mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-2019-3-487-494mimmun-1822Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESОЦЕНКА РОЛИ ЦИТОКИН-ОПОСРЕДОВАННЫХ МЕХАНИЗМОВ В РАЗВИТИИ ДИСФУНКЦИИ ДЫХАТЕЛЬНЫХ МЫШЦ У БОЛЬНЫХ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНЬЮ ЛЕГКИХEVALUATION OF CYTOKINE-MEDIATED MECHANISMS INVOLVED IN DEVELOPMENT OF RESPIRATORY MUSCLE DYSFUNCTION IN THE PATIENTS WITH CHRONIC OBSTRUCTIVE PULMONARY DISEASEКалининаЕ. П.KalininaE. P.

д.м.н., департамент фундаментальной медицины Школы биомедицины

690066, г. Владивосток, ул. Печорская, 8.Тел.: 8 (904) 627-07-26.

PhD, MD (Medicine), Department of Fundamental Medicine, School of Biomedicine

690066, Vladivostok, Pechorskaya str., 8.Phone: 7 (904) 627-07-26.

kalinina72@yandex.ruГельцерБ. И.GeltserB. I.

д.м.н., профессор, член-корреспондент РАН, директор департамента клинической медицины Школы биомедицины

PhD, MD (Medicine), Professor, Corresponding Member, Russian Academy of Sciences, Head, Department of Clinical Medicine, School of Biomedicine

Vladivostok

КурпатовИ. В.KurpatovI. G.

аспирант департамента клинической медицины Школы биомедицины

Postgraduate Student, Department of Clinical Medicine, School of Biomedicine

Vladivostok

ГорборуковаТ. В.GorborukovaT. V.

доцент кафедры компьютерных систем Школы естественных наук

г. Владивосток

Associate Professor, Department of Computer Systems, School of Natural Sciences

Vladivostok

ГвозденкоТ. А.GvozdenkoT. A.

д.м.н., профессор РАН, главный научный сотрудник лаборатории восстановительного лечения

PhD, MD (Medicine), Professor, Chief Research Associate, Laboratory of Rehabilitation

Vladivostok

ФГАОУ ВО «Дальневосточный федеральный университет» Министерства науки и высшего образования РФРоссияFar Eastern Federal UniversityRussian FederationВладивостокский филиал ФГБНУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» – Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного леченияРоссияVladivostok Branch, Far Eastern Scientific Center of Respiratory Physiology and Pathology – Institute of Medical Climatology and RehabilitationRussian Federation201912072019213487494Copyright © Калинина Е.П., Гельцер Б.И., Курпатов И.В., Горборукова Т.В., Гвозденко Т.А., 20192019Калинина Е.П., Гельцер Б.И., Курпатов И.В., Горборукова Т.В., Гвозденко Т.А.Kalinina E.P., Geltser B.I., Kurpatov I.G., Gorborukova T.V., Gvozdenko T.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.mimmun.ru/mimmun/article/view/1822

Исследованы силовые индикаторы дыхательных мышц (ДМ) у 85 мужчин в возрасте 39 - 78 лет, находившихся на стационарном лечении по поводу обострения хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) различной степени тяжести. На аппарате MicroRPM (CareFusion, Великобритания) определяли уровни максимального экспираторного (MEP) и инспираторного (MIP) давлений в ротовой полости, а также уровень интраназального давления при выполнении SNIP-теста. Измеренные величины MEP, MIP и SNIP соотносили с должными. В сыворотке крови определяли концентрацию цитокинов: IL-4, IL-6, IL-10, IL-17А, IL-21, TNFα, IFNγ и TGF-β. Для обработки результатов исследования использовали методы канонического анализа и кластеризации. У больных ХОБЛ легкой степени регистрировался экспираторный тип дисфункции ДМ, при среднетяжелой и тяжелой – экспираторно-инспираторный, а при крайне тяжелой преобладала дисфункция диафрагмы. Кластерный анализ позволил выделить 3 группы больных с характерными комбинациями индикаторов силы ДМ и иммунных показателей. Цитокиновый профиль первого кластера отличался максимальной концентрацией IL-17А, IL-21, TNFα и TGF-β, а силовые индикаторы ДМ имели минимальные значения. Во втором кластере снижение силовых индикаторов на 25-40% по отношению к контролю сочеталось с резким подъемом IL-6 на фоне умеренного повышения IL-21 и TGF-β. У больных третьего кластера регистрировался максимальный уровень IL-6, IL-10 и IFNγ при относительно низких значениях IL-17А, IL-21 и TGF-β, а показатели MEP, MIP и SNIP достоверно не различались от их уровня во втором кластере. Результаты канонического и корреляционного анализа указывали на наличие взаимосвязей как отдельных цитокинов, так и их пула с показателями силы ДМ, выраженностью одышки и функциональным статусом больных ХОБЛ, что подтверждало участие цитокин-опосредованных механизмов в развитии респираторной мышечной дисфункции.

