RELATIONS BETWEEN CYTOTOXIC LYMPHOCYTES AND PROLACTIN IN PHYSIOLOGICAL REGULATION OF THE ADAPTIVE IMMUNE RESPONSE IN WOMEN OF THE ARKHANGELSK AND MURMANSK REGIONS

Full Text

В настоящее время, когда северные и арктиче- спечивающую успех в реализации самых грандиозных ские территории вновь находятся под пристальным планов Российской Федерации, - человеческий вниманием мирового сообщества, следует обратить ресурс, а именно женское население. В настоящий особое внимание на главную составляющую, обе- момент физиологическая роль иммунной системы 25 Экологическая физиология Экология человека 2019.04 трактуется как защитная и цензорная. По данным Добродеевой Л. К., Филипповой О. Е. доказано, что в условиях воздействия на организм человека комплекса различных неблагоприятных факторов меняющейся среды развивается практически однотипная реакция с риском формирования функциональной недостаточности Т-лимфоцитов, иммуноглобулинов и фагоцитарной защиты [8, 9]. В современной литературе достаточно часто обсуждаются данные об иммунном ответе жителей территорий, обобщенно называемых «северными», в частности о содержании иммуноглобулинов и хел-перной активности в основном при патологии, в том числе женской [2, 3, 5, 14, 15]. Важно определить эффективность иммунной защиты человека и характер активности иммунных реакций при различных соотношениях лимфоцитов-супрессоров и В-клеток-активаторов иммунных реакций в северных областях, отличающихся между собой не только климатическими особенностями, но и различной экологической нагрузкой (Архангельская область - космодром, военно-промышленный комплекс и Мурманская область - горно-обогатительный комбинат нефелиновых руд). Регуляция активности иммунитета посредством клеточно-опосредованной цитотоксичности играет ключевую роль и в формировании адаптационно-компенсаторных реакций организма человека в норме и при патологии [9]. В настоящий момент нет сведений о фоновых изменениях иммунологических параметров с учетом содержания пролактина у женщин в зависимости от возраста и района проживания. В данном исследовании произведена попытка оценить состояние иммуногормонального фона женщин с учетом структуры выявленных дисбалансов в зависимости от региона и возраста. Цель исследования - определить соотношение цитотоксической активности адаптивных иммунных реакций и пролактина у практически здоровых женщин, проживающих в Архангельской и Мурманской областях. Методы Обследованы 106 женщин в возрасте 20-39 лет (n = 53) и 40-49 лет (n = 53), жительницы Архангельской области (п. Совполье, Мезенский район), и 39 женщин в возрасте 20-39 (n=20) и 40-49 лет (n=19), жительницы Мурманской области (п. Ревда, с расположенным в нем Ловозерским горно-обогатительным комбинатом). Комплекс иммунологического обследования людей включал изучение фагоцитарной активности нейтро-филов, лейкоцитов, фенотипирование лимфоцитов с рецепторами CD3+, CD5+, CD8+, HLA-DR+; Ig E. Кровь для исследования брали из локтевой вены в объеме 6 мл натощак. Содержание лейкоцитов определяли стандартным методом подсчета клеток в камере Горяева. Фагоцитарную активность нейтро-филов определяли путем инкубации клеток крови с частицами латекса в течение 30 минут при темпера туре 37 °С. В мазках, окрашенных по Романовскому - Гимза, подсчитывали относительное содержание активных фагоцитов и среднее фагоцитарное число на 100 нейтрофильных лейкоцитов, использовали микроскоп Nicon Eclipse 50i. Содержание субпопуляций Т-лимфоцитов (CD8+, HLA-DR+) определяли методом непрямой иммунопероксидазной реакции с использованием