mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-CAO-2134mimmun-2134Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESКластерный анализ маркеров воспаления сыворотки крови условно здоровых людейCluster analysis of blood serum inflammation markers of conditionally healthy peoplehttps://orcid.org/0000-0002-2433-8810АндросоваЛ. В.AndrosovaL. V.

к.б.н., ведущий научный сотрудник лаборатории нейроиммунологии,

115522, Москва, Каширское ш., 34

PhD (Biology), Leading Research Associate, Laboratory of Neuroimmunology, 

115522, Moscow, Kashirskoye highway, 34

androsL@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0564-932XСимоновА. Н.SimonovA. N.

к.б.н., руководитель лаборатории доказательной медицины и биостатистики,

Москва

PhD (Biology), Head, Laboratory of Evidencebased Medicine and Biostatistics, 

Moscow

simonov1951@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9771-0775ПономарёваН. В.PonomarevaN. V.

д.м.н., руководитель лаборатории возрастной физиологии мозга и нейрокибернетики, отдел исследований мозга,

Москва

PhD, MD (Medicine), Head, Laboratory of Age-related Brain Physiology and Neurocybernetics, Brain Research Department, 

Moscow

ponomare@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5148-3864КлюшникТ. П.KlyushnikT. P.

д.м.н., профессор, руководитель лаборатории нейроиммунологии, директор,

Москва

PhD, MD (Medicine), Professor, Head, Laboratory of Neuroimmunology, Director, 

Moscow

klushnik2004@mail.ruФГБНУ «Научный центр психического здоровья»РоссияMental Health Research CenterRussian FederationФГБНУ «Научный центр неврологии»Russian FederationResearch Center of NeurologyRussian Federation202124042021232293302Copyright © Андросова Л.В., Симонов А.Н., Пономарёва Н.В., Клюшник Т.П., 20212021Андросова Л.В., Симонов А.Н., Пономарёва Н.В., Клюшник Т.П.Androsova L.V., Simonov A.N., Ponomareva N.V., Klyushnik T.P.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/2134

Определение воспалительных маркеров в крови условно здоровых людей представляет интерес в связи с возможностью выявления заболеваний на ранних (доклинических) стадиях, а также скрытых форм патологических процессов. Уровень воспаления может служить дополнительным критерием при формировании контрольных групп в клинических и биологических исследованиях.

Цель исследования – определить некоторые воспалительные и аутоиммунные маркеры в группе условно здоровых людей и провести кластерный анализ полученных данных.

Обследовано 100 условно здоровых людей (без клинических признаков инфекций, соматических, неврологических или психических заболеваний) в возрасте от 19 до 88 лет. В сыворотке крови определяли уровни IL-10, TNFα, IL-6 и аутоантител к S100b и ОБМ с помощью ELISA, спектрофотометрически определяли ферментативную активность лейкоцитарной эластазы (ЛЭ) и функциональную активность α1-протеиназного ингибитора (α1-ПИ). Протеазно-ингибиторный индекс (ПИИ) рассчитывали как отношение ЛЭ к α1-ПИ. В качестве основного подхода для статистического обработки данных использовали кластерный анализ, а также метод Шапиро–Уилка, Краскела–Уоллиса и ANOVA.

Все обследуемые по иммунологическим показателям были разделены на три кластера. Выделенные кластеры статистически значимо отличались друг от друга по активности ЛЭ, протеазно-ингибиторный индексу (ПИИ) и уровню IL-10 и TNFα.

Показатели одного из этих кластеров (43% обследованных) в наибольшей степени приближены к средним показателям, определенным для общей выборки, что дает основание рассматривать иммунные показатели этого кластера как нормативные, соответствующие «фоновому» состоянию иммунитета у здоровых людей.

Сочетание иммунологических показателей двух других кластеров (30 и 27% обследуемых, соответственно) отражает различные варианты воспалительных реакций. Эти кластеры характеризуются разнонаправленными изменениями активности ЛЭ и протеазно-ингибиторного индекса, относительно нормативных значений, что может свидетельствовать о различных вариантах латентной воспалительной реактивности, реализующейся у пациентов, составивших эти кластеры.

Полученные кластеры не различались по возрасту исследуемых (p = 0,3476), что позволяет исключить значимое влияние возраста на определяемые иммунные показатели, и по гендерным признакам (p = 0,7233). Выделенные кластеры статистически не различались по функциональной активности α1-ПИ и по уровню аутоантител к нейроспецифическому белку S100b и ОБМ.

