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" Том 15, №5, 2020

Back to issue

The effect of a probiotic containing a strain of Lactobacillus rhamnosus GG on the level of human β-defensin 2 (HbD-2) and cathelicidin (LL-37) in the secretion of the upper respiratory tract and respiratory morbidity in children with bronchial asthma and allergic rhinitis

Authors: Больбот Ю.К., Бордій Т.А., Віленський Я.В.
Державний заклад «Дніпропетровська медична академія Міністерства охорони здоров’я України», м. Дніпро, Україна

Categories: Pediatrics/Neonatology

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Актуальність. На сьогодні алергічні захворювання респіраторного тракту, зокрема бронхіальна астма й алергічний риніт, у дітей є актуальною медико-соціальною проблемою, асоційованою з високим ризиком інвалідизації, суттєвим зниженням якості життя пацієнтів та їх сімей, а також значним фінансовим навантаженням на пацієнтів і державу. Бронхіальна астма й алергічний риніт часто співіснують, обтяжуючи перебіг одне одного. Діти, хворі на респіраторні алергічні захворювання, особливо вразливі до розвитку гострої респіраторної вірусної інфекції (ГРВІ), а респіраторні віруси, в свою чергу, відіграють важливу роль у патогенезі бронхіальної астми й алергічного риніту, сприяючи розвитку захворювань і виступаючи тригерами їх загострень. Однією з можливих причин схильності до частих ГРВІ у дітей з алергічною патологією респіраторної системи може бути недостатність неспецифічних факторів мукозального імунітету респіраторного тракту — ендогенних катіоноактивних амфіфільних антимікробних пептидів, зокрема кателіцидину (LL-37) та людських дефензинів. За даними низки досліджень, дані антимікробні пептиди проявляють противірусну, антимікробну та імуномодулюючу дію. При цьому даних щодо стану продукції антимікробних пептидів та їх впливу на респіраторну захворюваність у дітей з алергічними захворюваннями в сучасній літературі недостатньо. В той же час в низці літературних джерел описано позитивний вплив окремих пробіотичних штамів, зокрема Lactobacillus rhamnosus GG, на загальну резистентність до респіраторної вірусної інфекції та профілактику атопічних захворювань. Метою нашої роботи стало вивчення рівнів антимікробних пептидів (людського β-дефензину 2 (HbD-2) та LL-37) у секреті слизових оболонок верхніх дихальних шляхів у дітей з бронхіальною астмою й алергічним ринітом, з’ясування їх ролі у захисті від респіраторної вірусної інфекції у даного контингенту хворих та оцінка ефективності застосування пробіотичного препарату, що містить Lactobacillus rhamnosus GG, з метою профілактики ГРВІ та зниження частоти вірус-індукованих загострень алергічної патології. Матеріали та методи. Нами було проведено клініко-лабораторне обстеження 76 дітей віком від 7 до 17 років, з яких у 24 був діагностований алергічний риніт, у 28 дітей — бронхіальна астма, а у 24 — бронхіальна астма й алергічний риніт. Групу контролю становили 20 клінічно здорових дітей відповідного віку та статі. Окрім загальноклінічних, методи дослідження включали аналіз патернів респіраторної захворюваності, визначення рівнів антимікробних пептидів LL-37, HbD-2 у секреті верхніх дихальних шляхів методами імуноферментного та статистичного аналізу. Результати. Встановлено, що діти з алергічними захворюваннями респіраторного тракту характеризуються більшою частотою ГРВІ (на 30 %) з більш частим залученням у запальний процес нижніх дихальних шляхів (на 72 %), що обумовлює більшу тривалість захворювань (на 95 %) порівняно із здоровими дітьми. У дітей з алергічним ринітом і бронхіальною астмою виявлено суттєве зниження рівнів антимікробних пептидів у секреті верхніх дихальних шляхів порівняно з групою контролю. На рівні антимікробних пептидів у секреті верхніх дихальних шляхів найбільшою мірою негативно впливає ступінь активності алергічного запалення, що супроводжується відсутністю контролю симптомів, а позитивно — прийом препаратів базисної терапії та відсутність симптомів. Разом з тим навіть за наявності повного контролю симптомів алергічних захворювань, тобто при мінімальному рівні алергічного запалення в дихальних шляхах, рівні антимікробних пептидів були вірогідно нижчими, ніж у дітей контрольної групи. Встановлено, що існує зворотний зв’язок між рівнями антимікробних пептидів і частотою та тривалістю ГРВІ у дітей з алергічними захворюваннями, найбільш виражений при бронхіальній астмі. Висновки. Прийом пробіотичного препарату, що містить штам Lactobacillus rhamnosus GG, протягом 1 місяця додатково до базисної терапії алергічного риніту та бронхіальної астми сприяв вірогідному підвищенню рівнів HbD-2 (в середньому на 27 %) та LL-37 (в середньому на 60 %) у секреті верхніх дихальних шляхів, що супроводжувалось зниженням частоти ГРВІ в середньому на 26 % (в тому числі й епізодів із залученням нижніх дихальних шляхів), зменшенням середньої тривалості ГРВІ на 22 % протягом наступного року та зниженням вірус-індукованих загострень на 25,7 %.

