Особенности метаболического обеспечения респираторного взрыва нейтрофилов крови и мокроты у больных внебольничной пневмонией

The aim of the study was to investigate relationships between the respiratory burst in blood and sputum neutrophils and intracellular enzyme activity in patients with pneumonia. Methods. The study involved 82 patients with moderate to severe community-acquired pneumonia (CAP). The chemiluminescent assay was used to investigate synthesis of primary and secondary reactive oxygen species (ROS). The bioluminescent method was used to examine NAD(P)-dependent dehydrogenase activity in neutrophils. Results. Low-intensity respiratory burst in blood neutrophils and its predominant relations to the state of mitochondrial metabolism and malic enzyme activity were observed in healthy subjects. Blood neutrophils in patients with CAP were activated; the anaerobic respiration and mitochondrial metabolism increased in the cells. Additionally, intensity of the respiratory burst was related to terminal glycolysis reactions and the key reaction of the pentose phosphate cycle. Sputum neutrophils in patients with CAP were also activated. Conclusion. Abnormalities of metabolic support of the respiratory burst, such as decreased production of primary and secondary ROS, could appear under unfavorable conditions. Peroxidation increased in the cells, the intensity of terminal glycolysis reactions decreased, and substrates transferred from the citric acid cycle to amino acid exchange reactions. Under these conditions, malic enzyme remained the only substrate that stimulated the respiratory burst in sputum neutrophils, while substrate transfer from the tricarboxylic acid cycle inhibited synthesis of the secondary ROS.Целью исследования явился сравнительный анализ зависимости состояния «респираторного взрыва» нейтрофилов крови и мокроты у больных пневмонией от уровней активности внутриклеточных ферментов. Материалы и методы. Обследованы больные (n = 82) внебольничной пневмонией (ВП) средней и тяжелой степени. С помощью ХЛ-анализа определены уровни синтеза первичных и вторичных активных форм кислорода (АФК). С помощью биолюминесцентного метода исследованы уровни активности никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ)-зависимых дегидрогеназ в нейтрофилах. Результаты. Установлено, что у здоровых людей наблюдается низкий уровень «респираторного взрыва» нейтрофилов крови и его зависимость преимущественно от состояния митохондриального метаболизма и активности малик-фермента. У больных ВП нейтрофилы крови находятся в активированном состоянии, в клетках возрастает активность анаэробного дыхания и метаболизма митохондрий. Дополнительно появляется зависимость уровня респираторного взрыва от активности терминальных реакций гликолиза и ключевой реакции пентозофосфатного цикла. Нейтрофилы мокроты при пневмонии также находятся в активированном состоянии. Заключение. Продемонстрировано, что в условиях неблагоприятного окружения наблюдается нарушение механизмов метаболического обеспечения «респираторного взрыва», что проявляется в снижении уровня синтеза первичных и вторичных АФК. В клетках возрастает уровень перекисных процессов, выявляется снижение интенсивности терминальных реакций гликолиза и отток субстратов с лимонного цикла на реакции аминокислотного обмена. На этом метаболическом фоне малик-фермент остается единственным, стимулирующим респираторный взрыв нейтрофилов мокроты, в то время как отток субстратов с цикла трикарбоновых кислот ингибируют синтез вторичных АФК

Emission-line Variability during a Nonthermal Outburst in the Gamma-Ray Bright Quasar 1156+295

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), which permits unrestricted reuse, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.We present multi-epoch optical spectra of the γ-ray bright blazar 1156+295 (4C +29.45, Ton 599) obtained with the 4.3 m Lowell Discovery Telescope. During a multiwavelength outburst in late 2017, when the γ-ray flux increased to 2.5 × 10−6 phot cm−2 s−1 and the quasar was first detected at energies ≥100 GeV, the flux of the Mg ii λ2798 emission line changed, as did that of the Fe emission complex at shorter wavelengths. These emission-line fluxes increased along with the highly polarized optical continuum flux, which is presumably synchrotron radiation from the relativistic jet, with a relative time delay of ≲2 weeks. This implies that the line-emitting clouds lie near the jet, which points almost directly toward the line of sight. The emission-line radiation from such clouds, which are located outside the canonical accretion-disk related broad-line region, may be a primary source of seed photons that are up-scattered to γ-ray energies by relativistic electrons in the jet. © 2022. The Author(s). Published by the American Astronomical Society.This research was supported in part by NASA Fermi guest investigator program grants 80NSSC19K1504 and 80NSSC20K1565. We thank A. Tchekhovskoy for discussion of possible origins of the variable line-emitting clouds. These results made use of the Lowell Discovery Telescope (LDT) at Lowell Observatory. Lowell Observatory is a private, non-profit institution dedicated to astrophysical research and public appreciation of astronomy, and operates the LDT in partnership with Boston University, the University of Maryland, the University of Toledo, Northern Arizona University and Yale University. This study was based in part on observations conducted using the 1.8 m Perkins Telescope Observatory (PTO) in Arizona, which is owned and operated by Boston University. I.A. acknowledges financial support from the Spanish "Ministerio de Ciencia e Innovación" (MCINN) through the "Center of Excellence Severo Ochoa" award for the Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC (SEV-2017-0709). Acquisition and reduction of the MAPCAT data were supported in part by MICINN through grants AYA2016-80889-P and PID2019-107847RB-C44. The MAPCAT observations were carried out at the German-Spanish Calar Alto Observatory, which is jointly operated by Junta de Andalucía and Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Data from the Steward Observatory spectropolarimetric monitoring project were used; this program was supported by Fermi Guest Investigator grants NNX08AW56G, NNX09AU10G, NNX12AO93G, and NNX15AU81G. C.C. acknowledges support from the European Research Council (ERC) under the European Union Horizon 2020 research and innovation program under the grant agreement No. 771282.Peer reviewe

