pulmoПульмонологияPULMONOLOGIYA0869-01892541-9617Scientific and Practical Journal “PULMONOLOGIYA” LLC10.18093/0869-0189-2023-33-3-342-349pulmo-4178Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL STUDIESРоль неспецифического протеолиза в развитии альтеративных изменений легочной ткани при использовании электронных сигаретThe role of nonspecific proteolysis in the development of alterative changes in lung tissue when using electronic cigaretteshttps://orcid.org/0000-0001-9401-4398АлиевЛ. Л.AliyevL. L.

Алиев Леонид Леонидович – кандидат медицинских наук, доцент кафедры общей и клинической патофизиологии Института «Медицинская академия имени С.И.Георгиевского».

295051, Республика Крым, Симферополь, бульвар Ленина, 5 / 7; тел.: (3652) 554-940

Leonid L. Aliyev - Candidate of Medicine, Associate Professor, Department of General and Clinical Pathophysiology, Institute “Medical Academy named after S.I.Georgievsky”, V.I.Vernadsky Crimean Federal University, Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation

Bulv. Lenina 5/7, Simferopol, 295051, Crimea Republic; tel.: (3652) 554-940

all.spitfire@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7096-9587АлиевМ. А.AliyevM. A.

Алиев Мухамед Ахметович – студент VI курса Института «Медицинская академия имени С.И.Георгиевского».

295051, Республика Крым, Симферополь, бульвар Ленина, 5 / 7; тел.: (3652) 554-940

Mukhamed A. Aliyev - 6th year student, Institute “Medical Academy named after S.I.Georgievsky”.

Bulv. Lenina 5/7, Simferopol, 295051, Crimea Republic; tel.: (3652) 554-940

aliev.muhamed17@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5920-8664МаксимоваП. Е.MaximovaP. E.

Максимова Полина Евгеньевна – студентка VI курса Института «Медицинская академия имени С.И.Георгиевского».

295051, Республика Крым, Симферополь, бульвар Ленина, 5 / 7; тел.: (3652) 554-940

Polina E. Maximova - 6th year student, Institute “Medical Academy named after S.I.Georgievsky”.

Bulv. Lenina 5/7, Simferopol, 295051, Crimea Republic; tel.: (3652) 554-940

pmaksq@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1884-2620МакалишТ. П.MakalishT. P.

Макалиш Татьяна Павловна – кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Центральной научно-исследовательской лаборатории Института «Медицинская академия имени С.И.Георгиевского».

295051, Республика Крым, Симферополь, бульвар Ленина, 5 / 7; тел.: (3652) 554-896

Tatiana P. Makalish - Candidate of Biology, Leading Researcher, Central Research Laboratory, Institute “Medical Academy named after S.I.Georgievsky”.

Bulv. Lenina 5/7, Simferopol, 295051, Crimea Republic; tel.: (3652) 554-896

gemini_m@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9400-1826КубышкинА. В.KubyshkinA. V.

Кубышкин Анатолий Владимирович – доктор медицинских наук, профессор кафедры общей и клинической патофизиологии Института «Медицинская академия имени С.И.Георгиевского».

295051, Республика Крым, Симферополь, бульвар Ленина, 5 / 7; тел.: (3652) 554-968

Anatoly V. Kubyshkin, Doctor of Medicine, Professor, Department of General and Clinical Pathophysiology, Institute “Medical Academy named after S.I.Georgievsky”.

Bulv. Lenina 5/7, Simferopol, 295051, Crimea Republic; tel.: (3652) 554-968

kubyshkin_av@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5920-8664ЗяблицкаяЕ. Ю.ZyablitskayaE. Yu.

Зяблицкая Евгения Юрьевна – доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник, заведующая Центральной научно-исследовательской лабораторией Института «Медицинская академия имени С.И.Георгиевского».

