Полный текст
Т.И. Виткина, Е.В. Кондратьева, И.Ю. Шадрин
Характеристика рецепторного профиля клеток адаптивного звена иммунитета и цитокинового статуса у пациентов с бронхиальной астмой
Владивостокский филиал ФГБ НУ "Дальневосточный центр физиологии и патологии дыхания" - Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного лечения, Владивосток
Контактная информация: Кондратьева Елена Викторовна, e-mail: elena.v.kondratyeva@yandex.ru
Резюме:
Бронхиальная астма - хроническая респираторная патология, которая характеризуется переходом от локального воспаления в дыхательных путях к системному воспалительному процессу. Цель работы - оценка характера нарушений функционирования Т-клеточного звена иммунного ответа при бронхиальной астме. В исследование in vitro вошли 68 человек: 46 из них имели лёгкую частично контролируемую бронхиальную астму, а 22 составили группу контроля. В группе лиц с бронхиальной астмой отмечается снижение числа Т-регуляторных клеток (на 75%, p <0,001) и Т-хелперов (на 26%, p <0,01). Количество Т-цитотоксических клеток возрастает на 22% (p <0,05). Повышается экспрессия рецепторов к интерлейкинам 4 и 6: у Т-хелперов на 167% (p <0,001) и 74% соответственно (p <0,001), у Т-цитотоксических клеток - на 329% (p <0,001) и 27% (p <0,05) соответственно. Возрастает концентрация цитокинов в сыворотке крови: уровень интерлейкина 4 - на 13% (p <0,05), а интерлейкина 6 - на 59% (p <0,01). Данное исследование может послужить основой для оптимизации терапевтических стратегий при бронхиальной астме.
Ключевые слова:
бронхиальная астма, интерлейкин 4, интерлейкин 6, рецепторный профиль Т-клеток
Elena V. Kondratyeva, Tatyana I.Vitkina, Ivan Yu.Shadrin
Characteristic of adaptive immunity cells' receptors profile and cytokine status in patients with bronchial asthma
Summary:
Asthma is a chronic respiratory pathology, which is characterized with local inflammation progressing into systemic. The purpose of the study was to evaluate specific disorders in functioning of T-cells subsets, which asthma causes. 68 individuals took part in in vitro experiment: 46 were diagnosed with mild partly controlled asthma, other 22 were in control group. People with asthma had less T-regulatory cells (by 75%, p <0,001) and T-helpers (by 26%, p <0,01). T-cytotoxic cells subset increased by 22% (p <0,05). Interleukins (4 and 6) receptors' expression increased: among T-helpers by 167% (p <0,001) and 74% (p <0,001), respectively; among T-cytotoxic cells by 329% (p <0,001) and 27% (p <0,05), respectively. Cytokines concentration in blood serum: interleukin 4 by 13% (p <0,05), interleukin 6 by 59% (p <0,01). This research can be used to optimise therapeutical strategies for asthmatics.
Key words:
bronchial asthma, interleukin 4, interleukin 6, receptor profile of T-cells
Введение
Бронхиальная астма (БА) - хроническая патология, которая начинается с локального воспаления в дыхательных путях и прогрессирует, переходя в системный процесс с участием разнообразных иммунокомпетентных клеток и регуляторных молекул [11]. БА характеризуется широким распространением и в данном аспекте наблюдается динамика к увеличению [2]. Отдельно стоит отметить ограниченные возможности лечения этого заболевания [6].
Системное воспаление при БА характеризуется нарушением внутриклеточного и межклеточного сигналинга. Выражается это в высоком уровне провоспалительных цитокинов, усилении окислительного стресса и повышении реактивности иммунокомпетентных клеток (ИКК) [11]. Точные причины формирования этого состояния до сих пор дискутируются и требуют детального изучения.
Цель работы - оценка характера нарушений функционирования Т-клеточного звена иммунного ответа при бронхиальной астме.
Материалы и методы
В исследование in vitro вошли 68 человек - у 46 из них была диагностирована лёгкая частично контролируемая бронхиальная астма, а 22 составили группу контроля. Средний возраст обследуемых - 44±4,5 года. Диагноз верифицирован в соответствии с Глобальной стратегией лечения и профилактики бронхиальной астмы, Федеральных клинических рекомендаций по диагностике и лечению бронхиальной астмы и международной классификации болезней 10-го пересмотра. Исследование было проведено с учетом требований Хельсинской декларации (2013), одобрено локальным этическим комитетом. На проведение обследования от каждого пациента было получено добровольное информированное согласие. Использовались следующие критерии исключения: острые инфекционные заболевания, хронические заболевания в фазе обострения, хроническая сердечная недостаточность в фазе декомпенсации, онкологические заболевания, сахарный диабет, подверженность влиянию вредных производственных факторов.
