Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Child`s Health" 7 (67) 2015

Back to issue

Immune and Genetic Aspects of Anti-Inflammatory Therapy of Acute Obstructive Bronchitis in Infants

Authors: Abaturov O.Ye., Rusakova O.O. - State Institution «Dnipropetrovsk Medical Academy of the Ministry of Healthcare of Ukraine», Dnipropetrovsk, Ukraine

Categories: Pediatrics/Neonatology

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Метою дослідження було удосконалення лікування гострого обструктивного бронхіту в дітей раннього віку шляхом оптимізації протизапальної терапії на підставі оцінки її клініко-імунологічної та молекулярно-генетичної ефективності. Матеріали та методи. Проведено комплексне обстеження 80 дітей віком від 6 місяців до 3 років, хворих на гострий обструктивний бронхіт. Пацієнти були розподілені на дві групи: діти першої групи (n = 40) отримували системні глюкокортикостероїди, діти другої групи (n = 40) — інгаляційні глюкокортикостероїди. До початку лікування й після закінчення терапії в усіх дітей досліджено вміст IFN-γ, IL-4 та IL-13 у сироватці крові за допомогою імуноферментного аналізу, концентрацію загального IgE — за допомогою електрохемілюмінесцентного імуноаналізу. Рівень експресії фактора транскрипції NF-κB у лімфоцитах периферійної крові визначався методом проточної цитометрії. Результати. Фактор транскрипції NF-κB, практично однаково впливаючи на концентрації IFN-γ та IgE у сироватці крові, визначає особливості запалення, переважно локального характеру, при гострому обструктивному бронхіті. Терапія глюкокортикостероїдами призводить до зникнення впливу NF-κB на вміст прозапальних цитокінів. Інгаляційні глюкокортикостероїди, крім того, сприяють зниженню концентрації IgE в сироватці крові та інгібіції активності прозапальних внутрішньоклітинних каскадів, що при високих клінічній ефективності та профілі безпеки обґрунтовує доцільність їх застосування при лікуванні гострих обструктивних бронхітів у дітей раннього віку як препаратів патогенетичної терапії.

Целью исследования было усовершенствование лечения острого обструктивного бронхита у детей раннего возраста путем оптимизации противовоспалительной терапии на основании оценки ее клинико-иммунологической и молекулярно-генетической эффективности. Материалы и методы. Проведено комплексное обследование 80 детей в возрасте от 6 месяцев до 3 лет с острым обструктивным бронхитом. Пациенты были распределены в две группы: дети первой группы (n = 40) получали системные глюкокортикостероиды, дети второй группы (n = 40) — ингаляционные глюкокортикостероиды. До начала лечения и после окончания терапии у всех детей определялись концентрации IFN-γ, IL-4 и IL-13 в сыворотке крови с помощью иммуноферментного анализа, содержание общего IgE — с помощью электрохемилюминесцентного иммуноанализа. Уровень экспрессии фактора транскрипции NF-κB в лимфоцитах периферической крови исследовали методом проточной цитометрии. Результаты. Фактор транскрипции NF-κB, практически одинаково влияя на концентрации IFN-γ и IgE в сыворотке крови, определяет особенности воспаления, преимущественно локального характера, при остром обструктивном бронхите. Глюкокортикостероидная терапия способствует исчезновению влияния NF-κB на содержание провоспалительных цитокинов. Ингаляционные глюкокортикостероиды, кроме того, приводят к снижению концентрации IgE в сыворотке крови и ингибированию активности провоспалительных внутриклеточных каскадов, что при высоких клинической эффективности и профиле безопасности обосновывает целесообразность их применения при лечении острых обструктивных бронхитов у детей раннего возраста в качестве препаратов патогенетической терапии.

