FEATURES OF STRUCTURAL ORGANIZATION OF GOBLET EPITHELIUM OF BRONCHI IN ASTHMA PATIENTS WITH COLD AIRWAY HYPERRESPONSIVENESS

In 46 patients with mild persistent asthma the collection and cytological study of the induced sputum (IS) was done to assess the inflammatory pattern of bronchi, structural organization of bronchial epithelium and secretory goblet cells; the level of the disease control by the data of the validated questionnaire Аsthma Control Test was found out; the base lung function (FEV₁) was determined; the response of airways to standard 3-minute isocapnic hyperventilation by cold (-20ºС) air (IHCA) was studied. By the results of IHCA test the patients were divided into 2 groups: with cold airway hyperresponsiveness (1^st group) and without any response to IHCA test (2^nd group). The patients of the 1^st group in comparison with the ones of the 2^nd group had a lower level of spirometric parameters and control over the disease. In the 1^st group there were found more significant changes in the structural organization and destructive-cytological activity of goblet cells against the decrease of a number of epithelial cells of IM and activation of a neutrophilic pool under eosinophilic pattern of inflammation. The patients with cold airway hyperresponsiveness were found to have a close correlation between identified disorders in the structural organization of the goblet epithelium, the number of neutrophils of IS and severity of the bronchial response to IHCA test. The association of disorganization of the goblet epithelium and bronchial response to cold stimulus against the features of inflammatory pattern can be considered a risk factor of escalation of mucociliary insufficiency and worsening of clinical course of a disease and the level of asthma control.

asthma, cold airway hyperresponsiveness, goblet cells, destruction, intensiveness of cytolysis, mucociliary insufficiency

1. Конищева А.Ю., Гервазиева В.Б., Лаврентьева Е.Е. Особенности структуры и функции респираторного эпителия при бронхиальной астме // Пульмонология. 2012. Т.22, №5. С.85-91. doi: 10.18093/0869-0189-2012-0-5-85-91.

2. Луценко М.Т., Одиреев А.Н., Перельман Ю.М., Шматок М.И. Этиопатогенез мукоцилиарной недостаточности при бронхиальной астме // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2014. Вып.54. С.30-37.

3. Матвеева Л.А. Местная защита респираторного тракта у детей. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1993. 276 с.

4. Некрасов Э.В., Приходько А.Г., Перельман Ю.М. Секреторно-экссудативная реакция слизистой носа на воздействие холодного воздуха у больных бронхиальной астмой // Бюллетень сибирской медицины. 2017. Т.16, №2. С.146-158. doi: 10.20538/1682-0363-2017-2-146-158

5. Перельман Ю.М., Приходько А.Г. Методика комбинированной диагностики нарушений кондиционирующей функции и холодовой гиперреактивности дыхательных путей // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2002. Вып.12. С.22-28.

6. Пирогов А.Б., Приходько А.Г., Перельман Ю.М., Зиновьев С.В. Динамика воспалительно-клеточного профиля бронхов и нейтрофильного компонента воспаления у больных бронхиальной астмой с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей при применении базисной противовоспалительной терапии // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2016. Вып.60. С.16-22. doi: 10.12737/19935

7. Пирогов А.Б., Приходько А.Г., Перельман Ю.М., Зиновьев С.В. Влияние нейтрофильного компонента бронхиального воспаления на уровень контроля болезни и функцию внешнего дыхания у больных бронхиальной астмой // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2016. Вып.61. С.16-24.

8. Пирогов А.Б., Колосов В.П., Перельман Ю.М., Приходько А.Г., Зиновьев С.В., Гассан Д.А., Мальцева Т.А. Особенности воспалительных паттернов бронхов и клинико-функциональная характеристика тяжелой неконтролируемой астмы у больных с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей // Пульмонология. 2016. Т.26, №6. С.701-707. doi: 10.18093/086901892016266701707

9. Пирогов А.Б., Гассан Д.А., Зиновьев С.В., Приходько А.Г., Перельман Ю.М. Выявление деструкции эпителия бронхов в оценке достижения контроля болезни у больных тяжелой бронхиальной астмой с холодовой гиперреактивностью дыхательных путей // Материалы VII Съезда врачей-пульмонологов Сибири и Дальнего Востока / под общ. ред. акад. РАН В.П.Колосова. Благовещенск, 2017. С.82-85.

