IMMUNOLOGICAL REACTIVITY IN MEGAPOLIS RESIDENTS

Full Text

Человек как объект воздействия среды обитания подвергается значительным изменениям: образ жизни, характер питания и жилища, профессиональная деятельность. При этом отдельные компоненты среды обитания могут стать факторами риска для развития различных патологических процессов в человеческом организме. На сегодня в России экологические факторы вышли на одно из первых мест среди факторов, формирующих здоровье населения (генетические, климатические, профессиональные, социальные и пр.) [2]. Большое значение имеют иммунные нарушения в патогенезе воспалительного процесса различной этиологии, что часто приводит к развитию не только хронического течения процесса, но и резистентности к общепринятой терапии [3, 7, 19]. Наращивание тем 11 Оригинальные статьи Экология человека 2021.01 пов индустриализации и урбанизации может привести к нарушению экологического равновесия и вызвать деградацию не только среды, но и здоровья людей. В связи с этим крайне важно учитывать состояние иммунологической реактивности у лиц, проживающих в условиях мегаполиса. Известно, что проживание в урбанизированной среде связано с большими расстояниями между жилыми и рабочими районами, местами отдыха, а также с высокой плотностью застройки. В крупных промышленных городах чаще встречаются не только неврозы, но и соматические заболевания. К основным неблагоприятным факторам городской среды относятся негативные физические и химические воздействия; низкое качество жилья, теснота, скученность и высокая плотность заселения. Кроме того, среди неблагоприятных факторов, воздействующих на жизнь горожанина, следует учитывать быстрый темп жизни (временной фактор), высокую частоту социальных контактов (метро, городской транспорт), наличие большого количества бытовых приборов, аппаратуры, иных гаджетов (электромагнитные излучения), затрудненность ориентации в городе, сокращение индивидуального (персонального) пространства, монотонность окружающей человека архитектуры и др. [5, 21]. Однако важно отметить, что сведений как об общем физиологическом состоянии иммунного статуса жителей мегаполисов, так и механизмах активации адаптивных иммунных реакций, в частности клеточного иммунитета, в ответ на комплекс неблагоприятных факторов мегаполиса нет. Также на данный момент нет сведений о фоновых изменениях параметров иммунного гомеостаза с учётом кооперации и координации активности различных фенотипов клеток, служащих предикторами развития вторичных экологически зависимых иммунодефицитов и формирования их клинических проявлений. Начальные этапы иммунных реакций являются определяющими для формирования эффективной иммунной защиты или ответа с развитием последующих функциональных расстройств. Особенно важно отметить (по мнению В. А. Черешнева с соавторами, 2002) тот факт, что лимфоидная ткань занимает существенное место в адаптации организма к действию различных экстремальных факторов не только потому, что является резервом энергетического и пластического материала, но и потому, что лимфоциты под влиянием таких воздействий изменяют свои свойства, а значит, и передаваемую с их помощью к различным органам и тканям информацию [8, 9, 11] Произведена попытка оценить состояние иммунного фона взрослых трудоспособных людей с позиций изучения соотношения содержания в крови клеточных популяций. Цель исследования - определение иммунологической реактивности у жительниц мегаполиса. Методы Комплекс иммунологического обследования людей включал изучение содержания в периферической крови лейкоцитов, фагоцитарной активности, лимфоцитов и их фенотипов CD3+, CD5+, CD4+, CD8+, CD10+, цитокинов IL-1 