравнению с частично контролируемом кММП был ниже на 82,9%. При воздействии ТВЧ на больных БА кММП снижался относительно групп без нагрузки на 27,2% и 16,3% при контролируемом и частично контролируемом течении соответственно.
Заключение. Установлены особенности нарушения мембранного потенциала митохондрий CD4+ клеток больных бронхиальной астмой легкой степени тяжести под воздействием ТВЧ приземного слоя атмосферного воздуха в зависимости от уровня контроля заболевания. Оценка перераспределения уровней ММП и коэффициента ММП как интегрального показателя энергетического состояния CD4+ клеток может способствовать раннему выявлению нарушений энергетического обмена при БА, что позволит оптимизировать профилактику прогрессирования патологии.

1. Asher 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. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)01450-1

2. Global Initiative for Asthma (GINA). Global strategy for asthma management and prevention (Update 2024). URL: https://ginasthma.org/

3. 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. https://doi.org/10.1183/13993003.02865-2021

4. Farraia 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. https://doi.org/10.23822/EurAnnACI.1764-1489.101

5. Herrera-De La Mata S., Ramirez-Suastegui C., Mistry H., Castañeda-Castro F.E., Kyyaly M.A., Simon H., Liang S., Lau L., Barber C., Mondal M., Zhang H., Arshad S.H., Kurukulaaratchy R.J., Vijayanand P., Seumois G. Cytotoxic CD4+ tissue-resident memory T cells are associated with asthma severity // Med. 2023. Vol.4, Iss.12. P.875–897.e8. https://doi.org/10.1016/j.medj.2023.09.003

6. Jeong J., Lee H.K. The role of CD4+ T cells and microbiota in the pathogenesis of asthma // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol.22, Iss.21. Article number:11822. https://doi.org/10.3390/ijms222111822

7. Cloonan S.M., Choi A.M. Mitochondria in lung disease // J. Clin. Invest. 2016. Vol.126, Iss.3, P.809–820. https://doi.org/10.1172/JCI81113

8. Bhatti J.S., Bhatti G.K., Reddy P.H. Mitochondrial dysfunction and oxidative stress in metabolic disorders – a step towards mitochondria based therapeutic strategies // Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis Dis. 2017. Vol.1863, Iss.5, P.1066–1077. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2016.11.010

9. Способ приготовления стандартных образцов аэрозолей: патент 2525427 RU / авторы и заявители К.С. Голохваст, А.М. Паничев, А.Н. Гульков, В.В. Чайка; патентообладатель К.С. Голохваст, А.М. Паничев, А.Н. Гульков; заяв. 27.08.2012; опубл. 10.08.2014.

10. Veremchuk 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/atmos12081010

11. Hou T., Zhu L., Wang Y., Peng L. Oxidative stress is the pivot for PM2.5-induced lung injury // Food Chem. Toxicol. 2024. Vol.184. Article number:114362. https://doi.org/10.1016/j.fct.2023.114362

12. Международная классификация болезней 10-го пересмотра (МКБ-10). 2016. URL: https://mkb-10.com/

13. Кондратьева Е.В., Виткина Т.И., Веремчук Л.В. Загрязнение приземного слоя атмосферного воздуха твердыми взвешенными частицами территорий с различной техногенной нагрузкой // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2024. Вып.91. С.68–76. https://doi.org/10.36604/1998-5029-2024-91-68-76

14. Способ 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; заяв. 05.10.2023; опубл. 24.02.2025.

15. Супрун Е.Н. Оценка мембранного потенциала митохондрий иммунокомпетентных клеток крови при бронхиальной астме у детей в зависимости от контролируемости течения заболевания // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2022. Вып.86. С.50–55. https://doi.org/10.36604/1998-5029-2022-86-50-55

16. Кондратьева Е.В., Виткина Т.И. Функциональное состояние митохондрий при хронических респираторных заболеваниях // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2022. Вып.84. С.116–126. https://doi.org/10.36604/1998-5029-2022-84-116-126

17. 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. https://doi.org/10.1155/2021/5188306

18. Денисенко Ю.К., Новгородцева Т.П., Виткина Т.И., Антонюк М.В., Бочарова Н.В. Состав жирных кислот мембран митохондрий тромбоцитов при хронических заболеваниях органов дыхания // Клиническая медицина. 2018. Т.96, № 4. С.343–347. https://doi.org/10.18821/0023-2149-2018-96-4-343-347

19. Кондратьева Е.В., Виткина Т.И. Влияние микротоксикантов атмосферного воздуха на энергетическое состояние клеток крови при бронхиальной астме // Дальневосточный медицинский журнал. 2024. №2. С.30–33.