Роль мелатоніну у формуванні туберкульозного запалення, прогноз щодо впливу на ефективність лікування в умовах пандемії COVID-19 (огляд літератури)
DOI:
https://doi.org/10.30978/TB2022-4-36Ключові слова:
туберкульоз легень; мелатонін; механізм дії; патогенез; лікування.Анотація
Мета роботи — вивчити роль мелатоніну у формуванні туберкульозного запалення та його вплив на підвищення ефективності лікування в умовах пандемії COVID-19 за інформацією з доступних джерел літератури.
Матеріали та методи. Дизайн дослідження — відкрите клінічне вибіркове проспективне спостереження. Проведено пошук за ключовими словами «ТБ легень», «мелатонін», «патогенез», «лікування» у таких базах даних: єдиний інформаційний базовий пакет EBSCO, найбільша в світі єдина реферативна база даних і наукометрична платформа Scopus, пошукова система Google Scholar, MEDLINE with Full Text, MEDLINE Complete, Dyna Med Plus, EBSCO eBooks Clinical Collection, реферативна наукометрична база даних наукових публікацій проєкту Web of Know ledge компанії Thomson Reuters – Web of Science Core Collection WoS (CC), статистичні дані МОЗ України та центру громадського здоров’я, SCIE (Science Citation Index Expanded), SSCI (Social Science Citation Index), онлайн-база Національної наукової медичної бібліотеки України, AHCI (Artand Humanities Citation Index). Остаточна база доступних літературних джерел — 58 із 253 проаналізованих.
Результати та обговорення. Проведена велика кількість досліджень доводить вплив мелатоніну на туберкульозне запалення, оскільки туберкульозна інфекція може бути пов’язана із сезонними змінами імунної системи, а ці процеси корелюють і супроводжуються коливаннями рівня мелатоніну. Специфічний клітинний імунітет типу Th1 відповідає за захисний імунітет при туберкульозі, тоді як відповідь Th2-типу лежить в основі прогресивного характеру формування запалення. Доведено, що Т-лімфоцити та макрофаги мають рецептори до мелатоніну, а також є клітинами-мішенями для його імуномодулювальної дії. Установлено, що мелатонін регулює експресію генів кількох імуномодулювальних цитокінів, зокрема фактора некрозу пухлин-α, трансформувального фактора росту-β та фактор стовбурових клітин, а саме гранулоцит колонієстимулюючий фактор, який сприяє утворенню нейтрофілів, фібробластів, макрофагів та стимулюванню їхньої дії. Результати аналізу за даними доступних джерел літератури дають підставу прогнозувати, що мелатонін може стимулювати імунну відповідь Th1 при туберкульозі та має імунопротекторний вплив на Th1-підтип імунної реакції сповільненого типу у період гострої фази мікобактеріального запалення.
Висновки. Вивчення ситуації з туберкульозом у Чернівецькій області виявило тенденцію до приросту показника захворюваності у 2021 р. порівняно з 2020 р. Така сама динаміка зберігається і у першому півріччі 2022 р. При цьому суттєвих змін щодо показника смертності не виявлено. Аналіз основних показників епідеміології свідчить про актуальність проблеми туберкульозу у найближчі роки, тому пошук методів підвищення ефективності лікування цієї патології, особливо у разі множинної та розширеної лікарської стійкості, є важливим завданням сучасної фтизіатрії. Аналіз доступної бази накопичених даних щодо ролі мелатоніну у патофізіології формування запальної реакції у легенях і його вплив на клінічний перебіг та ефективність протитуберкульозної терапії є перспективним науковим напрямом дослідження.
Посилання
Analitychno-statystychnyy dovidnyk «Tuberkuloz v Ukrayini». Kyiv: DZ «Tsentr medychnoyi statystyky MOZ Ukrayiny»; 2021. (Ukrainian)
Varchenko YuA. Vplyv interferonu na dynamiku zakryttya porozhnyn rozpadu u khvorykh z infiltratyvnym vpershe diahnostovanym tuberkulozom lehen. Tuberkuloz, lehenevi khvoroby, VIL-infektsiya. 2013;(1):26-29. (Ukrainian)
Todoriko LD. Imunopatohenez likarskostiykoho tuberkulozu z pozytsiy sohodennya. Tuberkuloz, lehenevi khvoroby, VIL-infektsiya. 2017;(3):92-98. (Ukrainian)
Todoriko LD, Ostrovskyy MM, Semіaniv IO, Shevchenko OS. Osoblyvosti perebihu tuberkulozu v umovakh pandemiyi COVID-19. Tuberkuloz, lehenevi khvoroby, VIL-infektsiya. 2020;43(4):52-63. (Ukrainian)
Todoriko LD, Semіaniv IO, Sulyatytska ZhV. Khimiorezystentnyy tuberkuloz ta tsukrovyy diabet: nebezpeka dvokh epidemiy. Ukr pulmonol zhurn. 2018;1(99) (Dodatok):70-72. (Ukrainian)
Feshchenko YuI, Todoriko LD, Kuzhko MM, Humenyuk MI. Pathomorphosis of tuberculosis - the realities of the day and chemioresistance as a sign of it’s progression. Ukr Pulmonol J. 2018;2:6-10. (Ukrainian)
Allegra M, Reiter RJ, Tan DX, Gentile C, Tesoriere L, Livrea MA. The chemistry of melatonin’s interaction with reactive species. J Pineal Res. 2003;34(1):1-10. doi:10.1034/j.1600-079x.2003.02112.x.
