DEVELOPMENT OF A MOUSE MODEL OF ALLERGIC RHINITIS AND BRONCHIAL ASTHMA CAUSED BY WORMWOOD POLLEN
Authors: М.Е. Babayeva , K.K. Tabynov , Т.Т. Nurpeissov , K.K. Tabynov , М.Е. Babayeva , K.K. Tabynov , Т.Т. Nurpeissov , K.K. Tabynov 
Published: October 2024

Relevance. The prevalence of IgE-mediated allergic diseases among the population of industrially developed countries has reached 35%, and experts estimate that it will increase further in the next decade. Allergen-specific immunotherapy (SIT) is the only therapeutic approach capable of changing the natural course of the allergic process. Global prevalence of allergic diseases and several disadvantages of commercially available SIT products, made us start the search for new and improved specific treatment of allergies, which in turn requires the proper modeling of allergic diseases using laboratory animals. Aim. Modeling of IgE-mediated bronchial asthma and allergic rhinitis in mice for future development of a new vaccine for allergen-specific immunotherapy. Materials and Methods. Study design – experimental preclinical prospective cohort study. The entire cycle of work with laboratory animals was carried out at M. Aikimbayev National Research Center for Especially Dangerous Infections of the Ministry of Health of the Republic of Kazakhstan from September 2020 to January 2021. To model IgE-mediated bronchial asthma 8-12 week old SPF Balb/c female mice were used. Mice were sensitized by intranasal (IN) and intraperitoneal (IP) ways with 3 different extracts: bitter wormwood, common wormwood and their mix. Our choice of these particular allergens is determined by their significance in the ethiology of seasonal pollinosis in Kazakhstan. When assessing the level of sensitization of mice, a comprehensive approach was used, which included the analysis of antibody and cytokine levels, cellular immune responses, clinical signs and histological analysis of the lungs. Generally accepted methods of statistical processing of experimentally obtained samples of varying variables were used. The mean value of the sample (X) and the standard error (m) were determined. The reliability of the differences between the indicators and the groups was determined using the Graph Pad Prism 8 statistical program (Graph Pad Software, Inc., La Jolla, CA, USA). Novelty: Modeling of allergic rhinitis and bronchial asthma with IN and IP regimes of sensitization with the use of bitter wormwood and common wormwood extracts and their mix in mice was tested for the first time. Results: Among the allergens tested, common wormwood extract in the intraperitoneal sensitization had shown the most potent sensitizing effect: high values of total and antigen-specific IgE antibodies; pronounced polarization of immune response toward Th2 by the ratio of IgG1/IgG2a antibodies; positive reaction in the allergy ear swelling test; induced perivascular and eosinophilic inflammation in the lungs with expression of the allergic proinflammatory cytokine IL-5. Conclusions: In modeling of IgE-mediated bronchial asthma in mice, common wormwood extract with intraperitoneal sensitization has the most potent sensitizing effect.
Актуальность. Распространенность IgE-опосредованных аллергических заболеваний среди населения промышленно развитых стран достигло 35%, и, по оценкам экспертов прогнозируется их дальнейшее увеличение уже в следующем десятилетии. Единственным терапевтическим подходом способным изменить естественное течение аллергического процесса является АСИТ. Глобальная превалентность аллергических заболеваний и не совершенность коммерчески доступных АСИТ, обуславливает необходимость поиска новых или усовершенствование существующих способов специфической терапии аллергии, который в свою очередь, требует правильное моделирование аллергических заболеваний на лабораторных животных. Цель. Моделирование IgE-опосредованной бронхиальной астмы и аллергического ринита у мышей для будущей разработки новой вакцины для аллерген-специфической иммунотерапии. Материалы и методы. Дизайн исследования: экспериментальное-доклиническое проспективное когортное исследование. Весь цикл работ с лабораторными животными выполнялся в Национальном научном центре особо опасных инфекции им. М. Айкимбаева МЗ РК с сентября 2020 по январь 2021 года. Для моделирования IgE-опосредованной бронхиальной астмы были использованы 8-12 недельные SPF Balb/c мыши - самки, которые были сенситизированы интраназальным (ИН) и интраперитонеальным (ИП) путем экстрактами полыни горькой и обыкновенной, а также их миксом. Выбор данных аллергенов обуславливается их значимостью в наибольших случаях сезонного поллиноза в Казахстане. При оценке уровня аллергизации мышей был использован комплексный подход, который включал изучение антительного, цитокинового, клеточного иммунного ответов, клинических признаков и гистологический анализ легких. Использовались общепринятые способы статистической обработки экспериментально полученных выборок варьирующих переменных. Определяли среднее значение выборки (Х), среднеквадратичную ошибку (m). Достоверность различий между показателями и группами определяли с использованием статистической программы Graph Pad Prism 8 (Graph Pad Software, Inc., La Jolla, CA, USA). Новизна. Впервые разработана мышиная модель аллергического ринита и бронхиальной астмы с ИН и ИП режимами сентитизации и использованием экстрактов полыни горькой и обыкновенной, а также их микса. Результаты. Среди испытанных аллергенов наиболее аллергизирующим действием обладал экстракт полыни обыкновенной, который при ИП режиме сентитизации формировал высокие значения общих и антиген-специфичных IgE антител, индуцировал выраженную поляризация иммунного ответа в сторону Th2 по соотношению IgG1/IgG2a антител, вызывал положительную реакцию в ушном тесте, периваскулярное и эозинофильное воспаление в легких с экспрессией аллергического провоспалительного цитокина IL-5 в легких животных. Выводы. При моделировании IgE-опосредованной бронхиальной астмы и аллергического ринита у мышей наиболее аллергизирующим действием обладает экстракт полыни обыкновенной при ИП режиме сенситизации.