В периферической крови выделяли лейкоцитарную взвесь на фиколл-верографиновом градиенте плотности. В исследовании ex tempore анализировали популяции Т-хелперов (CD4+), Т-цитотоксических (CD8+) и Т-регуляторных клеток. У данного спектра клеток оценивали активация (CD25+) и экспрессия рецепторов к интерлейкинам 4 (CD124+) и 6 (CD126+) реактивами фирмы BD (США). Уровень экспрессии перечисленных маркеров оценивали на проточном цитометре BD FACSCanto II с оценкой 2,5 миллиона событий. Обработка результатов проводилась в программном обеспечении FACSDiva. В сыворотке крови иммуноферментным методом определяли концентрацию интерлейкинов 4 и 6 (реактивы фирмы "ВЕКТОР БЕСТ", Россия).
Статистическая обработка результатов эксперимента производилась в программе "STATISTICA 10.0" для Windows OS. Результаты представлены в виде медианных значений (Me) и квартилей (Q25, Q75). Для проверки совпадения полученных распределений с нормальным использовался критерий Колмогорова-Смирнова. Гомогенность дисперсии оценивалась с помощью критерия Левена. Статистическая значимость различий между группами оценивалась по критерию Манна-Уитни. Критический уровень значимости (p) при проверке гипотез принимался при значениях <0,001, <0,01, <0,05.
Для анализа было вычислено процентное содержание показателей при БА относительно здоровых лиц, взятых за 100%.
Обсуждение результатов
Наше исследование показало, что у лиц с БА относительно здоровых добровольцев снижается количество Т-хелперов на 26% (p <0,01), а T-цитотоксических клеток становится больше на 22% (p <0,05). Активация в обеих этих группах значительно повышается - среди Т-хелперов на 206% (p <0,001), а среди Т-цитотоксических клеток на 243% (p <0,001). Число Т-регуляторных клеток сокращается на 75% (p <0,001). Исследование рецепторного ансамбля показало, что Т-хелперы характеризуются усилением экспрессии рецепторов к IL-4 на 167% (p <0,001) и к IL-6 на 74% (p <0,001). Среди Т-цитотоксических клеток наблюдается аналогичный тренд - количество CD8+CD124+ клеток возрастает на 329% (p <0,001), а CD8+CD126+ клеток становится больше на 27% (p <0,05). Концентрация соответствующих рецепторам интерлейкинов также увеличивается: интерлейкин 4 - на 13% (p <0,05), интерлейкин 6 - на 59% (p <0,01) (рис. 1).
Рис. 1. Значение исследованных параметров у лиц с бронхиальной астмой.
Примечание: данные представлены в процентах относительно здоровых лиц, взятых за 100% и отмеченных на рисунке красной линией. * - p <0,05, ** - p <0,01, *** - p <0,001.
Наше исследование показывает, что происходит снижение Т-хелперов, хотя эти клетки характеризуются большей активацией, что соотносится с литературными данными [1, 10]. Уменьшение числа CD4+ может объясняться дисбалансом клеточных субпопуляций, ассоциированным с БА, а повышение количества CD4+CD25+ - повышением реактивности иммунной системы. Количество Т-регуляторных клеток снижается, подобно иным результатам [1], что связано с хронизацией системного воспаления и сопутствующим нарушением регуляторных механизмов иммунной системы. В частности, к подобным нарушениям относится дисбаланс медиаторов, направляющих дифференцировку Т-регуляторных клеток и Тh17-клеток [8]. Уровень Т-цитотоксических клеток возрастает, что, по литературным данным, ассоциировано с усугублением бронхиальной астмы [5], поскольку Т-цитотоксические клетки также являются важным источником цитокинов, при этом данная субпопуляция не подвержена действию кортикостероидов [7]. Литературные данные по концентрации в сыворотке крови как интерлейкина 4 [3], так и интерлейкина 6 [12] соотносятся с нашими данными, показывая увеличение уровня данных веществ. Увеличение концентрации этих веществ, являющихся ключевыми патофизиологическими медиаторами при бронхиальной астме, свидетельствует об ухудшении состояния.
