THE IMMUNE STATUS AMONG HEALTH WORKERS OF MEDICAL INSTITUTIONS OF THE EUROPEAN NORTH OF RUSSIA (ARKHANGELSK) AND THE KOLA NORTH (REVDA)

Full Text

В медицинском учреждении достаточно воздействий, которые в комплексе при условии длительного влияния способны оказать неблагоприятное влияние на состояние здоровья работающих. В воздухе лечебных учреждений много дезинфицирующих средств, антисептиков, лекарственных препаратов, которые могут быть причиной развития у медицинских работников аллергических заболеваний, профессиональных дерматозов, дисбактериозов. По данным Маковой Е. В. [6], у медицинских работников высок уровень гиперчувствительности замедленного типа (67,5 %), а в 32,5 % случаев регистрируются ре акции повышенной чувствительности немедленного типа. Довольно частой причиной профессиональных аллергозов может быть латекс, содержащийся в перчатках, одноразовых шприцах, инфузионных системах. Медицинские работники в большей степени, чем лица иной специальности, подвергаются инфицированию вирусами, бактериями и грибами, в том числе госпитальными штаммами, устойчивыми к антисептикам. Работники медицинских учреждений подвергаются воздействию различных условий производственной среды, в том числе относящихся к вредным и (или) 12 Экология человека 2016.11 Экология труда опасным производственным факторам. Одним из основных опасных производственных факторов, с которым контактируют работники рентгенологических и радиологических отделений лечебно-профилактических учреждений, является ионизирующее облучение. Остаточное радиационное поражение в иммунной системе сохраняется длительное время, в результате чего создаются реальные возможности для развития вторичного иммунодефицита, приводящего к нарушению иммунного контроля и способствующего реализации отдалённых последствий облучения [10]. Иммунная система является, по сути, интегральным показателем состояния здоровья человека, поскольку она включена в интегральную систему нейроимму-ноэндокринной регуляции. Данная система обеспечивает защиту, контролирует адаптивные реакции, пролиферацию, репарацию и даже репродуктивные функции. Сведения о реакциях иммунной системы у медицинских работников единичны. В работах Хра-пуновой И. А. с соавт. [9] выявлено повышение содержания концентраций Т-хелперов, цитотоксических лимфоцитов и натуральных киллеров, а также TNF-a, ревматоидного фактора и противоинфекционных антител среди медицинского персонала. Не следует игнорировать также особое психологическое напряжение у медицинских работников, связанное с общением с больными и их родственниками. Таким образом, работа медицинского персонала связана с целым комплексом профессиональных факторов, хотя и не отнесенных к категории вредных или опасных, но способных увеличить риск нарушения здоровья. Есть все основания предполагать возможность влияния комплекса профессиональных факторов на функциональное состояние иммунной системы у медицинских работников. Особую значимость условия работы приобретают при жизни в неблагоприятных климатических условиях Севера. В связи с этим представляет интерес сравнить состояние иммунной системы у медработников, проживающих и работающих в разных климатических и социальных условиях в г. Архангельске и пос. Ревда Мурманской области. Методы Проанализированы результаты иммунологического обследования 107 человек, работающих в лечебнопрофилактических учреждениях г. Архангельска и пос. Ревда. Ревда (67°56'13" с. ш. 34°33'33" в. д.) - посёлок городского типа в Ловозерском районе Мурманской области, самый крупный населённый пункт района c населением 7 908 человек (53,6 % мужчин и 46,4 % женщин, 2015 г.). Градообразующим предприятием является Ловозерский горно-обогатительный комбинат, в состав которого входят два подземных рудника «Карнасурт» и «Умбозеро». Комбинат осуществляет добычу лопаритовой руды, её обогащение и получение лопаритового концентрата - сырья для производства редких и редкоземельных металлов. Для