Respiratory muscle (RM) strength was studied in 85 men with exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). The strength indicators of expiratory (MEP) and inspiratory pressure (MIP, SNIP) in oral cavity were registered by means of the MicroRPM device (CareFusion, UK), as well as intranasal pressure levels by SNIP test. The measured MEP, MIP и SNIP values were compared to the proper indices. Serum concentrations of cytokines (IL-4, IL-6, IL-10, IL-17A, IL-21, TNFα, IFNγ and TGF-β) were determined. The results of the study were processed by means of canonical analysis and by clustering methods. Expiratory RM dysfunction was recorded in mild COPD, expiratory-inspiratory RM dysfunction was recorded in moderate COPD and the diaphragm dysfunction was recorded in severe COPD. Three groups of patients with different combinations of RM strength indicators and immune parameters were identified by means of cluster analysis. The cytokine profile in the first cluster was characterized by maximal concentrations of IL-17A, IL-21, TNFα and TGF-β, whereas RM strength indexes showed minimal values. In the second cluster, a decrease of RM strength indicators by 25-40% against control was associated with a sharp rise of IL-6, along with moderate increase of IL-21 and TGF-βconcentrations. In the third cluster, maximal levels of IL-6, IL-10 and IFNγwere registered, along with low levels of IL-17A, IL-21 and TGF-β concentrations, whereas MEP, MIP и SNIP values did not sufficiently differ from their levels in second cluster. The results of canonical and correlation analysis indicated to interconnections between either certain cytokines, or their pool with the RM strength indicators, dyspnea severity and functional state of COPD patients, thus suggesting involvement of cytokine-mediated mechanisms in pathogenesis of the respiratory muscle dysfunction.

