Аннотация результатов, полученных в 2024 году
За отчетный период в исследование были включены 102 взрослых (старше 18 лет) пациента с муковисцидозом (МВ) (диагноз был подтвержден генетически и с помощью потового теста). В группу контроля были включены 97 здоровых добровольцев, сопоставимых по возрасту и полу. Кроме того, объектами исследования являлись 51 пациенток с лимфангиолейомиоматозом (ЛАМ) (диагноз подтвержден морфологическим исследованием биоптатов легочной ткани) и 51 здоровых женщин, сопоставимых по возрасту. Всем участникам исследования пациентам была выполнена форсированная спирометрия и исследование диффузионной способности легких, а также анализ выдыхаемого воздуха с помощью времяпролетной протонной масс-спектрометрии. Ионы летучих органических соединений (ЛОС) определись по соотношению массы к заряду протонированного аналита (mass-to-charge ratio, m/z), диапазон регистрации составил 10-685 m/z. По определенным соотношениям m/z с помощью библиотеки IONICON и данных литературы в последующем произведена идентификация ЛОС. Нормализации получаемых данных осуществлялась с использованием откликов ионов системы Ionicon PerMasCal. Был стандартизован отбор проб выдыхаемого воздуха в режиме реального времени методом времяпролетной протонной масс-спектрометрии при маневре спокойного дыхания и при трёхкратном форсированном маневре у пациентов с МВ и ЛАМ. По результатам обследования были сформированы базы данных: пациентов с МВ, пациенток с ЛАМ и база данных группы контроля. При анализе клинико-инструментальных обследований выявлены значительные различия по показателям респираторной функции (показателям спирометрии и исследовании диффузионной способности легких), а именно нарушения вентиляции легких по обструктивному типу, а также нарушении газообмена у пациентов с МВ и ЛАМ при сравнении с сопоставимыми по возрасту и полу группами контроля. Анализ выдыхаемого воздуха протонной масс-спектрометрией (PTR-TOF-MS) позволил обнаружить 167 ЛОС в образцах выдыхаемого воздуха пациентов с МВ и здоровых людей. Клинические, функциональные данные и данные ЛОС пациентов с МВ и контрольной группы были проанализированы с использованием многомерного анализа и были построены два кластера k-средних. В первый кластер вошли признаки преимущественно здоровых обследуемых. Второй кластер отличался наличием более тяжелых клинических данных (более высокие баллы одышки по шкалам Борга и mMRC, меньшим индексом массы тела), худшими показателями легочной вентиляции (более низкие значения ОФВ1, ФЖЕЛ, МОС75) и газообменной функции легких (DLCO), что характерно для пациентов с МВ выборки нашего исследования. Оба кластера также различались по спектрам ЛОС, полученными с помощью PTR-TOF-MS как во время спокойного дыхания, так и во время форсированного выдоха. При проведении регрессии LASSO при использовании первых 5 (самых сильных) предикторов качество модели соответствовало AUC = 1 (чувствительность = 1, специфичность = 1). Важнейшими предикторами МВ по всем клинико-функциональным признакам и ЛОС были: m/z=281,0534 ([C19H7NO2, C12H11NO7 и C16H9O5]H+), m/z=95,0601 (фенол), МОС75 (максимальная объемная скорость при выдохе 75 % ФЖЕЛ), показатель баллов по mMRC (шкала одышки) и m/z=63,0165 (диметилсульфид). Таким образом, метод протонной масс-спектрометрии позволяет с высокой чувствительностью и специфичностью разделить пациентов с МВ от группы контроля здоровых добровольцев. Выявлены специфичные ЛОС для МВ: индол, фенол, диметилсульфид и не идентифицированные ЛОС с соотношением массой на заряд (m/z): m/z=297.0720 ([C12H13N2O7 и C17H13O5]H+), m/z=281.0534 ([C19H7NO2, C12H11NO7 и C16H9O5]H+). Результаты были опубликованы в статье журнала «Clinica chimica acta» [Mustafina, M., Silantyev, A., Krasovskiy, S. Et al. Exhaled breath analysis in adult patients with cystic fibrosis by real-time proton mass spectrometry. Clinica chimica acta; international journal of clinical chemistry, 560, 119733. https://doi.org/10.1016/j.cca.2024.119733] (WoS, Scopus (Q1) библиометрические базы). Также, внутри группы пациентов с МВ были определены предикторы функциональных и клинических исходов с использованием алгоритма XGBoost. Наиболее значимыми предикторами респираторных нарушений были m/z = 75,042 (метилацетат), m/z = 62,028 (метилнитрит), m/z = 65,057 (2-фторэтанол) и m/z = 118,066 (индол) и нарушений газообмена — m/z = 85,077 (2,3-диметил-2-бутен); для возбудителей респираторных заболеваний — не дифференцируемые азотсодержащие органические соединения m/z = 47,041 (CH5NO)+ и m/z = 44,044 (C2H5NH+), углеводороды (циклопропан, пропен) m/z = 43,046 (C3H6H+), серосодержащие соединение m/z = 49,020 (метантиол). Результаты были опубликованы в журнале «Biomolecules» [Mustafina M, Silantyev A, Krasovskiy S. et al. Identification of Exhaled Metabolites Correlated with Respiratory Function and Clinical Features in Adult Patients with Cystic Fibrosis by Real-Time Proton Mass Spectrometry. Biomolecules. 