Таким образом, группа условно здоровых людей неоднородна по маркерам воспаления. Воспалительные реакции различной степени выраженности выявлялись примерно в половине случаев. Вероятно, это может указывать на наличие скрытого патологического процесса и требует подробного клинического обследования. 

Determination of inflammatory markers in blood of conventionally healthy people is of interest due to opportunity of detecting diseases at early (preclinical) stages, as well as latent forms of pathological processes. The level of inflammation may serve as an additional criterion to forming control groups in clinical and biological studies. The aim of the study is to identify some inflammatory and autoimmune markers in a group of conventionally healthy people and to conduct a cluster analysis of the data obtained. The study involved 100 apparently healthy people (without clinical signs of infections, somatic, neurological or mental diseases) aged 19 to 88 years. The levels of IL-10, TNFα, IL-6 and autoantibodies to S100b and MBP were determined in blood serum using ELISA. Enzymatic activity of leukocyte elastase (LE) and functional activity of the α1-proteinase inhibitor (α1-PI) were determined spectrophotometrically. Protease inhibitory index (PII) was calculated as the ratio of LE to α1-PI. Cluster analysis, as well as the Shapiro–Wilk, Kruskal–Wallis, and ANOVA methods were used as the main approach to statistical data processing. All the subjects were divided into three clusters, according to their immunological parameters. The selected clusters were statistically significantly different from each other, in terms of LE activity, protease-inhibitory index (PII), as well as IL-10 and TNFα levels. The indices of a distinct cluster (43% of total cohort) are most close to average indices assessed for the general sample, which gives ground to consider the values of immune indicators from this cluster as physiological norm, corresponding to the background immunity state in healthy people. Combination of immunological parameters in two other clusters (30 and 27% of the subjects, respectively) may reflect different variants of inflammatory reactions. These clusters are characterized by multidirectional changes in LE activity and protease-inhibitory index, compared to the standard values, thus suggestive for different variants of latent inflammatory reactivity, which are realized in the patients presented in these clusters. The obtained clusters did not differ by age of the subjects (p = 0.3476), which makes it possible to exclude a significant influence of age on the determined immune parameters, and by gender characteristics (p = 0.7233). The selected clusters did not differ statistically in the functional activity of α1-PI and in the level of autoantibodies to S100b and MBP. Thus, the group of conditionally healthy people is heterogeneous in terms of inflammation markers. Inflammatory reactions of varying severity were detected in about half of the cases. Probably, this may indicate the presence of a latent pathological process and requires a detailed clinical examination. 

