ВЛИЯНИЕ ТЕРАПИИ НА ЛПС-ИНДУЦИРОВАННУЮ СЕКРЕЦИЮ ЦИТОКИНОВ КЛЕТКАМИ ВРОЖДЕННОГО ИММУНИТЕТА КРОВИ ПАЦИЕНТОВ С БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ

Среди хронических воспалительных заболеваний респираторного тракта бронхиальная астма (БА) является одним из самых распространенных в мире. Поскольку БА индуцирует системный воспалительный процесс, необходимо всестороннее исследование влияния этого заболевания и его терапии на функциональное состояние организма и иммунной системы крови в частности. В фазе обострения БА клетки респираторного тракта пациентов могут усиливать секрецию не только провоспалительных, но и противовоспалительных медиаторов, последние из которых способны подавлять активность клеток иммунной системы крови. В настоящей работе была проведена оценка влияния терапии БА на выраженность воспаления и функциональное состояние клеток иммунитета периферической крови. Тестом функциональной активности иммунных клеток крови служила липополисахарид (ЛПС)-индуцированная секреция цитокинов ex vivo. ЛПС является классическим провоспалительным агентом бактериальной природы. Нами исследованы ответы клеток крови пациентов с верифицированным диагнозом БА до начала лечения и через две недели базисной противовоспалительной терапии. По клиническим показателям пациентам была назначена терапия комбинацией ингаляционных глюкокортикостероидов и агонистов β-адренорецепторов или антилейкотриеновый препарат (монтелукаст). Параллельно были исследованы ответы клеток крови условно здоровых добровольцев на ЛПС. Секрецию TNFα, IL-6, IL-8 клетками крови оценивали после экспозиции с ЛПС (100 нг/мл) в течение 6 ч, IFNγ, IL-17A, IL-1β – 24 ч. Параллельно оценивали секрецию цитокинов клетками крови, не стимулированными ЛПС. Проведен контроль уровней IL-4 в плазме крови пациентов и условно здоровых добровольцев. Концентрации цитокинов определяли методом ИФА. Показано, что через две недели терапии у пациентов уменьшалась фоновая секреция IL-6 клетками крови, что может указывать на снижение выраженности воспаления. Терапия не оказывала влияния на фоновую и ЛПС-индуцированную секрецию IL-1β, IL-1ra, IFNγ и IL-8 клетками пациентов с БА. В течение 2-недельной терапии концентрация IL-4 в плазме крови пациентов не изменялась. Клетки крови пациентов с БА секретировали значительно меньше TNFα и IL-8 в контроле и после стимуляции ЛПС, чем клетки условно здоровых добровольцев, что подтверждает предположение о частичном угнетении активности иммунных клеток крови при БА. Через две недели терапии наблюдалось увеличение ЛПС-индуцированной секреции TNFα клетками крови пациентов. С целью  определения механизма усиления ЛПС-индуцированной секреции TNFα была оценена фоновая секреция растворимой формы рецептора CD14 (sCD14) в крови пациентов с БА до терапии и через две недели после
терапии. Показано, что после терапии БА в крови пациентов не происходит увеличения концентрации sCD14. Полученные результаты указывают на sCD14-независимый механизм усиления ЛПС-индуцированной секреции TNFα. Базисная противовоспалительная терапия не только снижает концентрацию IL-6 в крови, но частично восстанавливает активность клеток врожденного иммунитета крови пациентов с БА.

1. Agache I., Ciobanu C., Agache C., Anghel M. Increased serum IL-17 is an independent risk factor for severe asthma. Respir. Med., 2010, Vol. 104, no. 8, pp. 1131-1137.

2. Andersson U., Matsuda T. Human interleukin 6 and tumor necrosis factor alpha production studied at a single-cell level. Eur. J. Immunol., 1989. Vol. 19, no. 6, pp. 1157-1160.