2024; 14(9):1189. https://doi.org/10.3390/biom14091189] (WoS, Scopus (Q1) библиометрические базы). Кроме того, было проведено сравнение спектров ЛОС до и после ингаляции сальбутамола 400 мкг при выполнении бронходилатационного теста пациентам с МВ. По результатам анализа образцов выдыхаемого воздуха с помощью протонной масс-спектрометрии выявлено влияние ингаляционного бронходилататора на спектр ЛОС, что следует учитывать при сборе проб выдыхаемого воздуха в последующих исследованиях. Результаты представлены в публикации журнала «Вестник современной клинической медицины» [Мустафина М.Х., Красовский С.А., Силантьев А.С., [и др.]. Влияние ингаляционного сальбутамола на спектр выдыхаемого воздуха у взрослых пациентов с муковисцидозом // Вестник современной клинической медицины. – 2024. – Т. 17, вып. 6. – С. 49–55. DOI: 10.20969/VSKM.2024.17(6).49-55.] (Scopus). При анализе образцов выдыхаемого воздуха с помощью PTR-TOF-MS у пациенток с ЛАМ и здоровых обследуемых из группы контроля было выявлено 197 ЛОС. Для оценки связи между ЛОС и заболеванием было проведено кластирование по методу k-means. Для построения кластеров были использованы только величины ЛОС (нормализованные значения), отдельно для маневра спокойного дыхания и отдельно для форсированного выдоха. Метод протонной масс-спектрометрии позволил разделить пациенток с ЛАМ от группы контроля здоровых добровольцев по кластерному анализу k-means (p<0,01). С помощью алгоритма XGBoost были отобраны 30 наиболее значимых предикторов ЛАМ отдельно для форсированного выдоха и спокойного дыхания. Наиболее значимыми предикторами ЛАМ являлись: m/z=44.990 (метинофосфид), m/z=99.067 (пролин), m/z=113.130 (2-октен). Планируются дополнительное исследование предикторов тяжелых респираторных нарушений у пациенток с ЛАМ. Вышеуказанные промежуточные результаты были доложены на международных отечественных научных мероприятиях в виде постерных и устных докладов.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
За отчетный период выполнены следующие работы: 1. Завершен набор данных летучих органических соединений (ЛОС) с помощью протонной времяпролетной масс-спектрометрии, а также стандартных обследований пациентов с бронхиальной астмой (БА) (160 пациентов) и хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) (128 пациентов) (выполнено лабораторно-инструментальное обследование, исследование функции внешнего дыхания (спирометрия с бронходилатационным тестом). Продолжен набор данных образцов выдыхаемого воздуха и стандартного обследования пациентов с интерстициальными заболеваниями легких (в базу данных включены результаты обследований 134 пациентов). 2. Были собраны и проанализированы данные стандартных лабораторно-инструментальных обследований 160 пациентов с БА и 128 пациентов с ХОБЛ, а также 254 сопоставимых по возрасту и полу здоровых добровольцев. Стандартизован отбор проб выдыхаемого воздуха в режиме реального времени методом времяпролетной протонной масс-спектрометрии при маневре спокойного дыхания и при трёхкратном форсированном маневре у пациентов с БА и ХОБЛ. Были выявлены достоверные различия ЛОС как предикторов заболеваний при анализе выдыхаемого воздуха методом протонной масс-спектрометрии у пациентов с БА и ХОБЛ при сравнении с группой здоровых добровольцев по методу градиентного бустинга XGBoost (p<0,001). Продолжен анализ выдыхаемого воздуха у пациентов с интерстициальными заболеваниями легких, полученных с помощью времяпролетной протонной масс-спектрометрии. 3. Выявлены специфичные ЛОС как предикторы для БА: m/z = 79.054, m/z = 95.054 (фенол), m/z = 44.991 (вероятно, ацетальдегид) и не идентифицированные ЛОСы - m/z = 71.055 и m/z = 53.037. А также выявлено специфичные ЛОС как предиктор для ХОБЛ: m/z = 118,071 (индол), остальные ЛОС-предикторы оказались схожими с профилем при БА. 4. Проведено сравнение спектров ЛОС у пациентов с муковисцидозом (МВ), лимфангиолейомиоматозом (ЛАМ), бронхиальной астмой (БА) и ХОБЛ. Выявлено специфическое системное снижение ряда ЛОС (таких как, m/z =95.05 (фенол) и m/z=96.06 и m/z=118.07(индол) при МВ, повышение маркёров окислительного стресса и воспаления, вероятно, обусловленное курением у пациентов с ХОБЛ, промежуточный и менее выраженный характер метаболических сдвигов при БА и ЛАМ, а также существенные различия в топологии метаболических сетей, отражающие перераспределение ключевых узлов между группами. 5. Полученные результаты представлены в научных статьях, а также в виде постерных докладов на 48-й Европейской конференции по муковисцидозу (Милан, Италия, 4-7 июня 2025 года); в виде устных докладов на XXXV Национальном конгрессе по болезням органов дыхания с международным участием (Москва, 14-17 октября 2025 года); IV Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 140-летию со дня рождения Н.Н. Аничкова «Инструментальная диагностика в руках клинициста (Санкт-Петербург, 14-15 февраля 2025 года), а также на XII Конгрессе «Инновационные технологии в респираторной медицине» (Астана, Казахстан, 17-19 апреля 2025 года).