Оценка иммунологических параметров в индуцированной мокроте у детей с тяжелой бронхиальной астмой

Тяжелая бронхиальная астма у детей – актуальная проблема современности, в связи с высоким риском тяжелых и/или частых обострений, снижением качества жизни пациентов и их семьи, а также существенными расходами социально-экономических и медицинских ресурсов. Персонализированная медицина диктует необходимость поиска специфических объективных показателей тяжести бронхиальной астмы у детей. Биомаркеры, характеризующие воспалительный процесс, могут служить индикаторами степени тяжести бронхиальной астмы. Цель исследования – изучить уровни продукции сурфактантного белка А (SpA), белка клеток Клара (БКК), интерлейкина-4 (IL-4), интерлейкина-6 (IL-6) и трансформирующего фактора роста β1 (TGF-β1) в индуцированной мокроте у детей с бронхиальной астмой тяжелой степени тяжести. В исследовании приняли участие 70 детей. Больные были разделены на группы: 1-я группа – бронхиальная астма тяжелой степени тяжести (n = 24), 2-я группа сравнения – бронхиальная астма легкой степень тяжести (n = 26). Контрольную группу составили 20 здоровых детей – 3-я группа. Сбор индуцированной мокроты выполняли по стандартной методике. Концентрацию пневмопротеинов и цитокинов определяли в индуцированной мокроте методом иммуноферментного анализа. В группе пациентов с тяжелой бронхиальной астмой выявлено статистически достоверное повышение концентрации SpA, БКК, IL-6 и TGF-β1 в индуцированной мокроте, но достоверно значимое снижение уровня IL-4 в сравнении с группами сравнения и контроля (критерий Краскела–Уоллиса, р < 0,05). Обнаружены сильные положительные корреляционные связи показателей со степенью тяжести бронхиальной астмы: SpA (коэффициент Спирмена, r = 0,893814, p < 0,05), IL-6 (r = 0,827230, p < 0,05) и TGF-β1 (r = 0,886062, p < 0,05). Выявлены умеренные прямые корреляционные связи между продукцией SpA и IL-6 (r = 0,717138, p < 0,05), между уровнем SpA и TGF-β1 (r = 0,850716, p < 0,05), а также между концентрацией IL-6 и TGF-β1 (r = 0,707546, p < 0,05). Изученные пневмопротеины и цитокины отражают выраженность воспалительного процесса респираторного тракта у детей с бронхиальной астмой. Полученные данные продукции цитокинов IL-4 и IL-6 в группе тяжелой бронхиальной астмы демонстрируют участие других видов иммунного ответа в рамках аллергического воспаления. Обнаруженные корреляционные связи указывают на совместное действие SpA и цитокинов в рамках аллергического воспаления и его интенсивность. Исследованные иммунологические параметры могут служить биомаркерами тяжести бронхиальной астмы у детей.

1. Барановская Т.В., Белевский А.С., Восканян А.Г., Гаджиев К.М., Давлеталиева Н.Э., Емельянов А.В., Курбачева О.М., Княжеская Н.П., Мукатова И.Ю., Ненашева Н.М. Тяжелая бронхиальная астма-2018. Согласительный доклад объединенной группы экспертов ассоциации русскоговорящих специалистов в области респираторной медицины, Российского респираторного общества, Российской ассоциации аллергологов и клинических иммунологов // Практическая пульмонология, 2018. Т. 28, № 3. С. 52-64.

2. Журавлева Л.Н. Легочный сурфактант и патогенетическая роль сурфактантных протеинов SP-A и SP-D // Охрана материнства и детства, 2016. Т. 2, № 28. С. 82-86.

3. Зайцева С.В., Зайцева О.В., Локшина Э.Э., Застрожина А.К., Муртазаева О.А. Тяжелая бронхиальная астма у детей // Аллергология и иммунология в педиатрии, 2019. Т. 3, № 58. С. 4-14.

4. Микеров А.Н. Роль сурфактантного белка А в иммунной защите лёгких // Фундаментальные исследования, 2012. № 2. С. 204-207.

5. Миронова И.И., Романова Л.А., Долгов В.В. Общеклинические исследования: моча, кал, ликвор, мокрота. М.: Триада, 2012. 419 с. Moscow: Triada, 2012. 419 p.

