Background: The combination of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and tuberculosis forms a specific clinical and pathogenetic phenotype. Studying the cytokine profile in comorbid pathology is necessary to understand the mechanisms of mutual aggravation of disease course.
Aim: To assess the strength of association between serum levels of key cytokines and clinically significant manifestations of comorbid COPD and tuberculosis, with a primary focus on the presence of bacterial shedding.
Methods: A single-center observational comparative cross-sectional study was conducted. From December 2024 to March 2026, clinical and laboratory parameters, serum cytokine levels, and the presence of Mycobacterium tuberculosis in sputum were evaluated in men aged 45 years and older followed up in pulmonology and phthisiology departments for COPD, pulmonary tuberculosis, or their combination, as well as in healthy volunteers in the control group. Serum levels of interleukin (IL)-1β, IL-6, IL-8, IL-10, and tumor necrosis factor-α (TNF-α) were measured by enzyme-linked immunosorbent assay. Mycobacterium tuberculosis (MTB) isolation was assessed by sputum smear microscopy, fluorescent microscopy and/or sputum culture. Patients with a positive result were classified as MTB+, while those without confirmed bacterial shedding were classified as MTB-.
Results: Data from 209 men were analyzed: 42 healthy volunteers (control group); 63 patients with COPD without active tuberculosis (COPD group); 51 patients with active pulmonary tuberculosis without comorbid COPD (TB group); and 53 patients with both COPD and active pulmonary tuberculosis (COPD + TB group). Median age across groups ranged from 64 to 69 years (p = 0.137). The groups differed significantly in smoking history, forced expiratory volume in 1 second (FEV1), oxygen saturation (SpO2), and markers of systemic inflammation. The comorbid group (COPD + TB) had the highest smoking history (median 31 pack-years), lowest FEV1 (41.3% of predicted), highest C-reactive protein (32.7 mg/L), and lowest SpO2 (90%) (all p < 0.001). Levels of all five cytokines increased from the control group to the comorbid group (COPD + TB): median IL-6 from 6.3 to 51.7 pg/mL, IL-1β from 3.1 to 27.1 pg/mL, IL-8 from 18.4 to 66.0 pg/mL (all p < 0.001). In bacterial shedders (MTB+, n = 59), cytokine levels were higher than in patients without bacterial shedding (MTB-, n = 45): IL-1β, 32.9 vs 13.2 pg/mL; IL-10, 29.1 vs 13.4 pg/mL; TNF-α, 30.0 vs 15.3 pg/mL (all p < 0.001). The best discriminative ability for bacterial shedding was shown by IL-10 (AUC = 0.924) and TNF-α (AUC = 0.923). A multivariate logistic model including IL-1β, IL-6, TNF-α and the IL-6/IL-10 ratio demonstrated an in-sample AUC of 0.991 (95% confidence interval 0.979–1.000), and 0.974 (SD 0.009) after cross-validation.
Conclusion: Serum cytokine levels are strongly associated with bacterial shedding. The cytokine profile may be considered as a research tool for stratifying the inflammatory phenotype in combined COPD and pulmonary tuberculosis.
Обоснование. Сочетание хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) и туберкулеза формирует особый клинико-патогенетический фенотип. Изучение цитокинового профиля при коморбидной патологии необходимо для понимания механизмов взаимного утяжеления течения заболеваний.
Цель – оценить силу ассоциации уровней ключевых сывороточных цитокинов с клинически значимыми проявлениями коморбидной патологии ХОБЛ и туберкулеза, прежде всего с наличием бактериовыделения.
Материал и методы. Проведено одноцентровое наблюдательное сравнительное одномоментное исследование. В период с декабря 2024 г. по март 2026 г. у мужчин 45 лет и старше, наблюдавшихся в клинических подразделениях фтизиатрического и пульмонологического профиля по поводу ХОБЛ, туберкулеза легких или их сочетания, а также среди здоровых добровольцев контрольной группы однократно оценивали клинико-лабораторные показатели, уровни цитокинов в сыворотке крови и наличие Mycobacterium tuberculosis в мокроте. Уровни интерлейкина (ИЛ) 1β, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10 и фактора некроза опухоли альфа (ФНО-α) определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа. Выделение микобактерий туберкулеза (МБТ) оценивали методами микроскопии мазка мокроты, люминесцентной микроскопии и/или культурального исследования мокроты; пациентов с положительным результатом относили к категории МБТ+, без подтвержденного бактериовыделения – к категории МБТ-.
Результаты. Проанализированы данные 209 мужчин: 42 здоровых добровольцев контрольной группы; 63 пациентов с ХОБЛ без активного туберкулеза (группа ХОБЛ); 51 больного активным туберкулезом легких без сопутствующей ХОБЛ (группа ТБ); 53 пациентов с сочетанием ХОБЛ и активного туберкулеза легких (группа ХОБЛ + ТБ). Медиана возраста по группам составила 64–69 лет (p = 0,137). Группы значимо различались по стажу курения, объему форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1), показателю насыщения крови кислородом (SpO2) и маркерам системного воспаления: при сочетанной патологии (ХОБЛ + ТБ) отмечены наибольший стаж курения (медиана 31 пачко-год), наименьший ОФВ1 (41,3% от должного), наибольший уровень С-реактивного белка (32,7 мг/л) и наименьший показатель SpO2 (90%) (p < 0,001 для всех сравнений). Уровни всех пяти цитокинов возрастали от группы контроля к группе коморбидной патологии (ХОБЛ + ТБ): медиана ИЛ-6 – с 6,3 до 51,7 пг/мл, ИЛ-1β – с 3,1 до 27,1 пг/мл, ИЛ-8 – с 18,4 до 66,0 пг/мл (p < 0,001 для всех сравнений). У бактериовыделителей (МБТ+, n = 59) уровни цитокинов были выше, чем у пациентов с отсутствием бактериовыделения (МБТ-, n = 45): ИЛ-1β – 32,9 против 13,2 пг/мл, ИЛ-10 – 29,1 против 13,4 пг/мл, ФНО-α – 30,0 против 15,3 пг/мл (p < 0,001 для всех сравнений). Наибольшую дискриминационную способность в отношении бактериовыделения показали ИЛ-10 (AUC = 0,924) и ФНО-α (AUC = 0,923). Многофакторная логистическая модель, включавшая ИЛ-1β, ИЛ-6, ФНО-α и соотношение ИЛ-6/ИЛ-10, продемонстрировала внутривыборочную AUC = 0,991 (95% доверительный интервал 0,979–1,000), после кросс-валидации – 0,974 (SD 0,009).
Заключение. Уровни сывороточных цитокинов сильно ассоциированы с наличием бактериовыделения. Цитокиновый профиль может рассматриваться как исследовательский инструмент стратификации воспалительного фенотипа при сочетании ХОБЛ и туберкулеза легких.