Возможности создания экспериментальной модели для изучения влияния табакокурения на β-адренорецепторы и М-холинорецепторы сосудов и бронхов

Обзор посвящен проблемам выбора оптимальной экспериментальной модели хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) на животных для дальнейшего изучения влияния табакокурения и хронического воспаления на β1-, β2-адренорецепторы, М-холинорецепторы, экспрессию мРНК β2-адренорецепторов и оценке их чувствительности к лекарственному воздействию. Практическая значимость планируемой работы заключается в доклинической апробации альтернативных схем терапии, требующих длительного применения β2-агонистов и кардиоселективных β1-адреноблокаторов, в экспериментальной модели ХОБЛ на животных перед их клиническим внедрением в практику ведения пациентов с сочетанной кардиопульмональной патологией, которым показан прием как селективных β2-агонистов, так и кардиоселективных β1-адреноблокаторов.

экспериментальное моделирование, табакокурение, сердечно-сосудистые заболевания, хроническая обструктивная болезнь легких, beta1-адренорецепторы, beta2-адренорецепторы, М-холинорецепторы, experimental animal model, smoking, cardiovascular disease, chronic obstructive pulmonary disease, beta1-adrenergic receptors, beta2-adrenergic receptors, M-cholinergic receptors

1. Бродская Т. А. и др. Экспериментальное моделирование хронической обструктивной болезни легких с табакокурением и проявления сосудистой дисфункции // Бюллетень с РАМН. 2009. № 1 (135). С. 60-65.

2. ГОСТИСО 3308-2003. Машина обычная лабораторная для прокуривания сигарет (курительная машина). Определения и стандартные условия. 01.01.2005.

3. Данилов Л. Н. и др. Способ моделирования ХОБЛ: патент от 25.03.08. Заяв. 2008111053/14МПК G09B23/28 (2006.01).

4. Жила О. В. и др. Эндотелиальная дисфункция в патогенезе хронической обструктивной болезни легких на фоне курения и отказа от него // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2012. № 1 (41). С. 15-20.

5. Золотницкая В. П. и др. Определение нарушений кровообращения в легких у крыс при моделировании хронической обструктивной болезни // Росс. физиолог. журн. им. И. М. Сеченова. 2012. Т. 98. № 2. С. 242-249.

6. Зыков К. А., Агапова О. Ю. Ингаляционные бета-агонисты и М-холинолитики при бронхиальной астме с позиций рецепторных взаимодействий // Трудный пациент. 2011. № 11. С. 16-20.

7. Кузубова Н. А. Патофизиологические механизмы формирования ХОБЛ: клинико-эксперимент. исслед.: автореф. дисс. д-ра мед. наук. 2009.

8. Масленникова Г. Я., Оганов Р. Г. Влияние курения на здоровье населения: место России в Европе // Профилактика заболеваний и укрепление здоровья. 2002. № 6. С. 17-20.

9. Монгирдиене А., Виежелиене Д., Куршветене Л. Воздействие никотина и смол, находящихся в табачном дыме, на процесс атерогенеза // Кардиология. 2012. № 9. С. 87-93.

10. Морозова Т. Е., Вартанова О. А., Михайлова Н. В. Дисфункция эндотелия при ишемической болезни сердца и возможности ее фармакологической коррекции // Клин. фармакол. и терапия. 2009. Т. 18. № 3. С. 45-49.

11. Петрищев Н. Н., Васина Л. В., Власов Т. Д., Гавришева Н. А., Меншутина М. А. Типовые формы дисфункции эндотелия // Клинико-лабораторный консилиум. 2007. № 18. С. 31-36.

12. Петров В. И., Гаевый М. Д., Гаевая Л. М. Фармакология: учеб. для вузов. 2008.

13. Татарский А. Р. И др. Хроническая обструктивная болезнь легких // Consilium Medicum. 2004. Т. 6. № 4.

14. Торшин В. А. Клинически значимые дисгемоглобины. Карбоксигемоглобин // Лаборатория. 2007. № 1. С. 17-18.

15. Aoshiba K., Yokohori N., Nagai A. Alveolar wall apoptosis causes lung destruction and emphysematous changes // Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 2003. № 28. Р. 555-562.

16. Braber S. et al. Cigarette smoke-induced lung emphysema in mice is associated with prolyl endopeptidase, an enzyme involved in collagen breakdown // Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 2011. № 300. Р. 255-265.

17. Bracke K. R. Role of proteases chemokine receptors in a murine model of chronic obstructive pulmonary disease // Thesis submitted to fulfill the requirements for the degree of « Doctor in Medical Sciences». 2007.

