Pathogenetic vector of neuroinflammation, psychosomatic concept in asthma in children: prospects for diagnosis and therapy

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Asthma incidence is increasing worldwide. Despite significant advances made by world medicine in the diagnosis and treatment of asthma, half of patients receiving standard therapy fail to achieve disease control. As a result of the research, confirmation of the allergic theory of the origin of the disease was found. In 70–80 % of cases, children have an allergic variant of inflammation in asthma. But studies at the micro level cannot explain the causes of the development of chronic inflammation in asthma on a whole-organism scale. The immune system is not autonomous and is regulated by the neuroendocrine system. When analyzing the hormonal status of patients with asthma, a decrease in adaptation to stress was noted. Аsthma is characterized by a state of chronic psycho-emotional stress, the maintenance of which is facilitated by disturbances in neuroendocrine regulation. The psychological component is of great importance in the development of asthma. In this regard, the pharmacological approach alone does not solve problems of a psychological nature; there is a need to use methods of psychological correction for patients with asthma. In addition, a large number of studies have examined the similarities between asthma and epilepsy. The use of anticonvulsants significantly improves the condition of patients with epilepsy and asthma. In severe allergic eosinophilic asthma, it is possible to use the neuroprotector dexpramipexole with the effect of reducing the level of eosinophils and a cortico-sparing effect. Thus, the main cause of asthma development is dysregulation of the neuro-immuno-endocrine system, which results in inflammation and bronchospasm. Considering the importance of regulatory systems in the pathogenesis of asthma, it is advisable to identify the neurophenotype of the disease to increase the effectiveness of treatment and the use of anticonvulsants and psychological correction should be considered in addition to the adopted therapeutic program.

About the authors

Zoia V. Nesterenko

Saint Petersburg State Pediatric Medical University

Author for correspondence.
Email: zvnesterenk0@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9522-897X
SPIN-code: 9811-0810

MD, PhD, Dr. Sci. (Medicine), Professor, Department of Propediatrics Сhildhood Diseases

Russian Federation, 2 Litovskaya st., Saint Petersburg, 194100

Elena Yu. Ivanina

Gymnasium No. 586 of Vasileostrovsky District

Email: eltaire@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-2489-6606
SPIN-code: 4024-1310