Актуальность. На сегодняшний день аллергические заболевания респираторного тракта, в частности бронхиальная астма и аллергический ринит, у детей являются актуальной медико-социальной проблемой, ассоциированной с высоким риском инвалидизации, существенным снижением качества жизни пациентов и их семей, а также значительной финансовой нагрузкой на пациентов и государство. Бронхиальная астма и аллергический ринит часто сосуществуют, обременяя течение друг друга. Дети, больные респираторными аллергическими заболеваниями, являются особенно уязвимыми к развитию острой респираторной вирусной инфекции (ОРВИ), а респираторные вирусы, в свою очередь, играют важную роль в патогенезе бронхиальной астмы и аллергического ринита, способствуя развитию заболеваний и выступая триггерами их обострений. Одной из возможных причин склонности к частым ОРВИ у детей с аллергической патологией дыхательной системы может быть недостаточность неспецифических факторов мукозального иммунитета респираторного тракта — эндогенных катионоактивных амфифильных антимикробных пептидов, в частности кателицидина (LL-37) и человеческих дефензинов. По данным ряда исследований, эти антимикробные пептиды проявляют противовирусное, антимикробное и иммуномодулирующее действие. При этом данных о состоянии продукции антимикробных пептидов и их влиянии на респираторную заболеваемость у детей с аллергическими заболеваниями в современной литературе недостаточно. В то же время в ряде литературных источников описано положительное влияние отдельных пробиотических штаммов, в частности Lactobacillus rhamnosus GG, на общую резистентность к респираторной вирусной инфекции и профилактику атопических заболеваний. Целью нашей работы стало изучение уровней антимикробных пептидов (человеческого β-дефензина 2 (HbD-2) и LL-37) в секрете слизистых оболочек верхних дыхательных путей у детей с бронхиальной астмой и аллергическим ринитом, выяснение их роли в защите от респираторной вирусной инфекции у данного контингента больных и оценка эффективности применения пробиотического препарата, содержащего Lactobacillus rhamnosus GG, с целью профилактики ОРВИ и снижения частоты вирус-индуцированных обострений аллергической патологии. Материалы и методы. Нами было проведено клинико-лабораторное обследование 76 детей в возрасте от 7 до 17 лет, из которых у 24 был диагностирован аллергический ринит, у 28 детей — бронхиальная астма, а у 24 — бронхиальная астма и аллергический ринит. Группу контроля составили 20 клинически здоровых детей соответствующего возраста и пола. Кроме общепринятых клинических, методы исследования включали анализ паттернов респираторной заболеваемости, определение уровней антимикробных пептидов LL-37, HbD-2 в секрете верхних дыхательных путей методами иммуноферментного и статистического анализа. Результаты. Установлено, что дети с аллергическими заболеваниями респираторного тракта характеризуются большей частотой ОРВИ (на 30 %) с более частым вовлечением в воспалительный процесс нижних дыхательных путей (на 72 %), что обусловливает более длительную продолжительность заболеваний (на 95 %) по сравнению со здоровыми детьми. У детей с аллергическим ринитом и бронхиальной астмой обнаружено существенное снижение уровней антимикробных пептидов в секрете верхних дыхательных путей по сравнению с группой контроля. На уровни антимикробных пептидов в секрете верхних дыхательных путей в наибольшей степени негативно влияет степень активности аллергического воспаления, сопровождающегося отсутствием контроля симптомов, а положительно — прием препаратов базисной терапии и отсутствие симптомов. Вместе с тем даже при наличии полного контроля симптомов аллергических заболеваний, то есть при минимальном уровне аллергического воспаления в дыхательных путях, уровни антимикробных пептидов были достоверно ниже, чем у детей контрольной группы. Установлено, что существует обратная связь между уровнями антимикробных пептидов и частотой и продолжительностью ОРВИ у детей с аллергическими заболеваниями, которая в наибольшей степени выражена при бронхиальной астме. Выводы. Прием пробиотического препарата, содержащего штамм Lactobacillus rhamnosus GG, в течение 1 месяца дополнительно к базисной терапии аллергического ринита и бронхиальной астмы способствовал достоверному повышению уровней HbD-2 (в среднем на 27 %) и LL-37 (в среднем на 60 %) в секрете верхних дыхательных путей, что сопровождалось снижением частоты ОРВИ в среднем на 26 % (в том числе и эпизодов с привлечением нижних дыхательных путей), уменьшением средней продолжительности ОРВИ на 22 % в течение следующего года и снижением вирус-индуцированных обострений на 25,7 %.