295051, Республика Крым, Симферополь, бульвар Ленина, 5 / 7; тел.: (3652) 554-896

Evgeniya Yu. Zyablitskaya, Doctor of Medicine, Leading Researcher, Head of the Central Research Laboratory, Institute “Medical Academy named after S.I.Georgievsky.

Bulv. Lenina 5/7, Simferopol, 295051, Crimea Republic; tel.: (3652) 554-896

evgu79@mail.ruГригорьянцА. В.GrigoryantsA. V.

Григорьянц Армен Владимирович – кандидат медицинских наук, доцент кафедры патологической анатомии с секционным курсом Института «Медицинская академия имени С.И. Георгиевского».

295051, Республика Крым, Симферополь, бульвар Ленина, 5 / 7; тел.: (3652) 554-707

Armen V. Grigoryants - Candidate of Medicine, Associate Professor, Department of Pathological Anatomy with a sectional course, Institute “Medical Academy named after S.I.Georgievsky”.

Bulv. Lenina 5/7, Simferopol, 295051, Crimea Republic; tel.: (3652) 554-707

aliev.muhamed17@gmail.comКариофиллидисЯ.KaryophyllidisYa.

Кариофиллидис Яннис – лаборант Центральной научно-исследовательской лаборатории Института «Медицинская академия имени С.И. Георгиевского».

295051, Республика Крым, Симферополь, бульвар Ленина, 5 / 7; тел.: (3652) 554-896

Yannis Karyophyllidis - Laboratory Assistant, Central Research Laboratory, Institute “Medical Academy named after S.I.Georgievsky”.

Bulv. Lenina 5/7, Simferopol, 295051, Crimea Republic; tel.: (3652) 554-896

aliev.muhamed17@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-8794-6928МитрушкинД. И.MitrushkinD. I.

Митрушкин Дмитрий Игоревич – кандидат медицинских наук, ассистент кафедры внутренней медицины № 1 Института «Медицинская академия имени С.И.Георгиевского».

295051, Республика Крым, Симферополь, бульвар Ленина, 5 / 7; тел.: (3652) 554-930

Dmitry I. Mitrushkin - Candidate of Medicine, Assistant, Department of Internal Medicine No.1, Institute “Medical Academy named after S.I.Georgievsky”.

Bulv. Lenina 5/7, Simferopol, 295051, Crimea Republic; tel.: (3652) 554-930

dr.dimoshka2003@mail.ruИнститут «Медицинская академия имени С.И. Георгиевского» Крымского федерального автономного образовательного учреждения высшего образования «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского» Министерства науки и высшего образования Российской ФедерацииРоссияInstitute “Medical Academy named after S.I.Georgievsky”, V.I. Vernadsky Crimean Federal University, Ministry of Science and Higher Education of the Russian FederationRussian Federation202308062023333342349Copyright © Алиев Л.Л., Алиев М.А., Максимова П.Е., Макалиш Т.П., Кубышкин А.В., Зяблицкая Е.Ю., Григорьянц А.В., Кариофиллидис Я., Митрушкин Д.И., 20232023Алиев Л.Л., Алиев М.А., Максимова П.Е., Макалиш Т.П., Кубышкин А.В., Зяблицкая Е.Ю., Григорьянц А.В., Кариофиллидис Я., Митрушкин Д.И.Aliyev L.L., Aliyev M.A., Maximova P.E., Makalish T.P., Kubyshkin A.V., Zyablitskaya E.Y., Grigoryants A.V., Karyophyllidis Y., Mitrushkin D.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.pulmonology.ru/pulm/article/view/4178

В последние годы число людей, использующих электронные сигареты (ЭС), неуклонно растет во всем мире. Действие ЭС основано на нагревании и испарении компонентов смеси, содержащей пропиленгликоль, растительный глицерин, никотин и ароматизаторы. По данным некоторых исследований сообщается не только о тяжелых формах повреждения легких, вызванных использованием ЭС, но и смертельных исходах, что обусловливает целесообразность проведения исследований, посвященных изучению патогенетических механизмов развития таких осложнений. Одним из механизмов является активация неспецифического протеолиза, сопровождающегося деструкцией соединительнотканных компонентов гематоальвеолярного барьера.