в, IL-2, TNF-a, иммуноглобулинов А, М, Е, G и ракового эмбрионального антигена (РЭА). Кровь для исследования брали из локтевой вены в объеме 6 мл. Долевое содержание субпопуляций Т-лимфоцитов определяли методом непрямой имму-нопероксидазной реакции с использованием моноклональных антител («МедБиоСпектр», Москва) на препаратах лимфоцитов типа «высушенная капля», подсчет проводили на микроскопе Nicon Eclipse 50i. Содержание сывороточных иммуноглобулинов (IgA, IgM, IgG, IgE) и интерлейкинов (IL) -1p, -2; фактор некроза опухоли (TNF-a) и РЭА определяли методом иммуноферментного анализа. Полученные результаты измеряли на планшетном иммуноферментном анализаторе Stat Fax 2100. Проверку нормальности распределения количественных показателей осуществляли при помощи критерия Shapiro-Wilk. Данные исследования представлены в виде их средних значений и средней ошибки (M + m). Уровень дисбалансов иммунологических показателей рассчитывался по данным частоты регистрации повышенных и пониженных их концентраций относительно нормативных пределов физиологических колебаний. Данные представлены в виде процента от общего числа обследованных. Использовался пакет компьютерной программы Statistica 10.0. Проведено одномоментное иммунологическое обследование 96 жительниц г. Москва (40-60 лет, практически здоровы, не имели хронической патологии в анамнезе на момент обследования), обратившихся по личному желанию или по направлению с диагнозом «Обследование» в лечебно-диагностический центр ООО «Биолам». Фрагмент исследования выполнен в Институте физиологии природных адаптаций ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН в соответствии с направлением 65.12 программы фундаментальных исследований государственных академий наук на 2013-2020 гг. - применение интегративного подхода в анализе молекулярных процессов и их регуляции у живых существ при адаптации организма человека и животных к меняющимся условиям среды обитания; использование полученных результатов в медицине, номер Государственного задания АААА-А19-119120990059-4); с учетом критических технологий Российской Федерации согласно Указу Президента РФ от 07.07.2011 № 899 (технологии снижения потерь от социально значимых заболеваний). Результаты Представляло интерес оценить состояние иммунного фона взрослых трудоспособных женщин с позиций изучения содержания в крови клеточных популяций. Такой подход даёт возможность выявить соотношения лимфоидных субпопуляций при физиологическом иммунном ответе и прогнозировать возможное формирование иммунологической недостаточности. Причин неоднозначности изменения количества клеток в иммунном ответе в меняющихся условиях среды очень много [17, 23]. Во-первых, влияние клеток, 12 Экология человека 2021.01 Оригинальные статьи обеспечивающих врожденный иммунитет. Это прежде всего нейтрофильные лейкоциты и натуральные киллеры. Нейтрофилы являются важными эффектор-ными клетками в иммунном ответе, они способны модулировать функциональную активность других клеток, участвуют в апоптозе, генерации цитокинов, экспрессии рецепторов [4, 12, 22]. Анализ показал, что среди жительниц Москвы дефицит фагоцитарной защиты (< 50 % активных фагоцитов) очень распространен и достигает 89,58 % (таблица). Значение фагоцитарного числа составило в среднем (10,66 ± 0,36) %; доля активных фагоцитов в среднем - (42,46 ± 0,74) %. Исследование показало, что среднее количество зрелых активированных Т-клеток фиксируется в пределах физиологических норм (1,01 ± 0,03) -109 кл/л. Дефицит содержания зрелых CD3+ в периферической крови отмечен у 51,04 % женщин. Содержание лимфоцитов с рецепторами CD5+ выявлено на уровне (1,14 ± 0,03) -109 кл/л, при этом дефицит их содержания отмечен