Polarized blazar X-rays imply particle acceleration in shocks

Most of the light from blazars, active galactic nuclei with jets of magnetized plasma that point nearly along the line of sight, is produced by high-energy particles, up to around 1 TeV. Although the jets are known to be ultimately powered by a supermassive black hole, how the particles are accelerated to such high energies has been an unanswered question. The process must be related to the magnetic field, which can be probed by observations of the polarization of light from the jets. Measurements of the radio to optical polarization—the only range available until now—probe extended regions of the jet containing particles that left the acceleration site days to years earlier1,2,3, and hence do not directly explore the acceleration mechanism, as could X-ray measurements. Here we report the detection of X-ray polarization from the blazar Markarian 501 (Mrk 501). We measure an X-ray linear polarization degree ΠX of around 10%, which is a factor of around 2 higher than the value at optical wavelengths, with a polarization angle parallel to the radio jet. This points to a shock front as the source of particle acceleration and also implies that the plasma becomes increasingly turbulent with distance from the shock

X-ray Polarization Observations of BL Lacertae

Blazars are a class of jet-dominated active galactic nuclei with a typical double-humped spectral energy distribution. It is of common consensus the Synchrotron emission to be responsible for the low frequency peak, while the origin of the high frequency hump is still debated. The analysis of X-rays and their polarization can provide a valuable tool to understand the physical mechanisms responsible for the origin of high-energy emission of blazars. We report the first observations of BL Lacertae performed with the Imaging X-ray Polarimetry Explorer ({IXPE}), from which an upper limit to the polarization degree $\Pi_X<$12.6\% was found in the 2-8 keV band. We contemporaneously measured the polarization in radio, infrared, and optical wavelengths. Our multiwavelength polarization analysis disfavors a significant contribution of proton synchrotron radiation to the X-ray emission at these epochs. Instead, it supports a leptonic origin for the X-ray emission in BL Lac.Comment: 17 pages, 5 figures, accepted for publication in ApJ

Discovery of X-ray polarization angle rotation in active galaxy Mrk 421

The magnetic field conditions in astrophysical relativistic jets can be probed by multiwavelength polarimetry, which has been recently extended to X-rays. For example, one can track how the magnetic field changes in the flow of the radiating particles by observing rotations of the electric vector position angle $\Psi$. Here we report the discovery of a $\Psi_{\mathrm x}$ rotation in the X-ray band in the blazar Mrk 421 at an average flux state. Across the 5 days of Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) observations of 4-6 and 7-9 June 2022, $\Psi_{\mathrm x}$ rotated in total by $\geq360^\circ$. Over the two respective date ranges, we find constant, within uncertainties, rotation rates ($80 \pm 9$ and $91 \pm 8 ^\circ/\rm day$) and polarization degrees ($\Pi_{\mathrm x}=10\%\pm1\%$). Simulations of a random walk of the polarization vector indicate that it is unlikely that such rotation(s) are produced by a stochastic process. The X-ray emitting site does not completely overlap the radio/infrared/optical emission sites, as no similar rotation of $\Psi$ was observed in quasi-simultaneous data at longer wavelengths. We propose that the observed rotation was caused by a helical magnetic structure in the jet, illuminated in the X-rays by a localized shock propagating along this helix. The optically emitting region likely lies in a sheath surrounding an inner spine where the X-ray radiation is released

Special Features of the State of Functional Activity of Neutrophil Granulocytes in Blood During the High Level of Physical Exercises

