Иммунопатогенез пневмотоксического эффекта длительного воздействия диоксида азота Medline.ru - медико-биологический информационный портал Медлайн.ру

Иммунопатогенез пневмотоксического эффекта длительного воздействия диоксида азота

Преображенская Т.Н.1, Лебедева Е.С.2

1ФГБВОУ ВО Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова, Министерства обороны Российской Федерации, кафедра военной токсикологии и медицинской защиты; 194044, г. Санкт-Петербург
2ФГБОУ ВО Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова Министерства здравоохранения Российской Федерации; 197022, г. Санкт-Петербург

Резюме
Эпидемиологическими исследованиями последних лет доказано существование взаимосвязи между длительным воздействием газообразных поллютантов, заболеваемостью и смертностью от различных причин. Цель работы состояла в оценке влияния длительного воздействия диоксида азота на иммунологический профиль бронхоальвеолярной лаважной жидкости крыс. Материалы и методы. Животные в течение 30, 60 и 90 дней подвергались воздействию диоксида азота (30-40 мг/м3) в режиме: 6 дней в неделю три раза в день по 30 мин с получасовым интервалом между экспозициями. Определяли клеточный состав и иммунологический профиль бронхоальвеолярной лаважной жидкости. Результаты исследования. Повреждающий эффект длительного воздействия вдыхаемого диоксида азота на легкие сопровождался активацией популяции иммунокомпетентных клеток бронхоальвеолярного пространства, прежде всего альвеолярных макрофагов, а также нейтрофилов и тучных клеток. По мере увеличения продолжительности экспозиции диоксидом азота иммунологический профиль бронхоальвеолярной лаважной жидкости характеризовался нарастанием содержания провоспалительных цитокинов (TNF-, IL-8, IL-17), что способствовало персистированию бронхолегочного воспаления, ферментов, обладающих протеазной деструктивной активностью (нейтрофильная эластаза, MMP-12, химаза тучных клеток) и профибротического фактора TGF-. Происходящая на этом фоне структурная перестройка легочной ткани (денудация и плоскоклеточная метаплазия реснитчатого эпителия бронхов, гиперплазия и гиперсекреция бокаловидных клеток, эмфизема и очаговый фиброз) может служить морфологическим субстратом для формирования бронхиальной обструкции, сопутствующей таким заболеваниям как хроническая обструктивная болезнь легких и бронхиальная астма.

Ключевые слова
диоксид азота; иммунологический профиль; бронхоальвеолярная лаважная жидкость; медиаторы воспаления; протеазы

(статья в формате PDF. Для просмотра необходим Adobe Acrobat Reader)

открыть статью в

новом окне

Список литературы

1.Brunekreef B., Strak M., Chen J. et al. Mortality and morbidity effects of long-term exposure to low-level PM2.5, BC, NO2, and O3: An analysis of European cohorts in the ELAPSE project. Res. Rep. Health Eff. Inst. 2021; 2021: 208.

2. Chen Z., Liu N., Tang H. et al. Health effects of exposure to sulfur dioxide, nitrogen dioxide, ozone, and carbon monoxide between 1980 and 2019: A systematic review and meta-analysis. Indoor Air. 2022; 32(11): e13170. https://doi.org/10.1111/ina.13170.

3. Eum K.D., Honda T.J., Wang B. et al. Long-term nitrogen dioxide exposure and cause specific mortality in the U.S. Medicare population. Environ. Res. 2022; 207: 112154. https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.112154.

4. Ko U.W., Kyung S.Y. Adverse effects of air pollution on pulmonary diseases. Tuberc. Respir. Dis. (Seoul). 2022; 85(4): 313319. https://doi.org/10.4046/trd.2022.0116.

5. Liu S., Jorgensen J.T., Ljungman P. et al. Long-term exposure to low-level air pollution and incidence of chronic obstructive pulmonary disease: the ELAPSE project. Environ. Int. 2021;146:106267. https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.106267.

6. Huang S., Li H., Wang M. et al. Long-term exposure to nitrogen dioxide and mortality: A systematic review and meta-analysis. Sci. Total. Environ. 2021; 776: 145968. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145968.

7. Tomos I., Dimakopoulou K., Manali E.D. et al. Long-term personal air pollution exposure and risk for acute exacerbation of idiopathic pulmonary fibrosis. Environ. Health. 2021; 20(1): 99. https://doi.org/10.1186/s12940-021-00786-z.

8. Yoon H.Y., Kim S.Y., Kim O.J., Song J.W. Nitrogen dioxide increases the risk of disease progression in idiopathic pulmonary fibrosis. Respirology. 2023; 28(3): 254261. https://doi.org/10.1111/resp.14373.