обеспечения здоровья населения в поселке работают поликлиника и стационар, медицинское обеспечение охраны труда соответствует нормативным федеральным законодательным актам. Архангельск (64°33'00" с. ш. 40°32'00" в. д.) - город на севере европейской части России с населением 350 982 человек (2015). Административный центр Архангельской области и Приморского муниципального района, образует городской округ Архангельск. Здесь сосредоточены предприятия лесоперерабатывающей, лесохимической, целлюлозно-бумажной, рыбной промышленности и судоремонта. Охрана здоровья населения города обеспечивается работой 19 поликлиник, 16 больниц и 5 диспансеров. В исследовании использовали периферическую венозную кровь. Все обследованные на момент взятия крови не имели острых и обострения хронических заболеваний. Изучали содержание лейкоцитов, ней-трофилов, моноцитов, лимфоцитов, фенотипов Т- и В- лимфоцитов (CD3+, CD8+, CD16+, CD4+, CD25+, CD71 + , HLA-DR+, CD10+, CD95+), цитокинов (IL- 6, IL-10), РЭА, иммуноглобулинов А, Е (IgA, IgE), фагоцитарный показатель. Общее количество лейкоцитов определяли в камере Горяева с применением объектива х20 и окуляра х7 в 20 и определяли по формуле абсолютное содержание клеток в 1 мл крови. Количество лимфоцитов, моноцитов, нейтрофилов, подсчитывали в мазках крови, окрашенных по Романовскому - Гимза при иммерсионном увеличении объектива х90 и окуляра х7. Производили подсчёт 100 клеток. Данные анализа выражали в процентах. Абсолютное содержание клеток определяли подсчётом процентного содержания от общего количества лейкоцитов. Субпопуляции лимфоцитов определяли методом непрямой иммунопероксидазной реакции с использованием моноклональных антител производства НПЦ «Мед Био Спектр» (г. Москва). Содержание цитокинов, иммуноглобулинов определяли методом «конкурентного» иммуноферментного анализа с реактивами «BIOSOURSE», США. Фагоцитарную активность нейтрофилов определяли с помощью тест-набора химической компании «Реакомплекс» (г. Чита). Оценка результатов проводилась по фагоцитарному показателю (процент фагоцитирующих клеток из числа сосчитанных нейтрофилов). Полученные результаты обработаны с помощью пакета программы «Statistica for Windows, версия 5.5». Данные представлены в виде медианы (Ме) с 25-м и 75-м процентилями (Q1; Q3), статистически значимыми считались различия при уровне p < 0,05. Полученные результаты сравнивали с нормами, разработанными для лиц, проживающих на Севере. Результаты Сравнительный анализ показал, что повышенные концентрации IL-6 установлены у (34,09 ± 5,15) % обследуемых медицинских работников г. Архангельска. Среди медработников пос. Ревда содержание IL-6 13 Экология труда Экология человека 2016.11 было значительно ниже (таблица), а повышенные их уровни не регистрировали. Показатели иммунологических параметров у врачей, работающих и проживающих в г. Архангельске и пос. Ревда Показатель г. Архангельск пос. Ревда р Ме Q1 Q3 Ме Q1 Q3 Лейкоциты, х109 кл/л 5,80 5,00 6,90 6,00 4,70 7,90 0,804 Лимфоциты, х109 кл/л 2,11 1,71 2,69 2,03 1,41 2,61 0,429 Моноциты, х109 кл/л 0,36 0,17 0,53 0,67 0,33 0,88 0,002 Нейтрофилы, х109 кл/л 3,12 2,70 3,71 2,81 2,54 3,54 0,637 Активные фагоциты, % 60,00 49,00 70,00 52,00 46,00 56,00 0,011 CD 3+, х109 кл/л 0,72 0,50 0,94 0,52 0,31 0,68 0,064 CD 8+, х109 кл/л 0,59 0,44 0,85 0,49 0,32 0,56 0,020 CD 16+, х109 кл/л 0,64 0,51 0,89 0,34 0,24 0,68 0,042 CD 4+, х109 кл/л 0,76 0,53 0,98 0,43 0,27 0,63 0,002 CD 25+, х109 кл/л 0,57 0,36 0,81 0,34 0,24 0,68 0,250 CD 71 + , х109 кл/л 0,54 0,38 0,76 0,49 0,16 0,72 0,803 HLA-DR+, х109 кл/л 0,65 0,44 0,87 0,43 0,20 0,60 0,020 CD 10+, х109 кл/л 0,62 0,42 0,85 0,46 0,32 0,93 0,389 CD 95+, х109 кл/л 0,73 0,51 0,88 0,33 0,07 0,64 0,026 РЕА, нг/мл 1,00 0,34 1,45 0,30 0,10 0,50 0,015 IL-6, пг/мл 14,69 3,35 77,46 2,82 2,01 3,58 0,001 IL-10, пг/мл 1,06 0,92 1,27 5,45 5,00 8,70 0,000 Обратные соотношения выявлены относительно концентраций противовоспалительного