моноклональных антител (МедБио-Спектр, 2014-2015, г. Москва) на препаратах лимфоцитов типа «высушенная капля» с использованием пероксидазного конъюгата и окрашиванием раствором хромогена для анализа в иммерсионной микроскопии, микроскоп Nicon Eclipse 50i. Количественное определение сывороточных иммуноглобулинов Е (ЗАО «ВЕКТОР-БЕСТ», Россия, 2014-2015 г.) проводили методом иммуноферментного анализа (ИФА) на планшетном иммуноферментном анализаторе Stat Fax 2100. Уровни пролактина определяли методом ИФА на планшетном анализаторе для ИФА ELISYS Uno (Германия) с использованием наборов фирмы Human GmbH (Германия). Результаты исследования обработаны статистически с определением средних величин и представлены как средняя арифметическая ± ошибка средней (М ± m), значимость различий оценивали с помощью t-критерия Стъюдента. Статистическая достоверность присваивалась при значении P. < 0,05. Корреляции между показателями устанавливали, используя коэффициент ранговой корреляции Спирмена с определением корреляции (r) и оценкой его достоверности. Применялся пакет компьютерной программы Statistica 6.0. Результаты Представляло интерес изучить соотношение цитотоксической активности адаптивных иммунных реакций и пролактина у практически здоровых женщин, проживающих в Архангельской и Мурманской областях. Уровень лейкоцитов и фагоцитарной активности в обеих возрастных группах женщин Архангельской области находится в средних пределах физиологических норм (табл. 1). Как видно из представленных данных, самый значимый дефицит Т-клеток как всей популяции (CD5+), так и зрелой дифференцированной её части (CD3+) выявлен у 100 % обследуемых лиц с тенденцией зависимости от возраста и района проживания (табл. 1, 2). В то же время анализ показал, что у женщин как до 40, так и старше 40 лет среднее содержание фенотипов лимфоцитов CD8+ крайне высоко: (0,53 ± 0,04) и (0,49 ± 0,05) • 109 кл/л соответственно. У женщин Мурманской области, проживающих в районе горно-обогатительного комбината (ГОК), уровень лейкоцитов значительно выше, чем у жительниц Архангельской области, на фоне низкой активности фагоцитоза (табл. 2) и ещё более великих значений иммуносупрессии CD8+ (0,53 ± 0,09) и (0,66 ± 0,13) • 109 кл/л независимо от возраста. Выявлено повышенное содержание лимфоцитов с рецепторами к антигенам гистосовместимости II 26 Экология человека 2019.04 Экологическая физиология класса (HLA-DR+) у всех обследуемых лиц с явным превосходством у жительниц Мурманской области старше 40 лет. Известно, что в дискомфортных климатоэкологических условиях Севера состояние иммунной системы человека отличается низким содержанием в крови Т-лимфоцитов, IgA на фоне повышенных концентраций IgM, IgG, IgE, ЦИК. На Севере выше содержание в крови иммуноком-петентных клеток, экспрессирующих активационные рецепторы: CD25+, CD71 + , а также цитотоксических Т-лимфоцитов, клеток CD95+ и TNF-альфа [4]. В настоящее время очень мало сведений о механизмах, через которые цитотоксические лимфоциты способны стимулировать клеточный и гуморальный иммунные ответы, влиять на содержание провоспалительных и противовоспалительных цитокинов [1, 6, 13]. Таблица 1 Иммуногормональная характеристика женщин Архангельской области (M ± m) Средние данные, n = 106 Параметр N 20-39 лет, n = 53 40-49 лет, n = 53 Лейкоциты L-10 кл/л 4-9 6,01 ± 0,25 5,74 ± 0,28 % активы. фагоцитов >50 50,76 ± 1,10 52,86 ± 1,72*** + 9 . CD3 -10 кл/л 1,00-1,50 0,74 ± 0,05 0,63 ± 0,20 + 9 / CD5 -10 кл/л 1,50-2,00 0,97 ± 0,08 0,89 ± 0,010 + 9 . CD8 -10 кл/л 0,2-0,4 0,53 ± 0,04 0,49 ± 0,05 9 / HLA-DR-10 кл/л 0,34-0,72 0,55 ± 0,03 0,50 ± 0,05 Prol, нг/мл 1,2-19,5 20,50 ± 2,33 18,04 ± 1,52 Ig Е(МЕ/л) 20-100 65,34 ± 5,88 88,43 ± 3,99** Примечание. Значимость различий: ** - P. < 0,01, *** - P. < 0,001 Результаты, полученные в исследовании, и сравнение их с немногочисленными литературными данными позволяют считать, что цитотоксические лимфоциты (CD8+) определяют клеточно-опосредованную цито-токсическую активность в реакциях иммунного гомеостаза на Севере европейской территории России. Лимфоидные субпопуляции супрессоров-киллеров CD8+ выполняют компенсаторную и защитную роль: в работе сделана попытка выявления механизма замещения (компенсации) выраженного Т-клеточного дефицита всех Т-клеток CD5+ и зрелых функционально-активных дифференцированных CD3+ в условиях приарктического региона. Физиологическая значимость содержания цитотоксических лимфоцитов CD8+ в более ранних наших исследованиях [7, 10, 11, 12] подтверждается большой частотой распространения их повышенных уровней у 62,50 % кочевых лиц (чумработниц), 45,34 % оседлых жителей до 40 лет и 59,04 % лиц старше 40, а также в данном нашем исследовании практически здоровых женщин-северянок (соответственно частота распространения повышенной иммуносупрессии составляет 49,27 % у молодых и 59,98 % у женщин старше 40 лет Ар хангельской области; 51,34 и 79,90 % у жительниц Мурманской области). Повышенное содержание фенотипов лимфоцитов CD8+ взаимосвязано с дефицитом фагоцитарной активности (r = 0,80); с дефицитом зрелых функционально активных CD3+ клеток (r = 0,78) и повышенным содержанием пролактина (r = 0,80) у 27-89 % обследованных (в 3 раза чаще у женщин Мурманской области) в зависимости от показателя. Большая частота распространения повышенных концентраций цитотоксических лимфоцитов (CD8+) у лиц при адаптации к меняющимся условиям среды, в экстремальных условиях севера, при адаптации в условиях повышенной экологической нагрузки (ГОК) подтверждает физиологическую роль клеточно-опосредованных реакций иммуносупрессии в компенсаторно-приспособительном механизме адаптации организма человека. Иными словами, активированное состояние клеточного звена иммунитета у лиц приарктического региона (особенно в условиях ГОК) предопределяет напряжение в иммунной системе, выражающееся высокими концентрациями лимфоидных популяций Т-супрессоров, В-клеточной активностью, активностью HLA-DR+ на фоне выраженного дефицита зрелых функционально активных Т-клеток. Длительное некомпенсируемое напряжение в системе иммунитета способствует развитию вторичных экологически зависимых иммунных дисбалансов, проявляющихся вероятным ростом частоты заболеваемости жителей и хронизацией патологических процессов. В обеих обследуемых группах в 30,00 % случаев уровень пролактина достаточно высок и составляет у лиц до 39 лет 20,50 нг/мл и 18,04 нг/мл у лиц старше 40 лет; у этих же лиц выявлено высокое содержание IgE, в среднем 65,34 и 88,43 МЕ/мл соответственно (Архангельская область). Анализ иммунограммы женщин Архангельской области показал, что в младшей возрастной группе супрессорная и В-клеточная активность (HLA-DR+) выше, в пределах 20,00-30,00 % случаев, чем в старшей возрастной группе. Повышенное содержание пролактина и IgE сравнимо у обследуемых женщин в долевом соотношении независимо от возраста в 30,00 % случаев. Корреляционный анализ иммуногормональных параметров у женщин Архангельской области в зависимости от возраста показал, что умеренные корреляционные связи в младшей возрастной группе женщин зафиксированы в пределах 0,60-0,74 между пролактином и