у 37,50 % москвичек. Исследуя концентрацию Т-хелперов, определили, что у обследованных указанная популяция находится ближе к верхней границе физиологической нормы (0,62 ± 0,01) • 109кл/л. В то же время дефицит содержания Т-хелперов не установлен, их доля от общего содержания лимфоцитов составляет (28,57 ± 0,39) %. Подобная закономерность выявлена в концентрации цитотоксических лимфоцитов (CD8+) 0,50 ± 0,01, что выше общепринятых границ у 93,75 % женщин. Содержание малодифференцированных клеток CD10+ в среднем составляет (0,30 ± 0,01) -109 кл/л, кроме того, у 52,08 % женщин выявлен их дефицит, что, вероятно, может быть связано с торможением регенерации указанных иммунокомпетентных клеток. Средние уровни содержания цитокинов находятся на верхних пределах общепринятых границ: так, концентрации IL-1 р выше у 51 женщины (53,13 %) и составляет (47,97 ± 1,19) пг/мл; содержание IL-2 выше референсных границ (48,58 ± 1,30) пг/мл в целом у 44 человек (45,83 %). Иными словами, ци-токиновый профиль обследуемых женщин мегаполиса характеризуется относительно высокими уровнями содержания провоспалительных цитокинов. При этом важно отметить, что повышенные уровни TNF-a (воспалительный цитокин широкого спектра действия) (47,97 ± 1,19) пг/мл выявлены у 34,38 % обследованных. Подобная фоновая активность иммунной системы может способствовать развитию сокращения резервных возможностей иммунного гомеостаза с последующим формированием вторичного экологически зависимого дефицита [13, 16, 18, 20]. Среднее содержание РЭА составило у женщин (1,40 ± 0,13) нг/л. Частота повышенных концентраций отмечена в пределах 3,0-3,5 %, что характерно для регионов с более благоприятным климатом проживания [10]. Кроме того, концентрации самого РЭА у жительниц Москвы в усредненных результатах довольно низкие (1,40 ± 0,16) нг/л. Дефицит содержания сывороточных IgA (1,09 ± 0,10) г/л наблюдается у большинства (76,04 %) обследуемых жительниц мегаполиса. В сравнении с литературными данными выявленная недостаточность IgA у москвичек встречается в 2 раза чаще, чем у жителей Архангельской области [6], и дает основание предполагать снижение барьерных функций покровов, обеспечивающих стимуляцию местного синтеза IgA. Содержание сывороточных иммуноглобулинов IgM (1,58 ± 0,03) г/л, IgG (17,16 ± 0,26) г/л и IgE (85,72 ± 7,04) МЕ/мл у жительниц мегаполиса выявлено ближе к верхней границе нормы. При этом Средние данные показателей иммунного статуса и частота регистрации дисбалансов иммунологических параметров у женщин 40-60 лет, проживающих в г. Москва (М ± m) Показатель Средние данные показателей иммунного статуса (n = 96) Показатель дисбалансов Доля лиц с дисбалансами иммунологических параметров, % (n = 96) Фагоцитарное число 10,66±0,36 Фагоцитарное число>8 83,3 % активных фагоцитов 42,46±0,74 Дефицит активных фагоцитов 89,6 CD3+, •109 кл/л 1,01±0,03 CD3+ •Ш9 кл/л, <1,0 51,0 CD3+ •109 кл/л, >1,5 6,3 CD5+, •109 кл/л 1,14±0,03 CD5+ •Ш9 кл/л, <1,5 37,5 CD4+, •109 кл/л 0,62±0,01 CD4+ •Ш9 кл/л, <0,4 1,0 CD4+ •Ш9 кл/л, >0,8 0,5 CD8+, •109 кл/л 0,50±0,01 CD8+ •Ш9 кл/л, >0,4 93,8 CD10+, •109 кл/л 0,30±0,01 CD10+ •109 кл/л, <0,3 52,1 CD10+ •Ш9 кл/л, >0,5 1,0 Ig M, г/л 1,58±0,03 IgM >1,8 г/л 39,6 Ig G, г/л 17,16±0,26 IgG 7-24 г/л Нет Ig A, г/л 1,09±0,10 IgA<1,2 г/л 76,0 Ig E, МЕ/мл 85,72±7,04 IgE >100 МЕ/мл 2,1 IL-1 р, пг/мл 47,97±1,19 IL-1 р, пг/мл <50 53,1 IL-2, пг/мл 48,58±1,30 IL-2, пг/мл >50 45,8 TNF-a, пг/мл 47,97±1,19 TNF-a >50 пг/мл 34,4 РЭА, нг/л 1,40±0,16 РЭА >5 нг/л 3,1 13 Оригинальные статьи Экология человека 2021.01 уровни содержания реагинов выше установленных физиологических норм наблюдали исключительно редко (в среднем в 2,08 % случаев). В