Изменения инспираторного усилия при тяжелой гипоксии на фоне действия интерлейкина-6 и фактора некроза опухолей
DOI:
https://doi.org/10.33910/2687-1270-2022-3-3-359-366Ключевые слова:
провоспалительные цитокины, острый респираторный дистресс-синдром, гипоксия, инспираторное усилие, внутригрудное давление, паттерн дыханияАннотация
Актуальной проблемой настоящего времени является выяснение роли провоспалительных цитокинов в развитии острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС) с сопутствующей тяжелой гипоксемией при системной воспалительной реакции (СВР). Ранее нами было установлено, что повышенный уровень циркулирующих ИЛ-1β и ФНО-α, подавляя компенсаторную реакцию легочной вентиляции на гипоксию, является основной причиной дыхательной недостаточности и снижения выживаемости после гипоксического апноэ. ИЛ-6, напротив, не вызывает декомпенсацию дыхания при тяжелой гипоксии, однако приводит к повышению уровня летальности по сравнению с ИЛ-1β и ФНО-α. Мы предположили, что различный характер респираторных реакций может зависеть от противоположных биологических эффектов цитокинов на генерацию инспираторного усилия, отражающего активность дыхательных мышц. С целью проверки этого предположения нами была проведена сравнительная оценка влияния внутривенного введения ИЛ-6 и ФНО-α на генерацию инспираторного усилия (внутригрудного давления) и паттерн дыхания при тяжелой гипоксии. Опыты проведены на наркотизированных крысах, гипоксию воспроизводили методом «возвратного дыхания» от нормоксии до апноэ, данные анализировали при FIO2 8%. Регистрировали дыхательный объем (ДО), частоту дыхания (ЧД), минутный объем дыхания (МОД), внутригрудное давление (ВГД), процент выживаемости после гипоксического апноэ. Установлено, что максимальный прирост ВГД на гипоксию у крыс с ФНО-α составлял 30%, а в контроле и с ИЛ-6 соответствовал 200% по сравнению с нормоксией, что способствовало росту МОД. Выживаемость после гипоксического апноэ у крыс с ИЛ-6 снижалась в 5 раз по сравнению с ФНО-α. Таким образом, при тяжелой гипоксии ИЛ-6 не подавляет генерацию инспираторного усилия и активность дыхательных мышц, что не приводит к декомпенсации функции дыхания. ФНО-α способствует развитию острой дыхательной недостаточности в результате ослабления генерации инспираторного усилия и его вклада в формирование паттерна дыхания.
Библиографические ссылки
Behrens, E. M., Koretzky, G. A. (2017) Review: Cytokine storm syndrome: Looking toward the precision medicine era. Arthritis and Rheumatol, vol. 69, no. 6, pp. 1135–1143. https://doi.org/10.1002/art.40071 (In English)
Dall’Ago, P., Chiappa, G. R. S., Guths, H. et al. (2006) Inspiratory muscle training in patients with heart failure and inspiratory muscle weakness: A randomized trial. Journal of the American College of Cardiology, vol. 47, no. 4, pp. 757–763. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2005.09.052 (In English)
Donina, Zh. A., Baranova, E. V., Aleksandrova, N. P. (2021) Sravnitel’naya otsenka vliyaniya osnovnykh mediatorov ostrofazovogo otveta (IL-1, FNO-α i IL-6) na pattern dykhaniya i vyzhivaemost’ krys pri ostroj narastayushchej gipoksii [Comparative assessment of the effect of the main mediators of acute phase response (IL-1, TNF-a i IL-6) na pattern dykhaniya i vyzhivaemost’ krys pri ostroj narastayushchej gipoksii [Comparative assessment of the effect of the main mediators of acute phase response (IL-1, TNF-a and IL-6) on breathing pattern and survival in rats with acute progressive hypoxia]. Rossiiskij fiziologicheskij zhurnal imeni I. M. Sechenova, vol. 107, no. 8, pp. 996–1006. https://doi.org/10.31857/S0869813921080045 (In Russian)
Harris, T. B., Ferrucci, L., Tracy, R. P. et al. (1999) Associations of elevated interleukin-6 and C-reactive protein levels with mortality in the elderly. American Journal of Medicine, vol. 106, no. 5, pp. 506–512. https://doi.org/10.1016/s0002-9343(99)00066-2 (In English)
Henry, B. M., de Oliveira, M. H. S., Benoit, S. et al. (2020) Hematologic, biochemical and immune biomarker abnormalities associated with severe illness and mortality in coronavirus disease 2019 (COVID-19): A meta-analysis. Clinical Chemistry Laboratory Medicine, vol. 58, no. 7, pp. 1021–1028. https://doi.org/10.1515/cclm-2020-0369 (In English)
Hsieh, Y.-H., Litvin, D. G., Zaylor, A. R. et al. (2020) Brainstem inflammation modulates the ventilatory pattern and its variability after acute lung injury in rodents. The Journal of Physiology, vol. 598, no. 13, pp. 2791–2811. https://doi.org/10.1113/JP279177 (In English)
Jacono, F. J., Mayer, C. A., Hsieh, Y-H., et al. (2011) Lung and brainstem cytokine levels are associated with breathing pattern changes in a rodent model of acute lung injury. Respiratory Physiology and Neurobiology, vol. 178, no. 3, pp. 429–438. https://doi.org/10.1016/j.resp.2011.04.022 (In English)
Janssen, S. P. M., Gayan-Ramirez, G., Bergh, A. V. et al. (2005) Interleukin-6 causes myocardial failure and skeletal muscle atrophy in rats. Circulation, vol. 111, no. 8, pp. 996–1005. https://doi.org/10.1161/01.CIR.0000156469.96135.0D (In English)