Целью исследования явилось изучение динамики показателей протеиназ-ингибиторной системы, а также ее роли в развитии морфологической альтерации легочной ткани при экспериментальном моделировании воздействия ЭС.

Материалы и методы

Материалы и методы. Экспериментальные исследования проведены на белых крысах-самцах (n = 24) линии Wistar массой тела 160–180 г. Моделирование использования ЭС проводилось путем интервального воздействия испарений курительных смесей с использованием POD-системы, подключенной к двухканальному компрессору.

Результаты

Результаты. Данные анализа состояния неспецифической протеиназ-ингибиторной системы в бронхоальвеолярном смыве и сыворотке крови у крыс, а также результаты морфологических исследований свидетельствуют об активации трипсиноподобных протеиназ и истощении локального антитриптического потенциала, вызывающих биохимическую альтерацию с последующим развитием структурных изменений тканей легких. Последние характеризуются развитием застойных явлений, лейкоцитарной инфильтрацией, а также разрастанием стромы. Кроме того, при воздействии содержащих никотин смесей наблюдались изменения состояния протеиназ-ингибиторной системы, а на системном уровне – сыворотки крови. Последние характеризуются компенсаторным повышением антитриптической активности.

Заключение

Заключение. Таким образом, результаты исследования свидетельствуют об активации трипсиноподобных протеиназ в бронхоальвеолярном смыве, оказывающих повреждающее воздействие на ткань легких, вследствие которого развиваются нарушения тканевой гемодинамики, экстравазация лейкоцитов, ремоделирование и утолщение гематоальвеолярного барьера.

In recent years, the number of electronic cigarettes (ES) users has been growing steadily around the world. ES heat and vaporize components of a mixture of propylene glycol, vegetable glycerin, nicotine, and flavors. Reports of severe forms of lung injury caused by the use of ES, some of which have resulted in death, urge studying the pathogenetic mechanisms of such complications. One of the mechanisms is the activation of nonspecific proteolysis accompanied by the destruction of connective tissue components of the blood-air barrier.

Aim of the study

Aim of the study. To study the dynamics of the proteinase-inhibitor system indicators and its role in the morphological changes of lung tissue in experimental modeling of the effects of ES.

Methods

Methods. Experimental studies were performed in 24 white male Wistar rats weighing 160 – 180 g. ES use of was simulated by intermittent exposure to smoke mixture vapors using a POD system connected to a two-channel compressor.

Results

Results. Analysis of the state of the nonspecific proteinase inhibitory system in rat broncho-alveolar lavage and blood serum and the results of morphological studies indicate activation of trypsin-like proteinases and depletion of the local antitryptic potential, leading to biochemical changes with subsequent structural changes in lung tissue. The latter are characterized by congestion, leukocyte infiltration, and stromal proliferation. In addition, exposure to nicotine-containing mixtures has been shown to affect the proteinase inhibitory system and blood serum composition, which is associated with a compensatory increase in antitrypsin activity.

Conclusion

Conclusion. The results of the study indicate the activation of trypsin-like proteinases in broncho-alveolar lavage, which have a damaging effect on lung tissue, leading to disturbances in tissue hemodynamics, extravasation of leukocytes, remodeling and thickening of the blood-air barrier.