9. Copat C., Cristaldi A., Fiore M. et al. The role of air pollution (PM and NO2) in COVID-19 spread and lethality: A systematic review. Environ. Res. 2020; 191: 1101 29. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.110129.

10. Di Ciaula A., Bonfrate L., Portincasa P. et al. Nitrogen dioxide pollution increases vulnerability to COVID-19 through altered immune function. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2022; 29(29): 4440444412. https://doi.org/10.1007/s11356-022-19025-0.

11. Ventura M.T., Casciaro M., Gangemi S., Buquicchio R. Immunosenescence in aging: between immune cells depletion and cytokines up-regulation. Clin. Mol. Allergy. 2017; 15: 21. https://doi.org/10.1186/s12948-017-0077-0.

12. Lebedeva E.S., Kuzubova N.A., Danilov L.N. et al. Experimental modelling of chronic obstructive pulmonary disease. Bull. Exper. Biol. Med. 2012; 152(5): 659663. https://doi.org/10.1007/s10517-012-1601-3.

13. Gao W., Li L., Wang Y. et al. Bronchial epithelial cells: The key effector cells in the pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease? Respirology. 2015; 20(5): 722729. https://doi.org/10.1111/resp.12542.

14. Bontinck A., Maes T., Joos G. Asthma and air pollution: recent insights in pathogenesis and clinical implications. Curr. Opin. Pulm. Med. 2020; 26(1): 1019. https://doi.org/10.1097/MCP.0000000000000644.

15. Двораковская И.В., Кузубова Н.А., Фионик А.М. и др. Патологическая анатомия бронхов и респираторной ткани крыс при воздействии диоксида азота. Пульмонология. 2009; 1: 54-61.

16. Joshi N., Walter J.M., Misharin A.V. Alveolar macrophages. Cell Immunol. 2018; 330: 8690. https://doi.org/10.1016/j.cellimm.2018.01.005.

17. Aegerter H., Lambrecht B.N., Jakubzick C.V. Biology of lung macrophages in health and disease. Immunity. 2022; 55(9): 15641580. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2022.08.010.

18. Lugg S.T., Scott A., Parekh D., et al. Cigarette smoke exposure and alveolar macrophages: mechanisms for lung disease. Thorax. 2022; 77(1): 94-101. https://doi.org/10.1136/thoraxjnl-2020-216296.

19. Levänen B., Glader P., Dahlén B. et al. Impact of tobacco smoking on cytokine signaling via interleukin-17A in the peripheral airways. Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis. 2016; 11: 21092116. doi: 10.2147/COPD.S99900.

20. Yanagisawa H., Hashimoto M., Minagawa S. et al. Role of IL-17A in murine models of COPD airway disease. Am. J. Phisiol. Lung Cell Mol. Physiol. 2017; 312(1): L122L130. https://doi.org/10.1152/ajplung.00301.2016.

21. Ritzmann F., Lunding L.P., Bals R. et al. IL-17 cytokines and chronic lung disease. Cells. 2022; 11(14): 2132. https://doi.org/10.3390/cells11142132.

22. Li D., Wang T., Ma Q. et al. IL-17A promotes epithelial ADAM9 expression in cigarette smoke-related COPD. Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis. 2022; 17: 25892602. https://doi.org/10.2147/COPD.S375006.

23. Lamort A.S., Gravier R., Laffitte A. et al. New insights into the substrate specificity of macrophage elastase MMP-12. Biol. Chem. 2016; 397(5): 469484. https://doi.org/10.1515/hsz-2015-0254.

24. Gharib S.A., Manicone A.M., Parks W.C. Matrix metalloproteinases in emphysema. Matrix Biol. 2018; 73: 3451. https://doi.org/10.1016/j.matbio.2018.01.018.

25. Spix B., Butz E.S., Chen C.C. et al. Lung emphysema and impaired macrophage elastase clearance in mucolipin 3 deficient mice. Nat. Commun. 2022; 13(1): 318. https://doi.org/10.1038/s41467-021-27860-x.

26. Demedts I.K., Morel-Montero A., Lebecque S. et al. Elevated MMP-12 protein levels in induced sputum from patients with COPD. Thorax. 2006; 61(3): 196201. https://doi.org/10.1136/thx.2005.042432.

27. Douaiher J., Succar J., Lancerotto L. et al. Development of mast cells and importance of their tryptase and chymase serine proteases in inflammation and wound healing. Adv. Immunol. 2014; 122: 211252. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-800267-4.00006-7.

28. Saito A., Horie M., Nagase T. TGF-β signaling in lung health and disease. Int. J. Mol. Sci. 2018; 19(8): 2460. https://doi.org/10.3390/ijms19082460.