Adenosine-regulated mechanisms in the pathogenesis of ventilation disorders in patients with pulmonary tuberculosis

Uncovering involvement of the purinergic system in the pathogenesis of ventilation disorders (VD) may provide additional information about the pathophysiological mechanisms leading to the development of VD in pulmonary tuberculosis (PT). The aim was to identify a relationship between the parameters of adenosine metabolism, inflammatory response and altered ventilation metabolism in PT patients. Materials and methods. Obstructive and mixed PT patients were assigned to subgroups with/without VD for assessing adenosine deaminase activity (ADA-1, 2) in serum, mononuclear cells, neutrophils; ecto-5’-nucleotidase (ecto-5’-NT); CD26 (dipeptidyl peptidase-4, DPP-4), phagocyte oxidative burst measured by NO generation. Results. PT patients showed decreased ADA-1 and CD26 (DPP-4), but increased ADA-2. Elevated intracellular adenosine concentration was found in mononuclear cells in patients lacking VD, whereas patients with mixed and obstructive VD — had it in neutrophils. Mononuclear cells of patients with PT lacking VD as well as with obstructive VD type had decreased NO3– concentration. Neutrophil hyperactivity was recorded in all groups of PT patients. Patients with PT lacking VD as well as with mixed VD type showed that the parameters of external respiration were associated with activity of extra-/intracellular ADA, whereas obstructive VD was caused by excessive formation of serum adenosine. Changes in respiratory function in PT were associated with decreased level of serum NO radicals, impaired nitrogen-dependent bactericidal phagocyte activity, and overproduced neutrophil oxygen radicals. Conclusion. Purinergic regulation is involved in regulating inflammatory and compensatory processes in PT patients as well as impaired ventilation efficiency. The most severe respiratory disorders observed in PT patients with mixed VD type are associated with the most prominent changes in nucleotidase activity, particularly ecto-ADA-2 and DPP-4/CD26

NITRIC OXIDE – BIOCHEMICAL MARKER OF TUBERCULOSIS PATHOGENESIS

Role of nitric oxide in the pathogenesis of pulmonary tuberculosis has been studied in 77 patients with new infiltrate pulmonary tuberculosis and 34 patients with fibrous cavernous pulmonary tuberculosis. The level of cumulative and endogenous nitrite depended on the clinical form of tuberculosis: in infiltrate pulmonary tuberculosis patients it was within the limits of reference ranges, and in fibrous cavernous pulmonary tuberculosis patients it was significantly lower. Results of statistical analysis point out at the significant homogeneity (monofunctionality) of the set of rates, defining the level of NO metabolites in blood serum in infiltrate pulmonary tuberculosis, namely: impact of adenosine deaminase, levels of α1-protease inhibitor, ceruleoplasmin and age. On the contrary in case of fibrous cavernous pulmonary tuberculosis the diverse (multi-functional) complexes were detected including clinical blood rates providing influence on the reduction of NO level in blood. Nitric oxide in the patients with both clinical forms of tuberculosis correlated with classical markers of system inflammatory response, thus nitric oxide can be regarded as an integral component of inflammatory response with potential evaluation of prognosis of specific lesions during follow-up of changes

Матриксные металлопротеиназы в патогенезе вентиляционных нарушений респираторной системы у больных с хроническими формами туберкулеза легких