электронные сигаретынеспецифические протеиназыингибиторы протеолизавоспаление. Конфликт интересовelectronic cigarettesnon-specific proteinasesproteolysis inhibitorsinflammationИсследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, программа «Приоритет-2030» № 075-15-2021-1323The study was financially supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation within the Priority 2030 Program No.075-15-2021-1323ReferencesKasza K.A., Ambrose B.K., Conway K.P. et al. Tobacco-product use by adults and youths in the United States in 2013 and 2014. N. Engl. J. Med. 2017; 376 (4): 342–353. DOI: 10.1056/NEJMsa1607538.Kasza K.A., Ambrose B.K., Conway K.P. et al. Tobacco-product use by adults and youths in the United States in 2013 and 2014. N. Engl. J. Med. 2017; 376 (4): 342–353. DOI: 10.1056/NEJMsa1607538.Gentzke A.S., Wang T.W., Jamal A. et al. Tobacco product use among middle and high school students – United States, 2020. MMWR Morb. Mortal. Wkly Rep. 2020; 69 (50): 1881–1888. DOI: 10.15585/mmwr.mm6950a1.Gentzke A.S., Wang T.W., Jamal A. et al. Tobacco product use among middle and high school students – United States, 2020. MMWR Morb. Mortal. Wkly Rep. 2020; 69 (50): 1881–1888. DOI: 10.15585/mmwr.mm6950a1.World Health Organization. WHO report on the global tobacco epidemic 2021: addressing new and emerging products. Geneva; 2021. Available at: https://www.who.int/publications/i/item/9789240032095World Health Organization. WHO report on the global tobacco epidemic 2021: addressing new and emerging products. Geneva; 2021. Available at: https://www.who.int/publications/i/item/9789240032095Cao D.J., Aldy K., Hsu S. et al. Review of health consequences of electronic cigarettes and the outbreak of electronic cigarette, or vaping, product use-associated lung injury. J. Med. Toxicol. 2020; 16 (3): 295–310. DOI: 10.1007/s13181-020-00772-w.Cao D.J., Aldy K., Hsu S. et al. Review of health consequences of electronic cigarettes and the outbreak of electronic cigarette, or vaping, product use-associated lung injury. J. Med. Toxicol. 2020; 16 (3): 295–310. DOI: 10.1007/s13181-020-00772-w.Seitz C.M., Kabir Z. Burn injuries caused by e-cigarette explosions: a systematic review of published cases. Tob. Prev. Cessat. 2018; 4: 32. DOI: 10.18332/tpc/94664.Seitz C.M., Kabir Z. Burn injuries caused by e-cigarette explosions: a systematic review of published cases. Tob. Prev. Cessat. 2018; 4: 32. DOI: 10.18332/tpc/94664.Wang L., Wang Y., Chen J. et al. A review of toxicity mechanism studies of electronic cigarettes on respiratory system. Int. J. Mol. Sci. 2022; 23 (9): 5030. DOI: 10.3390/ijms23095030.Wang L., Wang Y., Chen J. et al. A review of toxicity mechanism studies of electronic cigarettes on respiratory system. Int. J. Mol. Sci. 2022; 23 (9): 5030. DOI: 10.3390/ijms23095030.Schier J.G., Meiman J.G., Layden J. et al. Severe pulmonary disease associated with electronic-cigarette-product use – interim guidance. MMWR Morb. Mortal. Wkly Rep. 2019; 68 (36): 787–790. DOI: 10.15585/mmwr.mm6836e2.Schier J.G., Meiman J.G., Layden J. et al. Severe pulmonary disease associated with electronic-cigarette-product use – interim guidance. MMWR Morb. Mortal. Wkly Rep. 2019; 68 (36): 787–790. DOI: 10.15585/mmwr.mm6836e2.Perrine C.G., Pickens C.M., Boehmer T.K. et al. Characteristics of a multistate outbreak of lung injury associated with E-cigarette use, or vaping – United States, 2019. MMWR Morb. Mortal. Wkly Rep. 2019; 68 (39): 