содержании IgG отклонений не выявлено. Повышенные уровни содержания IgM отмечены у 39,58 % женщин (см. таблицу). Таким образом, у лиц женского пола 40-60 лет, проживающих в Москве, соотношение иммуноком-петентных клеток в физиологическом иммунном ответе характеризуется следующими особенностями: сбалансированы соотношения процессов лимфопро-лиферации (CD10+), созревания и дифференцировки лимфоидных популяций (CD3+) на фоне физиологически достаточной фагоцитарной активности, содержания лимфоцитов в периферической крови (CD8+) и концентрации РЭА в пределах физиологической нормы, что характерно для регионов с благоприятным климатом. Выявлен дефицит иммуноглобулина А, уровень интерлейкин-2-активированности Т-клеток в пределах нормы у 45,8 % обследуемых. У лиц с повышенным содержанием CD3+ (6,3 %), отсутствовал дефицит фагоцитоза, содержание иммуноглобулинов Е отмечалось ближе к верхним границам физиологических норм. Обсуждение результатов Дефицит зрелых функционально активных лимфоцитов CD3+ отмечен у 51,04 % обследованных женщин. Повышенный уровень содержания указанных клеток фиксировали в 6,25 % случаев. По многолетним данным (1994-2019) исследования иммунного статуса людей, проживающих в разных климатических и социально-профессиональных условиях, сотрудниками лаборатории выявлено, что повышенные значения лимфоцитов CD3+ встречаются крайне редко и чаще всего у лиц, занятых в сельском хозяйстве или кочующих оленеводов [10]. Следует отметить, что у обследованных москвичек наряду с повышенными концентрациями зрелых клеток CD3+ было достаточно высоким содержание иммуноглобулинов А, Е и отсутствовал дефицит фагоцитоза. Повышенные уровни содержания Т-хелперов CD4+ в среднем встречались в 1,5-2 раза чаще, чем их дефицит (1,04 и 0,52 % соответственно). При этом абсолютно низкие значения CD4+ выявлены в среднем в 3,86 % случаев. Стоит отметить, что дефицит лимфоцитов CD8+ среди обследуемого контингента не встречали ни разу, в то же время повышенные значения указанных клеток (>0,4 -109 кл/л) зафиксированы в 93,75 % случаев. Дефицит общей популяции всех Т-клеток (CD5+) фиксировали у 60,42 % респондентов (37,50 и 83,33 % соответственно). У 54,60 % жительниц Москвы содержание СD5+ находится на нижней границе общепринятых физиологических норм. Известно, что популяцию с маркером СD5+ экспрессирует минорная часть В-лимфоцитов, а СD5+, в свою очередь, стимулирует синтез IL-10 В-клетками через STAT3 [14, 25], тем самым снижая активность антителообразования. Таким образом, супрессия антителообразования регулируется соразмерно активизации процесса самими В-лимфоцитами (CD19+, CD22+) на фоне сниженной лимфопролиферации (97,36 %). Повышенные уровни лимфопролиферативных процессов отмечались только у 1,31 % москвичек. У этих же лиц были зафиксированы устойчиво повышенные концентрации В-клеток, что подтверждает предположение о регуляции антителообразования колебаниями в содержании указанных клеток. Анализируя удельный вес лимфоидных популяций CD10+, CD5+ в зависимости от уровня зрелых функционально активных Т-клеток, следует отметить, что низкая лимфопролиферативная активность косвенно свидетельствует о повышении концентраций клеток, меченных к апоптозу [1, 24]. Исследование показало, что среди обследуемых лиц дефицит содержания лимфоцитов CD 10+ (<0,3 • 109кл/л) встречался в 52,08 % случаев. Следует предположить, что лимфопролифератив-ная активность не контролируется совокупностью клеток, отражающих процессы дифференцировки в периферической крови. Важно отметить, что у лиц со сниженной лимфопролиферацией выявлены повышенные уровни содержания иммуноглобулинов М (1,61 ± 0,04) г/л, G (17,16 ± 0,33) г/л, E (94,10 ± 