Antimicrobial Resistance Collaborators. Global burden of bacterial antimicrobial resistance in 2019: a systematic analysis. Lancet. 202212;399(10325):629-655. doi:10.1016/S0140-6736(21)02724-0.
Azizi M, Pasbakhsh P, Sadr M, Mokhtari T, Pourabdollah M, Nadji SA, et al. Effects of Exogenous Melatonin on MAM Induced Lung Injury and Lung Development in Mice Offspring. Tanaffos. 2020;19(1):66-73. PMID:33101434; PMCID: PMC7569496.
Ben-Nathan D, Maestroni GJM, Lustig S, Conti A. Protective effect of melatonin in mice infected with encephalitis virus. Arch Virol. 1995;140(2):223-230. doi:10.1007/BF01309858.
Boga JA, Coto-Montes A, Rosales-Corral SA, et al. Beneficial actions of melatonin in the management of viral infections: a new use for this «molecular handyman»? Rev Med Virol. 2012;22(5):323-338. doi:10.1002/rmv.1714.
Budak F, Uzaslan EK, Cangur S, Goral G, Oral HB. Increased pleural soluble fas ligand (sFasL) levels in tuberculosis pleurisy and its relation with T-helper type 1 cytokines. Lung. 2008;186(5):337-343. doi:10.1007/s00408-008-9107-5.
Carrillo-Vico A, Calvo JR, Abreu P, et al. Evidence of melatonin synthesis by human lymphocytes and its physiological significance: possible role as intracrine, autocrine, and/or paracrine substance. FASEB J. 2004;18(3):537-539. doi:10.1096/fj.03-0694fje.
Carrillo-Vico A, Garcia-Perganeda A, Naji L, Calvo JR, Romero MP, Guerrero JM. Expression of membrane and nuclear melatonin receptor mRNA and protein in the mouse immune system. Cell Mol Life Sci. 2003;60(10):2272-2278. doi:10.1007/s00018-003-3207-4.
Chae J, Choi Y, Tanaka M, Choi J. Inhalable nanoparticles delivery targeting alveolar macrophages for the treatment of pulmonary tuberculosis. J Biosci Bioeng. 2021;132(6):543-551. doi:10.1016/j.jbiosc.2021.08.009.
Cipolla-Neto J, Amaral FGD. Melatonin as a Hormone: New Physiological and Clinical Insights. Endocr Rev. 2018 1;39(6):990-1028. doi:10.1210/er.2018-00084.
Condos R, Rom WN, Liu YM, Schluger NW. Local immune responses correlate with presentation and outcome in tuberculosis. Am J Respir Crit Care Med. 1998;157(3 Pt 1):729-735. doi:10.1164/ajrccm.157.3.9705044.
Cutando A, Lopez-Valverde A, Arias-Santiago S, de Vicente J, de Diego RG. Role of melatonin in cancer treatment. Anticancer Res. 2012;32(7):2747-2753.
Cutolo M, Sulli A, Pizzorni C, Secchi ME, Soldano S, Seriolo B, et al. Circadian rhythms: glucocorticoids and arthritis. Ann N Y Acad Sci. 2006;1069:289-299. doi:10.1196/annals.1351.027.
Dong WG, Mei Q, Yu J-P, et al. Effects of melatonin on the expression of iNOS and COX-2 in rat models of colitis. World J Gastroenterol. 2003;9(6):1307-1311. doi:10.3748/wjg.v9.i6.1307
Ejele OA. A comparative study of CD4 positive lymphocyte count and the ESR of HIV sero-positivc patients at University of Port Harcourt Teaching Hospital. Pmjumu Pioneer Med J Umuahia. 2012;2(1):13-21.