860–864. DOI: 10.15585/mmwr.mm6839e1.Perrine C.G., Pickens C.M., Boehmer T.K. et al. Characteristics of a multistate outbreak of lung injury associated with E-cigarette use, or vaping – United States, 2019. MMWR Morb. Mortal. Wkly Rep. 2019; 68 (39): 860–864. DOI: 10.15585/mmwr.mm6839e1.Cherian S.V., Kumar A., Estrada-Y-Martin R.M. E-cigarette or vaping product-associated lung injury: a review. Am. J. Med. 2020; 133 (6): 657–663. DOI: 10.1016/j.amjmed.2020.02.004.Cherian S.V., Kumar A., Estrada-Y-Martin R.M. E-cigarette or vaping product-associated lung injury: a review. Am. J. Med. 2020; 133 (6): 657–663. DOI: 10.1016/j.amjmed.2020.02.004.Halpin D.M.G. Precision medicine in chronic obstructive pulmonary disease. Chin. Med. J. (Engl.). 2022; 135 (10): 1156–1162. DOI: 10.1097/CM9.0000000000002042.Halpin D.M.G. Precision medicine in chronic obstructive pulmonary disease. Chin. Med. J. (Engl.). 2022; 135 (10): 1156–1162. DOI: 10.1097/CM9.0000000000002042.Hachem A., Gartenhaus R.B. Oncogenes as molecular targets in lymphoma. Blood. 2005; 106 (6): 1911–1923. DOI: 10.1182/blood-2004-12-4621.Hachem A., Gartenhaus R.B. Oncogenes as molecular targets in lymphoma. Blood. 2005; 106 (6): 1911–1923. DOI: 10.1182/blood-2004-12-4621.Meyer N.J., Gattinoni L., Calfee C.S. Acute respiratory distress syndrome. Lancet. 2021; 398 (10300): 622–637. DOI: 10.1016/S01406736(21)00439-6.Meyer N.J., Gattinoni L., Calfee C.S. Acute respiratory distress syndrome. Lancet. 2021; 398 (10300): 622–637. DOI: 10.1016/S0140-6736(21)00439-6.Corriden R., Moshensky A., Bojanowski C.M. et al. E-cigarette use increases susceptibility to bacterial infection by impairment of human neutrophil chemotaxis, phagocytosis, and NET formation. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2019; 318 (1): C205–214. DOI: 10.1152/ajpcell.00045.2019.Corriden R., Moshensky A., Bojanowski C.M. et al. E-cigarette use increases susceptibility to bacterial infection by impairment of human neutrophil chemotaxis, phagocytosis, and NET formation. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2019; 318 (1): C205–214. DOI: 10.1152/ajpcell.00045.2019.Wills T.A., Pagano I., Williams R.J., Tam E.K. E-cigarette use and respiratory disorder in an adult sample. Drug Alcohol Depend. 2019; 194: 363–370. DOI: 10.1016/j.drugalcdep.2018.10.004.Wills T.A., Pagano I., Williams R.J., Tam E.K. E-cigarette use and respiratory disorder in an adult sample. Drug Alcohol Depend. 2019; 194: 363–370. DOI: 10.1016/j.drugalcdep.2018.10.004.Osei A.D., Mirbolouk M., Orimoloye O.A. et al. Association between e-cigarette use and cardiovascular disease among never and current combustible-cigarette smokers. Am. J. Med. 2019; 132 (8): 949–954. e2. DOI: 10.1016/j.amjmed.2019.02.016.Osei A.D., Mirbolouk M., Orimoloye O.A. et al. Association between e-cigarette use and cardiovascular disease among never and current combustible-cigarette smokers. Am. J. Med. 2019; 132 (8): 949–954.e2. DOI: 10.1016/j.amjmed.2019.02.016.Polosa R., Cibella F., Caponnetto P. et al. Health impact of E-cigarettes: a prospective 3.5-year study of regular daily users who have never smoked. Sci. Rep. 2017; 7 (1): 13825. DOI: 10.1038/s41598-01714043-2.Polosa R., Cibella F., Caponnetto P. et al. Health impact of E-cigarettes: a prospective 3.5-year study of regular daily users who have never smoked. Sci. Rep. 2017; 7 (1): 13825. DOI: 10.1038/s41598-017-14043-2.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.