Өзектілігі. Индустриалды дамыған елдердің тұрғындары арасында аллергиялық аурулардың таралуы 35%-ға жетті және сарапшылардың бағалауы бойынша келесі онжылдықта олардың одан әрі өсуі болжануда. АСИТ- аллергиялық процестің табиғи ағымын өзгерте алатын жалғыз терапиялық тәсіл. Аллергиялық аурулардың жаһандық таралуы және коммерциялық қол жетімді АСИТ препараттарының жетіксіздігі аллергияны емдеудің жаңа әдістерін іздеуді немесе қолданыстағы әдістерді жетілдіруді қажет етеді, бұл өз кезегінде зертханалық жануарларда аллергиялық ауруларды дұрыс модельдеуді қажет етеді. Мақсаты:. Аллерген спецификалық иммунотерапияға арналған жаңа вакцинаны болашақта әзірлеу үшін тышқандардағы аллергиялық бронхиалды демікпені және аллергиялық ринитті модельдеу. Материалдар мен әдістер: Зерттеу дизайны: эксперименттік-клиникаға дейінгі перспективалық когорттық зерттеу. Зертханалық жануарлармен жұмыстың барлық циклі 2020 жылғы қыркүйектен 2021 жылғы қаңтарға дейін ҚР ДСМ М. Айқымбаев атындағы Аса қауіпті инфекциялар ұлттық ғылыми орталығында (АҚИҰҒО) орындалды. IgE-ассосацияланған бронхиалды демікпені модельдеу үшін 8-12 апталық SPF BALB/c ұрғашы тышқандары пайдаланылды. Тышқандар ащы және қарапайым жусан сығындылары, сондай-ақ екеуінің араласқан түрін пайдалана отырып, интраназальды (ИН) және интраперитонеальді (ИП) тәсілдермен сенситизацияланды. Бұл аллергендерді таңдау олардың Қазақстандағы маусымдық поллиноздың ең үлкен жағдайларында себепкер болуына байланысты. Тышқандардағы аллергия деңгейін бағалау кезінде антиденелерді, цитокиндерді, жасушалық иммундық жауаптарды, клиникалық белгілерді және өкпенің гистологиялық талдауын зерттеуді қамтитын кешенді тәсілдер қолданылды. Өзгермелі айнымалылардың эксперименттік алынған үлгілерін статистикалық өңдеудің жалпы қабылданған әдістері қолданылды. Үлгінің орташа мәні (X), орташа квадраттық қате (m) анықталды. Көрсеткіштер мен топтар арасындағы айырмашылықтардың дұрыстығы Graph Pad prism 8 (Graph Pad Software, Inc., La Jolla, CA, USA) статистикалық бағдарламасын қолдану арқылы анықталды. Жаңалығы: Алғаш рет ащы және қарапайым жусан сығындыларымен, сондай-ақ екеуінің араласқан түрін пайдалана отырып, интраназальды және интраперитонеальды әдістермен аллергиялық ринит пен аллергиялық бронх демікпені лабораториялық тышқанда модельденді. Нәтижелер: Сыналған аллергендердің ішінде ең аллергизациялайтын әсерге интраперитонеальды сентитизация режиміндегі қарапайым жусан сығындысы ие болды: жалпы және антиген спецификалық IgE антиденелерінің жоғарылауы, IgG1/IgG2a антиденелер қатынасы бойынша иммундық жауаптың Th2-ге айқын поляризациясын тудырды, құлақ сынағында оң реакция тудырды, өкпеде IL-5 аллергиялық қабыну цитокинінің экспрессиясымен жүретін периваскулярлық және эозинофильді қабынуы байқалды. Қорытынды: Тышқандарда аллергиялық бронх демікпесі мен аллергиялық ринитті модельдеу кезінде интраперитонеальды сентитизация режимінде қарапайым жусан сығындысы ең аллергизациялайтын әсерге ие болды.