содержанием активированных клеток HLA-DR+. В то же время у женщин старшей возрастной группы сильные корреляционные взаимосвязи в пределах r = 0,85 отмечены между пролактином, содержанием активированных клеток HLA-DR+ и Т-клеток CD8+. Таким образом, количество сильных корреляционных взаимосвязей в старшей возрастной группе значительно выше и разнообразней. Следует предположить, что уровни пролактина косвенно 27 Экологическая физиология Экология человека 2019.04 взаимосвязаны с изменением концентраций активированных клеток HLA-DR+ у лиц старше 40 лет. Проведен иммуногормональный анализ у женщин Мурманской области в зависимости от возраста (табл. 2). Выявили лейкоцитоз у 30,00 % лиц до 40 лет и у 42,00 % лиц старше 40 лет; нейтрофилёз в пределах 4,5-109 кл/л у 50,00 % обследуемых лиц. В то же время доля активных фагоцитов достигала в среднем 36,50 % с незначительной разницей по возрасту. Таблица 2 Иммуногормональная характеристика женщин Мурманской области (M ± m) Средние данные, n = 39 Параметр N 20-39 лет, n = 20 40-49 лет, n = 19 Лейкоциты L-109bn^ 4-9 7,77 ± 0,69 9,50 ± 1,28*** % активн. фагоц. >50 35,50 ± 1,20 38,54 ± 1,60 CD3+ -109кл/л 1,00-1,50 0,47 ± 0,20 0,37 ± 0,01 CD5+ -109кл/л 1,50-2,00 0,50 ± 1,20*** 0,47 ± 0,03*** CD8+- 109кл/л 0, 2 1 4 0,49 ± 0,07 0,66 ± 0,13 HLA-DR- 109кл/л 0,34-0,72 0,46 ± 0,07 0,62 ± 0,13 Prol, нг/мл 1,2-19,5 29,30 ± 14,52 18,40 ± 3,24*** Ig Е (МЕ/л) 2-100 62,71 ± 3,99 58,11 ± 7,04*** Примечание. Значимость различий: *** - P. < 0,001. У женщин Мурманской области выявлено заметное повышение концентрации супрессоров, клеток-активаторов: в среднем в 1,5 раза выше у лиц старшей возрастной группы от 20,00 до 50,00 % соответственно. Уровень пролактина в младшей возрастной группе в 1,5 раза превышал крайнюю границу допустимых физиологических норм; у лиц старшей возрастной группы данный показатель составил 18,4 нг/мл (при норме 19,5 нг/мл) у 42,00 % женщин. Содержание IgE выше 60 МЕ/мл отмечали в среднем в 15,00 % случаев вне зависимости от возраста. Корреляционный анализ исследуемых параметров не выявил ни сильных, ни умеренных взаимосвязей у женщин Мурманской области вне зависимости от возраста. Следует отметить, что связи в пределах 0,43-0,47 отмечены между пролактином и IgE в младшей возрастной группе и уровнем нейтрофилов - в старшей. В отличие от лиц до 40 лет в старшей возрастной группе обнаружены сильные корреляционные взаимосвязи между пролактином и HLA-DR+. Обсуждение результатов Исследование показало, что наибольшее разнообразие иммунных дисбалансов (от 9,21 до 92,10 % в зависимости от показателя) и лейкоцитоз взаимосвязаны с районом проживания (Мурманская область) и высоким фоновым уровнем пролактина у обследуемых женщин (79,15 %, r = 0,74; P. < 0,005). Полученные в исследовании результаты позволяют утверждать, что в условиях воздействия на организм человека комплекса разных неблагоприятных фак торов меняющейся среды (промышленные районы, приарктический регион) развивается практически однотипная реакция повышения фоновых уровней антитело-зависимых, клеточно-опосредованных реакций, что сокращает резервные возможности регуляции с риском формирования функциональной недостаточности Т-лимфоцитов, дисиммуноглобули-немии и дефицита фагоцитарной защиты: в среднем дефицит активных фагоцитов 85,53 % среди жителей промышленных районов и 92,10 % у проживающих в Архангельской области, дефицит содержания всех Т-лимфоцитов соответственно 45,39 и 51,31 %. У проживающих в неблагоприятной климатической обстановке выше частота регистрации повышенных концентраций