NITROGEN OXIDE ROLE IN MANIFESTATION OF RESPIRATORY EFFECTS OF INCREASED EXOGENOUS IL-1Β LEVEL IN BLOOD-VASCULAR SYSTEM

Abstract

The purpose of the study is to identify the role of nitrergic mechanisms in the ability of the pro-inflammatory cytokine IL-1β to influence the respiration pattern and hypoxic ventilation response. Materials and Methods. The experiments were performed on 42 anesthetized rats. To conduct an inhibitory analysis of the nitric oxide role in the manifestation of IL-1β respiratory effects, the authors used a non-selective inhibitor of NO-synthases of Nitro-L-arginine-methyl ether (L-NAME), and a highly specific inhibitor of inducible nitric oxide synthase, aminoguanidine bicarbonate. The hypoxic ventilation response was evaluated by a rebreathing method with a hypoxic gas mixture before and after intravenous administration of human recombinant IL-1β. Pneumatic tachometry was used to register the parameters of external respiration. Results. Intravenous administration of IL-1β has an activating effect on respiration and causes an increase in tidal volume by 36±5.2 %, minute respiration volume by 23±3.8 % and average inspiratory flow rate by 20±3.0 %. However, an increase in IL-1β systemic level decreases the ventilation response to hypoxia. Inhibition of NO-synthase activity with both L-NAME and aminoguanidine reduces IL-1β respiratory effects. Conclusion. One of the mechanisms to implement the respiratory effects of the key pro-inflammatory cytokine IL-1β in case of increase in its circulating level is an increase in the synthesis of nitric oxide with vascular endothelium cells. Keywords: cytokines, interleukin-1β, ventilation, ventilation response to hypoxia, hypoxic chemoreflex, nitric oxide. Цель исследования. Выявление роли нитрергических механизмов в способности провоспалительного цитокина ИЛ-1β оказывать влияние на паттерн дыхания и гипоксический вентиляционный ответ. Материалы и методы. Эксперименты выполнены на 42 наркотизированных крысах. Для проведения ингибиторного анализа роли оксида азота в проявлении респираторных эффектов ИЛ-1β использовались неселективный ингибитор NO-синтаз L-нитро-аргинин-метилэфира (L-NAME), а также высокоспецифичный ингибитор индуцибельной синтазы оксида азота аминогуанидина бикарбоната. Гипоксический вентиляционный ответ оценивался методом возвратного дыхания гипоксической газовой смесью до и после внутривенного введения человеческого рекомбинантного ИЛ-1β. Для регистрации параметров внешнего дыхания использовался метод пневмотахометрии. Результаты. Показано, что внутривенное введение ИЛ-1β оказывает активирующее влияние на дыхание, вызывая увеличение дыхательного объема на 36,0±5,2 %, минутного объема дыхания – на 23,0±3,8 % и средней скорости инспираторного потока – на 20,0±3,0 %. Вместе с тем повышение системного уровня ИЛ-1β вызывает ослабление вентиляционного ответа на гипоксию. Ингибирование NO-синтазной активности с помощью как L-NAME, так и аминогуанидина ослабляет респираторные эффекты ИЛ-1β. Выводы. Одним из механизмов реализации респираторных эффектов ключевого провоспалительного цитокина ИЛ-1β при повышении его циркулирующего уровня является усиление синтеза оксида азота клетками сосудистого эндотелия. Ключевые слова: цитокины, интерлейкин-1β, вентиляция, вентиляционный ответ на гипоксию, гипоксический хеморефлекс, оксид азота.