The imbalance in matrix metalloproteinase (MMP)/inhibitors system leads to degradation of extracellular matrix of connective tissue and pathological remodeling forming the morphological basis for respiratory dysfunction.The objective: to study the relationship between parameters of MMP/inhibitors system in blood and parameters of ventilation and gas exchange disorders in patients with chronic pulmonary tuberculosis (PTB).Subjects and Methods. Patients with the verified diagnosis of tuberculoma (n = 45) and fibrous-cavernous pulmonary tuberculosis (n = 85) were examined. All patients underwent computed tomography of the chest and assessment of respiratory function. Serum concentrations of MMP-1, -3, -8, -9 and their inhibitors TIMP-1 and α2-macroglobulin (MG) were tested by ELISA (R&D Systems, Minneapolis, MN, USA). Statistica 7.0 and an ANCOVA model were used for statistical analysis which considered the diagnosis and smoking status as factors, and the respiratory function parameters were considered as covariates.Results. In pulmonary tuberculosis patients, the concentrations of MMP-9 and MMP-8 in the blood correlated with extension of lung parenchyma lesions when compared to tuberculomas and fibro-cavernous tuberculosis, MMP-9 and TIMP-1 with changes in lung volumes (R2 = 0.60 and 0.80; p = 0.001), and MMP-8 correlated with functional disorders of gas exchange (R2 = 0.60 and 0.80; p = 0.001). Changes in MMP-1, MMP-3, and α2-MG (R2 = 0.60 and 0.80; p = 0.45) did not correlate with extension of lung parenchymal lesions and decreased lung function.Дисбаланс в системе матриксные металлопротеиназы (ММП) / ингибиторы приводит к деградации внеклеточного матрикса соединительной ткани и патологическому ремоделированию, формируя морфологическую основу для нарушений функции внешнего дыхания (ФВД).Цель исследования: изучить взаимосвязь показателей системы ММП/ингибиторы в крови с показателями вентиляционно-газообменных нарушений у пациентов с хронически текущим туберкулезом легких (ТЛ).Материалы и методы. Обследованы больные с верифицированным диагнозом «туберкулема» (n = 45) и «фиброзно-кавернозный ТЛ» (n = 85). Всем пациентам проведены компьютерная томография органов грудной клетки, оценка ФВД. В сыворотке крови определяли концентрации ММП-1, -3, -8, -9 и их ингибиторов ТИМП-1 и α2-макроглобулина (МГ) методом ELISA (R&D Systems, Minneapolis, MN, USA). Для статистического анализа применяли Statistica 7.0 и модель ковариационного анализа, в которой в качестве факторов рассматривались диагноз и статус курения, а в качестве ковариат ‒ показатели ФВД.Результаты. У больных ТЛ концентрации ММП-9 и ММП-8 в крови коррелируют с объемом поражения легочной паренхимы при сравнении туберкулем и фибронзо-кавернозного туберкулеза, ММП-9 и ТИМП-1 ‒ с изменениями легочных объемов (R2 = 0,60 и 0,80; p = 0,001), ММП-8 ‒ с функциональными нарушениями газообмена (R2 = 0,60 и 0,80; p = 0,001). Изменения ММП-1, ММП-3 и α2-МГ (R2 = 0,60 и 0,80; p = 0,45) не коррелируют с объемом поражения легочной паренхимы и со снижением функции легких

Возможность прогнозирования эффективности терапии у больных впервые выявленным инфильтративным туберкулезом легких по исходной активности аденозиндезаминазы и показателей воспалительного ответа

The objective: to evaluate the possibility of using the baseline activity of adenosine deaminase (ADA) to predict effectiveness of therapy in patients with new infiltrative pulmonary tuberculosis (IPTB).Subjects and Methods. Data of 121 patients with new infiltrative pulmonary tuberculosis were analyzed; patients were divided into groups according to therapy effectiveness.Results., The discriminant analysis of data of new infiltrative pulmonary tuberculosis patients made it possible to obtain adiscriminant function which included the activity of ADA, the concentration of haptoglobin (HP) and ceruloplasmin (CP) – parameters reflecting that severity of the disease and protective potential of the host.Conclusion. Analysis of ADA activity in combination with level of HP and CP allows the following: predicting effectiveness of the intensive phase of therapy before it begins in patients with new infiltrative pulmonary tuberculosis (with the accuracy of 77.0%); assuming that the reduction of ADA activity and inhibition of the inflammatory response may be useful for treatment of patients with new infiltrative pulmonary tuberculosis.Цель исследования: оценить возможность использования исходной активности аденозиндезаминазы (АДА) для прогнозирования эффективности терапии у больных впервые выявленным инфильтративным туберкулезом легких (ИТЛ).Материал и методы. Анализ данных проведен у 121 больного впервые выявленным ИТЛ в группах согласно эффективности терапии.Результаты. У больных впервые выявленным ИТЛ применение дискриминантного анализа позволило получить дискриминантную функцию, в которую вошли активность АДА, концентрация гаптоглобина (ГП) и церулоплазмина (ЦП) – показатели, отражающие тяжесть специфического процесса и защитные возможности организма больного.Заключение. Анализ активности АДА в комплексе с уровнем ГП и ЦП позволяет: прогнозировать эффективность интенсивной фазы терапии до ее начала у больных впервые выявленным ИТЛ (с точностью 77,0%); предположить, что снижение активности АДА и ингибирование воспалительной реакции может быть полезным для лечения больных впервые выявленным ИТЛ

