Influence of intestinal permeability and endotoxinemia on the course of asthma in obese patients

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Objective. To study the characteristics of asthma with a severe course in obese patients and to evaluate the relationship of the level of intestinal endotoxin (ET) and fecal zonulin with clinical, laboratory and instrumental indicators in such patients.

Materials and methods. The study included 98 patients with asthma combined with obesity (group 1 – mild asthma (n = 47), group 2 – severe asthma (n = 51)) and 45 obese patients without asthma composed the comparison group. A complete standard examination and tests were conducted in all the patients. Intestinal ET, fecal zonulin, TNF-a, IFN-g, IL-4, 6, 10, 17, total IgE levels were assessed as well. The IBM SPSS Statistics 26.0 application software package was used for statistical calculations. The results were considered as statistically significant at the level of p <0,05.

Results. In patients of both groups, the average age of onset was 43 years. The median duration of BA characteristics was higher in patients of group 2: 14 [10; 19] years (p = 0.013). In all groups, CRPhs values increased significantly and the highest ones were in patients with severe asthma (p < 0.001). Significantly lower levels of FVC, FEV1, FEV1/FVC, IL-10 (p<0.001) with uncontrolled course of asthma (p = 0.008) and rare control (p = 0.009) occurred in patients of group 2. Higher levels of TNF-a, IFN-g, IL-6,17, intestinal ET, fecal zonulin were revealed in patients of group 2 (p≤0.001). The level of fecal zonulin positively correlated with the level of intestinal ET in patients of group 2 (p<0.001, rs=0.813). In patients of group 2 direct correlations of the fecal zonulin and intestinal ET with BMI, WC, HC, WC/HC, lack of BA control, CRPhs, TNF-a, IL-6,17, IFN-g, LDL were established and inverse correlations were with IL-10, HDL, FEV1, AST; a negative correlation of fecal zonulin levels with FVC was also revealed.

Conclusions. The obtained results allow us to speak about the existence of a clinical complex “severe asthma – obesity – intestinal endotoxemia and increased intestinal permeability” which is characterized by the predominance of pro-inflammatory markers, increased levels of intestinal ET and fecal zonulin, reduced function of external breathing.

About the authors

Maria A. Grakhova

Tyumen State Medical University; Regional Clinical Hospital No. 1, Tyumen

Author for correspondence.
Email: mari.grahova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1657-0695
SPIN-code: 3567-8379
Scopus Author ID: 57204454570

Allergist-Immunologist, Assistant of the Department of Hospital Therapy with the Course of Endocrinology

Russian Federation, Tyumen; Tyumen

Irina A. Troshina

Tyumen State Medical University

Email: iritro@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-7772-8302
SPIN-code: 4821-2155

DSc (Medicine), Associate Professor, Head of the Department of Hospital Therapy with the Course of Endocrinology

Russian Federation, Tyumen

T. I. Golubeva

Tyumen State Medical University

Email: golubeva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3909-5364

PhD (Medicine), Associate Professor of the Department of Hospital Therapy with the Course of Endocrinology, Gastroenterologist

Russian Federation, Tyumen

A. M. Pavlova

Tyumen State Medical University

Email: alsusabitova200591@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2172-111X

Assistant of the Department of Hospital Therapy with the Course of Endocrinology, Endocrinologist

