Роль индуцибельной NO-синтазы в реализации респираторных эффектов интерлейкина 1-бета

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

При системном воспалении, гипоксии, увеличении нагрузки на дыхательную систему наблюдается значительный подъем системного уровня провоспалительных цитокинов. Ранее нами было показано, что повышенный уровень ИЛ-1β в крови значительно снижает чувствительность дыхательной системы к гипоксии. Механизмы действия ИЛ-1β мало изучены и могут быть опосредованы вторичными мессенджерами, в том числе оксидом азота.Целью работы стало выяснение роли индуцибельной NO-синтазы в изменении чувствительности гипоксической хеморецепции под действием провоспалительных цитокинов.Эксперименты проводились на наркотизированных крысах. Параметры внешнего дыхания регистрировались пневмотахографическим методом. Физиологические параметры регистрировались до внутривенной инъекции ИЛ-1β и каждые 20 мин. после введения на протяжении 90 мин. За 30 минут до введения цитокинов производилось внутрибрюшинное введение ингибитора iNOS аминогуанидин бикарбоната. Установлено, что ИЛ-1β вызывает снижение прироста вентиляторных параметров в ответ на гипоксическое воздействие. На 40 минуте действия цитокина наблюдалось снижение прироста минутного объема дыхания на 29 %, дыхательного объема на 31 % и средней скорости инспираторного потока на 53 %. При введении ИЛ-1β на фоне ингибирования iNOS, прирост параметров дыхания не снижался. Таким образом, в ослабление вентиляторного гипоксического ответа при увеличении уровня IL-1β могут быть вовлечены NO-зависимые механизмы.

Ключевые слова

Полный текст

Introduction. It is known that the systemic level of the major pro-inflammatory cytokine interleukin-1β (IL-1β) increases in many respiratory diseases such as asthma, chronic obstructive pulmonary disease, and sleep apnea (Vgontzas et al., 2011). In previous studies have shown that IL-1β suppresses the ventilatory hypoxic response (Aleksandrova et al., 2017). However, the mechanisms by which IL-1β impairs respiratory chemoreflex are still not clear, and may to involve multiple inflammatory molecules. One of these molecules may be nitric oxide. The interaction of IL-1β with its receptors produce the expression of inducible NO synthase, which leads to increased synthesis of NO. We hypothesized that the respiratory effects of pro-inflammatory cytokines is mediated by inducible nitric oxide synthase (iNOS). The aim of the present study was to examine the hypothesis that the ability of IL-1β to reduce the hypoxic ventilatory response may be mediated by NO-dependent ways. Material and methods. The experiments were performed in 16 tracheostomized rats (mean weight 270 ± 10 g) anaesthetized intraperitoneally with urethane (1400 mg/kg). We studied the effects of intravenous administration of cytokine during inhibition of iNO-synthase. In order to we used aminoguanidine bicarbonate - specific inhibitor of iNOS, that was injected in the tail vein at 50 mg/kg for 30 minutes before the administration of cytokine. IL-1β was administrated in the tail vein in an amount of 500 ng/rat. The ventilatory hypoxic response was measured by using rebreathing techniques before and at 20, 40, 60, and 90 minute after administration of IL-1β. The animals breathed from a bag with gas mixture (15% O2, 5% CO2, and 80% N2). A gradual decrease in end tidal O2 was recorded for 4 minutes, and was monitored on a breath by-breath basis. Control measurements were performed by administration of 10 μl of saline (placebo). All animal procedures were conducted in accordance with the ethical guidelines of the European Community Council Directives 86/609/EEC. Results and discussion. During hypoxia, significant correlation was observed between minute ventilation, tidal volume, mean inspiratory flow, and decrease in PETO2, both before and after injections of IL-1β. However, IL-1β decreased the ventilatory response to hypoxia, and flattened the hypoxic response slopes with maximal changes observed from 40 minute after injection. The slope of the hypoxic ventilatory response decreased almost twofold from 10.4 ± 3.02 to 4.06 ± 0.86 mL min-1 mmHg-1 (-61%) 40 min after administration of IL-1β (p < 0.05). The slope of tidal volume and mean inspiratory flow also decreased from 0.074 ± 0.02 to 0.039 ± 0.01 mL mmHg-1 (-45%, p < 0.05), and from 0.36 ± 0.07 to 0.2 ± 0.04 mL s-1 mmHg-1 (-46%, p < 0.05), respectively. For comparison, intravenous injection of saline did not affect response slopes. Pretreatment with inhibitor of iNOS significantly reduced respiratory effects of IL-1β. Under the action of aminoguanidine bicarbonate IL-1β did not cause a flattening of the hypoxic response slopes. Conclusion. Thus, the data demonstrate a significantly attenuation in the hypoxic ventilatory response after IL-1β elevated in blood of anesthetized rats. The results also show that the action of the proinflammatory cytokine on the respiratory system is determined by NO-dependent mechanisms. It is known that a large number of IL-1β receptors (one of the main iNOS inducers) are located in the endothelium of blood vessels. The interaction of this cytokine with receptors produce the expression of inducible NO synthase, which may be involved in the attenuation of the ventilatory response to hypoxia induced by increase in systemic level of IL-1β.
×

Об авторах

А А Клинникова

ФГБУН «Институт физиологии им. И.П. Павлова» РАН

Г А Данилова

ФГБУН «Институт физиологии им. И.П. Павлова» РАН

Н П Александрова

ФГБУН «Институт физиологии им. И.П. Павлова» РАН

Список литературы

  1. Aleksandrova NP, Danilova GA, Aleksandrov VG. Interleukin-1beta suppresses the ventilatory hypoxic response in rats via prostaglandin-dependent pathways. Can. J. Physiol.Pharmacol. 2017;95(6):681-685.
  2. Vgontzas AN, Papanicolaou DA, Bixler EO, et al. Sleep Apnea and Daytime Sleepiness and Fatigue: Relation to Visceral Obesity, Insulin Resistance, and Hypercytokinemia. J. Clin. Endocrin. & Metab. 2000;85:1151-1158.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Клинникова А.А., Данилова Г.А., Александрова Н.П., 2019

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 74760 от 29.12.2018 г.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах