Возможный механизм реализации триггерной роли загрязнения атмосферного воздуха при ревматоидном артрите (предварительные данные)

Введение. В настоящее время появляются свидетельства триггерной роли экологических факторов в развитии ревматоидного артрита (РА).

Цель работы — исследовать роль экотоксикантов в развитии окислительного стресса (ОС) и в провокации РА у предрасположенных лиц.

Материалы и методы. Обследование лиц, сбор коллекций биологического материала проводили во время ревматологического приёма на базах центральных районных больниц (ЦРБ) в 45 районах Республики Татарстан (РТ). Измеряли уровни сывороточных маркеров ОС, а именно уровни окислённых белков, окислённых липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), оксигуанина, а также антител к окислённым ЛПНП. В местах проживания лиц, включённых в исследование, отобраны образцы для изучения экологических параметров. Кроме того, проведён сбор информации о параметрах экологической обстановки в административных районах РТ в 2008–2018 гг. (по находящимся в открытом доступе отчётам Минэкологии Республики Татарстан).

Результаты. Проведено сравнение уровней маркеров ОС в образцах сывороток крови лиц, проживающих на территориях с наибольшим и наименьшим содержанием отдельных экотоксикантов в атмосфере, таких как монооксид углерода, летучие органические соединения (ЛОС), углеводороды (без ЛОС), твёрдые частицы, сернистый газ, оксид азота. Уровни окислённых белков и окислённых ЛПНП оказались достоверно более высокими у жителей районов с наибольшим содержанием в атмосфере монооксида углерода и ЛОС в сравнении с жителями районов с наименьшим содержанием этих веществ. Авторами показано, что вклад экологических показателей в провокацию продукции антител к окислённым ЛПНП в группах родственников больных РА на генетической и преклинических стадиях III–IV заболевания составил 40%. Согласно результатам множественного регрессионного анализа, у лиц из указанных выше групп, а также лиц на ранней стадии заболевания уровни окислённых ЛПНП и окислённых белков зависят от воздействия совокупности экологических факторов.

Ограничения исследования. В данной статье мы ограничились анализом связи ревматоидного артрита с показателями загрязнения воздуха. Исследование других экологических факторов (загрязнения почвы, воды, уровня радиации) продолжается. Это позволит уточнить конкретные механизмы влияния экспосома на развитие заболевания в полном объёме. Кроме того, представленные выводы носят предположительный характер, поскольку выявленные закономерности получены при анализе данных в ограниченных по размеру выборках.

Заключение. Поскольку экологические факторы в определённой степени можно считать модифицируемыми, исследование их роли в развитии РА и конкретных механизмов триггерного воздействия этих факторов на лиц группы риска развития заболевания имеет важное фундаментальное и прикладное значение.

Участие авторов: Таха Е.А., Ларионова Р.В., Петров С.В. — сбор и обработка материала, статистический анализ, написание текста, ответственность за целостность всех частей статьи;

Казарян Г.Г., Валеева А.Р., Коровина М.О., Пипченко А.П., Кравцова О.А., Бадрутдинов О.Р. — сбор и обработка материала, написание текста;

Шамаев Н.Д. — сбор и обработка материала, статистический анализ, написание текста;

Ренадино И. — концепция и дизайн исследования, статистический анализ, ответственность за целостность всех частей статьи;

Хаертынов К.С. — редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи;

Мукминов М.Н. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, написание текста, редактирование;

Шуралев Э.А. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи;

Арлеевская М.И. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, статистический анализ, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-29-01058.

Поступила: 03.08.2021 / Принята к печати: 25.11.2021 / Опубликована: 10.03.2022

1. van der Woude D., Houwing-Duistermaat J.J., Toes R.E., Huizinga T.W., Thomson W., Worthington J., et al. Quantitative heritability of anti-citrullinated protein antibody-positive and anti-citrullinated protein antibody-negative rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum. 2009; 60(4): 916-23. https://doi.org/10.1002/art.24385

2. Le Vot C., Lemaire J., Pernot P., Heninger M., Mestdagh H., Louarn E. Oxygen anion (O-) and hydroxide anion (HO-) reactivity with a series of old and new refrigerants. J. Mass. Spectrom. 2018; 53(4): 336-52. https://doi.org/10.1002/jms.4054

3. Frisell T., Saevarsdottir S., Askling J. Family history of rheumatoid arthritis: an old concept with new developments. Nat. Rev. Rheumatol. 2016; 12(6): 335-43. https://doi.org/10.1038/nrrheum.2016.52

4. Deane K.D., Demoruelle M.K., Kelmenson L.B., Kuhn K.A., Norris J.M., Holers V.M. Genetic and environmental risk factors for rheumatoid arthritis. Best Pract. Res. Clin. Rheumatol. 2017; 31(1): 3-18. https://doi.org/10.1016/j.berh.2017.08.003

5. Khojah H.M., Ahmed S., Abdel-Rahman M.S., Hamza A.B. Reactive oxygen and nitrogen species in patients with rheumatoid arthritis as potential biomarkers for disease activity and the role of antioxidants. Free Radic. Biol. Med. 2016; 97: 285-91. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2016.06.020

6. Parks C.G., Hoppin J.A., De Roos A.J., Costenbader K.H., Alavanja M.C., Sandler D.P. Rheumatoid arthritis in agricultural health study spouses: Associations with pesticides and other farm exposures. Environ. Health Perspect. 2016; 124(11): 1728-34. https://doi.org/10.1289/EHP129