Emet M, Ozcan H, Ozel L, et al. A Review of Melatonin, Its Receptors and Drugs. Eurasian J Med. 2016;48(2):135-141. doi:10.5152/eurasianjmed.2015.0267
Foster JR, Tijssen JA, Miller MR, Seabrook JA, Fraser DD. Total Daily Production and Periodicity of Melatonin Metabolite in Critically Ill Children. Pediatr Crit Care Med. 2020;21(12):e1061-e1068. doi:10.1097/PCC.0000000000002461.
Galley HF, Lowes DA, Allen L, et al. Melatonin as a potential therapy for sepsis: a phase I dose escalation study and an ex vivo whole blood model under conditions of sepsis. J Pineal Res. 2014;56(4):427-438. doi:10.1111/jpi.12134.
Gao Ya, Liu M, Chen Ya, et al. Association between tuberculosis and COVID-19 severity and mortality: A rapid systematic review and meta-analysis. J Med Virol. 2021;93(1):194-196. doi:10.1002/jmv.26311.
Goodwin DC, Aust SD, Grover TA. Free radicals produced during the oxidation of hydraxines by hypochlorous acid. Chem Res Toxicol. 1996;9(8):1333-9. doi:10.1021/tx960108l.
Hardeland R, Cardinali DP, Srinivasan V, Spence DW, Brown GM, Pandi-Perumal SR. Melatonin - A pleiotropic, orchestrating regulator molecule. Prog Neurobiol. 2011;93(3):350-384. doi:10.1016/j.pneurobio.2010.12.004.
Hardeland R, Tan DX, Reiter RJ. Kynuramines, metabolites of melatonin and other indoles: the resurrection of an almost forgotten class of biogenic amines. J Pineal Res. 2009;47(2):109-126. doi:10.1111/j.1600-079X.2009.00701.x.
Kühlwein E, Irwin M. Melatonin modulation of lymphocyte proliferation and Th1/Th2 cytokine expression. J Neuroimmunol. 2001.2;117(1-2):51-57. doi:10.1016/s0165-5728(01)00325-3.
Lin G-J, Huang S-H, Chen Y-W, et al. Melatonin prolongs islet graft survival in diabetic NOD mice. J Pineal Res. 2009;47(3):284-292. doi:10.1111/j.1600-079X.2009.00712.x.
Markus RP, Sousa KS, da Silveira Cruz-Machado S, Fernandes PA, Ferreira ZS. Possible Role of Pineal and Extra-Pineal Melatonin in Surveillance, Immunity, and First-Line Defense. Int J Mol Sci. 2021 10;22(22):12143. doi:10.3390/ijms222212143.
Meylan PR, Richman DD, Kornbluth RS. Reduced intracellular growth of mycobacteria in human macrophages cultivated at physiologic oxygen pressure. Am Rev Respir Dis. 1992;145(4 Pt 1):947-53. doi:10.1164/ajrccm/145.4_Pt_1.947.
Mi-Sun Koo, Subbian S, Kaplan G. Strain specific transcriptional response in Mycobacterium tuberculosis infected macrophages. Cell Commun Signal. 2012;10(1):2. doi:10.1186/1478-811X-10-2.
Moreland NJ, Charlier C, Dingley AJ, et al. Making sense of a missense nutation: characterization of MutT2, a Nudix hydrolase from Mycobacterium tuberculosis, and the G58R mutant encoded in W-Beijing strains of M. Tuberculosis. Biochemistry. 2009;48(4):699-708. doi:10.1021/bi8009554.
Morrey KM, McLachlan JM, Serkin CD, Bakouche O. Activation of human monocytes by the pineal hormone melatonin. J Immunol. 1994;153:2671-2680.
Mukherjee S, Maitra SK. Gut Melatonin in Vertebrates: Chronobiology and Physiology. Front Endocrinol (Lausanne). 2015;6:112. doi:10.3389/fendo.2015.00112.
Nagayama N, Ohmori M. Seasonality in various forms of tuberculosis. Int J Tuberc Lung Dis. 2006;10(10):1117-1122.
Naranjo MC, Guerrero JM, Rubio A, et al. Melatonin biosynthesis in the thymus of humans and rats. Cell Mol Life Sci. 2007;64(6):781-790. doi:10.1007/s00018-007-6435-1.
Oberley-Deegan RE, Rebits BW, Weaver MR, Tollefson AK, Bai X, McGibney M, et al. An oxidative environment promotes growth of Mycobacterium abscessus. Free Radic Biol Med. 2010;49(11):1666-1673. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2010.08.026.