хроническая обструктивная болезнь легкихдыхательные мышцыцитокиныchronic obstructive pulmonary diseaserespiratory musclescytokinesReferencesАлександрова Н.П. Цитокины и резистивное дыхание // Физиология человека, 2012. Т. 38, №. 2. С. 119-129.Aleksandrova N.P. Cytokines and resistive breathing. Fiziologiya cheloveka = Human Physiology, 2012, Vol. 38, no. 2, pp. 119-129.Александрова Н.П., Бреслав И.С. Дыхательные мышцы человека: три уровня управления // Физиология человека, 2009. Т. 35, № 2. С. 103-111.Aleksandrova N.P., Breslav I.S. Human respiratory muscles: Three levels of control. Fiziologiya cheloveka = Human Physiology, 2009, Vol. 35, no. 2, pp. 103-111.Болдина М.В., Постникова Л.Б., Кубышева Н.И., Соодаева С.К. Участие провоспалительных цитокинов IL-17, IL-18 и TNF-α в развитии нарушений легочной и внутрисердечной гемодинамики при хронической обструктивной болезни легких // Пульмонология, 2014. Т. 1. С. 32-37.Boldina M.V., Postnikova L.B., Kubysheva N.I., Soodaeva S.K. A role of proinflammatory cytokines IL-17, IL-18 and TNF-αin pulmonary and intracardiac haemodinamic disorders in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Pulmonologiya = Russian Pulmonology, 2014, Vol. 1, pp. 32-37.Бююль А., Цёфель П. SPSS: искусство обработки информации, анализ статистических данных и восстановление скрытых закономерностей. СПб.: ООО «ДиаСофтЮП», 2002. 608 с.Bühl A., Zöfel P. SPSS Version 10: Einführung in die moderne Datenanalyse unter Windows. SBP. Addison-Wesley, 2000, p. 734.Ефимов В.М. Многомерный анализ биологических данных. 2015.Efimov V.M. Multidimensional analysis of biological data. 2015.Barreiro E., Gea J. Respiratory and limb muscle dysfunction in COPD. COPD, 2014, Vol. 12, no. 4, pp. 413-426.Barreiro E., Gea J. Respiratory and limb muscle dysfunction in COPD. COPD, 2014, Vol. 12, no. 4, pp. 413-426.Dargelos E., Renaud V., Decossas M., Bure C., Lambert O., Poussard S. Caveolae-mediated effects of TNF-αon human skeletal muscle cells. Exp. Cell Res., 2018, Vol. 370, no. 2, pp. 623-631.Dargelos E., Renaud V., Decossas M., Bure C., Lambert O., Poussard S. Caveolae-mediated effects of TNF-αon human skeletal muscle cells. Exp. Cell Res., 2018, Vol. 370, no. 2, pp. 623-631.de Troyer A., Wilson T.A. Effect of acute inflation on the mechanics of the inspiratory muscles. J. Appl. Physiol., 2009, Vol. 107, no. 1, pp. 315-323.de Troyer A., Wilson T.A. Effect of acute inflation on the mechanics of the inspiratory muscles. J. Appl. Physiol., 2009, Vol. 107, no. 1, pp. 315-323.Kaminska M., Noel F., Petrof B.J. Optimal method for assessment of respiratory muscle strength in neuromuscular disorders using sniff nasal inspiratory pressure (SNIP). PLoS ONE, 2017, Vol. 12, no. 5, e0177723. doi:10.1371/journal.pone.0177723.Kaminska M., Noel F., Petrof B.J. Optimal method for assessment of respiratory muscle strength in neuromuscular disorders using sniff nasal inspiratory pressure (SNIP). PLoS ONE, 2017, Vol. 12, no. 5, e0177723. doi:10.1371/journal.pone.0177723.Keller C., Steensberg A., Pilegaard H., Osada T., Saltin B., Pedersen B.K., Neufer P.D. Transcriptional activation of the IL-6 gene in human contracting skeletal muscle: influence of muscle glycogen content. FASEB J., 2001, Vol. 15, pp. 2748-2750.Keller C., Steensberg A., Pilegaard H., Osada T., Saltin B., Pedersen B.K., Neufer P.D. Transcriptional activation of the IL-6 gene in human contracting skeletal muscle: influence of muscle glycogen content. FASEB J., 2001, Vol. 15, pp. 2748-2750.Pedersen B.K., Febbraio M.A. Muscle as endocrine organ: focus on musclederived interleukin-6. Physiol. Rev., 2008, Vol. 88, pp. 1379-1406.Pedersen B.K., Febbraio M.A. Muscle as endocrine organ: focus on musclederived interleukin-6. Physiol. Rev., 2008, Vol. 88, pp. 1379-1406.Pratesi A. Tarantini F., di Bari M. Skeletal muscle: an endocrine organ. Clin. Cases Miner. Bone Metab., 2013, Vol. 10, no. 1, pp. 11-14.Pratesi A. Tarantini F., di Bari M. Skeletal muscle: an endocrine organ. Clin. Cases Miner. Bone Metab., 2013, Vol. 10, no. 1, pp. 11-14.Rodrigues A., Silva M., Berton D., Faubert D., Tang J., Zapotichny A., Crozier-Wells L., Muir C., Forkert L., O’Donnell D., Neder J.A. Maximal inspiratory pressure: does the choice of reference values matter? Clin. Physiol. Funct. Imaging, 2016, Vol. 152, no. 1, pp. 32-39.Rodrigues A., Silva M., Berton D., Faubert D., Tang J., Zapotichny A., Crozier-Wells L., Muir C., Forkert L., O’Donnell D., Neder J.A. Maximal inspiratory pressure: does the choice of reference values matter? Clin. Physiol. Funct. Imaging, 2016, Vol. 152, no. 1, pp. 32-39.Sieck G.C., Ferreira L.F., Reid M.B., Mantilla C.B. Mechanical properties of respiratory muscles. Compr. Physiol., 2013, Vol. 3, no. 4, pp. 1533-1567.Sieck G.C., Ferreira L.F., Reid M.B., Mantilla C.B. Mechanical properties of respiratory muscles. Compr. Physiol., 2013, Vol. 3, no. 4, pp. 1533-1567.Tomlinson D.J., Erskine R.M., Morse C.I., Winwood K., Onambele-Pearson G. The impact of obesity on skeletal muscle strength and structure through adolescence to old age. Biogerontology, 2015, Vol. 17, no. 3, pp. 467-483.Tomlinson D.J., Erskine R.M., Morse C.I., Winwood K., Onambele-Pearson G. The impact of obesity on skeletal muscle strength and structure through adolescence to old age. Biogerontology, 2015, Vol. 17, no. 3, pp. 467-483.Wang X.J. Lung function in patients with acute exacerbation and stable COPD and its correlation with serum proinflammatory cytokines and chemokines. J. Hainan Med. University, 2016, Vol. 22, no. 21, pp. 138-141.Wang X.J. Lung function in patients with acute exacerbation and stable COPD and its correlation with serum proinflammatory cytokines and chemokines. J. Hainan Med. University, 2016, Vol. 22, no. 21, pp. 138-141.

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