Бронхиальная астма: Особенности субпопуляций Т-цитотоксических клеток крови при их нагрузке in vitro твёрдыми взвешенными частицами

Актуальность. Бронхиальная астма (БА) характеризуется нарушениями регуляции адаптивного иммунного ответа. Значительный вклад в патологические процессы в условиях урбанизированной среды вносит загрязнение атмосферного воздуха твердыми взвешенными частицами (ТВЧ). Однако особенности экспрессии цитокиновых (интерлейкин (IL) 4, 6) и толл-лайк рецепторов (TLR) CD8⁺ клеток у пациентов с БА и их динамика при воздействии микротоксикантов атмосферного воздуха практически не исследованы.
Цель. Установить особенности экспрессии IL-4R, IL-6R, TLR2, TLR4 на CD8⁺ клетках при БА разной степени тяжести и при воздействии твёрдых взвешенных частиц атмосферного воздуха.
Материалы и методы. В исследование были включены 244 больных БА, 60 условно здоровых лиц. Нагрузка смоделированными атмосферными взвесями проведена в дозе 1 мкг взвеси на 1 мл крови. Лейкоцитарную взвесь получали методом центрифугирования на фиколл-верографиновом градиенте плотности. Анализ экспрессии IL-4R, IL-6R, TLR2, TLR4 на CD8⁺ клетках проводился методом проточной цитофлуорометрии. Статистическая обработка результатов производилась в программе «STATISTICA 10.0». Критический уровень значимости (p) при проверке статистических гипотез принимался при p < 0,05.
Результаты. Наибольшие различия в клеточном сигналинге наблюдаются между группой с частично контролируемой БА средней степени тяжести и группой контроля. Особенно сильно увеличена экспрессия IL-4R – на 217 % (p<0,001), TLR4 – на 103 % (p < 0,001). При нагрузке ТВЧ эта же группа пациентов характеризуется наибольшей значимостью различий Т-цитотоксических клеток по сравнению с группой больных бронхиальной астмой лёгкой степени тяжести. Экспрессия рецептора к IL-4 на Т-цитотоксических клетках к IL-4 возрастает на 160 % (p < 0,001), TLR4 – на 108 % (p < 0,001).
Заключение. Интенсификация экспрессии рецепторов наблюдается при увеличении тяжести заболевания, ухудшении контроля и воздействии твёрдых взвешенных частиц. Наиболее интенсивно на Т-цитотоксических клеток изменяется экспрессия IL-4R и TLR4.

1. GINA Report, Global Strategy for Asthma Management and Prevention; 2024: 263. URL: https://ginasthma.org/ [date of access: May 22, 2025].

2. Виткина Т.И., Новгородцева Т.П., Калинина Е.П., Лобанова Е.Г., Антонюк М.В. Иммунные механизмы формирования бронхиальной астмы контролируемого и частично контролируемого течения. Медицинская иммунология. 2019; 21(3): 495-502. doi: 10.15789/1563-0625-2019-3-495-502

3. Bryant N, Muehling LM. T-cell responses in asthma exacerbations. Ann Allergy Asthma Immunol. 2022; 129(6): 709-718. doi: 10.1016/j.anai.2022.07.027

4. Keegan AD, Leonard WJ, Zhu J. Recent advances in understanding the role of IL-4 signaling. Fac Rev. 2021; 10: 71. doi: 10.12703/r/10-71

5. Han B, Li X, Ai RS, Deng SY, Ye ZQ, Deng X, et al. Atmospheric particulate matter aggravates cns demyelination through involvement of TLR-4/NF-kB signaling and microglial activation. Elife. 2022; 11: e72247. doi: 10.7554/eLife.72247

6. Luo W, Hu J, Xu W, Dong J. Distinct spatial and temporal roles for Th1, Th2, and Th17 cells in asthma. Front Immunol. 2022; 13: 974066. doi: 10.3389/fimmu.2022.974066

7. van der Ploeg EK, Krabbendam L, Vroman H, van Nimwegen M, de Bruijn MJW, de Boer GM, et al. Type-2 CD8+ T-cell formation relies on interleukin-33 and is linked to asthma exacerbations. Nat Commun. 2023; 14(1): 5137. doi: 10.1038/s41467-023-40820-x

8. Olsthoorn SEM, van Krimpen A, Hendriks RW, Stadhouders R. Chronic Inflammation in Asthma: Looking Beyond the Th2 Cell. Immunol Rev. 2025; 330(1): e70010. doi: 10.1111/imr.70010

9. Ni R, Su H, Burnett RT, Guo Y, Cheng Y. Long-term exposure to PM2.5 has significant adverse effects on childhood and adult asthma: A global meta-analysis and health impact assessment. One Earth. 2024; 7(11): 1953-1969. doi: 10.1016/j.oneear.2024.09.022

10. Veremchuk LV, Vitkina TI, Mineeva EE, Gvozdenko TA, Antonyuk MV, Sidletskaya KA, et al. Impact evaluation of environmental factors on respiratory function of asthma patients living in urban territory. Environmental Pollution. 2018; 235: 489-496. doi: 10.1016/j.envpol.2017.12.122

11. Виткина Т.И., Сидлецкая К.А. Диагностические критерии прогрессирования хронической обструктивной болезни легких в условиях повышенной техногенной нагрузки. Гигиена и санитария. 2020; 99(2): 140-144. doi: 10.33029/0016-9900-2020-99-2-140-144

12. Патент RU 2525427 МПК G 01 N 1/28; G 01 N 1/38. Способ приготовления стандартных образцов аэрозолей. Голохваст К.С., Паничев А.М., Гульков А.Н., Чайка В.В. 7 с. опубл. 10.08.14, Бюл. № 22.