цитокина IL-10: его уровни в крови у медработников, проживающих в Заполярье, выше (см. таблицу), а частота повышенных концентраций установлена в (15,38 ± 1,88) % случаях. Повышенных концентраций раково-эмбрионального антигена (РЭА) среди обследуемых нами людей не выявлено; уровень содержания РЭА у медицинских работников г. Архангельска составил 1,00 (0,34; 1,45) нг/мл, а у медработников пос. Ревда - 0,30 (0,10; 0,50) нг/мл, p < 0,001. Частота выявления лимфопении значительно выше у врачей пос. Ревда (27,27 ± 3,43) %, уровень лим-фопении у медиков г. Архангельска составил только (8,33 ± 2,82) % (p = 0,008). Четкие различия установлены также относительно содержания циркулирующих моноцитов: у врачей пос. Ревда моноцитоз регистрировали в 4 раза чаще (54,55 ± 5,01) %, чем у врачей г. Архангельска (13,54 ± 3,49) % (p = 0,027); статистически значимой была разница и в уровнях содержания моноцитов соответственно: 0,36 (0,17; 0,53) против 0,64 (0,33; 0,88) х109 кл/л, p = 0,002. Уровни повышенных концентраций цитотоксиче-ских лимфоцитов и естественных киллеров статистически значимо выше у врачей г. Архангельска: СD8+ 14 (18,8 ± 1,63) и (46,88 ± 5,09) %, p = 0,451, и CD16+ (27,27 ± 3,43) и (76,04 ± 4,36) %, p < 0,001. Наиболее серьезным дефектом иммунной защиты является Т-хелперный дефицит, частота регистрации которого в 3 раза выше среди врачей, проживающих и работающих в Заполярье, - соответственно (27,27 ± 3,43) и (9,38 ± 2,97) %, p = 0,029. В средних результатах концентрации CD4+ у медицинских работников пос. Ревда были значительно ниже (0,76 (0,53; 0,98) против 0,43 (0,27; 0,63), р = 0,002) (см. таблицу). Обращает на себя внимание низкий уровень содержания зрелых Т-клеток, активных Т-лимфоцитов с рецептором IL-2, с антигенами Главного комплекса гистосовместимости класса II и в меньшей степени с рецептором к трансферрину у медицинских работников пос. Ревда (см. таблицу). В соответствии с данной закономерностью у медицинских работников пос. Ревда ниже содержание в крови лимфоцитов, способных к пролиферации (0,46 (0,32; 0,93) против 0,62 (0,42; 0,85) х109 кл/л). Обсуждение результатов Установлено, что особенностью изменения иммунного статуса медработников г. Архангельска является системное повышение концентраций провоспалитель-ного цитокина IL-6. Повышение содержания IL-6 совпадает с ростом концентрации острофазовых белков. Провоспалительный IL-6 способствует синтезу и высвобождению острофазовых белков печенью. IL-6 - наиболее чувствительный маркер тканевого повреждения; лихорадка, лейкоцитоз, синтез печеночных острофазовых белков, повышенная внутрисосудистая проницаемость связаны с высвобождением этого цитокина [17]. В ответ на секрецию IL-6 соединительнотканными (мезенхимальными) клетками в очаге воспаления гепатоциты синтезируют комплекс белков острой фазы: С-реактивный белок, сывороточный амилоид А, альфа-1 ингибитор протеаз, гаптоглобин, фибриноген и АпоА [11, 15]. Частота повышенных концентраций IL-10 выявлена только в группе врачей пос. Ревда. Известно, что повышение провоспалительных цитокинов обеспечивает активизацию клеточно-опосредованных иммунных реакций, в том числе фагоцитоза, Т-лимфоцитов, их пролиферацию и дифференцировку. У медицинских работников активизация иммунного фона проявляется преимущественно реакцией клеточно-опосредованной цитотоксичности. Противовоспалительный цитокин IL-10, являясь естественным иммунодепрессантом, способствует обратному развитию иммунной реакции до исходного уровня путем подавления экспрессии рецепторов иммунокомпетентных клеток. Известно, что ориентация в сторону воспалительных цитокинов предполагает более высокий уровень реактивных метаболитов кислорода, резкое увеличение эффективности фагоцитоза. Следствием этого же процесса является высокая степень экспрессии поверхностных молекул адгезии и активация клеточной кооперации. Экология человека 2016.11 Экология труда Имеет значение и синтез цитокина самой клеткой, и