Метаболическая и иммунологическая функции легких

В настоящее время предметом активных научных исследований является метаболическая и иммунологическая функция легких. В последние годы стандартизованы методы исследования органических и неорганических летучих соединений в порции выдыхаемого воздуха и его конденсате (КВВ). Метаболическая функция легочной паренхимы состоит в регуляции водно-электролитного обмена, биологически активных аминов и пептидов; уникальные свойства альвеолоцитов 2-го типа и альвеолярных макрофагов проявляются в синтезе и рециркуляции сурфактанта. Особую роль играют эндотелиоциты легочных капилляров, которые осуществляют с помощью ангиотензинпревращающего фермента трансформацию ангиотензина-1 (декапептида) в ангиотензин-2 (октапептид).

Целью работы явилось изучение метаболической, иммунологической и эндокринологической функций легких, а также диагностической роли КВВ.

Результаты. Установлено, что легкие взрослого человека содержат около 20 % иммунных клеток, которые поддерживают нормальный гомеостаз и участвуют в реализации защитного барьера против различных патогенов и аллергенов. Значительная роль принадлежит мукозальному иммунитету, реализуемому мукозоассоциированной лимфоидной тканью, клетками иммунной системы, секреторным иммуноглобулином А и различными энзимами. Многообразны клинические проявления иммунопатологических реакций респираторной системы. Так, в клинической практике можно наблюдать аллергические реакции как немедленного, так и замедленного типа; особое место занимают гранулематозные процессы легочной паренхимы. В слизистой оболочке респираторных путей можно идентифицировать нейроэпителий, который играет важную роль в дифференцировке клеточных структур и морфогенезе легочной ткани. Однако участие легких в эндокринологических реакциях остается в настоящее время малоизученным направлением.

Заключение. По результатам изучения метаболической, иммунологической и эндокринологической функций легких выявлен целый ряд биологических маркеров при таких заболеваниях, как бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь легких, рак легких, пневмония, а исследования протеома КВВ приблизили нас к открытию новых биологических маркеров.

1. Das S., Pal M. Review – non-invasive monitoring of human health by exhaled breath analysis. J. Electrochem. Soc. 2020; 167 (3): 037562. DOI: 10.1149/1945-7111/AB67A6.

2. Marshall B.E. Editorial views: non-respiratory functions of the lung. Anesthesiology. 1973; 39 (6): 573–574. DOI: 10.1097/00000542-197312000-00001.

3. Pauling L., Robinson A.B., Teranishi R., Cary P. Quantitative analysis of urine vapor and breath by gas-liquid partition chromatography. Proc. Natl. Sci. 1971; 68 (10): 2374–2376. DOI: 10.1073/pnas.68.10.2374.

4. Busewski B., Kesy M., Ligor T., Amann A. Human exhaled air analytics: biomarkers of diseases. Biomed. Chromatogr. 2007; 21 (6): 553–566. DOI: 10.1002/bmc.835.

5. Shaji J., Jadhav D. Breath biomarker for clinical diagnosis and different analysis technique. Res. J. Pharm. Biol. Chem Sci. 2010; 1 (3): 639–653. Available at: https://www.rjpbcs.com/pdf/2010_1(3)/75.pdf

6. Horváth I., Barnes P.J., Loukides S. et al. A European Respiratory Society technical standard: exhaled biomarkers in lung disease. Eur. Respir. J. 2017; 49 (4): 1600965. DOI: 10.1183/13993003.00965-2016.

7. Chan H.P., Tran V., Lewis C., Thomas P.S. Elevated levels of oxidative stress markers in exhaled breath condensate. J. Thorac. Oncol. 2009; 4 (2): 172–178. DOI: 10.1097/JTO.0b013e3181949eb9.

8. Liang Y., Yeligar S.M., Brown L.A. Exhaled breath condensate: a promising source for biomarkers of lung diseases. Sci. World J. 2012; 2012: 217518. DOI: 10.1100/2012/217518.

