Perm Medical JournalPerm Medical JournalПермский медицинский журнал (сетевое издание "Perm medical journal")0136-14492687-1408Eco-Vector1073210.17816/pmj36135-44Methods of diagnostics and technologiesМетоды диагностики и технологииResearch ArticleUpdating of methodical approaches to noninvasive sampling of pulmonary surfactant biosamplesСовершенствование методических подходов к неинвазивному сбору биопроб легочного сурфактантаhttps://orcid.org/0000-0001-9199-2487ShmyrovaAnastasia I.ШмыроваАнастасия Ивановна
Russian Federation

кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник лаборатории Гидродинамической устойчивости

lutsik@icmm.ruPshenichnikova-PelenevaIrina M.Пшеничникова-ПеленёваИрина Михайловна
Russian Federation

доктор медицинских наук, профессор кафедры фтизиопульмонологии

im_p@rambler.ruKononovaLudmila I.КононоваЛюдмила Ивановна
Russian Federation

инженер лаборатории биохимии развития микроорганизмов

kononova_l@iegm.ruKorobovVladimir P.КоробовВладимир Павлович
Russian Federation

кандидат медицинских наук, заведующий лабораторией биохимии развития микроорганизмов

korobov@iegm.ruInstitute of Continuum Mechanics of the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesИнститут механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наукE.A. Vagner Perm State Medical UniversityПермский государственный медицинский университет им. академика Е.А. ВагнераInstitute of Ecology and Genetics of Microorganisms of the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesИнститут экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук08042019361354418122018Copyright ©; 2019, Shmyrova A.I., Pshenichnikova-Peleneva I.M., Kononova L.I., Korobov V.P.Copyright ©; 2019, Шмырова А.И., Пшеничникова-Пеленёва И.М., Кононова Л.И., Коробов В.П.2019Shmyrova A.I., Pshenichnikova-Peleneva I.M., Kononova L.I., Korobov V.P.Шмырова А.И., Пшеничникова-Пеленёва И.М., Кононова Л.И., Коробов В.П.http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0https://permmedjournal.ru/PMJ/article/view/10732

Aim. To study the influence of conditions of sampling and storage of pulmonary surfactant (PS) biosamples in the exhaled air barbotate on its surface activity and biochemical structure, so as to develop clinical recommendations for PS status assessment.

Materials and methods. Tensiometry methods were used to study the glass, fluoroplastic and five polymer containers. Reproducibility of the results of physicochemical parameters of native material was assessed using thin-layer chromatography. Calibration of methods and scaling was implemented using exogenous surfactant solution.

Results. It was detected that for identification of phosphatidylcholine in the samples, it is necessary to introduce not less than 0.15 mcg of exogenous surfactant and for dipalmitoylphosphatidylcholine – from 0.5 mcg and more. The efficiency of PS sampling with the method of exhaled air barbotage varies from 30 % to 50 % from the volume of surfactant, excreted with one average statistical human expiration.

Conclusions. Sampling of native material using the method of exhaled air barbotage was performed. Tensiometric and chromatographic scales were compiled. Variability of sampling degree was noted. It was shown that if the conditions of storage and transport are observed, there are no marked changes in the material.

Цель. Изучить влияние условий сбора и хранения биопроб легочного сурфактанта (ЛС) в барботате выдыхаемого воздуха на его поверхностную активность и биохимическую структуру для разработки клинических рекомендаций по оценке состояния ЛС.

Материалы и методы. Исследованы емкости из стекла, фторопласта и пяти полимерных контейнеров методами тензиометрии. Оценка воспроизводимости результатов физико-химических параметров нативного материала проводилась с помощью тонкослойной хроматографии. Тарирование методов и составление шкал осуществлялось с использованием раствора экзогенного сурфактанта.

Результаты. Обнаружено, что для идентификации в пробах фосфатидилхолина необходимо внести не менее 0,15 мкг экзогенного сурфактанта, а для дипальмитоилфосфатидилхолина – от 0,5 мкг и выше. Эффективность сбора ЛС методом барботирования выдыхаемого воздуха варьируется в пределах от 30 до 50 % от объема сурфактанта, выделяемого при одном среднестатистическом выдохе человека.

Выводы. Осуществлен сбор нативного материала методом барботирования выдыхаемого воздуха. Составлены тензиометрическая и хроматографичекая шкалы. Отмечена вариативность степени сбора. Показано, что при соблюдении условий хранения и транспортировки в материале не происходит заметных изменений.