The objective of the study was to improve the treatment of acute obstructive bronchitis in infants by optimizing the anti-inflammatory therapy based on the evaluation of its clinical, immunological and molecular genetic efficiency. Materials and methods. We have carried out a comprehensive examination of 80 children aged 6 months to 3 years with acute obstructive bronchitis. Patients were divided into two groups: children of the first group (n = 40) received systemic glucocorticosteroids, children of the second group (n = 40) were treated with inhaled glucocorticosteroids. Before and after the treatment, in all children we have studied the content of IFN-γ, IL-4 and IL-13 in the blood serum using enzyme linked immunosorbent assay, the concentration of total IgE — by means of electrochemiluminescent immunoassay. The level of expression of the transcription factor NF-κB in peripheral blood lymphocytes was determined using flow cytometry. Results. Transcription factor NF-κB, having almost the same effect on the concentration of IFN-γ and IgE in the blood serum, determines the characteristics of inflammation, mainly local, in acute obstructive bronchitis. Glucocorticosteroid therapy leads to the disappearance of NF-κB influence on the content of proinflammatory cytokines. Inhaled glucocorticosteroids, in addition, help to reduce the concentration of IgE in the blood serum and inhibition of the activity of pro-inflammatory intracellular cascades that, at high clinical efficacy and safety profile, justifies the appropriateness of their use in the treatment of acute obstructive bronchitis in infants as pathogenetic therapy.


Keywords

гострий обструктивний бронхіт, імунний статус, глюкокортикостероїди, діти раннього віку.

острый обструктивный бронхит, иммунный статус, глюкокортикостероиды, дети раннего возраста.

acute obstructive bronchitis, immune status, glucocorticosteroids, infants.

The aim of the study was to improve the treatment of acute obstructive bronchitis at infants by optimizing the anti-inflammatory therapy based on the evaluation of it’s clinical, immunological and molecular genetic efficiency. Materials and methods. We have examined 80 children aged from 6 months to 3 years old with acute obstructive bronchitis. Patients were divided into two groups. The children of the first group (n=40) received systemic corticosteroids, the children of the second group (n=40) received inhaled corticosteroids. We determined the concentration of total IgE, content of IFN-γ, IL-4 and IL-13 in serum by ELISA and the expression of the transcription factor NF-κB in lymphocytes of peripheral blood by flow cytometry at all the children before the treatment start and after the therapy end. Results. The transcription factor NF-κB, having substantially the same impact on the IFN-γ concentration and IgE in serum, defines the features of inflammation, which has predominantly local nature, during acute obstructive bronchitis. Corticosteroids therapy promotes the disappearance of the effect of NF-κB on the content of pro-inflammatory cytokines. Inhaled corticosteroids, in addition, lead to a reduction in the concentration of IgE in the blood and inhibit the activity of pro-inflammatory intracellular cascades. High clinical efficiency and safety profile prove the feasibility of their use in the treatment of acute obstructive bronchitis at infants as the drugs of pathogenetic therapy.

The aim of the study was to improve the treatment of acute obstructive bronchitis at infants by optimizing the anti-inflammatory therapy based on the evaluation of it’s clinical, immunological and molecular genetic efficiency.

Materials and methods. We have examined 80 children aged from 6 months to 3 years old with acute obstructive bronchitis. Patients were divided into two groups. The children of the first group (n=40) received systemic corticosteroids, the children of the second group (n=40) received inhaled corticosteroids. We determined the concentration of total IgE, content of IFN-γ, IL-4 and IL-13 in serum by ELISA and the expression of the transcription factor NF-κB in lymphocytes of peripheral blood by flow cytometry at all the children before the treatment start and after the therapy end.