school psychologist

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. b17.ru [Internet]. Volnukhin A.V. Modern neuroscience of bronchial asthma. Available from: https://www.b17.ru (In Russ.)
  2. Kryzhanovsky GN, editor. Dysregulation pathology. Manual for physicians. Moscow: Meditsina; 2002. 632 p. (In Russ.)
  3. Ivanova NA, Ryzhov IV, Budzin BB, Nikitina ZS. Increased concentration of kynurenine in serum in children with epilepsy and bronchial asthma. Soviet neurology and psychiatry. 1988;(6):21–24. (In Russ.)
  4. Kirichenko VI, Lutsenko MT. New investigation methods in neuromorphology. Bulletin physiology and pathology of respiration. 1998;(1):35–45. EDN: HRSCMX
  5. Interregional public organization Russian Respiratory Society, All-Russian public organization Association of Allergologists and Clinical Immunologists, All-Russian public organization Union of Pediatricians of Russia. Clinical Recommendations of the Russian Federation. Bronchial asthma. Moscow; 2021. 118 p. (In Russ.)
  6. Kolosov GA, Magsarjav C, Kanesiro KW. Bronchial asthma: a psychosomatic concept in favor of a personalized approach. In: Proceedings of the III International science conferences: “Psychology: traditions and innovations” ; Samara. Samara: LLC “Publishing house ASGARD”; 2018. P. 39–41. (In Russ.)
  7. National program “Bronchial asthma in children. Treatment strategy and prevention”. 4 th ed., rev. and suppl. Moscow; 2012. 182 p. (In Russ.)
  8. Yablonsky PK, Polyakova VО, Drobintseva АО, et al. Neuroimmunoendocrinology of the respiratory systemcurrent status of the problem. Progress in physiological science. 2020;51(1):46–57. EDN: MURXHA doi: 10.31857/S0301179820010087
  9. Alexander F. Psychosomatic medicine it’s principles and applications. New York; 2002. 352 p.
  10. Balentova S, Conwell S, Myers AC. Neurotransmitters in parasympathetic ganglionic neurons and nerves in mouse lower airway smooth muscle. Respir Physiol Neurobiol. 2013;189(1):195–202. doi: 10.1016/j.resp.2013.07.006
  11. Barnes PJ. Neural mechanisms in asthma. Br Med Bull. 1992;48 (1):149–168. doi: 10.1093/oxfordjournals.bmb.a072531
  12. Barrios J, Kho AT, Aven L, et al. Pulmonary neuroendocrine cells secrete gamma-aminobutyric acid to induce goblet cell hyperplasia in primate models. Am J Respir Cell Mol Biol. 2019;60(6):687–694. doi: 10.1165/rcmb.2018-0179OC
  13. Barrios J, Patel KR, Aven L, et al. Early life allergen-induced mucus overproduction requires augmented neural stimulation of pulmonary neuroendocrine cell secretion. FASEB J. 2017;31(9):4117–4128. doi: 10.1096/fj.201700115R
  14. Buske-Kirschbaum А, Auer K, Krieger S, Weis Blunted S. Cortisol responses to psychosocial stress in asthmatic children: a general feature of atopic disease? Psychosom Med. 2003;65(5):806–810. doi: 10.1097/01.PSY.0000095916.25975.4F
  15. Cazzola M, Calzetta L, Matera MG. Long-acting muscarinic antagonists and small airways in asthma: Which link? Allergy. 2021; 76(7):1990–2001. doi: 10.22541/au.160870966.64336849/v
  16. Cohn L, Elias JA, Chupp GL. Asthma: mechanisms of disease persistence and progression. Annu Rev Immunol. 2004;22:789 –815. doi: 10.1146/annurev.immunol.22.012703.104716
  17. Cutz E, Pan J, Yeger H, et al. Recent advances and contraversies on the role of pulmonary neuroepithelial bodies as airway sensors. Semin Cell Dev Biol. 2013;24(1):40–50. doi: 10.1016/j.semcdb.2012.09.003
  18. Davidson RJ, Jackson DC, Kalin NH. Emotion, plasticity, context, and regulation: perspectives from affective neuroscience. Psychol Bull. 2000;126(6):890–909. doi: 10.1037/0033-2909.126.6.890
  19. Fang L, Sun Q, Roth M. Immunologic and non-immunologic mechanisms leading to airway remodeling in asthma. Int J Mol Sci. 2020;21(3):757. doi: 10.3390/ijms21030757
  20. Gao R, Peng X, Perry C, et al. Macrophage-derived netrin-1 drives adrenergic nerve-associated lung fibrosis. J Clin Invest. 2021;131(1): e136542. doi: 10.1172/JCI136542
  21. Hahn C, Islamian AP, Renz H, Nockher WA. Airway epithelial cells produce neurotrophins and promote the survival of eosinophils duri ng allergic airway inflammation. J Allergy Clin Immunol. 2006;117(4):78 7–794. doi: 10.1016/j.jaci.2005.12.133
  22. Hendifar AE, Marchevsky AM, Tuli R. Neuroendocrine tumors of the lung: current challenges and advances in the diagnosis and management of well-differentiated disease. J Thorac Oncol. 2017;12(3):425–436. doi: 10.1016/j.jtho.2016.11.2222
