NEUTROPENIA'S FORMATION AS A CONSEQUENCE OF NEUTROPHIL MIGRATION ACTIVATION IN ALMOST HEALTHY PEOPLE IN THE NORTH

Full Text

Странство в виде сетеподобных структур - ней-трофильные внеклеточные ловушки (Neutrophil Exracellular Traps, NETs), в которых количество бактерий гораздо больше, чем в самом фагоците. Гранулы нейтрофилов содержат более 20 протео-литических ферментов, а также миелопероксидазу, бактерицидные белки (лактоферрин, дефенсины, катионные белки), лизоцим, щелочную фосфатазу, способные переварить различные микроорганизмы. Дефенсины (катионные белки) проявляют цито-токсические эффекты; активные формы кислорода и хлора, а также экзоцитоз азурофильных гранул определяют литический потенциал гранулоцитов [20]. В азурофильных гранулах имеется большое количество эластазы, которая может быть фактором деструкции ткани; две металлопротеиназы (коллаге-наза и желатиназа) способны вызывать деградацию внеклеточного матрикса. Экспрессия CD 40, CD 80, CD 86 и HLA DR определяет способность нейтрофилов выступать в роли антигенпрезентирующих клеток для Т-лимфоцитов [18]. Рецепторы для Fc-фрагмента иммуноглобулинов, CD 64, 32, 16, (FcyR I, II и III), компонентов системы комплемента (C3, C5a, CRI), интегрины обеспечивают взаимодействие с эндотелиальными клетками и последующую миграцию из кровеносного русла в ткани [10, 12]. Кроме того, нейтрофилы выделяют все известные цитокины, большая часть цитокинов обеспечивается именно нейтрофилами; поэтому они способны модулировать функциональную активность других клеток [7]. Нейтропенические состояния могут быть различной этиологии, патогенеза и клиники. Нейтропения диагностируется при содержании нейтрофилов ниже 2,0х 109 кл/л [21]. Частота регистрации нейтропении у взрослых северян колеблется в зависимости от сезона года в пределах 9-17 % (в среднем (15,97 ± 1,63) %), статистически значимо повышаясь в зимний период; повышение пролиферативной активности нейтрофилов происходит в марте-апреле [2]. Хотя этиология нейтропенических состояний чрезвычайно разнообразна, исследователи выделяют три типа нейтропений: обусловленные уменьшением продукции нейтрофилов в костном мозге или нарушением выхода зрелых клеток в кровь; связанные с повышенной деструкцией нейтрофилов на периферии и перераспределительные. Нейтропения, не являясь обязательным гематологическим симптомом большинства инфеционных заболеваний, все же отмечается довольно часто (35-77 %) в ранние сроки развития острых респираторных вирусных инфекций, гепатитов и острых кишечных заболеваний бактериальной и вирусной природы. В литературе имеются единичные сведения о нейтропении у людей, проживающих в экологически неблагоприятных условиях [8]; неизвестны этиологические факторы нейтропении у практически здоровых людей, проживающих на Севере, что и явилось целью данного исследования. Методы Проведено иммунологическое обследование 131 клинически здорового человека трудоспособного возраста (20 - 60 лет), жителей пос. Ревда Мурманской области. Обследование проводили с письменного согласия респондентов с соблюдением основных норм биомедицинской этики в соответствии с документом «Этические принципы проведения медицинских исследований с участием людей в качестве субъектов исследования» (Хельсинкская декларация Всемирной медицинской ассоциации 1964 г. с изменениями и дополнениями на 2008 г.). В мазках крови, окрашенных по Романовскому - Гимзе, кроме лейкограммы изучали нейтрограмму, моноцитограмму, лимфоцитограмму и фагоцитарную активность ней-трофильных гранулоцитов периферической крови. Нейтрофильные гранулоциты дифференцировали по содержанию палочкоядерных форм и клеток с 2, 3, 4 и 5 и более сегментами ядра. В составе моноцитограмм устанавливали содержание промоноцитов, моноцитов и полиморфноядерных моноцитов; в составе лимфо-цитограмм - малых, средних и больших лимфоцитов. Содержание цитокинов интерферона-гамма (IFN-y) и гранулоцитарного колониестимулирующего фактора (G-CSF) изучали в сыворотке крови иммунофермент-ным методом с помощью тест-наборов производства Bender MedSystems, результаты учитывали на фотометре Multiscan MS. Полученные результаты статистически обработаны в зависимости от уровня содержания нейтрофилов