Results. Most of the children, who were examined, had been admitted to the hospital on the second or third day of the disease. They had functional disorder of breathing due to respiratory ventilation failure degree I-II by the obstructive type and moderately expressed catarrhal and intoxication syndrome. The content of inflammatory cytokines in serum and the level of activity of the transcription factor NF-κB almost correlated with the reference value. It emerges that acute obstructive bronchitis accompanied mostly local, not systemic changes in immune status. It was shown that the positive impact of the activity of transcription factor NF-κB had almost the same force on the concentration of  both IFN-γ and IgE in serum (r =+0.41, r =+0.36, respectively). During treatment with using systemic corticosteroids respiratory disorders were managed within 4.3±0.3 days. The cough became productive at 3.4±0.2 days of treatment at 65% of our observations. Dry wheezing and wet microvesicular crepitations were heard over the lungs for 2.2±0.3 and 4.9±0.4 days respectively. The duration of intoxication syndrome was 2.6±0.2 days. Clinical improvement of patients accompanied by significant and paradoxical increase in the content of IL-12 to 211.11±21.09 pg/ml (p≤0.05) in serum. During treatment using inhaled corticosteroids respiratory disorders were managed within 2.8±0.3 days (p>0.05 compared to patients of the first group). The dynamics of cough and auscultation picture were the same as in the first group. Leveling symptoms of intoxication was observed at 2.7±0.3 day of treatment (p>0.05). At the same time during therapy with inhaled corticosteroids there was a significant decrease in the concentration of IgE to 6.58±0.73 IU/ml (p≤0.05) in serum and increased number of lymphocytes expressing NF-κB (52.43±5.95; p≤0.05). Under the influence of either systemic corticosteroids or inhaled corticosteroids, the impact of the transcription factor NF-κB on proinflammatory cytokines content disappeared. During treatment using systemic corticosteroids IL-13 suppressed the activity of the transcription factor NF-κB. Also, significant positive effect of IL-13 on the concentration of IL-4 (r=+0.37; p≤0.05) and IL-12 (r=+0.37; p≤0.05) appeared. Applying the inhaled corticosteroids led to the disappearance of significant relations between the content of different molecular pro-inflammatory components, which evidenced the suppression of inflammation as an integrated process.

Conclusions. The transcription factor NF-κB, having substantially the same impact on the IFN-γ concentration and IgE in serum, defines the features of inflammation, which has predominantly local nature, during acute obstructive bronchitis. Corticosteroids therapy promotes the disappearance of the effect of NF-κB on the content of pro-inflammatory cytokines. Inhaled corticosteroids, in addition, lead to a reduction in the concentration of IgE in the blood and inhibit the activity of pro-inflammatory intracellular cascades. High clinical efficiency and safety profile prove the feasibility of their use in the treatment of acute obstructive bronchitis at infants as the drugs of pathogenetic therapy.


Bibliography

1. Абатуров А.Е., Волосовец А.П., Юлиш Е.И. Индукция молекулярных механизмов неспецифической защиты респираторного тракта. — К.: Приватна друкарня ФО-П Сторожук О.В., 2012. — 240 с.

2. Антомонов М.Ю. Математическая обработка и анализ медико-биологических данных [Текст] / М.Ю. Антомонов. — К.: Фірма малого друку, 2006. — 558 с.

3. Геппе Н.А. Современные подходы к выбору медикаментозного комплекса неотложной терапии обструктивного синдрома при заболеваниях органов дыхания у детей и подростков / Н.А. Геппе, А.Б. Малахов // Эффективная фармакотерапия. Педиатрия. — 2012. — № 1. — С. 32-36.

4. Зайцева С.В. Терапия острого обструктивного синдрома у детей с острыми респираторными заболеваниями / С.В. Зай–цева, С.Ю. Снитко, О.В. Зайцева [и др.] // Лечащий врач. — 2013. — № 11. — С. 50-55.

5. Локшина Э.Э. Ингаляционная терапия респираторных заболеваний у детей / Э.Э. Локшина, О.В. Зайцева, С.В. Зайцева // Практическая пульмонология. — 2012. — № 4. — С. 41-45.

6. Мизерницкий Ю.Л. Дифференциальная диагностика и дифференцированная терапия острой бронхиальной обструкции при ОРИ у детей раннего возраста / Ю.Л. Мизерницкий // Практическая медицина. — 2014. — № 9(85). — С. 82-88.

7. Соловьева Н.А. Бронхообструктивный синдром у детей грудного возраста / Н.А. Соловьева, Н.А. Ильенкова, С.В. Смирнова // Российский педиатрический журнал. — 2014. — № 4. — С. 32-38.

8. Чернышева О.Е. Острые бронхиты у детей / О.Е. Чернышева, Л.Л. Поповиченко // Здоровье ребенка. — 2009. — № 6. — С. 69-75.