  23. Kanda A, Yasutaka Y, Van Bui D, et al. Multiple biological aspects of eosinophils in host defense, eosinophil-associated diseases, immunoregulation, and homeostasis: is their role beneficial, detrimental, regulator or bystander? Biol Pharm Bull. 2020;43(1):20–30. doi: 10.1248/bpb.b19-00892
  24. Lomia M, Tchelidze T, Pruidze M. Bronchial asthma as neurogenic paroxysmal inflammatory disease: a randomized trial with carbamazepine. Respir. Med. 2006;100(11):1988–1996. doi: 10.1016/j.rmed.2006.02.018
  25. Mandal J, Roth M, Costa L, et al. Vasoactive intestinal peptide for diagnosing exacerbation in chronic obstructive pulmonary disease. Respiration. 2015;90(5):357–368. doi: 10.1159/000439228
  26. Minnone G, De Benedetti F, Bracci-Laudiero L. NGF and its receptors in the regulation of inflammatory response. Int J Mol Sci. 2017;18(5):1028. doi: 10.3390/ijms18051028
  27. Nesterenko ZV, Ivanina YY, Dobrokhotova AV, et al. Allergic diseases in pediatric patients exposed to radiation from the Chernobyl accident and in children born to radiation-exposed parents. European Academy of Allergy and Immunology Congress, 22–26 June 2013. Milan, Italy. P. 1214.
  28. Pan J, Yeger H, Cutz E. Innervation of pulmonary neuroendocrine cells and neuroepithelial bodies in developing rabbit lung. J Histochem Cytochem. 2004;52(3):379–389. doi: 10.1177/002215540405200309
  29. Patel KR, Aven L, Shao F, et al. Mast cell-derived neurotrophin 4 mediates allergen-induced airway hyperinnervation in early life. Mucosal Immunol. 2016;9(6):1466–1476. doi: 10.1038/mi.2016.11
  30. Papi A, Brightling C, Pedersen SE, Reddel HK. Asthma. Lancet. 2018; 391(10122):783–800. doi: 10.1016/S0140-6736(17)33311-1
  31. Roth M. Airway and lung remodelling in chronic pulmonary obstructive disease: a role for muscarinic receptor antagonists? Drugs. 2015;75:1–8. doi: 10.1007/s40265-014-0319-0
  32. Rosenkranz MA, Busse WW, Sheridan JF, et al. Are there neurophenotypes for asthma? Functional brain imaging of the interaction between emotion and inflammation in asthma. PLoS One. 2012;7(8): e40921. do i: 10.1371/journal.pone.0040921
  33. Rudenko М. The role of co-factors in mast cell activation. EMJ Allergy Immunol. 2023;10301305. doi: 10.33590/emjallergyimmunol/10301305
  34. Ruth P, Cusack RP, Sulaiman I, Gauvreau GM. Refashioning dexpramipexole — a new horizon in eosinophilic asthma? Allergy Clin Immunol. 2023;152(5):1092–1094. doi: 10.1016/j.jaci.2023.09.019
  35. Schachter SC, Saper CB. Vagus nerve stimulation. Review. Epilepsia. 1998; 39(7):677–686. doi: 10.1111/j.1528-1157.1998.tb01151.x
  36. Siddiqui S, Wenzel S, Bozik ME, et al. Safety and efficacy of dexpramipexole in eosinophilic asthma (EXHALE) : A randomized controlled trial. J Allergy Clin Immunol. 2023;152(5) :1121–1130. doi: 10.1016/j.jaci.2023.05.014
  37. Silverman ES, Breault DT, Vallone J, et al. Corticotropin-releasing hormone deficiency allergen-induced airway inflammation in a mouse model of asthma. J Allergy Clin Immunol. 2004;114 (4): 747–754. doi: 10.1016/j.jaci.2004.06.055
  38. Sun H, Lin A-H, Ru F, et al. KCNQ/M-channels regulate mouse vagal bronchopulmonary c-fiber excitability and cough sensitivity. JCI Insight. 2019;4(5):e124467. doi: 10.1172/jci.insight.124467
  39. Talbot S, Abdulnour RE, Burkett PR, et al. Silencing nociceptor neurons reduces allergic airway inflammation. Neuron. 2015;87(2):341–354. doi: 10.1016/j.neuron.2015.06.007
  40. Ural BB, Yeung ST, Damani-Yokota P, et al. Identification of a nerve-associated, lung-resident interstitial macrophage subset with distinct localization and immunoregulatory properties. Sci Immunol. 2020;5(45):eaax8756. doi : 10.1126/sciimmunol.aax8756
  41. Wenzel SE. Asthma phenotypes: the evolution from clinical to molecular approaches. Nat Med. 2012;18(5):716–725. doi : 10.1038/nm.2678
  42. Wnuk D, Paw M, Ryczek K, et al. Enhanced asthma-related fibroblast to myofibroblast transition is the result of profibrotic TGF-Beta/Smad2/3 pathway intensification and antifibrotic TGF-β/Smad1/5/(8)9 pathway impairment. Sci Rep. 2020;10:16492. doi: 10.1038/s41598-020-73473-7
  43. Zhang N, Xu J, Jiang C, Lu S. Neuro-Immune regulation in inflammation and airway remodeling of allergic asthma. Front Immunol. 2022;13:894047. doi: 10.3389/fimmu.2022.894047

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».