условно здоровые людимаркеры воспалениякластерный анализconditionally healthy peoplemarkers of inflammationcluster analysisИсследование выполнено в рамках финансирования темы НИР АААА-А18-118041990026-5 по программе Президиума РАН №44 «Фундаментальные механизмы возрастной нейропластичности и разработка новых подходов к диагностике и лечению возраст-зависимых заболеваний мозга».ReferencesАрсентьева Н.А., Тотолян Арег А. Методические сложности при определении содержания некоторых цитокинов в периферической крови практически здоровых лиц // Медицинская иммунология, 2018. Т. 20, № 5. С. 763-774. doi: 10.15789/1563-0625-2018-5-763-774.Arsentieva N.A., Totolian Areg A. Methodological issues of determining concentrations of some cytokines in peripheral blood from healthy individuals. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2018, Vol. 20, no. 5, pp. 763-774. (In Russ.) doi: 10.15789/1563-0625-2018-5-763-774.Белова Л.А., Арабидзе Г.Г., Кухарчук В.В., Чихладзе Н.М., Огородникова О.Г., Шапкина Л.С. Активность химотрипсиноподобных протеиназ у больных ишемической болезнью сердца, артериальной гипертонией, неспецифическим аортоартериитом // Терапевтический архив, 2000. № 11. С. 36-39.Belova L.A., Arabidze G.G., Kukharchuk V.V., Chikhladze N.M., Ogorodnikova O.G., Shapkina L.S. Activity of chymotrypsin-like proteinases in patients with ischemic heart disease, arterial hypertension, nonspecific aortoarteritis. Terapevticheskiy arkhiv = Therapeutic Archive, 2000, no. 11, pp. 36-39. (In Russ.)Белова Л.А., Оглоблина О.Г., Саталкин А.А., Дюгеев А.Н., Фомин М.Д., Кашина Л.Г., Кухарчук В.В. Дисбаланс протеиназно-ингибиторной системы при акушерском сепсисе и септическим шоке // Клиническая лабораторная диагностика, 2003. № 7. С. 13-16.Belova L.A., Ogloblin O.G., Satalkin A.A., Dugeev A.N., Fomin M.D., Kashina L.G., Kukharchuk V.V. Imbalance of the proteinase-inhibitory system in obstetric sepsis and septic shock. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika = Russian Clinical Laboratory Diagnostics, 2003, no. 7, pp 13-16. (In Russ.)Волель Б., Макух Е., Лебедева М., Попова Е., Шоломова В., Андросова Л., Мухин Н., Бекетов В., Бровко М., Клюшник Т., Клинико-лабораторные маркеры астенического синдрома у больных саркоидозом // Врач, 2016. № 7. С. 74-76.Volel B., Makukh E., Lebedeva M., Popova E., Sholomova V., Androsova L., Mukhin N., Beketov V., Brovko M., Klyushnik T. Clinical and laboratory markers of asthenic syndrome in patients with sarcoidosis. Vrach = Doctor, 2016, no. 7, pp. 74-76. (In Russ.)Доценко В.Л., Нешкова Е.А., Яровая Г.А. Выявление лейкоцитарной эластазы человека из комплекса с плазменным α1-протеиназным ингибитором по ее энзиматической активности с синтетическим субстратом // Вопросы медицинской химии, 1994. Т. 40, № 3. С. 20-25.Dotsenko V.L., Neshkova E.A., Yarovaya G.A. Detection of leukocyte elastase from complex with plasma α1-proteinase inhibitor by it enzymatic activity with a synthetic substrate. Voprosy meditsinskoy khimii = Problems of Medical Chemistry, 1994, Vol. 40, no. 3, pp. 20-25. (In Russ.)Дюран Б., Оделл П. Кластерный анализ. Пер. с англ. М.: Статистика, 1977. 128 с. [Dyuran B., Odell P. Cluster Analysis]. Moscow: Statistika, 1977. 128 p.Dyuran B., Odell P. Cluster Analysis. Moscow: Statistika, 1977. 128 p.Клюшник Т.П., Андросова Л.В., Михайлова Н.М., Колыхалов И.В., Зозуля С.А., Дупин А.М. Системные воспалительные маркеры при возрастном когнитивном снижении и болезни Альцгеймера // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова, 2017. Т. 117, № 7. С. 74-79.Klyushnik T.P., Androsova L.V., Mikhailova N.M., Kolykhalov I.V., Zozulya S.A., Dupin A.M. Systemic inflammatory markers in age-related cognitive decline and Alzheimer’s disease. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii im. S.S. Korsakova = S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry, 2017, Vol. 117, no. 7, pp. 74-79. (In Russ.)Клюшник Т.П., Андросова Л.В., Зозуля С.А., Отман И.Н., Никитина В.Б., Ветлугина Т.П. Сравнительный анализ воспалительных маркеров при эндогенных и непсихотических психических расстройствах // Сибирский вестник психиатрии и наркологии, 2018. Т. 2, № 99. С. 64-69.Klyushnik T.P, Androsova L.V., Zozulya S.A., Otman I.N., Nikitina V.B., Vetlugina T.P. Comparative analysis of inflammatory markers in endogenous and non-psychotic mental disorders. Sibirskiy vestnik psikhiatrii i narkologii = Siberian Bulletin of Psychiatry and Narcology, 2018, Vol. 2, no. 99, pp. 64-69. (In Russ.)Клюшник Т.П., Симонов А.Н., Андросова Л.В., Пономарева Н.