Background. Today, allergic respiratory diseases in children, including asthma and allergic rhinitis, are a relevant medical and social problem associated with a high risk of disability, a significant reduction in the quality of life of patients and their families, and a significant financial burden on patients and the government. Bronchial asthma and allergic rhinitis often coexist, complicating the course of each other. Children with respiratory allergic diseases are particularly vulnerable to acute respiratory infections. Respiratory viruses, in turn, play an important role in the pathogenesis of bronchial asthma and allergic rhinitis, contributing to the development of diseases and acting as triggers for their exa­cerbations. One of the possible causes of predisposition to frequent acute respiratory infections in children with allergic pathology of the respiratory system may be a lack of nonspecific factors of mucosal immunity of the respiratory tract — endogenous cationic amphiphilic antimicrobial peptides, in particular, cathelicidin and human defensin. According to many studies, these antimicrobial peptides have antiviral, antimicrobial and immunomodulatory effects. However, nowadays there is insufficient data on the state of production of antimicrobial peptides and their impact on respiratory morbidity in children with allergic diseases. At the same time, some literature sources describe the positive effect of individual probiotic strains, in particular Lactobacillus rhamnosus GG, on the overall resistance to respiratory viral infection and the prevention of atopic diseases. The purpose of our research was to study the concentrations of antimicrobial peptides (HbD-2 and LL-37) in the secretion of the mucous membranes of the upper respiratory tract in children with bronchial asthma and allergic rhinitis, to clarify their role in protection against respiratory viral infection and to estimate the effectiveness of a probiotic preparation containing Lactobacillus rhamnosus GG in the prevention of acute respiratory infections and reduction of the frequency of virus-induced exacerbations of allergic pathology. Materials and methods. We conducted a clinical and laboratory examination of 76 children aged 7 to 17 years, 24 of whom were diagnosed with allergic rhinitis, 28 children — bronchial asthma, and 24 — bronchial asthma and allergic rhinitis. The control group consisted of 20 clinically healthy children of matched age and sex. Research methods also included the analysis of respiratory disease patterns, determination of concentrations of antimicrobial peptides: cathelicidin (LL-37), human β-defensin 2 (HbD-2) in the secretion of the upper respiratory tract by ELISA, and statistical analysis. Results. It was found that children with allergic diseases of the respiratory tract are characterized by a higher frequency of acute respiratory infections (30 %) with more frequent involvement of the lower respiratory tract in the inflammatory process (72 %), which causes a longer duration of disease (95 %) compared to healthy children. The children with allergic rhinitis and bronchial asthma had a significant decrease in the concentrations of antimicrobial peptides in the secretion of the upper respiratory tract compared with the control group. It was found that the level of antimicrobial peptide concentrations in the secretion of the upper respiratory tract is most negatively affected by the allergic inflammation severity, accompanied by a lack of symptom control, and the use of basic therapy and no symptoms have a positive effect. However, even in the presence of complete control of the symptoms of allergic diseases, the levels of antimicrobial peptides were significantly lower than in children of the control group. It was found that there is an inverse relationship between the levels of antimicrobial peptides and the frequency and duration of acute respiratory infections in children with allergic diseases, most pronounced in bronchial asthma. Conclusions. Taking a probiotic drug containing a strain of Lactobacillus rhamnosus GG for a month in addition to the basic therapy of allergic rhinitis and bronchial asthma contributed to a significant increase in levels of HbD-2 (average 27 %) and ­LL-37 (average 60 %) in secretions of the upper respiratory tract, which was accompanied by a decrease in the frequency of acute respiratory infections by an average of 26 % (including episodes involving the lower respiratory tract), a decrease in the average duration of acute respiratory infections by 22 % over the next year and a decrease in virus-induced exacerbations by 25.7 %.