13. Sidletskaya K, Vitkina T, Denisenko Y. The role of toll-like receptors 2 and 4 in the pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease. International journal of chronic obstructive pulmonary disease. 2020; 15: 1481-1493. doi: 10.2147/COPD.S249131

14. Kondratyeva EV, Vitkina TI. Effects of atmospheric suspended solid particles on the immune system. Russian Open Medical Journal. 2024; 13(1): e0103. doi: 10.15275/rusomj.2024.0103

15. Wienhofer L, Marker M, Antoni AC, Sutter K, Sander A, Dudda M, et al. TLR4 Transactivates CD8+ T Lymphocytes upon Acute Sterile Tissue Injury. Immunohorizons. 2021; 5(5): 298-306. doi: 10.4049/immunohorizons.2100001

16. Sun Y, Xia T, Ma J, Sun Y. IL-12 Contributes to the Development of Asthma by Targeting HIF-1α/NLRP3 Pathway through Runx3. Int Arch Allergy Immunol. 2022; 183(12): 1231-1240. doi: 10.1159/000526803

17. Wu AY, Peebles RS. The emerging role of IL-23 in asthma and its clinical implications. Expert Rev Clin Immunol. 2023; 19(1): 1-5. doi: 10.1080/1744666X.2023.2125380

18. Sha JF, Xie QM, Chen N, Song SM, Ruan Y, Zhao CC, et al. TLR2-hif1α-mediated glycolysis contributes to pyroptosis and oxidative stress in allergic airway inflammation. Free Radic Biol Med. 2023; 200: 102-116. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2023.03.007

19. Zhang E, Ma Z, Li Q, Yan H, Liu J, Wu W, et al. TLR2 Stimulation Increases Cellular Metabolism in CD8+ T Cells and Thereby Enhances CD8+ T Cell Activation, Function, and Antiviral Activity. J Immunol. 2019; 203(11): 2872-2886. doi: 10.4049/jimmunol.1900065

20. Kurzweil V, LaRoche A, Oliver PM. Increased peripheral IL-4 leads to an expanded virtual memory CD8+ population. J Immunol. 2014; 192(12): 5643-51. doi: 10.4049/jimmunol.1301755

21. Yang R, Masters AR, Fortner KA, Champagne DP, Yanguas-Casas N, Silberger DJ, et al. IL-6 promotes the differentiation of a subset of naive CD8+ T cells into IL-21-producing B helper CD8+ T cells. J Exp Med. 2016; 213(11): 2281-2291. doi: 10.1084/jem.20160417

22. Bick F, Brenis Gomez CM, Lammens I, Van Moorleghem J, De Wolf C, Dupont S, et al. IL-2 family cytokines IL-9 and IL-21 differentially regulate innate and adaptive type 2 immunity in asthma. J Allergy Clin Immunol. 2024; 154(5): 1129-1145. doi: 10.1016/j.jaci.2024.07.024

23. Hinks TSC, Hoyle RD, Gelfand EW. CD8+ Tc2 cells: underappreciated contributors to severe asthma. Eur Respir Rev. 2019; 28(154): 190092. doi: 10.1183/16000617.0092-2019

24. Кондратьева Е.В., Виткина Т.И. Показатели окислительного гомеостаза и генотоксичности больных бронхиальной астмой при воздействии твердых взвешенных частиц атмосферного воздуха. Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2024; 94: 95-103. doi: 10.36604/1998-5029-2024-94-95-103

25. Watterson TL, Sorensen J, Martin R, Coulombe RA Jr. Effects of PM2.5 collected from Cache Valley Utah on genes associated with the inflammatory response in human lung cells. J Toxicol Environ Health A. 2007; 70(20): 1731-44. doi: 10.1080/15287390701457746

26. Vitkina TI, Yankova VI, Gvozdenko TA, Nazarenko AV, Golokhvast KS, Kuznetsov VL, et al. The impact of multi-walled carbon nanotubes with different amount of metallic impurities on immunometabolic parameters in healthy volunteers. Food and Chemical Toxicology. 2016; 87: 138-147. doi: 10.1016/j.fct.2015.11.023

27. Zhang X, Zhong W, Meng Q, Lin Q, Fang C, Huang X, et al. Ambient PM2.5 exposure exacerbates severity of allergic asthma in previously sensitized mice. J Asthma. 2015; 52(8): 785-94. doi: 10.3109/02770903.2015.1036437

28. Zahedi A, Hassanvand MS, Jaafarzadeh N, Ghadiri A, Shamsipour M, Dehcheshmeh MG. Effect of ambient air PM2.5-bound heavy metals on blood metal(loid)s and children’s asthma and allergy pro-inflammatory (IgE, IL-4 and IL-13) biomarkers. J Trace Elem Med Biol. 2021; 68: 126826. doi: 10.1016/j.jtemb.2021.126826

29. Piao CH, Fan Y, Nguyen TV, Song CH, Kim HT, Chai OH. PM2.5 exposure regulates Th1/Th2/Th17 cytokine production through NF-κB signaling in combined allergic rhinitis and asthma syndrome. Int. Immunopharmacol. 2023; 119: 110254. doi: 10.1016/j.intimp.2023.110254

30. Li P, Wang J, Guo F, Zheng B, Zhang X. A novel inhibitory role of microRNA-224 in particulate matter 2.5-induced asthmatic mice by inhibiting TLR2. J Cell Mol Med. 2020; 24(5): 3040-3052. doi: 10.1111/jcmm.14940