Ostrovskyy MM, Varunkiv OI, Todoriko LD. Nitric oxide metabolism in patients with community-acquired pneumonia associated with coronary heart disease and the possibility of its medicamentous management. Wiad Lek.2020;73(3):1707-11. doi:10.36740/wlek202008122 P 1707-1711.
Ozkan E, Yaman H, Cakir E, et al. Plasma Melatonin and Urinary 6-Hydroxymelatonin Levels in Patients with Pulmonary Tuberculosis. Inflammation. 2012;35(4):1429-1434. doi:10.1007/s10753-012-9456-3.
Parida SK, Kaufmann SHE. Novel tuberculosis vaccines on the horizon. Curr Opin Immunol. 2010;22(3):374-84. doi:10.1016/j.coi.2010.04.006.
Radogna F, Diederich M, Ghibelli L. Melatonin: A pleiotropic molecule regulating inflammation. Biochem Pharmacol. 2010;80(12):1844-1852. doi:10.1016/j.bcp.2010.07.041.
Reiter RJ. Melatonin: clinical relevance. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2003;17(2):273-285. doi:10.1016/s1521-690x(03)00016-2.
Rocha-Ramirez LM, Estrada-Garcia I, Lopez-Marin LM, et al. Mycobacterium tuberculosis lipids regulate cytokines, TLR‑2/4 and MHC class II expression in human macrophages. Tuberculosis (Edinb). 2008;88(3):212-220. doi:10.1016/j.tube.2007.10.003.
Shang Y, Xu S-P, Wu Y, et al. Melatonin reduces acute lung injury in endotoxemic rats. Chin Med J (Engl). 2009 20;122(12):1388-93.
Shvets OM, Shevchenko OS, Todoriko LD. Carbohydrate and lipid metabolic profiles of Tuberculosis patients with bilateral pulmonary Lesions and mycobacteria excretion. Wiad Lek. 2020;73(7):1373-1376 doi:10.36740/wlek202007113.
Singh SS, Haldar C. Peripheral melatonin modulates seasonal immunity and reproduction of Indian tropical male bird Perdicula asiatica. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2007;146(3):446-450. doi:10.1016/j.cbpa.2006.12.024.
Stanford SC. Recent developments in research of melatonin and its potential therapeutic applications. Br J Pharmacol. 2018;175(16):3187-3189. doi:10.1111/bph.14371.
Tan DX, Manchester LC, Reiter RJ, et al. Identification of highly elevated levels of melatonin in bone marrow: its origin and significance. Biochim Biophys Acta. 1999;1472(1-2):206-214. doi:10.1016/s0304-4165(99)00125-7.
Thaiss CA, Kaufmann ShE. Toward novel vaccines against tuberculosis: current hopes and obstacles. Yale J Biol Med. 2010;83(4):209-215.
Thorpe LE, Frieden TR, Laserson KF, Wells C, Khatri GR. 2004. Seasonality of tuberculosis in India: is it real and what does it tell us? Lancet. 2004;364(9445):1613-1614. doi:10.1016/S0140-6736(04)17316-9.
Todoriko L, Semianiv I, Crisan-Dabija R, Shevchenko O. Limited proteolysis and oxidative modification of proteins in the hepatocytes of patients with resistant forms of tuberculosis. Pneumologia. 2019;63(3):126-129. doi:10.2478/pneum-2019-0023.
Todoriko LD, Semianiv IO, Shevchenko OS, Bilous TM, Semianiv MM, Shevchenko RS, et al. Genetic polymorphism of glutathione S-transferase M1 (GSTM1) in patients with susceptible and resistant tuberculosis. Archives of the Balkan Medical Union. 2019;54(3):455-460. doi:10.31688/ABMU.2019.54.3.08.
Wiid I, Hoal-van Helden E, Hon D, Lombard C, van Helden P. Potentiation of Isoniazid Activity against Mycobacterium tuberculosis by Melatonin. Antimicrob Agents Chemother. 1999;43(4):975-977. doi:10.1128/AAC.43.4.975.
World Health Organization 2021. Global tuberculosis report 2021. ISBN 978-92-4-003702-1. https://www.who.int/publications/i/item/ 9789240037021.
Zhou J, Lv J, Carlson C, Liu H, Wang H, Xu T, et al. Trained immunity contributes to the prevention of Mycobacterium tuberculosis infection, a novel role of autophagy. Emerg Microbes Infect. 2021;10(1):578-588. doi:10.1080/22221751.2021.1899771.
Zisapel N. New perspectives on the role of melatonin in human sleep, circadian rhythms and their regulation. Br J Pharmacol. 2018;175(16):3190-3199. doi:10.1111/bph.14116.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Автори
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.