6. Намазова-Баранова Л.С., Вишнёва Е.А., Добрынина Е.А., Алексеева А.А., Белевский А.С., Ильина Н.И., Княжеская Н.П., Курбачева О.М., Осипова Г.Л. Пилотный проект «Общероссийский регистр пациентов с тяжелой бронхиальной астмой». Первые результаты в детской группе пациентов (наблюдательная программа г. Москвы). Педиатрическая фармакология, 2017. Т. 14, № 2. С. 80-86.

7. Потапова Н.Л., Гаймоленко И.Н. Анализ уровня трансформирующего фактора роста β1 у детей, больных бронхиальной астмой // Мать и дитя в Кузбассе, 2019. Т. 79, № 4. С. 21-25.

8. Потапова Н.Л., Гаймоленко И.Н. Роль факторов ремоделирования малых дыхательных путей при бронхиальной астме у детей // Педиатрия им. Г.Н. Сперанского, 2020. Т. 99, № 2. С. 51-56.

9. Рыбакова О.Г., Минина Е.Е., Жаков Я.И. Способ получения индуцированной мокроты у детей для оценки степени и характера воспаления слизистой бронхов. Патент № 2364341 от 20.08.2009.

10. Сухарев А.Е., Ермолаева Т.Н., Беда Н.А., Мамаева С.А. Иммунохимическое исследование бронхиального секрета в оценке степени бронхита // Современные проблемы науки и образования, 2004. № 2. С. 27-34.

11. Трушина Е.Ю., Костина Е.М., Молотилов Б.А., Типикин В.А., Баранова Н.И. Роль цитокинов IL-4, IL-6, IL-8, IL-10 в иммунопатогенезе хронической обструктивной болезни легких // Медицинская иммунология, 2019. Т. 21, № 1. С. 89-98. doi: 10.15789/1563-0625-2019-1-89-98.

12. Чучалин А.Г., Авдеев С.Н., Айсанов З.Р., Белевский А.С., Васильева О.С., Геппе Н.А., Игнатова Г.Л., Княжеская Н.П., Малахов А.Б., Мещерякова Н.Н., Ненашева Н.М., Фассахов Р.С., Хаитов Р.М., Ильина Н.И., Курбачева О.М., Астафьева Н.Г., Демко И.В., Фомина Д.С., Намазова-Баранова Л.С., Баранов А.А., Вишнева Е.А., Новик Г.А. Бронхиальная астма: федеральные клинические рекомендации, 2021.

13. Almuntashiri S., Han Y., Zhu Y., Dutta S., Niazi S., Wang X., Siddiqui B., Zhang D. CC16 regulates inflammation, ROS generation and apoptosis in bronchial epithelial cells during Klebsiella pneumoniae infection. Int. J. Mol. Sci., 2021, Vol. 22, no. 21, 11459. doi: 10.3390/ijms222111459.

14. Almuntashiri S., Zhu Y., Han Y., Wang X., Somanath P.R., Zhang D. Club cell secreted protein CC16: potential applications in prognosis and therapy for pulmonary diseases. J. Clin. Med., 2020, Vol. 9, no. 12, 4039. doi: 10.3390/jcm9124039.

15. Bernstein Z.J., Shenoy A., Chen A., Heller N.M., Spangler J.B. Engineering the IL-4/IL-13 axis for targeted immune modulation. Immunol. Rev., 2023, Vol. 320, no. 1, pp. 29-57.

16. Bossley C.J., Fleming L., Gupta A., Regamey N., Frith J., Oates T., Tsartsali L., Lloyd C.M., Bush A., Saglani S. Pediatric severe asthma is characterized by eosinophilia and remodeling without TH2 cytokines. J. Allergy Clin. Immunol., 2012, Vol. 129, no. 4, pp. 974-982.e13.

17. Chen W.J. TGF-β Regulation of T Cells. Annu. Rev. Immunol., 2023, Vol. 41, pp. 483-512.

18. Cheng G., Ueda T., Numao T., Kuroki Y., Nakajima H., Fukushima Y., Motojima S., Fukuda T. Increased levels of surfactant protein A and D in bronchoalveolar lavage fluids in patients with bronchial asthma. Eur. Respir. J. 2000, Vol. 16, no. 5, pp. 831-835.

19. Chung K.F., Adcock I.M. Precision medicine for the discovery of treatable mechanisms in severe asthma. Allergy, 2019, Vol. 74, no. 9, pp. 1649–1659.

20. de Burbure C., Pignatti P., Corradi M., Malerba M., Clippe A., Dumont X., Moscato G., Mutti A., Bernard A. Uteroglobin-related protein 1 and Clara cell protein in induced sputum of patients with asthma and rhinitis. Chest, 2007, Vol. 131, no. 1, pp. 172-179.