В., Иллариошкин С.Н. Кластерный анализ иммунологических показателей сыворотки крови пациентов с болезнью Паркинсона // Анналы клинической и экспериментальной неврологии, 2019. Т. 13, № 3. С. 5-10.Klyushnik T.P., Simonov A.N., Androsova L.V., Ponomareva N.V., Illarioshkin S.N. Cluster analysis of immunological serum markers in patients with Parkinson’s disease. Annaly klinicheskoy i eksperimentalnoy nevrologii = Annals of Clinical and Experimental Neurology, 2019, Vol. 13, no. 3, pp. 5-10. (In Russ.)Лебедев К.А., Понякина И.Д. Иммунология образраспознающих рецепторов (Интегральная иммунология). М.: Либроком, 2009. 256 c.Lebedev K.A., Ponyakina I.D. Immunology of the image recognition receptors (Integral immunology). Moscow: Librokom, 2009. 256 p.Нартикова В.Ф., Пасхина T.С. Унифицированный метод определения активности альфа-1- антитрипсина и альфа-2-макроглобулина в сыворотке (плазме) крови человека// Вопросы медицинской химии, 1979. Т. 25, № 4. С. 494-499.Nartikova V.F., Paskhina T.S. A unified method for determining the alpha-1-antitrypsin and alpha-2-macroglobulin activity in human blood serum (plasma). Voprosy meditsinskoy khimii = Problems of Medical Chemistry, 1979, Vol. 25, no. 4, pp. 494-499. (In Russ.)Парамонова Н.С., Гурина Л.Н., Волкова О.А., Карчевский А.А., Синица Л.Н. Состояние эластаза-ингибиторной системы у детей в норме и при отдельных патологических состояниях: монография. Под ред. Н.С. Парамоновой. Гродно: ГРГМУ, 2017. 132 с.Paramonova N.S., Gurina L.N., Volkova O.A., Karchevsky A.A., Sinitsa L.N. The state of the elastase-inhibitory system in children is normal and in certain pathological conditions: Monograph. Ed. N.S. Paramonova. Grodno: State Medical University, 2017. 132 p.Потапнев М.П. Иммунные механизмы стерильного воспаления // Иммунология, 2015. Т. 36, № 5. С. 312-318.Potapnev M.P. Immune mechanisms of sterile inflammation. Immunologiya = Immunologiya, 2015, Vol. 36, no. 5, pp. 312-318. (In Russ.)Симбирцев А.С., Тотолян А.А. Цитокины в лабораторной диагностике // Инфекционные болезни: новости, мнения, обучение, 2015. № 2. С. 82-98.Simbirtsev A.S., Totolyan A.A. Cytokines in laboratory diagnostics. Infektsionnye bolezni: novosti, mneniya. obuchenie = Infectious Diseases: News, Opinions, Education, 2015, no. 2, pp. 82-98. (In Russ.)Azzalini A., Menardi G. Clustering via nonparametric density estimation: the R package pdfCluster. Journal of statistical software, Foundation For Open Access Statistics, 2014, Vol. 57, Iss. 11. Available at: http://hdl.handle.net/10.18637/jss.v057.i11.Azzalini A., Menardi G. Clustering via nonparametric density estimation: the R package pdfCluster. Journal of statistical software, Foundation For Open Access Statistics, 2014, Vol. 57, Iss. 11. Available at: http://hdl.handle.net/10.18637/jss.v057.i11.Deng X., Yang G., Zheng X., Yang Y., Qin H., Liu Z.X., Deng H., Liu S.M. Plasma mtDNA copy numbers are associated with GSTK1 expression and inflammation in type 2 diabetes. Diabet. Med., 2020, Vol. 37, no. 11, pp. 1874-1878.Deng X., Yang G., Zheng X., Yang Y., Qin H., Liu Z.X., Deng H., Liu S.M. Plasma mtDNA copy numbers are associated with GSTK1 expression and inflammation in type 2 diabetes. Diabet. Med., 2020, Vol. 37, no. 11, pp. 1874-1878.Guzzardi M.A., Iozzo P. Fatty heart, cardiac damage, and inflammation. Rev. Diabet. Stud., 2011, Vol. 8, no. 3, pp. 403-417.Guzzardi M.A., Iozzo P. Fatty heart, cardiac damage, and inflammation. Rev. Diabet. Stud., 2011, Vol. 8, no. 3, pp. 403-417.Matioli L.C., Santos S.R., Kleina M., Leite E.A. A new algorithm for clustering based on kernel density estimation. J. Appl. Stat., 2018, Vol. 45, no. 2, pp. 347-366.Matioli L.C., Santos S.R., Kleina M., Leite E.A. A new algorithm for clustering based on kernel density estimation. J. Appl. Stat., 2018, Vol. 45, no. 2, pp. 347-366.Seong S-Y., Matzinger P. Hydrophobicity: an ancient damage-associated molecular pattern that initiates innate immune responses. Nat. Rev. Immunol., 2004, Vol. 4, no. 6, pp. 469-478.Seong S-Y., Matzinger P. Hydrophobicity: an ancient damage-associated molecular pattern that initiates innate immune responses. Nat. Rev. Immunol., 2004, Vol. 4, no. 6, pp. 469-478.Singh N., Baby D., Rajguru J.P., Patil P.B., Thakkannavar S.S., Pujari V.B. Inflammation and cancer. Ann. Afr. Med., 2019, Vol. 18, no. 3, pp. 121-126.Singh N., Baby D., Rajguru J.P., Patil P.B., Thakkannavar S.S., Pujari V.B. Inflammation and cancer. Ann. Afr. Med., 2019, Vol. 18, no. 3, pp. 121-126.

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