4,83) МЕ/мл. Гуморальный иммунитет жительниц Москвы характеризуется достаточно высокими уровнями содержания IgM, IgG и IgE на фоне низких концентраций IgA. Повышенные уровни содержания IgM отмечены у 39,58 % обследованных. Повышенные уровни содержания реагинов наблюдали в среднем у 2,08 % женщин. Таким образом, активность гуморальных механизмов иммунитета регистрируется у 2-40 % взрослых жительниц Москвы и является стабильной в отличие от активации клеточного иммунитета. Мы склонны считать, что выявленная устойчивая умеренная активация гуморального звена иммунитета сдерживает, контролирует спонтанную активацию клеточного звена, сбой в котором более чувствителен для иммунной системы и способствует напряжению и сокращению диапазона возможностей иммунного гомеостаза. По результатам проведенного исследования установлено, что у москвичек соотношение иммунокомпе-тентных клеток в физиологическом иммунном ответе характеризуется отсутствием дефицита фагоцитарной активности, сбалансированностью соотношения процессов лимфопролиферации CD 10+ и дифференцировки лимфоидных популяций CD3+, отсутствием дефицита Т-супрессоров CD8+, что характерно для регионов с благоприятным климатом [15]. У лиц с повышенной концентрацией клеток CD3+ (8,13 %) было достаточно высоким содержание IgE, отсутствовал дефицит фагоцитоза и дефицит ^А. Выявленные наиболее частые дефекты иммунной защиты у обследуемых 40 - 60-летних жительниц мегаполиса, такие как дефицит содержания сыворо 14 Экология человека 2021.01 Оригинальные статьи точных IgA и зрелых Т-лимфоцитов CD3+, пониженная активность лимпролиферации CD 10+ в периферической крови, свидетельствуют о риске развития манифестных проявлений вторичного экологически зависимого иммунодефицита. Вероятно, незначительное повышение активации гуморального звена иммунитета у обследуемых лиц (повышенные значения иммуноглобулинов М и Е) на фоне умеренной или пониженной лимфопролиферации CD10+, умеренная цитокиновая активность способствуют пластичности иммунологической реактивности без угрозы срыва резервных возможностей иммунного гомеостаза. Наиболее распространенным дефектом иммунной защиты у 40 - 60-летних жительниц мегаполиса является дефицит содержания сывороточных IgA (76,04 %) и зрелых Т-лимфоцитов (51,04 %) в периферической крови. Авторство Филиппова О. Е. осуществила обработку материалов обследования москвичей, получение, анализ, интерпретацию, статистическую обработку первичных данных, подготовила первый вариант статьи; Щёголева Л. С. внесла существенный вклад в концепцию и дизайн исследования, окончательно утвердила присланную в редакцию рукопись; Шашкова Е. Ю. принимала участие в получении, анализе и интерпретации данных, подготовке статистики, графики; Добродеева Л. К. организовала обследование, консультации, внесла существенный вклад в интерпретацию полученных данных и переработку важного интеллектуального содержания.

About the authors

O. E. Philippova

Federal Research Center for the Integrated Study of the Arctic named after Academician N. P. Laverov of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

L. S. Shchegoleva

Federal Research Center for the Integrated Study of the Arctic named after Academician N. P. Laverov of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: shchegoleva60@mail.ru

E. Yu. Shashkova

Federal Research Center for the Integrated Study of the Arctic named after Academician N. P. Laverov of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

L. K. Dobrodeeva

Federal Research Center for the Integrated Study of the Arctic named after Academician N. P. Laverov of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

References

Supplementary files