Russian Federation, Tyumen

Anna P. Pluzhnikova

Regional Clinical Hospital No. 1, Tyumen

Email: anya.pluzhnikova@gmail.com
ORCID iD: 0009-0000-3450-2816

Pulmonologist

Tyumen

References

  1. Fitzpatrick S., Joks R., Silverberg J.I. Obesity is associated with increased asthma severity and exacerbations, and increased serum immunoglobulin E in inner‐city adults. Clinical & Experimental Allergy 2012; 42 (5): 747–759. doi: 10.1111/j.1365-2222.2011.03863.x
  2. Ненашева Н.М. Бронхиальная астма. Современный взгляд на проблему. М.: ГЭОТАР–Медиа 2018; 304 / Nenasheva N.M. Bronhial'naja astma. Sovremennyj vzgljad na problemuj. Moscow: GEOTAR-Media 2018; 304 (in Russian).
  3. Vandanmagsar B. The NALP3/NLRP3 Inflammasome Instigates Obesity-Induced Autoinflammation and Insulin Resistance Nat Med. 2011; 17 (2): 179–188. doi: 10.1038/nm.2279
  4. Salvo Romero E., Alonso Cotoner C., Pardo Camacho C., Casado-Bedmar M., Vicario M. The intestinal barrier function and its involvement in digestive disease. Rev Esp Enferm Dig. 2015; 107: 686–696.
  5. Enaud R., Prevel R., Ciarlo E., Beaufils F., Wieërs G., Guery B., Delhaes L. The Gut–Lung Axis in Health and Respiratory Diseases: A Place for Inter–Organ and Inter–Kingdom Crosstalks. Front Cell Infect Microbiol. 2020; 10 (9): 118–132. doi: 10.3389/fcimb.2020.00009
  6. Kaplan A., Hardjojo A., Yu S., Price D. Asthma across age: insights from primary care. Front. Pediatr. 2019; 7.
  7. Kattan M., Kumar R., Bloomberg G.R., Mitchell H.E., Calatroni A., Gergen P.J., Kercsmar C.M., Visness C.M., Matsui E.C., Steinbach S.F., Szefler S.J., Sorkness C.A., Morgan W.J., Teach S.J., Gan V.N. Asthma control, adiposity, and adipokines among inner–city adolescents. The Journal of Allergy and Clinical Immunology 2010; 125: 584–592. doi: 10.1016/j.jaci.2010.01.053
  8. Kim N.Y., Shin E., Byeon S.J., Hong S.J., Kang S.H., Lee T., Kim T.B., Choi J.H. Serum Zonulin Is a Biomarker for Severe Asthma. Allergy Asthma Immunol Res. 2023; 15 (4): 526–535. doi: 10.4168/aair.2023.15.4.526
  9. Baioumy S.A., Elgendy A., Ibrahim S.M., Taha S.I., Fouad S.H. Association between serum zonulin level and severity of house dust mite allergic asthma. Allergy Asthma Clin Immunol. 2021; 17 (86): 122–156. doi: 10.1186/s13223-021-00586-7
  10. Маланичева Т.Г., Закирова А.М., Сулейманова З.Я. Эффективность энтеросорбции у детей с бронхиальной астмой, протекающей в условиях эндотоксинемии. Фарматека 2017; 1 (334): 46–49 / Malanicheva T.G., Zakirova A.M., Suleimanova Z.Ya. Effectiveness of enterosorption in children with bronchial asthma and concurrent endotoxemia. Farmateka 2017; 1 (334): 46–9 (in Russian).
  11. Новикова В.П., Листопадова А.П., Косенкова Т.В., Павлова С.Е., Демченкова О.А. Кишечная микробиота у детей с бронхиальной астмой. Профилактическая и клиническая медицина 2017; 65 (4): 30–34 / Novikova V.P., Listopadova A.P., Kosenkova T.V., Pavlova S.E., Demchenkova О.А. Gut microbiota in children with asthma. Preventive and clinical medicine 2017; 4 (65): 30–34 (in Russian).
  12. Яковлев М.Ю. Системная эндотоксемия. М.: Наука 2021; 204 / Jakovlev 'M.Ju. Sistemnaja jendotoksemija. Moskow: Nauka 2021; 204 (in Russian).
  13. Turnbaugh P. J, Ley R.E., Mahowald M.A., Magrini V., Mardis E.R., Gordon J.I. An obesity–associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest. Nature 2006; 444: 1027–1031. doi: 10.1038/nature05414.
  14. Zak-Golab A., Kocelak P., Aptekorz M., Zientara M., Juszczyk L., Martirosian G., Chudek J., Olszanecka-Glinianowicz M. Gut microbiota, microinflammation, metabolic profile, and zonulin concentration in obese and normal weight subjects. Int J Endocrinol. 2013; 1: 674106. doi: 10.1155/2013/674106
  15. Moreno-Navarrete J.M., Sabater M., Ortega, F., Ricart, W., Fernandez-Real J.M. Circulating zonulin, a marker of intestinal permeability, is increased in association with obesity-associated insulin resistance. PloS one. 2012; 7 (5): e37160. doi: 10.1371/journal.pone.0037160
  16. Mörkl S., Lackner S., Meinitzer A., Mangge H., Lehofer M., Halwachs B., Gorkiewicz G., Kashofer K., Painold A., Holl A.K., Bengesser S.A., Müller W., Holzer P., Holasek S.J. Gut microbiota, dietary intakes and intestinal permeability reflected by serum zonulin in women. European Journal of Nutrition. 2018; 57: 2985–2997. doi: 10.1007/s00394-018-1784-0
  17. Qi Y., Goel R., Kim S., Richards E.M., Carter C.S., Pepine C.J., Raizada M.K., Buford T.W. Intestinal Permeability Biomarker Zonulin is Elevated in Healthy Aging. J Am Med Dir Assoc. 2017; 18 (9): 810.e1–810.e4. doi: 10.1016/j.jamda.2017.05.018
  18. Creely S.J., McTernan P.G., Kusminski C.M., Fisher ff.M., Khanolkar M., Evans M., Harte A.L., Kumar S. Lipopolysaccharide activates an innate immune system response in human adipose tissue in obesity and type 2 diabetes. Am. J. Physiol. Endocrinol. 2007; 292: 740–747. doi: 10.1152/ajpendo.00302.2006
  19. Okorokov P.L., Anikhovskaya I.A., Yakovleva M.M. Nutritional factors of inf lammation induction or lipid mechanism of endotoxin transport. Human Physiology. 2012; 38 (6): 649–652. PMID: 23393788.
  20. Zhang D., Zhang L., Zheng Y., Yue F., Russell R.D., Zeng, Y. Circulating zonulin levels in newly diagnosed Chinese type 2 diabetes patients. Diabetes Res Clin Pract. 2014; 106: 312–318. doi: 10.1016/j.diabres.2014.08.017

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Spectrum of сoncomitant pathology in the study groups

Download (118KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Main indicators of spirometry in patients of all study groups. Note: * – significance of differences when comparing groups pairwise using the Kruskal – Wallis test with Bonferroni correction for multiple comparisons

Download (126KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The level of cytokines in peripheral blood in patients of all study groups (a–e). Note: p* – significance of differences when comparing groups pairwise using the Kruskal-Wallis test with Bonferroni correction for multiple comparisons

Download (168KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector


 


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».