3. Arend W.P., Interleukin-1 receptor antagonist. Adv. Immunol., 1993, Vol. 54, pp. 167-227.

4. Arend W.P., Malyak M., Guthridge C.J., Gabay C. Interleukin-1 receptor antagonist: role in biology. Annu. Rev. Immunol., 1998, Vol. 16, pp. 27-55.

5. Arend W.P. The balance between IL-1 and IL-1Ra in disease. Cytokine Growth Factor Rev., 2002, Vol. 13, no. 4-5, pp. 323-340.

6. Arend W.P., Gaba C. Physiologic role of interleukin-1 receptor antagonist. Arthritis Res., 2000, Vol. 2, no. 4, pp. 245-248.

7. Atkinson T.P. Is asthma an infectious disease? New evidence. Curr. Allergy. Asthma Rep., 2013, Vol. 13, no. 6, pp. 702-709.

8. Baines K.J., Simpson J.L., Wood L.G., Scott R.J., Gibson P.G. Transcriptional phenotypes of asthma defined by gene expression profiling of induced sputum samples. J. Allergy. Clin. Immunol., 2011, Vol. 127, no. 1, pp. 153-160.

9. Becker K.J., Dankwa D., Lee R., Schulze J., Zierath D., Tanzi P., Cain K., Dressel A., Shibata D., Weinstein J. Stroke, IL- 1ra, IL1RN, infection and outcome. Neurocrit. Care., 2014, Vol. 21, no. 1, pp. 140-146.

10. Berry M.A., Brightling C., Pavord I., Wardlaw A. TNF-alpha in asthma. Curr. Opin. Pharmacol., 2007, Vol. 7, no. 3, pp. 279-282.

11. Berry M.A., Hargadon B., Shelley M., Parker D., Shaw D.E., Green R.H., Bradding P., Brightling C.E., Wardlaw A.J., Pavord I.D. Evidence of a role of tumor necrosis factor alpha in refractory asthma. N. Engl. J. Med., 2006, Vol. 354, no. 7, pp. 697-708.

12. Boguniewicz M., Schneider L.C., Milgrom H., Newell D., Kelly N., Tam P., Izu A.E., Jaffe H.S., Bucalo L.R., Leung D.Y. Treatment of steroid-dependent asthma with recombinant interferon-gamma. Clin. Exp. Allergy, 1993, Vol. 23, no. 9, pp. 785-790.

13. de Bont N., Netea M.G., Rovers C., Smilde T., Hijmans A., Demacker P.N. LPS-induced release of IL-1 beta, IL-1Ra, IL- 6, and TNF-alpha in whole blood from patients with familial hypercholesterolemia: no effect of cholesterol-lowering treatment.J. Interferon Cytokine Res., 2006, Vol. 26, no. 2, pp. 101-107.

14. Cookson B. The alliance of genes and environment in asthma and allergy. Nature, 1999, Vol. 402, B5-11.

15. Cunha F.Q., Moncada S., Liew F.Y. Interleukin-10 (IL-10) inhibits the induction of nitric oxide synthase by interferongamma in murine macrophages. Biochem. Biophys. Res. Commun., 1992, Vol. 182, no. 3, pp. 1155-1159.

16. Davies R.J., Wang J., Jiahua W,. Abdelaziz M., Calderon M.A., Khair O., Devalia J.L., Rusznak C. New insights into the understanding of asthma. Chest, 1997, Vol. 111, pp. 2-10.

17. Desai D., Brightling C. TNF-alpha antagonism in severe asthma? Recent Pat. Inflamm. Allergy Drug Discov., 2010, Vol. 4, no. 3, pp. 193-200.

18. Earl C.S., An S.Q., Ryan R.P. The changing face of asthma and its relation with microbes. Trends Microbiol., 2015, Vol. 23, no. 7, pp. 408-418.

19. Ghaffari J., Rafiei A.R., Ajami A., Mahdavi M., Hoshiar D. Serum interleukins 6 and 8 in mild and severe asthmatic patients, is it difference? Caspian J. Intern. Med., 2011, Vol. 2, no. 2, pp. 226-228.