Keywords

діти; бронхіальна астма; алергічний риніт; антимікробні пептиди; кателіцидин; LL-37; людський β-дефензин 2; HbD-2; пробіотичний препарат; Lactobacillus rhamnosus GG; LGG; респіраторна захворюваність

дети; бронхиальная астма; аллергический ринит; антимикробные пептиды; кателицидин; LL-37; человеческий β-дефензин 2; HbD-2; пробиотический препарат; Lactobacillus rhamnosus GG; LGG; респираторная заболеваемость

children; bronchial asthma; allergic rhinitis; antimicrobial peptides; cathelicidin; LL-37; human defensin beta-2; HbD-2; probiotic preparation; Lactobacillus rhamnosus GG; LGG, respiratory morbidity


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

  1. Абатуров А.Е., Крючко Т.А., Леженко Г.А., Завгородняя Н.Ю. Антимикробные пептиды и протеины респираторного тракта, диагностическая значимость и терапевтические возможности. Монография. Харьков: Планета-Принт, 2018. 496 с.
  2. Каннер Е.В., Горелов А.В., Печкуров Д.В., Горелова Е.А., Максимов М.Л., Ермолаева А.С. Мукозальная иммунная система пищеварительного и респираторного трактов: возможности профилактики и лечения инфекционных заболеваний. Медицинский совет. 2019. № 11. С. 100-107. https://doi.org/10.21518/2079-701X-2019-11-100-107.
  3. Романюк Л.И. Аллергический ринит как коморбидное состояние бронхиальной астмы. Астма та алергія. 2013. № 2. С. 62-65.
  4. Чернышева О. Е. Роль инфекционно-воспалительного процесса в формировании бронхиальной астмы у детей. Здоровье ребенка. 2014. № 4. С. 117-124. Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Zd_2014_4_22.
  5. Brozek J.L., Bousquet J., Baena-Cagnani C.E. et al. Allergic Rhinitis and its Impact on Asthma (ARIA) guidelines: 2010 Revision. J. Allergy Clin. Immunol. 2010. Vol. 126. P. 466-76.
  6. Currie S.M., Findlay E.G., McHugh B.J. et al. The human cathelicidin LL-37 has antiviral activity against respiratory syncytial virus. PLos One. 2013 Aug 30. № 8(8). Р.e73659. doi: 10.1371/journal. Pone.0073659.
  7. Hansen T.E., Evjenth В., Holt J. Increasing prevalence of asthma, allergic rhinoconjunctivitis and eczema among schoolchildren: three surveys during the period 1985–2008. Foundation Acta Раеdiatrica. 2013. Vol. 102. P. 47-52.
  8. Jenssen H., Hamill P., Hancock R.E.W. Clin. Microbiol. Rev. 2006. Vol. 7. P. 491-511.
  9. Ng S.C., Hart A.L., Kamm M.A. Mechanisms of action of probio–tics: recent advances. Inflamm. Bowel Dis. 2009. 15(2). 301-312. WGO. Probiotics and Prebiotics. World Gastroenterology Organization. 2011. http://www. worldgastroenterology.org.