IgE (23,03 и 9,21 %). Разнообразные соотношения содержания цитотоксических лимфоцитов (CD8+), всей Т-клеточной популяции (CD5+), зрелых функционально-активных Т-клеток (CD3+), В-клеток-активаторов (HLA-DR+) в сочетании с различными уровнями пролактина определяют особенности формирования иммунных дисбалансов у жительниц дискомфортных климатоэкологических территорий вне зависимости от возраста. Повышенные концентрация пролактина (>19,5 нг/мл), сочетанные с широким разнообразием иммунологических дисбалансов (высокая цитотоксическая и В-клеточная активность (CD8+, HLA-DR+) на фоне выраженного дефицита Т-клеточной популяции (CD3+, CD5+), выявлены с широкой частотой распространения среди 65,00 % женщин Мурманской области и среди 48,00 % жительниц Архангельской области, а именно старшей возрастной группы. Таким образом, можно сделать вывод, что особенностью иммуногормональной регуляции у обследованного контингента женщин является снижение активности адаптивного иммунитета, связанное с выраженным напряжением его гуморального звена (HLA-DR+, IgE) на фоне высокой клеточно-опосредованной цитотоксичности (CD8+) и повышенных концентраций пролактина, и наиболее характерно для жительниц Мурманской области старше 40 лет. Выявленные в работе физиологические закономерности взаимного влияния процессов фагоцитарной активности и активации клеток с рецепторами CD8+ и HLA-DR+ у практически здоровых лиц могут быть использованы для оценки степени адаптации к условиям среды: повышение концентраций указанных Т-субпопуляций свидетельствует о напряжении клеточного звена адаптивного иммунного ответа. По нашему мнению, выявленный механизм компенсации (повышенное содержание CD8+ в условиях дефицита CD3+ и CD5+) является резервным механизмом иммунной защиты, активизируется в условиях экстремальных климатоэкологических, профессиональных факторов и образа жизни человека на Севере. Клеточно-опосредованная цитотоксическая активность сочетается с повышением содержания клеток с рецепторами HLA-DR+, пролактином, с возрастом и условиями жизни. Благодарности Д.м.н., профессору Л. К. Добродеевой за организацию экспедиций в приполярные районы, д.б.н. Е. В. Типисовой за консультации по эндокринному статусу северян. Авторство Щёголева Л. С. внесла существенный вклад в концепцию и дизайн исследования, окончательно утвердила присланную в редакцию рукопись; Филиппова О. Е. внесла существенный вклад в сбор материалов экспедиции в Архангельской и Мурманской областях, получение, анализ и интерпретацию данных; подготовила первый вариант статьи, анализ, статистику первичных данных, существенно переработала на предмет важного интеллектуального содержания; Шашкова Е. Ю. внесла существенный вклад в сбор материалов экспедиции, получение, анализ и интерпретацию данных, правку первого варианта статьи. Филиппова Оксана Евгеньевна - ORCID 0000-0001-61170562; SPIN 8507-7525 Щёголева Любовь Станиславовна - ORCID 0000-00034900-402; SPIN 6859-2123; Шашкова Елизавета Юрьевна - ORCID 0000-0002-17356690; SPIN 8137-0571

About the authors

O. E. Philippova

N.P. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Russian Academy of Sciences

Email: info@eco-vector.com
Arkhangelsk, Russia

E Yu Shashkova

N.P. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: shchegoleva60@mail.ru
Arkhangelsk, Russia

L S Shchegoleva

N.P. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Russian Academy of Sciences; M.V. Lomonosov Northern (Arctic) Federal University

Email: shchegoleva60@mail.ru
Arkhangelsk, Russia

References

Supplementary files