Jiang, J., Yang, B, Han, G. et al (2015) Early administration of cisatracurium attenuates sepsis-induced diaphragm dysfunction in rats. Inflammation, vol. 38, no. 1, pp. 305–311. https://doi.org/10.1007/s10753-014-0034-8 (In English)
Liu, B. W., Li, M., Zhou, Z. G. et al. (2020) Can we use interleukin-6 (IL-6) blockade for coronavirus disease 2019 (COVID-19)-induced cytokine release syndrome (CRS)? Journal of Autoimmunity, vol. 111, article 102452. https://doi.org/10.1016/j.jaut.2020.102452 (In English)
Liu, X., He, L., Stensaas, L. et al. (2009) Adaptation to chronic hypoxia involves immune cell invasion and increased expression of inflammatory cytokines in rat carotid body. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology, vol. 296, no. 2, pp. 158–166. https://doi.org/10.1152/ajplung.90597.2008 (In English)
Moriya, J. (2019) Critical roles of inflammation in atherosclerosis. Journal of Cardiology, vol. 73, no. 1, pp. 22–27. https://doi.org/10.1016/j.jjcc.2018.05.010 (In English)
Park, W. Y., Goodman, R. B., Steinberg, K. P. et al. (2001) Cytokine balance in the lungs of patients with acute respiratory distress syndrome. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, vol. 164, no. 10, pp. 1896–1903. https://doi.org/10.1164/ajrccm.164.10.2104013 (In English)
Pedersen, B. K., Akerstrom, T. C. A., Nielsen, A. R., Fischer, C. P. (2007) Role of myokines in exercise and metabolism. Journal of Applied Physiology, vol. 103, no. 3, pp. 1093–1098. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00080.2007 (In English)
Petersen, A. M., Pedersen, B. K. (2005) The anti-inflammatory effect of exercise. Journal of Applied Physiology, vol. 98, no. 4, pp. 1154–1162. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00164.2004 (In English)
Probert, L. (2015) TNF and its receptors in the CNS: The essential, the desirable and the deleterious effects. Neuroscience, vol. 302, pp. 2–22. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2015.06.038 (In English)
Somers, E. C., Eschenauer, G. A., Troost, J. P. et al. (2020) Tocilizumab for treatment of mechanically ventilated patients with COVID-19. Clinical Infection Diseases, vol. 73, no. 2, pp. e445–e454. https://doi.org/10.1093/cid/ciaa954 (In English)
Spiesshoefer, J., Henke, C., Kabitz, J. H. et al. (2021) Heart failure results in inspiratory muscle dysfunction irrespective of left ventricular ejection fraction. Respiration, vol. 100, no. 2, pp. 96–108. https://doi.org/10.1159/000509940 (In English)
Takagishi, M., Waki, H., Bhuiyan, M. E. et al. (2010) IL-6 microinjected in the nucleus tractus solitarii attenuates cardiac baroreceptor reflex function in rats. American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, vol. 298, no. 1, pp. 183–190. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00176.2009 (In English)
Trushina, E. Yu., Kostina, E. M., Molotilov, B. A. et al. (2019) Rol’ tsitokinov IL-4, IL-6, IL-8, IL-10 v immunopatogeneze khronicheskoj obstruktivnoj bolezni legkikh [Role of il-4, il-6, il-8, il-10 cytokines in the immunopathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease]. Meditsinskaya immunologiya — Medical Immunology, vol. 21, no. 1, pp. 89–98. https://doi.org/10.15789/1563-0625-2019-1-89-98 (In Russian)
Vaporidi, K., Akoumianaki, E., Telias, I. et al (2020) Respiratory drive in critically ill patients. Pathophysiology and clinical implications. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, vol. 201, no. 1, pp. 20–32. https://doi.org/10.1164/rccm.201903-0596SO (In English)
Vassilakopoulos, T., Hussain, S. N. (2007) Ventilatory muscle activation and inflammation: cytokines, reactive oxygen species, and nitric oxide. Journal Applied Physiology, vol. 102, no. 4, pp. 1687–1695. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.01273.2006 (In English)
Verity, R., Okell, L., Dorigatti, I., Winskill, P et al. (2020) Estimates of the severity of coronavirus disease 2019: A model-based analysis. The Lancet Infectious Diseases, vol. 20, no. 6, pp. 669–677. https://doi.org/10.1016/S1473-3099(20)30243-7 (In English)
Zhang, J., Cheng, X., Liao, Y. H. et al. (2005) Simvastatin regulates myocardial cytokine expression and improves ventricular remodeling in rats after acute myocardial infarction. Cardiovascular Drugs and Therapy, vol. 19, no. 1, pp. 13–21. https://doi.org/10.1007/s10557-005-6893-3 (In English)
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2022 Елизавета Владимировна Баранова, Жанна Альбертовна Донина
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Автор предоставляет материалы на условиях публичной оферты и лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. После публикации все статьи находятся в открытом доступе.
Авторы сохраняют авторские права на статью и могут использовать материалы опубликованной статьи при подготовке других публикаций, а также пользоваться печатными или электронными копиями статьи в научных, образовательных и иных целях. Право на номер журнала как составное произведение принадлежит издателю.