содержание его в межклеточной среде. Эффект влияния цитокинов в основном зависит от его концентрации, уровня активизации цитокиновой реакции: высокие концентрации цитокинов, нарушение регуляции их секреции может приводить к анергии клеток, ее повреждению и развитию системной реакции или даже межсистемной реакции; физиологические концентрации стимулируют активность клеток, обеспечивают адекватное клеточное взаимодействие и регуляцию гомеостаза [3]. Основными продуцентами IL-10 являются макрофаги [14]. Для максимального синтеза этого цитокина требуется два сигнала. Первым сигналом являются иммунные комплексы, простагландины и апоптотические клетки. Но наибольший стимул дает второй сигнал, который идет со стороны TRL-лиганда [12]. Макрофаги являются не только источником, но и мишенью IL-10. Для IL-10 на активированных макрофагах имеется 2 рецептора IL-10R1 и IL-10R2, причем первый рецептор имеется только на активированных клетках. Сигнал, идущий через первый рецептор, активирует транскрипционный фактор STAT3, который полностью подавляет продукцию провоспалительных цитокинов и окиси азота путем активирования образования аргиназы I и II типов. Подавляется экспрессия молекул HLADRII и маннозного рецептора, снижается активность эндоцитоза; клетки становятся округлыми [13]. Под влиянием IL-10 повышается транскрипция генов, кодирующих синтез растворимой цепи IL-^а, конкурирующей с IL-1, рецептора CD32 (FcyRII), содержащих супрессорный мотив хемокиновых рецепторов СR5, ССR1 и супрессоров сигнальных путей SOCS5. Таким образом, набор генов, индуцируемых IL-10, резко отличается от такового, работающего под влиянием IL-4 и IL-13. У врачей, работающих в Заполярье, в 3 раза чаще выявляется лимфопения. Известно, что лимфопении развиваются под воздействием ионизирующего излучения [8], лекарственных препаратов (кортикостероидов, цитостатиков), стресса [1]. Уменьшение количества лейкоцитов в крови связано не только с возможной гибелью клеток, находящихся в стадии пролиферации, но и их перераспределением, переходом лимфоцитов из тимуса в кровеносное русло [7]. Есть данные, что лимфопения запускает клеточную пролиферацию зрелых лимфоцитов на периферии (гомеостатическая пролиферация). Предполагается, что гомеостатическая пролиферация приводит к снижению разнообразия распознающих антигены рецепторов Т-лимфоцитов, развитию аутоиммунной патологии за счет увеличения количества аутореактивных клеток [5]. Кроме распознавания и обработки антигена, моно-цитарные фагоциты секретируют цитокины, регулируют пролиферацию, дифференцировку и функциональную активность различных клеток. Активированные макрофаги продуцируют цитокины, обладающие эффекторными и регуляторными свойствами, спо собными запустить каскад воспалительных реакций. Цитокинами макрофагов являются провоспалитель-ные (IL-1, IL-6, IL-8, IL-12, IL-18, TNF-a, INF-y), противовоспалительные цитокины (IL-10, TGF-ß), моноцитарный хемотоксический протеин, а также ингибирующий миграцию макрофагов фактор [13]. Активизация клеточно-опосредованной цитотоксичности у медицинских работников Заполярья значительно менее выражена и проявляется в 2-2,5 раза реже. Среди первых реакций врожденного иммунитета выделяется реакция натуральных киллеров, активация которых происходит с участием активирующих рецепторов натуральной цитотоксичности NKR, принадлежащих к суперсимейству иммуноглобулинов. Натуральные киллеры (NK), являясь антигенозависимыми эффекторными клетками, вызывают апоптоз и лизис клеток. Количество молекул HLA-1 на поверхности NK не должно быть большим. HLA-1, связываясь с ингибиторными рецепторами, блокируют гибель мишени. На цитотоксические свойства существенное влияние оказывает спектр цитокинов - IL-2, IL-15, IL-12/18, IL-12/15, они снимают блокирующий эффект HLA-1, при активации натуральных киллеров выделяют множество медиаторов, которые не только усиливают цитолитический эффект, но и действуют на другие клетки. Гликопротеин CD16 - низкоэффиный рецептор для IgG, с участием которого реализуется антителозависимая цитотоксичность [8]; CD56 является типичной молекулой адгезии. Цитотоксичность натуральных киллеров реализуется в отсутствии молекул Главного комплекса гистосовместимости класса I, антител и комплимента. Контактный цитолиз обеспечивается с участием цитотоксических гранул при непосредственном контакте с рецепторами Fas, TRAIL и др. Гранзим В участвует в гранулоопосредованной цитотоксичности, способен активировать инициирующие и исполнительные каспазы, разрушающие мембранные и цитоплазматические белки. После активного синапса между клеткой-мишенью и NK цитотоксические агенты проникают в атакуемую клетку через отверстие на мембране, образуемое перфорином. Натуральные киллеры синтезируют ростовые факторы - грануломакрофагальный и гранулоцитарный колониестимулирующий фактор, цитокины TNF-a, IL-12, IL-15, IL-18, IL-10, INF-y. Их цитокины стимулируют фагоцитоз, повышением активности хемотаксиса, адгезии, увеличивают активность антиген-распознающих клеток и пролиферацию Т-лимфоцитов. Таким образом, NK являются промежуточными клетками, выполняющими реакции врожденного и адаптивного иммунитета [4]. Частота выявления повышенных концентраций NK у врачей, работающих в Заполярье, почти в 3 раза ниже, чем у медработников г. Архангельска. При этом, возможно, компенсаторным механизмом является моноцитоз, регистрируемый у жителей Крайнего Севера в (54,55 ± 15,01) % случаев [2]. Известно, что Т-хелперный дефицит ассоциирован с дефектами клеточно-опосредованных и антителоза 15 Экология труда Экология человека 2016.11 висимых защитных реакций противоинфекционного, противоопухолевого иммунитета, а также с повышенным риском развития аутоиммунных болезней. Необходимо заметить, что Т-хелперный дефицит у врачей Заполярья не связан с активизацией апоптоза лимфоцитов, поскольку концентрации клеток, меченых к апоптозу, у них фактически в 2 раза ниже, чем у врачей г. Архангельска. Литературные источники указывают, что экспрессия гена СD10+ установлена у моноцитов, нейтрофи-лов, эпителиоцитов, эндотелиоцитов и лимфоцитов. Наличие мембранных СD10+ на лимфоцитах предопределяет развитие клетки по В-клеточному типу [16], что, естественно, оказывает влияние на активность антителообразования. И действительно, концентрации IgA у обследуемых нами людей были довольно велики; повышенные их уровни установлены практически в 100 % случаев. Высокие уровни содержания антител класса местных, секреторных, с одной стороны, обеспечивают защиту входных ворот, а с другой - свидетельствуют о высокой частоте инфицирования. Итак, работа врача ассоциирована с активизацией клеточно-опосредованных и антителообразующих иммунных реакций с увеличением содержания в крови натуральных киллеров и цитотоксических лимфоцитов фенотипа CD8+, а также IgA и IgE. Указанная реакция у работающих в Заполярье менее выражена, и создается впечатление, что это объясняется наличием ряда ингибирующих факторов. К ним относятся лимфопе-ния, дефицит содержания зрелых Т-клеток фенотипа CD3+, более низкие концентрации IL-6 (в 20 раз) и РЭА (в 2 раза), более высокий уровень содержания IL-10 (почти в 15 раз). Учитывая известное влияние климата Заполярья на состояние иммунной системы, можно полагать, что выявленные особенности иммунного фона у медицинских работников пос. Ревда обусловлены прежде всего климатоэкологическими условиями жизни.

About the authors

A I Levanyuk

Institute of Environmental Physiology, Federal Center for Integrated Arctic Research, Russian Academy of Sciences

Email: vita0111@inbox.ru
Arkhangelsk, Russia

E V Sergeeva

Institute of Environmental Physiology, Federal Center for Integrated Arctic Research, Russian Academy of Sciences

Arkhangelsk, Russia

V A Shtaborov

Institute of Environmental Physiology, Federal Center for Integrated Arctic Research, Russian Academy of Sciences

Arkhangelsk, Russia

References

Supplementary files