Updating of methodical approaches to noninvasive sampling of pulmonary surfactant biosamples

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

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.

About the authors

Anastasia I. Shmyrova

Institute of Continuum Mechanics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: lutsik@icmm.ru
ORCID iD: 0000-0001-9199-2487

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

Russian Federation, 13a, Lenina street, Perm, 614990

Irina M. Pshenichnikova-Peleneva

E.A. Vagner Perm State Medical University

Email: im_p@rambler.ru

доктор медицинских наук, профессор кафедры фтизиопульмонологии

Russian Federation, 26, Petropavlovskay street, Perm, 614000

Ludmila I. Kononova

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: kononova_l@iegm.ru

инженер лаборатории биохимии развития микроорганизмов

Russian Federation, 614081, Perm, Goleva st, 13

Vladimir P. Korobov

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: korobov@iegm.ru

кандидат медицинских наук, заведующий лабораторией биохимии развития микроорганизмов

Russian Federation, 614081, Perm, Goleva st, 13

References

  1. Кейтс M. Техника липидологии. Выделение, анализ и идентификация липидов. М.: Мир 1975; 326.
  2. 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.
  3. Русанов А.И., Прохоров В.А. Межфазная тензиометрия. СПб.: Химия 1994; 400.
  4. 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.
  5. Baritussio A. Lung surfactant, asthma, and allergens – a story in evolution. Am. J. of Respir. Crit. Care Med. 2004; 169(5): 550–551.
  6. Bligh E.G., Dyer W.J. A rapid method of total lipid extraction and purification. Can. J. Biochem. Physiol. 1959; 37(8): 911–917.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. Clements J. Pulmonary surface tension and alveolar stability. Technical report. CRDLR. U.S. Army Chemical Research and Development Laboratories 1961; 16: 444–450.
  11. 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.
  12. 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.
  13. Hildebran J. Pulmonary surface film stability and composition. J. of Applied Physiology Respiratory Environmental and Exercise Physiology 1979; 47(3): 604–611.
  14. Hohlfeld J. The role of surfactant in asthma. J. Respiratory Research 2001; 3: 1–8.
  15. Horvath I., Hunt J., Barnes P.J. Exhaled breath condensate: Methodological recommendations and unresolved questions. European Respiratory J. 2005; 26: 523–548.
  16. Klech H., Pohl W. Technical recommendations and guidelines for bronchoalveolar lavage (BAL). European Respiratory J. 1989; 2(6): 561–585.
  17. Meyer K. Bronchoalveolar lavage as a diagnostic tool. Seminars in Respiratory and Critical Care Medicine 2007; 28(5): 546–560.
  18. 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.
  19. Notter R. Lung surfactants: basic science and clinical applications (lung biology in health and disease). P.: CRC Press 2000; 464.
  20. 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.
  21. 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.
  22. 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.
  23. 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.
  24. 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.
  25. 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.
  26. Walters E., Gardiner P. Bronchoalveolar lavage as a research tool. Thorax 1991; 46(9): 613–618.
  27. 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.
  28. Willson D., Chess P.R., Notter R.H. Surfactant for pediatric acute lung injury. Pediatric Clinics of North America 2008; 55(3): 545–575.
  29. 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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Results of TLC of samples containing 5, 50, 100, 200, 400 and 800 μl of Surfactant-BL solution in chloroform, and PF, DPPC and CL markers

Download (376KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. TLC results of samples containing 800 μl of Surfactant-BL solution, the native material of two healthy volunteers (a, b): 1 - freshly collected analysis; 2 - after a week of storage; 3 - after two weeks of storage and markers PF, DPPC

Download (615KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Compression isotherms - Surfactant-BL (a) stretching when applied to the interface 5 (1), 7 (2) and 10 (3) µg of the substance and pulmonary surfactant collected by the BWV method (b) after 50 (1) and 100 (2) exhalation *

Download (73KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2019 Shmyrova A.I., Pshenichnikova-Peleneva I.M., Kononova L.I., Korobov V.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 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».