  10. Carole Brosseau, Amandine Selle, Debra J. Palmer, Susan L. Prescott, Sйbastien Barbarot, Marie Bodinier. Prebiotics: Mechanisms and Preventive Effects in Allergy. Nutrients. 2019 Aug. 11(8). 1841. Published online 2019 Aug 8. doi: 10.3390/nu11081841.
  11. Tomas Canz. J. Leukoc. Biol. 2004. Vol. 75. P. 34-38.
  12. Kurai D., Saraya T., Ishil H., Takixawa H. Virus-induced exacerbations in asthma and COPD. Fronters in Microbiology. 2013. Vol. 4. P. 1-9.
  13. Villena J., Chiba E., Tomosada Y. et al. Orally administered Lactobacillus rhamnosus modulates the respiratory immune response triggered by the viral pathogen-associated molecular pattern poly(I:C). BMC Immunol. 2012. № 13(53). https://doi.org/10.1186/1471-2172-13-53.
  14. Vladimir Ivashkin, Oxana Zolnikova, Nino Potskherashvili, Alexander Trukhmanov, Natalia Kokina, Natiya Dzhakhaya. A correction of a gut microflora composition for the allergic bronchial asthma complex therapy. Italian Journal of Medicine. 2018. Vol. 12. № 4. https://doi.org/10.4081/itjm.2018.931.

Similar articles

Efficiency of Using Antiinflammatory Drug with Antileukotriene Action — Montelukast Sodium as a Mean of Controlled Therapy of Bronchial Asthma and Allergic Rhinitis in Children
Authors: Охотнікова О.М. - Національна медична академія післядипломної освіти імені П.Л. Шупика, м. Київ, Україна
"Child`s Health" 4 (72) 2016
Date: 2016.08.09
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Clinical researches
Opportunities of prevention of asthma exacerbation induced by respiratory infection  in children using bacterial lysates
Authors: Уманець Т.Р., Лапшин В.Ф., Руднєв О.О.
ДУ «Інститут педіатрії, акушерства та гінекології імені академіка О.М. Лук’янової НАМН України», м. Київ, Україна

"Child`s Health" Том 15, №5, 2020
Date: 2020.09.20
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual
Dynamics of clinical symptoms in children with acute respiratory diseases  and allergic background under the influence of enisamium iodide and desloratadine
Authors: Марушко Ю.В., Гищак Т.В.
Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, м. Київ, Україна

"Child`s Health" Том 14, №1, 2019
Date: 2019.03.06
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Clinical researches
Modern concepts of the role of respiratory infections in the course of allergic diseases in children:  the significance of bacterial lysates
Authors: Уманець Т.Р.
ДУ «Інститут педіатрії, акушерства і гінекології НАМН України», м. Київ, Україна

"Child`s Health" Том 12, №6, 2017
Date: 2017.11.15
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual

Back to issue