21. Deng Z., Fan T., Xiao Ch., Tian H., Zheng Yu., Li Ch., He J. TGF-β signaling in health, disease and therapeutics. Signal Transduct. Target. Ther., 2024, Vol. 9, 61. doi: 10.1038/s41392-024-01764-w.

22. di Palmo E., Cantarelli E., Catelli A., Ricci G., Gallucci M., Miniaci A., Pession A. The predictive role of biomarkers and genetics in childhood asthma exacerbations. Int. J. Mol. Sci., 2021, Vol. 22, no. 9, 4651. doi: 10.3390/ ijms22094651.

23. Eller M.C.N., Vergani K.P., Saraiva-Romanholo B.M., Antonangelo L., Leone C., Rodrigues J.C. Can inflammatory markers in induced sputum be used to detect phenotypes and endotypes of pediatric severe therapyresistant asthma? Pediatr. Pulmonol., 2018, Vol. 53, no. 9, pp. 1208-1217.

24. Emmanouil P., Loukides S., Kostikas K., Papatheodorou G., Papaporfyriou A., Hillaset G., Vamvakaris I., Triggidou R., Katafigiotis P., Kokkini A., Papiris S., Koulouris N., Bakakos P. Sputum and BAL Clara cell secretory protein and surfactant protein D levels in asthma. Allergy, 2015, Vol. 70, no. 6, pp. 711-714.

25. Fitzpatrick A.M., Teague W.G., Meyers D.A., Peters S.P., Li X., Li H., Wenzel S.E., Aujla Sh., Castro M., Bacharier L.B., Gaston B.M., Bleecker E.R., Moore W.C. Heterogeneity of severe asthma in childhood: confirmation by cluster analysis of children in the National Institutes of Health/National Heart, Lung, and Blood Institute Severe Asthma Research Program. J. Allergy Clin. Immunol., 2011, Vol. 127, no. 2, pp. 382–389.e1-13.

26. Gagliardo R., Chanez P., Gjomarkaj M., la Grutta S., Bonanno A., Montalbano A.M., di Sano C., Albano G.D., Gras D., Anzalone G., Riccobono L., Profita M. The role of transforming growth factor-β1 in airway inflammation of childhood asthma. Int. J. Immunopathol Pharmacol., 2013, Vol. 26, no. 3, pp. 725-738.

27. Global Initiative for Asthma. Global Strategy for Asthma Management and Prevention, 2024. Available at: https://ginasthma.org/wp-content/uploads/2024/05/GINA-2024-Strategy-Report-24_05_22_WMS.pdf.

28. Guilbert T.W., Bacharier L.B., Fitzpatrick A.M. Severe Asthma in Children. J. Allergy Clin. Immunol. Pract., 2014, Vol. 2, no. 5, pp. 489-500.

29. Haktanir-Abul M., Phipatanakul W. Severe asthma in children: Evaluation and management. Allergol. Int., 2019, Vol. 68, no. 2, pp. 150-157.

30. Hedlin G., Bush A., Lodrup Carlsen K., Wennergren G., de Benedictis F.M., Melen E., Paton J., Wilson N., Carlsen K.-H. Problematic severe asthma in children, not one problem but many: a GA2LEN initiative. Eur. Respir. J., 2010, Vol. 36, no. 1, pp. 196-201.

31. Hermans C., Bernard A. Lung epithelium–specific proteins: сharacteristics and potential applications as markers. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 1999, Vol. 159, no. 2, pp. 646-678. 32. Huang X., Huang Zh., Shao Ch., Zheng B., Zhang J. Expression of LncRNA-BCYRN1 in pediatric asthma and related factors of disease induction. Cell. Mol. Biol., 2022, Vol., 67, no. 5, pp. 248-255.

32. Jackson D.J., Bacharier L.B., Calatroni A., Gill M.A., Hu J., Liu A.H., Wheatley L.M., Gern J.E., Gruchalla R.S., Hershey G.K.K., Kattan M., Kercsmar C.M., Kim H, O’Connor G.T., Patel Sh., Pongracic J.A., Wood R.A., Busse W.W. Serum IL-6: A biomarker in childhood asthma? J. Allergy Clin. Immunol., 2020, Vol. 145, no. 6, pp. 1701-1704.e3.