20. Godwin M.S., Blackburn J., Steele C. IL-1R and IL-1RA differentially contribute to immunopathogenesis during fungal asthma. J. Immunol., 2017, Vol. 198, pp. 53-54.

21. Gomes N.E., Brunialti M.K., Mendes M.E., Freudenberg M., Galanos C., Salomão R. Lipopolysaccharide-induced expression of cell surface receptors and cell activation of neutrophils and monocytes in whole human blood. Braz. J. Med. Biol. Res., 2010, Vol. 43, no. 9, pp. 853-858.

22. Jansky L., Reymanova P., Kopecky J. Dynamics of cytokine production in human peripheral blood mononuclear cells stimulated by LPS or Infected by borrelia. Physiol. Res., 2003, Vol. 52, no. 6, pp. 593-598.

23. Holt P.G., Macaubas C., Stumbles P.A., Sly P.D. The role of allergy in the development of asthma. Nature, 1999, Vol. 402, B12-17.

24. Karjalainen J., Hulkkonen J., Nieminen M.M., Huhtala H., Aromaa A., Klaukka T., Hurme M. Interleukin-10 gene promoter region polymorphism is associated with eosinophil count and circulating immunoglobulin E in adult asthma. Clin. Exp. Allergy., 2003, Vol. 33, no. 1, pp. 78-83.

25. Holgate S.T., Davies D.E., Powell R.M., Howarth P.H., Haitchi H.M., Holloway J.W. Local genetic and environmental factors in asthma disease pathogenesis: chronicity and persistence mechanisms. Eur. Respir. J., 2007, Vol. 29, no. 4, pp. 793-803.

26. Kim Y., Lee S., Kim Y.S., Lawler S., Gho Y.S., Kim Y.K., Hwang H.J. Regulation of Th1/Th2 cells in asthma development: a mathematical model. Math. Biosci. Eng., 2013, Vol. 10, no. 4, pp. 1095-1133.

27. Kitchens R.L., Thompson P.A. Modulatory effects of sCD14 and LBP on LPS-host cell interactions. J. Endotoxin Res., 2005, Vol. 11, no. 4, pp. 225-229.

28. Kumolosasi E., Salim E., Jantan I., Ahmad W. Kinetics of intracellular, extracellular and production of pro-inflammatory cytokines in lipopolysaccharide stimulated human peripheral blood mononuclear cells. Trop. J. Pharm. Res., 2014, Vol. 13, pp. 536-543.

29. Liu G., Zhu R., Li B. TNF-alpha and IL-8 of the patients with allergic asthma. J. Huazhong Univ. Sci. Technolog. Med. Sci., 2005, Vol. 25, no. 3, pp. 274-275.

30. McCracken J.L., Veeranki S.P., Ameredes B.T., Calhoun W.J. Diagnosis and management of asthma in adults: a review. JAMA, 2017, Vol. 318, no. 3, pp. 279-290.

31. Muszynski J.A., Nofziger R., Greathouse K., Nateri J., Hanson-Huber L., Steele L., Nicol K., Groner J.I., Besner G.E., Raffel C., Geyer S., El-Assal O., Hall M.W. Innate immune function predicts the development of nosocomial infection in critically injured children. Shock, 2014, Vol. 42, no. 4, pp. 313-321.

32. Nelson H.S. The importance of allergens in the development of asthma and the persistence of symptoms. Dis. Mon., 2001, Vol. 47, pp. 5-15.

33. Peters M.C. Measures of gene expression in sputum cells can identify T(H)2-high and T(H)2-low subtypes of asthma. J. Allergy Clin. Immunol., 2014, Vol. 133, no. 2, pp. 388-394.

34. Poynter M.E., Irvin C.G. Interleukin-6 as a biomarker for asthma: hype or is there something else? Eur. Respir. J., 2016, Vol. 48, no. 4, pp. 979-981.