In recent years researchers in different countries pay much attention to changes in immune system, which appear as a result of intensified physical exercises. The main reason for such attention lays in the necessity of finding the mechanisms of adaptation to physical loading and a task of corrections of widely spread clinical expressions of immunodeficiency of highly qualified sportsmen, in particular, a high level of susceptibility to infectious diseases. Our work presents results of our comparative research of the functional activity of neutrophil, expressed through a calculated index of activation, for representatives of different sports and the control group, consisting mostly of healthy people, who do not expose to high physical loading. We detected a reliable decrease of the activation index of neutrophils of sportsmen in more than 2 times in comparison to the control group. These results provide grounds for asserting that a high level of physical loading, which is typical of highly qualified sportsmen, has a substantial suppression impact on the immune system, in particular, on the functional activity of neutrophils.В последние годы внимание исследователей в различных странах привлекают изменения в иммунной системе, возникающие под влиянием высоких физических нагрузок. Причиной такого интереса является как потребность выявления механизмов адаптации к физической нагрузке, так и задача коррекции достаточно распространенных клинических проявлений иммунодефицита у высококвалифицированных спортсменов, в частности, высокой восприимчивости к инфекционным заболеваниям. В нашей работе проведено сравнительное исследование функциональной активности нейтрофилов, выраженной через расчетный индекс активации, у представителей различных видов спорта и контрольной группы, состоящей из практически здоровых лиц, не испытывающих значительных физических нагрузок. Установлено достоверное снижение индекса активации нейтрофилов в группе спортсменов более чем в 2 раза по отношению к контрольной группе. Эти результаты позволяют обоснованно говорить о том, что высокий уровень физических нагрузок, характерный для спорта высших достижений, оказывает существенное супрессивное влияние на состояние иммунной системы, в частности на функциональную активность нейтрофилов

Changes in Athletes’ Psycho-Emotional Stress in the Course of Annual Macrocycle

Эмоции оказывают существенное влияние на физиологические процессы в организме спортсмена. Очевидно, что уровень психического напряжения спортсмена в ходе подготовки, участия в соревнованиях и отдыха не одинаков. С учетом известной предрасположенности спортсменов к алекситимии существует потребность в поиске объективных способов оценки уровня психоэмоционального напряжения. В нашей работе проводится оценка и сравнение отличий психоэмоционального состояния спортсменов в различных фазах годового макроцикла с помощью расчетного индекса напряжения (ИН), основанного на мощностных показателях электроэнцефалограммы, и уровня ситуативной тревожности по стандартному тесту Спилбергера-Ханина. В исследовании приняли участие 155 спортсменов, представителей различных видов спорта. Мужской пол — 96 человек, средний возраст — 24,34 ± 3,54 лет; женский пол — 59 человек, средний возраст составил 23,12 ± 2,3 лет. Контрольная группа состояла из 101 человека, не испытывающих систематических высоких физических нагрузок. Мужской пол — 53 человека, средний возраст 23,17 ± 2,54 лет; женский — 48 человек, средний возраст 22,12 ± 3,01 лет. Величины ИН у спортсменов достоверно отличаются от лиц контрольной группы, а также между собой на различных этапах годового макроцикла. В подготовительном и переходном пери- одах ИН достоверно ниже, чем в контрольной группе, однако в ходе соревновательного периода этот показатель существенно увеличивается, что характеризует значительный рост психоэмоционального напряжения у спортсменов. Имеется высокая положительная корреляция (r = 0,81) между величиной ИН и количеством набранных баллов в тесте ситуативной тревожности Спилбергера-Ханина

Special Features of the State of Functional Activity of Neutrophil Granulocytes in Blood During the High Level of Physical Exercises

In recent years researchers in different countries pay much attention to changes in immune system, which appear as a result of intensified physical exercises. The main reason for such attention lays in the necessity of finding the mechanisms of adaptation to physical loading and a task of corrections of widely spread clinical expressions of immunodeficiency of highly qualified sportsmen, in particular, a high level of susceptibility to infectious diseases. Our work presents results of our comparative research of the functional activity of neutrophil, expressed through a calculated index of activation, for representatives of different sports and the control group, consisting mostly of healthy people, who do not expose to high physical loading. We detected a reliable decrease of the activation index of neutrophils of sportsmen in more than 2 times in comparison to the control group. These results provide grounds for asserting that a high level of physical loading, which is typical of highly qualified sportsmen, has a substantial suppression impact on the immune system, in particular, on the functional activity of neutrophils.В последние годы внимание исследователей в различных странах привлекают изменения в иммунной системе, возникающие под влиянием высоких физических нагрузок. Причиной такого интереса является как потребность выявления механизмов адаптации к физической нагрузке, так и задача коррекции достаточно распространенных клинических проявлений иммунодефицита у высококвалифицированных спортсменов, в частности, высокой восприимчивости к инфекционным заболеваниям. В нашей работе проведено сравнительное исследование функциональной активности нейтрофилов, выраженной через расчетный индекс активации, у представителей различных видов спорта и контрольной группы, состоящей из практически здоровых лиц, не испытывающих значительных физических нагрузок. Установлено достоверное снижение индекса активации нейтрофилов в группе спортсменов более чем в 2 раза по отношению к контрольной группе. Эти результаты позволяют обоснованно говорить о том, что высокий уровень физических нагрузок, характерный для спорта высших достижений, оказывает существенное супрессивное влияние на состояние иммунной системы, в частности на функциональную активность нейтрофилов

A ComputingModelling of the Chemiluminescense Dynamics for Neutrophil Granulocytes

Проведено вычислительное моделирование динамики хемилюминесценции нейтрофильных грану- лоцитов по методу Прони.Using Prony’s method, we create a mathematical model of the chemiluminescense dynamics for neutrophil granulocytes