Pulmonary surfactantpulmonary tuberculosismethods for surface tension studyautomatization of diagnostic methodstensiometrythin-layer chromatographyЛегочный сурфактанттуберкулез легкихметоды исследования поверхностного натяженияавтоматизация диагностических методовтензиометриятонкослойная хроматографияThis work was supported by the grant of the Russian Foundation for Basic Research 17-41-590095 p_a.Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 17-41-590095 р_а.Кейтс M. Техника липидологии. Выделение, анализ и идентификация липидов. М.: Мир 1975; 326.Розенберг О.А., Ловачева О.В., Шаповалов К.Г., Акулова Е.А., Степанова О.В., Сейлиев А.А., Шульга А.Э. Сурфактант-терапия в комплексном лечении больных бронхиальной астмой. Влияние на клинические симптомы и показатели функции внешнего дыхания. Туберкулез и болезни легких 2018; 96 (9): 23–304.Русанов А.И., Прохоров В.А. Межфазная тензиометрия. СПб.: Химия 1994; 400.Сидоренко Г.И., Зборовский Э.И., Левина Д.И. Поверхностно-активные свойства конденсата выдыхаемого воздуха (новый способ исследования функций легких). Терапевтический архив 1980; 3: 65–68.Baritussio A. Lung surfactant, asthma, and allergens – a story in evolution. Am. J. of Respir. Crit. Care Med. 2004; 169(5): 550–551.Bligh E.G., Dyer W.J. A rapid method of total lipid extraction and purification. Can. J. Biochem. Physiol. 1959; 37(8): 911–917.Bernhard W., Haagsman H.P., Tscher nig T., Poets C.F. Conductive airway surfactant: surface-tension function, biochemical composition, and possible alveolar origin. Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 1997; 17(1): 41–50.Chimote G., Banerjee R. Effect of mycobacterial lipids on surface properties of Curosurf (TM): Implications for lung surfactant dysfunction in tuberculosis. Resp. Phys. Neurobi. 2008; 162(1): 73–79.Chimote G., Banerjee R. Lung surfactant dysfunction in tuberculosis: Effect of mycobacterial tubercular lipids on dipalmitoylphosphati dylcholine surface activity. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 2005; 45 (3–4): 215–223.Clements J. Pulmonary surface tension and alveolar stability. Technical report. CRDLR. U.S. Army Chemical Research and Development Laboratories 1961; 16: 444–450.Fewster M.E., Burns B.J., Mead J.F. Quantitative densitometric thin-layer chromatography of lipids using copper acetate reagent. J. Chromatogr. A. 1969; 43(1): 120–126.Hasegawa T., Leblanc R.M. Aggregation properties of mycolic acid molecules in monolayer films: a comparative study of compounds from various acid-fast bacterial species. Biochi mica et. Biophysica Acta – Biomembranes 2003; 1617 (1–2): 89–95.Hildebran J. Pulmonary surface film stability and composition. J. of Applied Physiology Respiratory Environmental and Exercise Physiology 1979; 47(3): 604–611.Hohlfeld J. The role of surfactant in asthma. J. Respiratory Research 2001; 3: 1–8.Horvath I., Hunt J., Barnes P.J. Exhaled breath condensate: Methodological recommendations and unresolved questions. European Respiratory J. 2005; 26: 523–548.Klech H., Pohl W. Technical recommendations and guidelines for bronchoalveolar lavage (BAL). European Respiratory J. 1989; 2(6): 561–585.Meyer K. Bronchoalveolar lavage as a diagnostic tool. Seminars in Respiratory and Critical Care Medicine 2007; 28(5): 546–560.Mizev A., Shmyrova A., Mizeva I., Pshenichnikova-Peleneva I. Exhaled breath barbotage: A new method of pulmonary surfactant dysfunction assessing. J. of Aerosol Science 2018; 115: 62–69.Notter R. Lung surfactants: basic science and clinical applications (lung biology in health and disease). P.: CRC Press 2000; 464.Raghavendran K., Willson D., Notter R.H. Surfactant therapy for acute lung injury and acute respiratory distress syndrome. Critical Care Clinics 2011; 27(3): 525–559.Rosenberg O.A., Bautin A.E., Seiliev A.A. Late start of surfactant therapy and surfactant drug composition as major causes of failure of phase III multi-center clinical trials of surfactant therapy in adults with ARDS. Inter. J. of Biomedicine 2018; 8(3): 253–25.Schwab U., Rohde K.H., Wang Z., Chess P.R., Notter R.H., Russell D.G. Transcriptional responses of Mycobacterium tuberculosis to lung surfactant. Microbial Pathogenesis 2009; 46(4): 185–193.Schwarz K., Biller H., Windt H., Koch W., Hohlfeld J.M. Characterization of exhaled particles from the healthy human lung – a systematic analysis in relation to pulmonary function variables. j. of aerosol medicine and pulmonary drug delivery 2010; 23 (6): 371–379.Schwarz K., Biller H., Windt H., Koch W., Hohlfeld J.M. Characterization of exhaled particles from the human lungs in airway obstruction. J. of Aerosol Medicine and Pulmonary Drug Delivery 2015; 28(1): 52–58.Stepanova O.V., Akulova E.A., Koch neva A.A., Seiliev A.A., Shulga A.Ed., Lovacheva O.V., Lukyanov S.A., Shapovalov K.G., Volchkov V.A., Rosenberg O.A. Influence of natural lung surfactant inhalations on clinical symptoms and pulmonary function parameters in patients with bronchial asthma. Communication 1. Inter. J. of Biomedicine 2016; 6(4): 255–258.Walters E., Gardiner P. Bronchoalveolar lavage as a research tool. Thorax 1991; 46(9): 613–618.Wang Z., Schwab U., Rhoades E., Chess P.R., Russell D.G., Notter R.H. Peripheral cell wall lipids of mycobacterium tuberculosis are inhibitory to surfactant function. Tuberculosis 2008; 88(3): 178–186.Willson D., Chess P.R., Notter R.H. Surfactant for pediatric acute lung injury. Pediatric Clinics of North America 2008; 55(3): 545–575.Wright T.W., Notter R.H., Wang Z., Harmsen A.G., Gigliotti F. Pulmonary inflammation disrupts surfactant function during Pneumocystis carinii pneumonia. Infection and Immunity 2001; 69: 758–764.