МАРКЕРЫ ВОСПАЛИТЕЛЬНОГО ОТВЕТА У БОЛЬНЫХ ТУБЕРКУЛЕЗОМ ЛЕГКИХ С ЛЕКАРСТВЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS

Objective: to study inflammatory response in patients with drug-resistant Mycobacterium tuberculosis. Materials and methods. 56 patients were examined. The first group consisted of (n=38) patients with extensively drug-resistant pathogen (23 men and 15 women) from 17,0 to 63,0 years old, the second group (n=18) – patients with multi-drug resistant pathogen (12 men and 6 women) from 16,0 to 69,0 years old. Reference group – 30 practically healthy donors. Were examined: level of ceruloplasmin, haptoglobin, α1acid glycoprotein, activity of α1-proteasome inhibitor, α2macroglobulin, activity of adenosine deaminase and elastase. Statistical data processing was performed using Statistica 7.0. Results. In both groups average level of haptoglobin exceeded the upper limit of normal range 2,5 times; grade depended on clinical form of tuberculosis. Level of α1-acid glycoprotein in both groups was increased on average 1,5 times (p<0.01). Low activity of α2-macroglobulin and normal values of α1-proteasome inhibitor were observed in both groups. Activity of elastase in both groups was within the limits of normal ranges. Elevated values of ceruloplasmin were observed in 39% and 50% correspondently in both groups. Level of ceruloplasmin above X+σ was detected more frequently in patients with fibro-cavernous tuberculosis than with infiltrative (76,0% vs. 10.0 percent, p=0,001, respectively), in patients with polycavernosive process compared to patients with presence of single cavities (p=0,003) and with cavities of destruction more than 4,0 cm (100,0%, p=0,0004). Increase of adenosine desaminase was observed only in patients with extensive drug-resistant pathogen (p=0,038). Conclusion. In both groups the most expressed changes were observed in levels of haptoglobin, α1-acid glycoprotein and α2-macroglobulin. Activity of adenosine desaminase may reflect tension of immune response with extensive drug resistance of the pathogen and probably suggests an adequate response of the organism to ongoing chemotherapy in patients with multidrug-resistant mycobacteria.Цель: изучение воспалительного ответа у больных с лекарственной устойчивостью микобактерий туберкулеза.Материалы и методы: обследовано 56 пациентов. Первая группа (n=38) – больные с широкой лекарственной устойчивостью возбудителя (23 мужчины и 15 женщин) от 17,0 до 63,0 лет, вторая группа (n=18) – больные со множественной лекарственной устойчивостью возбудителя (12 мужчин и 6 женщин) в возрасте от 16,0 до 69,0 лет. Референсная группа – 30 практически здоровых доноров.Изучались: уровень церулоплазмина, гаптоглобина, α1-кислого гликопротеина, активность α1-протеазного ингибитора и α2-макроглобулина, активность аденозиндезаминазы и эластазы. Статистическая обработка данных проводилась с помощью Statistica 7.0.Результаты: в обеих группах уровень гаптоглобина в среднем превышал верхнюю границу референсных значений в 2,5 раза, степень зависела от клинической формы туберкулеза. Уровень α1-кислого гликопротеина в обеих группах увеличился в среднем в 1,5 раза (p<0,01). Низкая активность α2-макроглобулина и нормальные значения α1-протеазного ингибитора были отмечены в обеих группах. Активность эластазы в обеих группах не выходила за пределы референсных значений. Повышенные значения церулоплазмина отмечены в 39% и 50% случаев в обеих группах. Уровень церулоплазмина выше Х+σ выявлялся чаще у больных фиброзно-кавернозным туберкулезом, чем инфильтративным (76,0% против 10,0%, р=0,001 соответственно), а также у пациентов с поликавернозным процессом по сравнению с наличием одиночных полостей (р=0,003) и имеющих полости деструкции более 4,0 см (в 100,0%, р=0,0004). Повышение аденозиндезаминазы регистрировалось только у больных с широкой лекарственной устойчивостью возбудителя (р=0,038).Заключение: в обеих группах наиболее выраженные изменения были характерны для гаптоглобина, α1кислого гликопротеина и α2-макроглобулина. Активность аденозиндезаминазы в большей мере отражает напряженность иммунного ответа при широкой лекарственной устойчивости возбудителя и, вероятно, позволяет предположить адекватный ответ организма на проводимую химиотерапию у больных со множественной лекарственной устойчивостью микобактерий