18. Brusselle G. G. et al. Murine models of COPD // Pulmonary Pharmacology & Therapeutics. 2006. № 19. Р 155-165.

19. Cahn Z., Siegel M. Electronic cigarettes as a harm reduction strategy for tobacco control: a step forward or a repeat of past mistakes? // J. Public Health Policy. 2011. № 32. Р. 16-31.

20. Canning B. J. Modeling asthma and COPD in animals: a pointless exercise? // Curr. Opin. Pharmacol. 2003. № 3. Р. 244-250.

21. Cavarra E. et al. Effects of cigarette smoke in mice with different levels of a1-proteinase inhibitor and sensitivity to oxidants // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2001. № 164. Р. 886-890.

22. Chen L. et al. Toll-like receptor 4 relates to lipopolysaccharide-induced mucus hypersecretion in rat airway // Arch. Med. Res. 2009. № 40. Р. 10-17.

23. Churg A. et al. Acute cigarette smoke-induced connective tissue breakdown requires both neutrophils and macrophage metalloelastase in mice // Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 2002. № 27. Р. 368-374.

24. Churg A. et al. Effect of an MMP-9/MMP-12 inhibitor on smoke-induced emphysema and airway remodelling in guinea pigs // Thorax. 2007. № 62. Р. 706-713.

25. Churg A. et al. Cigarette smoke drives small airway remodeling by induction of growth factors in the airway wall // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2006. № 174. Р. 1327-1334.

26. Churg A., Cosio M., Wright J. L. Mechanisms of cigarette smoke-induced COPD: insights from animal models // Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 2008. № 294. Р. 612-631.

27. Coggins C. R. A review of chronic inhalation studies with mainstream cigarette smoke in rats and mice // Toxicol. Pathol. 1998. № 26. Р. 307-314.

28. D'Armiento J. et al. Collagenase expression in the lungs of transgenic mice causes pulmonary emphysema // Cell. 1992. № 71. Р. 955-961.

29. Das R. M. The Effects of Intermittent Starvation on Lung Development in Suckling Rats //Am. J. Pathol. 1984. № 117 (2). Р. 326-332.

30. Edwards R. The problem of tobacco smoking // BMJ. 2004. № 328. Р. 217-219.

31. Finlay G. A. et al. Matrix metalloproteinase expression and production by alveolar macrophages in emphysema // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1997. № 156. Р. 240-247.

32. Foronjy R. F. et al. Superoxide dismutase expression attenuates cigarette smoke- or elastase-generated emphysema in mice // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2006. № 173. Р. 623-631.

33. Fukuda Y. et al. Matrix metalloproteinases and tissue inhibitor of metalloproteinase-2 in fetal rabbit lung // Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 2000. № 279. Р. 555-561.

34. Goldklang M. P., Marks S. M., D'Armiento J. M. Second hand smoke and COPD: lessons from animal studies // Front. Physiol. 2013.

35. Golovatch P. et al. Role for cathepsin K in emphysema in smoke-exposed guinea pigs // Exp. Lung Res. 2009. № 35. Р. 631-645.

36. Groneberg D. A., Chung K. F. Models of chronic obstructive pulmonary disease // Respir Res. 2004. № 5. Р. 18.

37. Gross P. et al. Experimental emphysema: its production in normal and silicotic rats // Arch. Environ. Health. 1965. № 11. Р. 50-58.

38. Guerassimov A. et al. The development of emphysema in cigarette smoke-exposed mice is strain dependent // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2004. № 170. Р. 974-980.

39. Halbert R. J. et al. Global burden of COPD: systematic review and meta-analysis // Eur. Respir. J. 2006. № 28. Р. 523-532.

40. Harris J. E. Cigarette Smoke Components and Disease: Cigarette Smoke Is More Thana Triad of Tar, Nicotine, and Carbon Monoxide // Smoking and Tobacco Control Monograph. № 7. Chapter 5. 1996.

41. Hautamaki R. D. et al. Requirementfor macrophage elastase for cigarette smoke-induced emphysema in mice // Science. 1997. № 277. Р. 2002-2004.

42. He J. et al. Passive smoking and the risk of coronary heart disease - a meta-analysis of epidemiologic studies // N. Engl. J. Med. 1999. № 340. Р. 920-926.

43. Houghton A. M. et al. Elastin fragments drive disease progression in a murine model of emphysema // J. Clin. Invest. 2006. № 116. Р. 753-759.

44. Hurd S. S. et al. Global Strategy for Diagnosis, Management, and Prevention of COPD // Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD). 2011.

45. Imai K. et al. Human collagenase (matrix metalloproteinase-1) expression in the lungs of patients with emphysema // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2001. № 163. Р. 786-791.

46. Joos G. F. Cigarette smoke in mice, rats and guinea-pigs: value to the study of pathogenic factors involved in COPD // Experimental Models for COPD and Asthma. 15 ERC. Copenhagen. 2005. Р. 9-38.