Показано, что присутствие рецептора к интерлейкину 4 на субпопуляции Т-цитотоксических клеток связано с переключением перфорин-гранзимовой активности на FasL-опосредованную [4]. И хотя детально данный вопрос, особенно в контексте бронхиальной астмы, не исследован, нельзя отрицать вклад этого механизма в регуляцию иммунного ответа и апоптоз иммунных клеток. Повышение экспрессии рецептора к интерлейкину 6 на Т-цитотоксических клетках индуцирует выработку ими интерлейкина 21. Данный цитокин активирует ряд клеток врождённого иммунитета, из-за чего воспалительный процесс усиливается [15]. Повышенный уровень интерлейкина 6, как и увеличение экспрессии рецептора к нему на Т-хелперах, усугубляет воспалительный процесс и сдвигает воспаление в сторону Th2-ответа [9], что негативно сказывается на состоянии пациентов с атопической бронхиальной астмой. Также имеются данные о роли этого рецептора в активации Т-хелперов и в образовании Тh-17 клеток и ассоциированном с этим утяжелении бронхиальной астмы [14]. Повышение экспрессии рецептора к интерлейкину 4 у Т-хелперов стимулирует их дифференцировку по Th2-фенотипу. Поскольку данные клетки способны выделять интерлейкин 4 самостоятельно, формируется положительная обратная связь [13]. Данные изменения способны в значительной степени усугублять состояние лиц с бронхиальной астмой, постепенно снижая контроль над заболеванием. Однако, несмотря на наличие в литературе вышеприведённых данных, субпопуляции Т-клеток пока не были подробно описаны в вопросе экспрессии данных рецепторов и реакций, связанных с ними. В контексте бронхиальной астмы ещё меньше подобных исследований, что и обусловливает ценность нашего комплексного исследования.
Заключение
При бронхиальной астме происходит дисбаланс Т-клеточных субпопуляций в сторону усугубления воспалительного процесса: уменьшается количество регуляторных клеток, одновременно с чем повышается экспрессия как интерлейкинов, так и рецепторов к ним у Т-хелперов и Т-цитотоксических клеток. Подобное усиление системного воспалительного процесса в перспективе ведёт к снижению контроля бронхиальной астмы и ухудшению состояния пациента.
Список литературы
1. Зенкина Л.В., Смирнова С.В., Кадричева С.Г. Бронхиальная астма: концентрация IL2, IL4, IL6, IFN и TNFa в сыворотке периферической крови и изменения в иммунном статусе при атопии и псевдоатопии // Вестник Клинической больницы №51 - 2008. - Т. 2, № 3. - С. 42-47.
2. Храмова Р.Н., Елисеева Т.И., Потёмина Т.Е. Дисфункция эпителиального барьера при бронхиальной астме // Вестник медицинского института "Реавиз": реабилитация, врач и здоровье - 2022. - Т. 4, № 58. - С. 56-61. DOI: 10.20340/vmi-rvz.2022.4.MORPH.3
3. Aghajani M., Rafiei A., Ghaffari J., Valadan R., Kardan M., Soltani M., Tahaghoghi-Hajghorbani S. Immune Dysregulation in Children with Allergic Asthma: A Close Relationship Between IL-17 but not IL-4 or IFN-g // Research in Molecular Medicine - 2019. - Vol. 6, № 1. - P. 14. DOI:10.18502/rmm.v6i1.3926
4. Aung S., Graham B.S. IL-4 Diminishes Perforin-Mediated and Increases Fas Ligand-Mediated Cytotoxicity In Vivo // The Journal of Immunology - 2000. - Vol. 164, № 7. - P. 3487-3493. DOI: 10.4049/jimmunol.164.7.3487
5. Bryant N., Muehling L.M. T-cell responses in asthma exacerbations // Annals of allergy, asthma & immunology: official publication of the American College of Allergy, Asthma, & Immunology - 2022. - Vol. 129, № 6. - P. 709-718. DOI: 10.1016/j.anai.2022.07.027
6. Calhoun W.J., Chupp G.L. The new era of add-on asthma treatments: where do we stand? // Allergy, Asthma & Clinical Immunology - 2022. - Vol. 18. DOI: 10.1186/s13223-022-00676-0
7. Hinks T.S.C., Hoyle R.D., Gelfand E.W. CD8+ Tc2 cells: underappreciated contributors to severe asthma // European respiratory review: an official journal of the European Respiratory Society - 2019. - Vol. 28, № 154. DOI: 10.1183/16000617.0092-2019
8. Jiang H., Wu X., Zhu H., Xie Y., Tang S., Jiang Y. FOXP3+Treg/Th17 cell imbalance in lung tissues of mice with asthma // International journal of clinical and experimental medicine - 2015. - Vol. 8, № 3. - P. 4158-4163.