7. Chiang Y.C., Yen Y.H., Chang W.C., Cheng K.J., Chang W.P., Chen H.Y. The association between urbanization and rheumatoid arthritis in Taiwan.Int. J. Clin. Pharmacol. Ther. 2016; 54(1): 1-10. https://doi.org/10.5414/CP202306

8. Hart J.E., Yanosky J.D., Puett R.C., Ryan L., Dockery D.W., Smith T.J., et al. Spatial modeling of PM10 and NO2 in the continental United States, 1985-2000. Environ. Health Perspect. 2009; 117(11): 1690-6. https://doi.org/10.1289/ehp.0900840

9. Rudolf E., Cervinka M. The role of intracellular zinc in chromium (VI)-induced oxidative stress, DNA damage and apoptosis. Chem. Biol.Interact. 2006; 162(3): 212-27. https://doi.org/10.1016/j.cbi.2006.06.005

10. Valko M., Leibfritz D., Moncol J., Cronin M.T., Mazur M., Telser J. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease.Int. J. Biochem. Cell Biol. 2007; 39(1): 44-84. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2006.07.001

11. Fubini B., Hubbard A. Reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) generation by silica in inflammation and fibrosis. Free Radic. Biol. Med. 2003; 34(12): 1507-16. https://doi.org/10.1016/S0891-5849(03)00149-7

12. Evangelou E., Ntritsos G., Chondrogiorgi M., Kavvoura F.K., Hernández A.F., Ntzani E.E., et al. Exposure to pesticides and diabetes: A systematic review and meta-analysis. Environ.Int. 2016; 91: 60-8. https://doi.org/10.1016/j.envint.2016.02.013

13. Su W., Wu X., Geng X., Zhao X., Liu Q., Liu T. The short-term effects of air pollutants on influenza-like illness in Jinan, China. BMC Public Health. 2019; 19(1): 1319. https://doi.org/10.1186/s12889-019-7607-2

14. Sahuquillo-Arce J.M., Ibáñez-Martínez E., Hernández-Cabezas A., Ruiz-Gaitán, A., Falomir-Salcedo P., Menéndez R., et al. Influence of environmental conditions and pollution on the incidence of Streptococcus pneumoniae infections. ERJ Open Res. 2017; 3(4): 14-2017. https://doi.org/10.1183/23120541.00014-2017

15. Arleevskaya M.I., Albina S., Larionova R.V., Gabdoulkhakova A.G., Lemerle J., Renaudineau Y. Prevalence and incidence of upper respiratory tract infection events are elevated prior to the development of rheumatoid arthritis in first-degree relatives. Front. Microbiol. 2018; 9: 2771. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.02771

16. Arleevskaya M.I., Shafigullina A.Z., Filina Y.V., Lemerle J., Renaudineau Y. Associations between viral infection history symptoms, granulocyte reactive oxygen species activity, and active rheumatoid arthritis disease in untreated women at onset: Results from a longitudinal cohort study of Tatarstan women. Front. Microbiol. 2017; 8: 1725. https://doi.org/10.3389/fimmu.2017.01725

17. Arleevskaya M.I., Gabdoulkhakova A.G., Filina Y.V., Miftakhova R.R., Bredberg A., Tsybulkin A.P. A transient peak of infections during onset of rheumatoid arthritis: a 10-year prospective cohort study. BMJ Open. 2014; 4(8): e005254. https://doi.org/10.1136/bmjopen-2014-005254

18. Larionova R.V., Arleevskaya M.I., Kravtsova O.A., Validov S., Renaudineau Y. In seroconverted rheumatoid arthritis patients a multi-reactive anti-herpes IgM profile is associated with disease activity. Clin. Immunol. 2019; 200: 19-23. https://doi.org/10.1016/j.clim.2019.01.004

19. Dandekar A., Mendez R., Zhang K. Cross talk between ER stress, oxidative stress, and inflammation in health and disease. Methods Mol. Biol. 2015; 1292: 205-14. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-2522-3_15

20. Khazan M., Hedayati M., Robati R.M., Riahi S.M., Nasiri S. Impaired oxidative status as a potential predictor in clinical manifestations of herpes zoster. J. Med. Virol. 2018; 90(10): 1604-10. https://doi.org/10.1002/jmv.25204

21. Balogh E., Veale D.J., McGarry T., Orr C., Szekanecz Z., Ng C.T., et al. Oxidative stress impairs energy metabolism in primary cells and synovial tissue of patients with rheumatoid arthritis. Arthritis Res. Ther. 2018; 20(1): 95. https://doi.org/10.1186/s13075-018-1592-1

22. Gerlag D.M., Raza K., van Baarsen L.G., Brouwer E., Buckley C.D., Burmester G.R., et al. EULAR recommendations for terminology and research in individuals at risk of rheumatoid arthritis: report from the study group for risk factors for rheumatoid arthritis. Ann. Rheum. Dis. 2012; 71(5): 638-41. https://doi.org/10.1136/annrheumdis-2011-200990

23. Bonizzi G., Piette J., Merville M.P., Bours V. Cell type-specific role for reactive oxygen species in nuclear factor-kappa B activation by interleukin-1. Biochem. Pharmacol. 2000; 59(1): 7-11. https://doi.org/10.1016/S0006-2952(99)00290-7

24. Torices S., Julia A., Muñoz P., Varela I., Balsa A., Marsal S., et al. A functional variant of TLR10 modifies the activity of NFkB and may help predict a worse prognosis in patients with rheumatoid arthritis. Arthritis Res. Ther. 2016; 18(1): 221. https://doi.org/10.1186/s13075-016-1113-z