в венозной периферической крови. Группы сравнения представлены лицами с нейтропенией и с физиологическим уровнем содержания нейтрофилов в пределах 2,5-5,0х 109 кл/л. Статистический анализ проведен с применением пакета прикладных программ Statistica 6.0. Проверку нормальности распределения количественных показателей осуществляли при помощи критерия Шапиро - Уилка. Для оценки полученных данных манипулировали методами описательной статистики с определением средней арифметической величины (М), величины средней ошибки (m). В случае если распределение отличалось от нормального, использовали медиану (Ме) и 25-75 перцентили. Статистическую значимость различий между выборками выявляли при помощи t-критерия Стъюдента и с использованием непараметрического метода Манна - Уитни; различия сравниваемых показателей принимались значимыми при p < 0,05. Результаты Проведенное исследование показало, что у обследованных людей частота регистрации нейтропении составляет (12,98 ± 0,27) %, а дефицит активных фагоцитов - (38,17 ± 0,47) %, в (38,71 ± 1,99) % случаев он совпадает с низким содержанием данных клеток. Нейтропения обусловлена снижением содержания сегментоядерных нейтрофилов, в то время как количество палочкоядерных форм не отличается у обследуемых людей в группах сравнения (таблица), а 42 Экология человека 2018.08 Экологическая физиология частота выявления сдвига влево на фоне нейтропении значительно выше - соответственно (41,18 ± 3,75) и (28,09 ± 0,84) %. Таким образом, нейтропения обусловливает активизацию пролиферации клеток миелоидного ряда. Сравнительный состав лейкограммы, нейтрограммы, моноцитограммы и лимфоцитограммы периферической венозной крови у практически здоровых людей при нейтропении и физиологическом уровне содержания нейтрофильных гранулоцитов (М ± m) Клетки крови Нейтрофилы <2,0 x109 кл/л Нейтрофилы 2,5-5,0 x109 кл/л р Лейкоциты, х109 кл/л 4,08 ± 0,25 7,09 ± 0,19 <0,001 Нейтрофилы, х109 кл/л 1,58 ± 0,09 3,40 ± 0,09 <0,001 Палочкоядерные, х109 кл/л 0,43 ± 0,12 0,49 ± 0,10 0,766 Сегментоядерные, х109 кл/л 1,15 ± 0,11 2,91 ± 0,12 <0,001 Нейтрофилы, 2 сегмента, х109 кл/л 0,51 ± 0,06 1,06 ± 0,05 <0,001 Нейтрофилы, 3 сегмента, х109 кл/л 0,46 ± 0,05 1,39 ± 0,08 <0,001 Нейтрофилы, 4 сегмента, х109 кл/л 0,21 ±0,03 0,66 ± 0,05 <0,001 Нейтрофилы, 5 и более сегментов, х109 кл/л 0,03 ± 0,01 0,10 ± 0,01 0,001 Эозинофилы, х109 кл/л 0,19 ± 0,11 0,27 ± 0,03 0,405 Моноциты, х109 кл/л 0,47 ± 0,02 0,67 ± 0,03 0,043 Промоноциты, х109 кл/л 0,08 ± 0,02 0,09 ± 0,02 0,918 Зрелые моноциты, х109 кл/л 0,24 ± 0,02 0,54 ± 0,03 0,008 Полиморфноядерные моноциты, х109 кл/л 0,11 ± 0,01 0,13 ± 0,02 0,612 Лимфоциты, х109 кл/л 1,83 ± 0,14 2,74 ± 0,16 0,034 Малые лимфоциты, х109 кл/л 0,72 ± 0,03 0,97 ± 0,05 0,046 Средние лимфоциты х109 кл/л 1,00 ± 0,05 1,60 ± 0,05 0,006 Большие лимфоциты х109 кл/л 0,12 ± 0,01 0,17 ± 0,02 0,313 В структуре нейтрограммы на фоне нейтропении ниже содержание клеток с 2, 3, 4 сегментами ядра и клеток с 5 и более сегментами. Апоптозу подвергаются дифференцированные, старые клетки, которыми являются нейтрофилы с 5 и более сегментами ядра [9]. Предыдущими исследованиями нами было показано, что у практически здоровых северян уровень апоп-тоза нейтрофилов периферической крови составляет (6,09 ± 0,36) % от общего содержания циркулирующего пула нейтрофильных гранулоцитов [1]. В случае нейтропении относительное содержание клеток с 5 и более сегментами ядра составило (2,61 ± 0,94) %. Указанная закономерность повторяется и при анализе соотношения клеток в абсолютном содержании - соответственно (0,03 ± 0,01) и (0,10 ± 0,01) x 109 кл/л, р = 0,001 с 5 и более сегментами ядра. По существу, нейтрофилы выполняют 2 основные функции - фагоцитоз и секрецию вазоактивных ве ществ; клетки с повышенной фагоцитарной функцией менее активно секретируют биологически активные субстанции [6]. Дефицит фагоцитоза обеспечивает накопление внеклеточного пула рецепторов [3]. В нашем случае фагоцитарная активность циркулирующих нейтрофилов при нейтропении и обычном содержании их в крови фактически одинакова - (51,17 ± 2,14) и (51,39 ± 1,23) %, так же как и интенсивность фагоцитоза по фагоцитарному числу - (5,59 ± 0,31) и (5,41 ± 0,14) ед/кл. Следовательно, повышенная миграционная активность нейтрофилов в ткани при нейтропении обусловлена их вазоактивностью. В случаях нейтропении наблюдается резкое повышение концентраций гранулоцитарного колониестимулирующего фактора G-CSF с 0,10 (0,06-5,3) до 3,98 (0,05-22,85) пг/мл, р = 0,038, и интерферо-на-гамма (IFN-y) с 39,20 (28,40-107,60) до 115,20 (35,60-138,40) пг/мл, р = 0,037. Параллельно нейтропении снижается и концентрация моноцитов за счет наиболее функционально активных зрелых клеток в структуре моноцитограммы, не затрагивая уровня промоноцитов и полиморфноядерных клеток. Нейтропения и моноцитопения ассоциированы со снижением содержания лимфоцитов, в том числе средних лимфоцитов и малых в структуре лимфоцитограммы (см. таблицу). Обсуждение результатов Поскольку в этиологии нейтропении, которая часто выявляется на Севере, апоптоз циркулирующих ней-трофилов не имеет основного значения, остается полагать, что северный вариант нейтропении обусловлен активизацией миграционных процессов нейтрофилов в ткани, т. е. повышением потребности в тканевой деятельности этих клеток. Сигналом для активизации миграционных процессов в физиологических условиях могут быть фактически любые признаки тканевого неблагополучия (изменение кислотно-щелочного баланса, тканевая гипоксия, накопление продуктов метаболизма), требующие повышения активизации аутофагии, фагоцитоза, микроциркуляции и системы протонуправляемых ионных каналов клеточной мембраны. Наличие нейтропении в данных обстоятельствах, вероятно, можно считать критерием напряжения механизмов сохранения постоянства внеклеточной среды [4]. Увеличение концентрации G-CSF подтверждает мнение о том, что снижение содержания нейтрофи-лов является основным, инициирующим фактором в активизации пролиферации клеток миелоидного ряда в данной ситуации. Нейтрофилы в отличие от лимфоцитов не обладают способностью к рециркуляции [15], поэтому возможностью сохранения гомеостаза миело-идных клеток является или активизация пролиферации, или выход из депо. Основным депо нейтрофилов является капиллярная сеть легких; экспериментально доказано, что легкие обладают почти не ограниченной депонирующей способностью, причем депонируются там преимущественно гранулоциты [11]. Повышение 43 Экологическая физиология Экология человека 2018.08 содержания IFN-y на фоне нейтропении, возможно, компенсирует недостаточность нейтрофилов в крови путем активизации генов высокоэффинных рецепторов к FcIg (CD64 или FcyRI) [17]. Создается впечатление, что снижение содержания моноцитов и лимфоцитов при нейтропении также является результатом активизации миграции клеток в ткани. Известно, что физиологические циклы кинетики моноцитов и гранулоцитов во многом идентичны: относительно короткие (около 8 часов) сроки циркуляции и последующей миграции в ткани, взаимосвязь циркулирующего пула и депо. Различия заключаются в том, что тканевой пул моноцитов значительно, в 3,5 раза, превышает содержание тканевых нейтрофилов [19], поэтому миграционные процессы моноцитов из крови могут казаться менее интенсивными и проявляться менее выражено [5]. Влияние нейтрофилов на общее содержание лимфоцитов в периферической крови возможно посредством ростовых факторов, простагландинов, вазомоторных аминов и активизации системы комплемента [16]. Нейтрофилы являются основным источником важнейшего раннего медиатора превентивной реакции воспаления, которого в 20 раз больше в гранулоцитах, чем в лимфоцитах [13]. Итак, нейтропения у жителей северных территорий, имеющая выраженный сезонный характер, является следствием повышения активности миграционных процессов клеток крови. Снижение содержания ней-трофильных гранулоцитов в периферической крови инициирует активизацию пролиферации нейтрофилов и их антителозависимой цитотоксичности. Работа выполнена в рамках госзадания по теме «Соотношение содержания мембранных и внеклеточных дифференцировочных молекул в регуля

About the authors

S N Balashova

Federal Center for Integrated Arctic Research Russian Academy of Sciences

Email: balashovasn@mail.ru

L K Dobrodeeva

Federal Center for Integrated Arctic Research Russian Academy of Sciences

References

Supplementary files