47. Kasahara Y. et al. Inhibition of VEGF receptors causes lung cell apoptosis and emphysema // J. Clin. Invest. 2000. № 106. Р. 1311-1319.

48. Kenfield S. A. Smoking and smoking cessation in relation to mortality in women // JAMA. 2008. № 299. Р 2037-2047.

49. Khan M. A. et al. Kinetics of in vitro bronchoconstriction in an elastolytic mouse model of emphysema // Eur. Respir. J. 2007. № 30. Р. 691-700.

50. Laurell C. B., Eriksson S. The electrophoretic a1-globulinpattern of serum in a1-antitrypsin deficiency // Scand. J. Clin. Lab. 1963. № 15. Р. 132-140.

51. Law M. R. et al. Environmental tobacco smoke exposure and ischaemic heart disease: an evaluation of the evidence // BMJ. 1997. № 315. P. 973-980.

52. Lawrence M. All You Really Need to Know to Interpret Arterial Blood Gases. 2nd ed. Lippincott: Williams&Wilkins, 1999. P. 91-92.

53. Lee E. J. et al. Proteomic analysis in lung tissue of smokers and COPD patients // Chest. 2009. № 135. Р. 344-352.

54. Lipworth B. J., Williamson PA. Think the impossible: beta-blockers for treating asthma // Clinical Science. 2010. № 118. Р. 115-120.

55. Lucey E. C. et al. Remodeling of alveolar walls after elastase treatment of hamsters. Results of elastin and collagen mRNA in situ hybridization // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1998. № 158. Р. 555-564.

56. Marwick J. A. et al. Cigarette smoke disrupts the VEGF165-VEGFR2 receptor signaling complex in rat lungs and patients with COPD: morphological impact of VEGFR2 inhibition // Am. J. Physiol. Lung. Cell Mol. Physiol. 2006. № 290. Р. 897-908.

57. Massaro D., Massaro G. D. Developmental alveologenesis: longer, differential regulation and perhaps more danger // Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 2007. № 293. Р. 568-569.

58. Mauderly J. L. et al. Comparison of 3 methods of exposing rats to cigarette smoke // Exp. Pathol. 1989. № 37. Р. 194-197.

59. McNeill A. Tobacco use and effects on health. Ch. 1 // Tobacco or health in the European Union. 2004. Р. 25-68.

60. Mercer B. A. et al. Extracellular regulated kinase/mitogen activated protein kinase is up-regulated in pulmonary emphysema and mediates matrix metalloproteinase-1 induction by cigarette smoke // J. Biol. Chem. 2004. № 279. Р. 17690-17696.

61. Meshi B. et al. Emphysematous lung destruction by cigarette smoke: the effects of latent adenoviral infection on the lung inflammatory response // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2002. № 26. Р. 52-57.

62. Nagai H. et al. Participation of collagenase and elastase in LPS-induced airway hyperresponsiveness in guinea pigs // Inflammation. 1991. № 15. P. 317-330.

63. Neas L. M. et al. Association of indoor nitrogen dioxide with respiratory symptoms and pulmonary function in children // Am. J. Epidemiol. 1991. № 134. P 204-219.

64. Ohnishi K. et al. Matrix metalloproteinase-mediated extracellular matrix protein degradation in human pulmonary emphysema // Lab. Invest. 1998. № 78. P. 1077-1087.

65. Perk-Chairperson J. et al. European Guidelines on cardiovascular disease prevention in clinical practice (version 2012) // Eur. Heart Journal. 2012. № 33. Р. 1635-1701.

66. Peto R. et al. Mortality from smoking in developed countries 1950-2000. URL: www.deathsfromsmoking.net. 2006.

67. Roffel A. F. et al. Muscarinic M2-receptors in bovine tracheal smooth muscle: discrepancies between binding and function // Eur. J. Pharmacol. 1988. № 153. Р. 73-82.

68. Saetta M. Airway inflammation in chronic obstructive pulmonary disease // Am. J. Respir. Crit Care Med. 1999. № 160. Р. 17-20.

69. Sahebjami H., J. MacGee J. Changes in connective tissue composition of the lung in starvation and refeeding // Am. Rev. Respir. Dis. 1983. № 128. Р. 644-647.

70. Sahebjami H. Effects of postnatal starvation and refeeding on rat lungs during adulthood // Am. Rev. Respir. Dis. 1986. № 133. Р. 769-772.

71. Sahebjami H., Domino M. Effects of repeated cycles of starvation and refeeding on lungs of growing rats // J. Appl. Physiol. 1992. № 73. Р. 2349-2354.