9. Kuroki Y., Voelker D.R. Pulmonary surfactant proteins. J. Biol. Chem. 1994; 269 (42): 25943–25946. Available at: https://www.jbc.org/article/S0021-9258(18)47138-4/fulltext

10. Whitsett J.A., Wert S.E., Weaver T.E. Alveolar surfactant homeostasis and the pathogenesis of pulmonary disease. Annu. Rev. Med. 2010; 61: 105–119. DOI: 10.1146/annurev.med.60.041807.123500.

11. Nikadi P.O., Merrit T.A., Pillers D.A. An overview of pulmonary surfactant in the neonate: genetics, metabolism and the role of surfactant in health and disease. Mol. Genet. Metabol. 2009; 97 (2): 95–101. DOI: 10.1016/j.ymgme.2009.01.015.

12. Whitsett J.A., Sthalman M.T. Impact of advances in physiology, biochemistry and molecular biology on pulmonary disease in neonates. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1998; 157 (4): S67–71. DOI: 10.1164/ajrccm.157.4.nhlb1-2.

13. Borie R., Danel C., Debray M.P. et al. Pulmonary alveolar proteinosis. Eur. Resp. Rev. 2011; 20 (120): 98–107. DOI: 10.1183/09059180.00001311.

14. Parajpe M., Muller-Goymann C.C. Nanoparticle-mediated pulmonary drug delivery: a review. Int. J. Mol. Sci. 2014; 15 (4): 5852–5873. DOI: 10.3390/ijms15045852.

15. Jia G., Guo T., Liu L., He C. Observational and genetic evidence reveals the effect of serum lipid levels on COPD risk. Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis. 2025; 20: 2705–2714. DOI: 10.2147/COPD.S503030.

16. Inonu H., Doruk S.,Sahin S. et al. Oxidative stress levels in exhaled breath condensate associated with COPD and smoking. Respir. Care. 2012; 57 (3): 413–419. DOI: 10.4187/respcare.01302.

17. Khurana V., Goswami B. Angiotensin converting enzyme (ACE). Clin. Chim. Acta. 2022; 524: 113–122. DOI: 10.1016/j.cca.2021.10.029.

18. Крюкова Н.О., Ракунова Е.Б., Костинов М.П. и др. Секреторный иммуноглобулин А респираторной системы и COVID-19. Пульмонология. 2021; 31 (6): 792–798. DOI: 10.18093/0869-0189-2021-31-6-792-798.

19. Gessner C., Scheibe R., Wötzel M. et al. Exhaled breath condensate cytokine patterns in chronic obstructive pulmonary disease. Respir. Med. 2005; 99 (10): 1229–1240. DOI: 10.1016/j.rmed.2005.02.041.

20. Cutz E., Yeger H., Pan J., Ito T. Pulmonary neuroendocrine cell system in health and disease. Curr. Respir. Med. Rev. 2008; 4 (3): 174–186. DOI: 10.2174/157339808785161314.

21. Dressel H., Muller F., Fisher R. et al. Independent information of nonspecific biomarkers in exhaled breath condensate. Respiration. 2010; 80 (5): 401–409. DOI: 10.1159/000319945.

22. Beg M., Alzoghaibi M., Abba A., Habib S. Exhaled nitric oxide in stable chronic obstructive pulmonary diseases. Ann. Thorac. Med. 2009; 4 (2): 65–70. DOI: 10.4103/1817-1737.44649.

23. Borrill Z.L., Roy K., Singh D. Exhaled breath condensate biomarkers in COPD. Eur. Respir. J. 2008; 32 (2): 472–486. DOI: 10.1183/09031936.00116107.

24. Рябоконь А.М., Анаев Э.Х., Кононихин А.С. и др. Сравнительный протеомный анализ конденсата выдыхаемого воздуха у пациентов с раком легкого методом масс-спектрометрии высокого разрешения. Пульмонология. 2014; (1): 5–11. DOI: 10.18093/0869-0189-2014-0-1-5-11.