Effect of intravenous administration of the proinflammatory cytokine IL-1β on the chemoreceptor control of respiration

Abstract

Введение. Интерлейкин-1бета (ИЛ-1β) играет ведущую роль в индуцировании цитокинового шторма, являясь ключевым цитокином управляющим развитием провоспалительной активности при повреждении легких. Цель исследования – изучение механизмов влияния ИЛ-1β на хеморецепторный контроль дыхания. Методика. Исследование проведено на 32 наркотизированных трахеостомированных спонтанно дышащих крысах. Регистрация параметров внешнего дыхания производилась пневмотахографическим методом. Для оценки вентиляционной реакции на гипоксию использовался метод возвратного дыхания. Для оценки влияния ИЛ-1β на хеморецепторный контроль дыхания производилось сравнительное исследование вентиляционного ответа на гипоксию при повышении содержания ИЛ-1β в циркуляторном русле и при сочетанном действии ИЛ-1β и диклофенака – ингибитора циклооксигеназной активности. Результаты. Показано, что внутривенное введение ИЛ-1β вызывает статистически значимое снижение вентиляционного ответа на гипоксическую стимуляцию, ослабляя тем самым компенсаторные возможности системы внешнего дыхания. Ингибирование циклооксигеназной активности устраняет влияние ИЛ-1β на гипоксический вентиляционный ответ. Заключение. Полученные данные позволяют предполагать, что активация циклооксигеназных путей может быть одним из основных механизмов влияния провоспалительных цитокинов на рефлекторный контроль дыхания. Background. Interleukin-1 beta (IL-1β) plays a leading role in inducing cytokine storm, since it is the key cytokine that is responsible for the development of the proinflammatory activity in lung injury. Aim. To study the mechanisms of the effect of IL-1β on the chemoreceptor control of respiration. To achieve that, the ventilatory response to hypoxia in the presence of increased blood concentration of IL-1β was compared with the hypoxic response in the presence of a combination of IL-1β and diclofenac, an inhibitor of cyclooxygenase activity. Methods. The study was performed on 32 anesthetized and tracheostomized, spontaneously breathing rats. Respiratory parameters were recorded with a pneumotachograph. To assess the hypoxic ventilatory response, the rebreathing technique was used. Results. The intravenous administration of IL-1β induced a significant decrease in the ventilatory response to hypoxic stimulation, thereby weakening the compensatory capabilities of the respiratory system. The inhibition of the cyclooxygenase activity abolished the effect of IL-1β on the hypoxic ventilatory response. Conclusion. The study suggests that the activation of the cyclooxygenase pathways is one of the main mechanisms of the effect of proinflammatory cytokines on the reflex control of breathing.