72. Sahebjami H., MacGee J. Effects of starvation and refeeding on lung biochemistry in rats // Am. Rev. Respir. Dis. 1982. № 126. Р. 483-487.

73. Sahebjami H., Vassallo C. L. Effects of starvation and refeeding on lung mechanics and morphometry // Am. Rev. Respir. Dis. 1979. № 119. Р. 443-451.

74. Sahebjami H., Wirman J. A. Emphysema-like changes in the lungs of starved rats // Am. Rev. Respir. Dis. 1981. № 124. Р. 619-624.

75. Sahebjami H., Vassallo C. L., Wirman J. A. Lung mechanics and ultrastructure in prolonged starvation // Am. Rev. Respir. Dis. 1978. № 117. Р. 77-83.

76. Salpeter S. R. Cardiovascular safety of b-adrenoreceptor agonist use in patients with obstructive airway disease: a systematic review // Drugs Aging. 2004. № 21 (6). Р. 405-414.

77. Sauerbeck G. et al. Nitrogen dioxide and particle pollution near trunk roads and in towns of the south Midlands in England // J. R. Soc. Health. 2000. № 120. Р. 183-187.

78. Seagrave J. et al. Effects of cigarette smoke exposure and cessation on inflammatory cells and matrix metalloproteinase activity in mice // Exp. Lung Res. 2004. № 30. Р. 1-15.

79. Silverman E. K. Progress in chronic obstructive pulmonary disease genetics // Proc. Am. Thorac. Soc. 2006. № 3. Р. 405-408.

80. Spond J. et al. Inhibition of experimental acute pulmonary inflammation by pirfenidone // Pulm. Pharmacol. Ther. 2003. № 16. Р. 207-214.

81. Stang P. et al. The prevalence of COPD: using smoking rates to estimate disease frequency in the general population // Chest. 2000. № 117. Р. 354-359.

82. Steenland K. Risk assessment for heart disease and workplace ETS exposure among nonsmokers // Environ Health Perspect. 1999. № 107. Suppl. 6. Р. 859-863.

83. Taraseviciene-Stewart L. et al. An animal model of autoimmune emphysema // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2005. № 171. Р. 734-742.

84. Thiesse J. et al. Lung structure phenotype variation in inbred mouse strains revealed through in vivo micro-CT imaging // Journal of Applied Physiology. 2010. Vol. 109. № 6. Р. 1960-1968.

85. Toward T. J., Broadley K. J. Airway reactivity, inflammatory cell influx and nitric oxide in guinea-pig airways after lipopolysaccharide inhalation // Br. J. Pharmacol. 2000. № 131. Р. 271-281.

86. Valenca S. S. et al. Emphysema and metalloelastase expression in mouse lung induced by cigarette smoke // Toxicol. Pathol. 2004. № 32. Р. 351-356.

87. Vernooy J. H. et al. Intratracheal instillation of lipopolysaccharide in mice induces apoptosis in bronchial epithelial cells. No role for tumor necrosis factor-a and infiltrating neutrophils // Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 2001. № 24. Р. 569-576.

88. Vernooy J. H. et al. Long-term intratracheal lipopolysaccharide exposure in mice results in chronic lung inflammation and persistent pathology // Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 2002. № 26. Р. 152-159.

89. Vincent D. et al. Intratracheal E. coli lipopolysaccharide induces platelet-dependent bronchial hyper reactivity // J. Appl. Physiol. 1993. № 74. Р. 1027-1038.

90. Wagner U. et al. Analysis of airway secretions in a model of sulfur dioxide induced chronic obstructive pulmonary disease (COPD) // J. Occup. Med. Toxicol. 2006. Vol. 1:12. doi: 10.1186/1745-6673-1-12.

91. Wright J. L., Cosio M., Churg A. Animal models of chronic obstructive pulmonary disease // Am. J. Physiol. Lung. Cell. Mol. Physiol. 2008. № 295. Р. 1-15.

92. Wright J. L., Churg A. Cigarette smoke causes physiologic and morphologic changes of emphysema in the guinea pig // Am. Rev. Respir. Dis. 1990. № 142. Р. 1422-1428.

93. Wright J. L., Tai H., Churg A. Vasoactive mediators and pulmonary hypertension after cigarette smoke exposure in the guinea pig // J. Appl. Physiol. 2006. № 100. Р. 672-678.

94. Xu J., Zhao M., Liao S. Establishment and pathological study of models of chronic obstructive pulmonary disease by SO2 inhalation method // Chin. Med. J. (Engl). 2000. Vol. 113 (30). Р. 213-216.

95. Yao H. et al. Cigarette smoke-mediated inflammatory and oxidative responses are strain-dependent in mice // Am. J. Physiol. Lung. Cell Mol. Physiol. 2008. № 294. Р. 1174-1186.