9. Швец Е.А. Клинико-иммунологические характеристики при синдроме бронхиальной обструкции у детей. / Е.А. Швец, В.Г. Савватеева, Е.И. Васильева // Сибирский медицинский журнал. — 2010. — № 2. — С. 8-11.

10. Batra S. Nuclear factor-κB: a key regulator in health and disease of lungs / S. Batra, G. Balamayooran, M.K. Sahoo // Arch. Immunol. Ther. Exp. (Warsz). — 2011. — Vol. 59, № 2. — P. 335-51.

11. Deepak P. Interleukin-13-induced type II polarization of inflammatory macrophages is mediated through suppression of nuclear factor-kappaB and preservation of IkappaBalpha in a T-cell lymphoma / P. Deepak, S. Kumar, A. Acharya // Clin. Exp. Immunol. — 2007. — Vol. 149, № 2. — P. 378-86.

12. Imanifooladi A.A. The role of nuclear factor kappa B in inflammatory lung disease / A.А. Imanifooladi, S. Yazdani, M.R. Nourani // Inflamm. Allergy Drug Targets. — 2010. — Vol. 9, № 3. — P. 197-205.

13. Wu L.C. Targeting IgE production in mice and humans / L.C.Wu, H. Scheerens // Curr. Opin. Immunol. — 2014. — Vol. 31. — P. 8-15.


1. Abaturov AE, Volosovets AP, Yulish EI. [Induction of molecular mechanisms of nonspecific protection of the respiratory tract]. Kiev: Private Printing FO-P Storozhuk OV; 2012. 240 p. Russian.

2.  Antomonov MYu. [Mathematical processing and analysis of medical and biological data]. Kiev: Firm small print; 2006. 558 p. Russian.

3. Geppe NA, Malakhov AB. [Modern approaches to the choice of a complex medical emergency treatment of obstructive syndrome for respiratory diseases in children and adolescents]. Effective Pharmacotherapy. Pediatrics. 2012;1:32-36. Russian.

4. Zaitseva SV, Snitko SYu, Zaitseva OV, Lokshina EE. [Treatment of acute obstructive syndrome in children with acute respiratory infections]. Lechaschii Vrach Journal. 2013;11:50-55. Russian.

5. Lokshina EE, Zaitseva OV, Zaitseva SV. [Inhalation therapy of respiratory diseases in children]. Practical Pulmonology. 2012;4:41-45. Russian.

6. Mizernickij YuL. [Differential diagnosis and differentiated treatment of acute bronchial obstruction at ARI in infants]. Practical Medicine. 2014; 9(85):82-88. Russian.

7. Solovieva NA, Ilyenkova NA, Smirnova SV. [Bronchial obstruction in infants]. Russian Journal of Pediatrics. 2014;4:32-38. Russian.

8.  Chernyshova OE, Popovychenko LL. [Acute bronchitis in children]. Child’s Health. 2009;6:69–75. Russian.

9.   Shvets EA, Savvateeva VG, Vasilyeva EI. [Clinical and immunological characteristics of the syndrome of bronchial obstruction in children]. Siberian Journal of Medicine. 2010;2:8-11. Russian.

10. Batra S, Balamayooran G, Sahoo MK.Nuclear factor- κB: a key regulator in health and disease of lungs. Arch. Immunol. Ther. Exp. (Warsz).2011 Oct;59(2):335–51. doi: 10.1007/s00005-011-0136-z.

11.  Deepak P, Kumar S, Acharya A. Interleukin-13-induced type II polarization of inflammatory macrophages is mediated through suppression of nuclear factor-kappaB and preservation of IkappaBalpha in a T cell lymphoma. Clin. Exp. Immunol.2007 Aug;149(2):378-86. doi: 10.1111/j.1365-2249.2007.03427.x.

12. Imanifooladi AA, Yazdani S, Nourani MR. The role of nuclear factor kappa B in inflammatory lung disease. Inflamm. Allergy Drug Targets.2010 Jul;9(3):197–205. doi: 10.2174/187152810792231904

13.  Wu LC, Scheerens H. Targeting IgE production in mice and humans. Curr. Opin. Immunol.2014 Dec;31:8-15. doi: 10.1016/j.coi.2014.08.001.


Back to issue