35. Ray A., Oriss T.B., Wenzel S.E. Emerging molecular phenotypes of asthma. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol., 2015, Vol. 308, no. 2, pp. L130-140.

36. Rearte B., Landoni V., Laborde E., Fernández G., Isturiz M. Differential effects of glucocorticoids in the establishment and maintenance of endotoxin tolerance. Clin. Exp. Immunol., 2010, Vol. 159, no. 2, pp. 208-216.

37. Rincon M., Irvin C.G. Role of IL-6 in Asthma and other inflammatory pulmonary diseases. Int. J. Biol. Sci., 2012, Vol. 8, no. 9, pp. 1281-1290.

38. Saccani S., Polentarutti N., Penton-Rol G., Sims J.E., Mantovani A. Divergent effects of LPS on expression of IL-1 receptor family members in mononuclear phagocytes in vitro and in vivo. Cytokine, 1998, Vol. 10, no. 10, pp. 773-780.

39. Schnare M., Barton G.M., Holt A.C., Takeda K., Akira S., Medzhitov R. Toll-like receptors control activation of adaptive immune responses. Nat. Immunol., 2001, Vol. 2, no. 10, pp. 947-950.

40. Silva M.J., Santana M.B.R., Pitangueira H.M., Marques C.R., Carneiro V.L., Figueiredo C.A., Costa R.S. Glucocorticoid resistant asthma: the potential contribution of IL-17. Biomark. J., 2016, Vol. 1, p. 6.

41. Sousa A.R., Lane S.J., Nakhosteen J.A., Lee T.H., Poston R.N. Expression of interleukin-1 beta (IL-1beta) and interleukin-1 receptor antagonist (IL-1ra) on asthmatic bronchial epithelium. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 1996, Vol. 154, no. 4, Pt 1, pp. 1061-1066.

42. Thomas S.S., Chhabra S.K. A study on the serum levels of interleukin-1beta in bronchial asthma. J. Indian. Med. Assoc., 2003, Vol. 101, no. 5, pp. 282-284.

43. Tillie-Leblond I., Pugin J., Marquette C.H., Lamblin C., Saulnier F., Brichet A., Wallaert B., Tonnel A.B., Gosset P. Balance between proinflammatory cytokines and their inhibitors in bronchial lavage from patients with status asthmaticus. Am. J. Resp. Crit. Care Med., 1999, Vol. 159, no. 2, pp. 487-494.

44. Uwaezuoke S.N., Ayuk A.C., Eze J.N. Severe bronchial asthma in children: a review of novel biomarkers used as predictors of the disease. J. Asthma Allergy, 2018, Vol. 11, pp. 11-18.

45. Vercelli D., Jabara H.H., Arai K., Yokota T., Geha R.S. Endogenous interleukin 6 plays an obligatory role in interleukin 4-dependent human IgE synthesis. Eur. J. Immunol., 1989, Vol. 19, no. 8, pp. 1419-1424.

46. Wegmann M. Th2 cells as targets for therapeutic intervention in allergic bronchial asthma. Expert Rev. Mol. Diagn., 2009, Vol. 9, no. 1, p. 85-100.

47. Wohlleben G., Erb K.J. Immune stimulatory strategies for the prevention and treatment of asthma. Curr. Pharm. Des., 2006, Vol. 12, no. 25, pp. 3281-3292.

48. Zahorska-Markiewicz B., Janowska J., Olszanecka-Glinianowicz М., Zurakowski A. Serum concentrations of TNF-α and soluble TNF-α receptors in obesity. Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord., 2000, Vol. 24, no. 11, pp. 1392- 1395.

49. Zhu Z., Tang W., Ray A., Wu Y., Einarsson O., Landry M.L., Gwaltney J., Elias J.A. Rhinovirus stimulation of interleukin-6 in vivo and in vitro: Evidence for nuclear factor-kB-dependent transcriptional activation. J. Clin. Invest., 1996, Vol. 97, no. 2, pp. 421-430.