9. Jones G.W., McLoughlin R M., Hammond V.J., Parker C.R., Williams J.D., Malhotra R., Scheller J., Williams A.S., Rose-John S., Topley N., Jones S.A. Loss of CD4+ T Cell IL-6R Expression during Inflammation Underlines a Role for IL-6 Trans Signaling in the Local Maintenance of Th17 Cells // The Journal of Immunology - 2010. - Vol. 184, № 4. - P. 2130-2139. DOI: 10.4049/jimmunol.0901528
10. Lee S.Y., Kim S.J., Kwon S.S., Kim Y.K., Kim K.H., Moon H.S., Song J.S., Park S.H. Distribution and cytokine production of CD4 and CD8 T-lymphocyte subsets in patients with acute asthma attacks // Annals of allergy, asthma & immunology: official publication of the American College of Allergy, Asthma, & Immunology - 2001. - Vol. 86, № 6. - P. 659-664. DOI: 10.1016/S1081-1206(10)62295-8
11. Novgorodtseva T.P., Gvozdenko T.A., Vitkina T.I., Denisenko Yu.K., Antonyuk M.V., Knyshova V.V. Regulatory signal mechanisms of systemic inflammation in respiratory pathology // Russian Open Medical Journal - 2019. - Vol. 8, № 1. - P. 106. DOI:10.15275/RUSOMJ.2019.0106
12. Pan R., Quai S., Li Q., Zhu X., Wang T. Diagnostic value of IL-6 for patients with asthma: a meta-analysis // Allergy, Asthma & Clinical Immunology - 2023. - Vol. 19, № 1. - P. 39.
13. Silva-Filho J.L., Caruso-Neves C., Pinheiro A.A.S. IL-4: an important cytokine in determining the fate of T cells // Biophysical Reviews - 2014. - Vol. 6. - P. 111-118. DOI: 10.1007/s12551-013-0133-z
14. Xu E., Pereira M.M.A., Karakasilioti I., Theurich S., Al-Maarri M., Rappl G., Waisman A., Wunderlich F.T., Brüning J.C. Temporal and tissue-specific requirements for T-lymphocyte IL-6 signalling in obesity-associated inflammation and insulin resistance // Nature Communications - 2017. - Vol. 8. DOI: 10.1038/ncomms14803
15. Yang R., Masters A.R., Fortner K.A., Champagne D.P., Yanguas-Casás N., Silberger D.J., Weaver C.T., Haynes L., Rincon M. IL-6 promotes the differentiation of a subset of naive CD8+ T cells into IL-21-producing B helper CD8+ T cells // The Journal of experimental medicine - 2016. - Vol. 213, № 11. - P. 2281-2291. DOI: 10.1084/jem.20160417
Бронхиальная астма - хроническая респираторная патология, которая характеризуется переходом от локального воспаления в дыхательных путях к системному воспалительному процессу. Цель работы - оценка характера нарушений функционирования Т-клеточного звена иммунного ответа при бронхиальной астме. В исследование in vitro вошли 68 человек: 46 из них имели лёгкую частично контролируемую бронхиальную астму, а 22 составили группу контроля. В группе лиц с бронхиальной астмой отмечается снижение числа Т-регуляторных клеток (на 75%, p <0,001) и Т-хелперов (на 26%, p <0,01). Количество Т-цитотоксических клеток возрастает на 22% (p <0,05). Повышается экспрессия рецепторов к интерлейкинам 4 и 6: у Т-хелперов на 167% (p <0,001) и 74% соответственно (p <0,001), у Т-цитотоксических клеток - на 329% (p <0,001) и 27% (p <0,05) соответственно. Возрастает концентрация цитокинов в сыворотке крови: уровень интерлейкина 4 - на 13% (p <0,05), а интерлейкина 6 - на 59% (p <0,01). Данное исследование может послужить основой для оптимизации терапевтических стратегий при бронхиальной астме.