БАКТЕРИЦИДНАЯ АКТИВНОСТЬ ЛЕЙКОЦИТОВ У БОЛЬНЫХ ТУБЕРКУЛЕЗОМ ЛЕГКИХ

Bactericidal activity of leukocytes was investigated in 63 patients with new infiltrate pulmonary tuberculosis and 28 patients with fibrous cavernous pulmonary tuberculosis. The diverse oxygen-dependent bactericidal activity of phagocytes is typical of the patients suffering from both clinical forms of tuberculosis: reduction of nitrosative stress rates, which is more frequent in those suffering from fibrous cavernous tuberculosis, and increase of oxidative stress rates, which is more intensive in case of fibrous cavernous tuberculosis. The associated functions were detected among immune-competent cells, involved in the bactericidal function: in case of fibrous cavernous tuberculosis – between oxidative stress rates, and in case of infiltrate pulmonary tuberculosis – between nitrosative stress rates; the synergistic effect of respiratory burst was observed. In case of chronic pulmonary tuberculosis, both types of cells were equally responsible for bactericidal functions, while neutrophils were dominating in new infiltrate pulmonary tuberculosis, without prior treatment, being the cells of the first line of defense. The obtained results allowed concluding that in case of new pulmonary tuberculosis without prior treatment, nitrosative stress played the important role in the killing of tuberculous mycobacteria, while in case of chronic tuberculosis – it was oxidative stress.Бактерицидная активность лейкоцитов изучена у 63 больных впервые выявленным инфильтративным туберкулезом легких (ИТЛ) и 28 ‒ фиброзно-кавернозным туберкулезом легких (ФКТ). Для больных с обеими клиническими формами туберкулеза характерна разнонаправленная кислородзависимая бактерицидная активность фагоцитирующих клеток: снижение показателей нитрозилирующего стресса, в большей степени характерное для больных ФКТ, и рост показателей оксидативного стресса, больше выраженного при ФКТ. Выявлена сопряженность функционирования иммунокомпетентных клеток, участвующих в бактерицидной функции: при ФКТ ‒ между показателями оксидативного стресса, при ИТЛ – нитрозилирующего; отмечен синергический эффект респираторного взрыва. Если при хронической форме туберкулеза легких за бактерицидную функцию одинаково «отвечают» оба типа клеток, то при впервые выявленном нелеченном ИТЛ доминирующая роль отводится нейтрофилам как клеткам первой линии защиты. Полученные результаты дают основание полагать, что при впервые выявленном нелеченном туберкулезе легких важная роль в подавлении микобактерий туберкулеза отводится нитрозилирующему стрессу, а при хронической форме туберкулеза – оксидативному

The informative value of adenosine deaminase isoenzymes testing in the diagnosis of tuberculous pleurisy with the relevance to the age of patients

The objective of the study: to assess the diagnostic informative value of ADA isoenzymes – ADA-1 and ADA-2 – in the pleural fluid in case of tuberculous pleurisy with the relevance to the age of patients.Subjects and methods. In 200 patients with pleural effusion of tuberculous etiology and 152 patients with pleural effusion of non-tuberculous etiology, the activity of ADA (and its isoenzymes of ADA-1 and ADA-2) was tested.Results. In patients with tuberculous pleurisy, the activity of ADA, ADA-1 and ADA-2 was significantly higher than in patients with pleurisy of a different etiology. Tests of ADA activity (above the threshold value of 30 u/L) had sensitivity and specificity of 95 and 94%, respectively. The sensitivity of testing the activity of ADA-1 and ADA-2 (above the threshold value of 20 u/L) was 30 and 93% with the specificity of 96% and 88%, respectively. The frequency of detecting the activity of ADA and ADA-2 above the threshold did not depend on the cellular nature of tuberculous pleurisy. The activity of ADA-2 was associated with the percentage of pleural fluid lymphocytes in the case of tuberculosis.No influence of age on the diagnostic informative value of ADA and ADA-2 was found out. ADA-1 activity was weakly positively correlated with the age of the patients