33. Jevnikar Z., Östling J., Ax E., Calvén J., Thörn K., Israelsson E., Öberg L., Singhania A., Lau L.C.K., Wilson S.J., Ward J.A., Chauhan A., Sousa A.R., De Meulder B., Loza M.J., Baribaud F., Sterk P.J., Chung K.F., Sun K., Guo Y., Adcock I.M., Payne D., Dahlen B., Chanez P., Shaw D.E., Krug N., Hohlfeld J.M., Sandström T., Djukanovic R., James A., Hinks T.S.C. 22, Howarth P.H., Vaarala O., van Geest M., Olsson H. Epithelial IL-6 transsignaling defines a new asthma phenotype with increased airway inflammation. J. Allergy Clin. Immunol., 2019, Vol. 143, no. 2, pp. 577-590.

34. Kraik K., Tota M., Laska J., Lacwik J., Pazdzierz L., Sedek L., Gomulka K. The Role of Transforming Growth Factor-β (TGF-β) in Asthma and Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD). Cells, 2024, Vol. 13, no. 15, 1271. doi: 10.3390/cells13151271.

35. Lai C.K., Beasley R., Crane J., Foliaki S., Shah J., Weiland S. Global variation in the prevalence and severity of asthma symptoms: phase three of the International Study of Asthma and Allergies in Childhood (ISAAC). Thorax, 2009, Vol. 64, no. 6, pp. 476-483.

36. Ledford J.G., Addison K.J., Foster M.W., Que L.G. Eosinophil-associated lung diseases. A cry for surfactant proteins A and D help? Am. J. Respir. Cell Mol. Biol., 2014, Vol. 51, no. 5, pp. 604-614.

37. Nordlund B., Melen E., Schultz E.S., Grönlund H., Hedlin G., Kull I. Prevalence of severe childhood asthma according to the WHO. Respir. Med., 2014, Vol. 108, no. 8, pp. 1234-1237.

38. Peters M.C., Mauger D., Ross K.R., Phillips B., Gaston B., Cardet J.C., Israel E., Levy B.D., Phipatanakul W., Jarjour N.N., Castro M., Wenzel S.E., Hastie A., Moore W., Bleecker E., Fahy J.V., Denlinger L.C. Evidence for exacerbation-prone asthma and predictive biomarkers of exacerbation frequency. Am. J. Respir. Crit. Care. Med., 2020, Vol. 202, no. 7, pp. 973-982.

39. Pijnenburg M.W., Fleming L. Advances in understanding and reducing the burden of severe asthma in children. Lancet Respir. Med., 2020, Vol. 8, no. 10, pp. 1032-1044.

40. Ramratnam S.K., Bacharier L.B., Guilbert T.W. Severe asthma in children. J. Allergy Clin. Immunol. Pract., 2017, Vol. 5, no. 4, pp. 889-898.

41. Reddel H.K., Bacharier L.B., Bateman E.D., Brightling C.E., Brusselle G.G., Buhl R., Cruz A.A., Duijts L., Drazen J.M., FitzGerald J.M., Fleming L.J., Inoue H., Ko F.W., Krishnan J.A., Levy M.L., Lin J., Mortimer K., Pitrez P.M., Sheikh A., Yorgancioglu A.A., Boulet L.-Ph. Global Initiative for Asthma Strategy 2021: executive summary and rationale for key changes. Eur. Respir. J., 2022, Vol. 59, no. 1, 2102730. doi: 10.1183/13993003.02730-2021.

42. 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.

43. Scheller J., Chalaris A., Schmidt-Arras D., Rose-John S. The pro- and anti-inflammatory properties of the cytokine interleukin-6. Biochim. Biophys. Acta, 2011, Vol. 1813, no. 5, pp. 878-888.

44. van de Graaf E.A., Jansen H.M., Lutter R., Alberts C., Kobesen J., de Vries I.J., Out T.A. Surfactant protein A in bronchoalveolar lavage fluid. J. Lab. Clin. Med., 1992, Vol. 120, no. 2, pp. 252-263.

45. Wang J.-Y., Reid K.B.M. The immunoregulatory roles of lung surfactant collectins SP-A, and SP-D, in allergen-induced airway inflammation. Immunobiology, 2007, Vol. 212, no. 4-5, pp. 417-425.

46. Wang Yi., Voelker D.R., Lugogo N.L., Wang G., Floros J., Ingram J.L., Chu H.W., Church T.D., Kandasamy P., Fertel D., Wright J.R., Kraft M. Surfactant protein A is defective in abrogating inflammation in asthma. Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol., 2011, Vol. 301, no. 4, pp. 598-606.