Роль неспецифического протеолиза в развитии альтеративных изменений легочной ткани при использовании электронных сигарет

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. 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. 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. 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.

1. 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.

2. 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.

3. 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/9789240032095

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. Hachem A., Gartenhaus R.B. Oncogenes as molecular targets in lymphoma. Blood. 2005; 106 (6): 1911–1923. DOI: 10.1182/blood-2004-12-4621.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.