10. Пирогов А.Б., Приходько А.Г., Зиновьев С.В., Бородин Е.А., Ушакова Е.В., Макарова Г.А., Перельман Ю.М. Особенности бронхиального воспаления у больных астмой с гиперреактивностью дыхательных путей на холодовой и осмотические триггеры // Бюллетень сибирской медицины. 2017. Т.16, №2. С.159-169. doi: 10.20538/1682-0363-2017-2-159-169

11. Приходько А.Г., Перельман Ю.М., Колосов В.П. Гиперреактивность дыхательных путей. Владивосток: Дальнаука, 2011. 204 с.

12. Одиреев А.Н., Чжоу С.Д., Ли Ц., Колосов В.П., Луценко М.Т. Нарушения мукоцилиарного клиренса при бронхиальной астме // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2010. Вып.37. С.15-21.

13. Целуйко С.С. Ультраструктурная организация мукоцилиарного клиренса в норме и при холодовом воздействии // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2009. Вып.33. С.7-12.

14. Целуйко С.С., Красавина Н.П., Семенов Д.А., Чжоу С.Д., Ли Ц. Гистохимическая характеристика углеводных соединений в воздухоносном отделе легких крыс под действием холодного воздуха // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2012. Вып.46. С.69-76.

15. Чикина С.Ю., Белевский А.С. Мукоцилиарный клиренс в норме и при патологии // Атмосфера. Пульмонология и аллергология. 2012. №1. С.2-5.

16. Bakakos P., Schleich F., Alchanatis M., Louis R. Induced sputum in asthma: From bench to bedside // Curr. Med. Chem. 2011. Vol.18, №10. P.1415-1422. doi: 10.2174/092986711795328337

17. Braiman A., Priel Z. Efficient mucociliary transport relies on efficient regulation of ciliary beating // Respir. Physiol. Neurobiol. 2008. Vol.163, №1-3. Р.202-207. doi: 10.1016/j.resp.2008.05.010

18. Global Initiative for Asthma (GINA). Global strategy for asthma management and prevention (Updated 2017). URL: http://www.ginasthma.com.

19. Нolgate S.T. Epithelium dysfunction in asthma // J. Allergy Clin. Immunol. 2007. Vol.120, №6. Р.1233-1244. doi:10.1016/j.jaci.2007.10.025

20. Kuwano K. Epithelial cell apoptosis and lung remodeling // Cell. Mol. Immunol. 2007. Vol.4, №6. Р.419-429.

21. Li M.C., Li Q., Yang G., Kolosov V.P., Perelman J.M., Zhou X.D. Cold temperature induces mucin hypersecretion from normal human bronchial epithelial cells in vitro through a transient receptor potential melastatin 8 (TRPM8)-mediated mechanism // J. Allergy Clin. Immunol. 2011. Vol.128, №3. Р.626-634. doi: 10.1016/j.jaci.2011.04.032

22. Lu W., Lillehoj E.P., Kim K.C. Effects of dexamethasone on Muc5ac mucin production by primary airway goblet cells // Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2005. Vol.288, №1. Р.52-60. doi: 10.1152/ajplung.00104.2004

23. Mall M.A. Role of cilia, mucus, and airway surface liquid in mucociliary dysfunction: lessons from mouse models // J. Aerosol. Med. Pulm. Drug. Deliv. 2008. Vol.21, №1. Р.13-24. doi: 10.1089/jam.2007.0659

24. Plevkova J., Biringerova Z., Gavliakova S. Thermo sensitive TRPM8 channel and its role in cold induced airway symptoms // Open J. Mol. Integr. Physiol. 2012. Vol.2. Р.21-26. doi: 10.4236/ojmip.2012.21004

25. Rose M.C., Voynow J.A. Respiratory tract mucin genes and mucin glycoproteins in health and disease // Physiol. Rev. 2006. Vol.86, №1. Р.245-278. doi: 10.1152/physrev.00010.2005