CYCLOOXYGENASE MECHANISMS IN THE REGULATION OF RESPIRATORY EFFECTS OF TUMOR NECROSIS FACTOR

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. It is known that the systemic level of the major pro-inflammatory cytokine increases in many respiratory diseases such as asthma, COPD and sleep apnea [1, 2]. The lung ventilation changes and the pathological types of breathing are typical in these diseases. By the reason, the research of the respiratory effects of cytokine is actual. The aim of this study was to compare the respiratory effects of tumor necrosis factor - α (TNF-α) before and after pretreatment with diclofenac, a nonspecific cyclooxygenase (COX) inhibitor. Materials and methods. Тhe experiments were performed in tracheostomized anaesthetized with urethane rats. A respiratory flow head connected to a pneumotachometer (AD Instruments ML141 Spirometer, Dunedin, New Zealand) was used to measure peak airflow and respiratory rate. The hypoxic ventilatory response was measured by using rebreathing with hypoxic gas mixture before and after the tail vein injection of TNF-α (10 μg/rat). In order to determine the role of the cyclooxygenase pathway in the ventilatory effects of TNF-α, introperitoneal administration of diclofenac, a nonspecific COX inhibitor, was used (0.5 mg/rat). Results and discussion. We have shown that the increase in level of TNF-α in blood increased the parameters of respiration such as minute ventilation (by 40%), tidal volume (by 18%), and the mean inspiratory flow (by 33%). The slope of the hypoxic ventilatory response decreased from 6.06 ± 0.91 to 3.48 ± 0.38 ml/min-1 mmHg-1 (by 40%) 40 min after administration of TNF-α (p < 0.05), the slope of tidal volume and mean inspiratory flow also decreased (by 27%) (p < 0.05). After pretreatment with diclofenac, the influence of TNF-α on breathing was dampened, as no significant changes were observed. Conclusion. We concluded that the elevation of inflammatory cytokine level in blood intensifies ventilation during the resting breathing that may be associated with increased central inspiratory activity. At the same time TNF-α reduces the chemoreflex sensitivity to hypoxia, thereby worsening the compensatory capabilities of the respiratory system. Thus, the results of our study suggest participation of inflammatory cytokines in mechanisms of central breathing control and chemoreception. Diclofenac pretreatment eliminated the respiratory effects of TNF-α. The data indicate that the ability of TNF-α to enhance basal ventilation and to reduce the ventilatory hypoxic response is mediated by the COX pathway.

About the authors

G A Danilova

Laboratory of Respiratory Physiology, Pavlov Institute of Physiology of RAS

A A Klinnikova

Laboratory of Respiratory Physiology, Pavlov Institute of Physiology of RAS

N P Aleksandrova

Laboratory of Respiratory Physiology, Pavlov Institute of Physiology of RAS

References

  1. Bucchioni E, Kharitonov SA, Allegra L, Barnes PJ. High levels of interleukin-6 in the exhaled breath condensate of patients with COPD. Respir. Med. 2003;97:1299-1302.
  2. Vernooy JH, Kucukaycan M, Jacobs JA, et al. Local and systemic inflammation in patients with chronic obstructive pulmonary disease: soluble tumour necrosis factor receptors are in-creased in sputum. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2002;166:1218-1224.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2019 Danilova G.A., Klinnikova A.A., Aleksandrova N.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».