Relationship of cytokine profile indicators and changes in neuroenergy exchange in patients with vibration disease

Full Text

Известно, что оптимальное взаимодействие иммунной и нервной систем, осуществляемое с помощью вегетативной нервной системы и нейроэндокринной регуляции, обеспечивает адекватную адаптацию организма к условиям окружающей среды. Важная роль в этом процессе принадлежит регуляторам взаимодействия иммунных клеток - цитокинам, которые через аутокринные и паракринные механизмы, обеспечивающие гомеостаз в ЦНС, являются посредниками связи между нейронами и глией [3, 17]. С другой стороны, при нарушении деятельности ЦНС, состоянии стресса изменяются как характер 14 Экология человека 2020.11 Экология труда гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой регуляции, так и активность вегетативной нервной системы [24]. В литературе имеются сведения, указывающие на взаимосвязь интенсивности энергетического обмена головного мозга (ЭОГМ), характера межполушарных отношений с активностью клеток иммунной системы [2, 20, 23, 25, 26]. В исследованиях Фокина В. Ф. с со-авт. [21] показано, что при повышении уровня ЭОГМ посредством адаптационных реакций и активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (ГГНС) происходит снижение иммунной активности [9]. Нарушение центральных механизмов регуляции, неспецифическая активация ГГНС общепризнанно являются одними из основных патогенетических звеньев в клинической картине вибрационной болезни (ВБ), обусловленной сочетанным воздействием локальной и общей вибрации, которая является одной из ведущих нозологических форм в структуре заболеваний, связанных с воздействием физических производственных факторов [12, 13]. Известно, что развитие заболевания сопровождается нейрососудистыми нарушениями, способствующими выделению вазоактивных веществ противовоспалительного действия (цитокинов), которые, в свою очередь, провоцируют структурные изменения циркуляторного русла [1, 14]. Развитие дисбаланса в системе цитокинов в ответ на стрессовое воздействие вибрации способствует изменению продукции и активности нейромедиаторов, что неизбежно ведет к нарушению интегративной функции нейронов головного мозга (ГМ) [7, 27, 28]. Несмотря на существование информации о состоянии функциональной активности головного мозга [8, 11, 15, 16] и изменений в содержании цитокинов при ВБ [4 - 6, 10], отсутствуют работы, касающиеся определения взаимосвязей уровней про- и антивоспалительных цитокинов с церебральным энергетическим обменом у пациентов с ВБ. В связи с этим очевидную актуальность и новизну в вопросах исследования патогенеза ВБ представляет изучение сопряженности характеристик уровня постоянного потенциала (УПП), как интегральных показателей ЭОГМ, с уровнем цито-киновой регуляции нейроиммунного ответа. Цель исследования заключалась в выявлении особенностей изменений сывороточных концентраций про-и противовоспалительных цитокинов у пациентов с вибрационной болезнью, возникающей вследствие сочетанного воздействия локальной и общей вибрации, в зависимости от уровня нейроэнергообмена. Методы При предварительном обследовании 114 пациентов (средний возраст (52,24 ± 0,47) года) с ВБ 2 степени, обусловленной сочетанным воздействием локальной и общей вибрации, нами установлено усиление церебрального энергетического обмена в 70,2 % случаев. Данный факт способствовал проведению дальнейших исследований, направленных на изучение возможных причин возникновения нейровоспалительного процесса в головном мозге. С этой целью проведены дополнительные исследования, касающиеся сравнительной оценки и изучения взаимосвязи между уровнем цитокинов и интенсивностью нейроэнергообмена. При этом основную группу представили 28 пациентов (мужчин) с ВБ 2 степени от сочетанного воздействия локальной и общей вибрации (основная группа, средний возраст (52,24 ± 0,47) года). Критерием включения в основную группу было наличие установленного во время работы в контакте с вредным производственным фактором диагноза ВБ 2 степени, обусловленной сочетанным воздействием локальной и общей вибрации, отсутствие экспозиции к вибрации на момент исследования, отсутствие коморбидной патологии, которая могла бы повлиять на обмен цитокинов (ожирение, сахарный диабет, артериальная гипертензия и т. д.). Все обследования выполнены при поступлении в клинику, до проведения лечения. В группу сравнения вошли 24 здоровых мужчины (средний возраст (51,06 ± 0,95) года), которые по специфике профессиональной деятельности не подвергались воздействию вибрации и не имели на момент исследования острых и хронических (в стадии обострения) заболеваний. Показатели цитокинового статуса (IL-2, IL-4, IL-8, IFN-y) определяли в сыворотке крови обследованных твердофазным иммуноферментным методом (тестсистемы ЗАО «Вектор Бест», г. Новосибирск). Для измерения среднего УПП (Хср.), характеризующего интенсивность нейроэнергообмена, использовали метод нейроэнергокартирования (НЭК) [22]. В зависимости от выраженности среднего УПП различали пониженный, нормальный, повышенный нейроэнергообмен [20]. Статистическую обработку результатов проводили с помощью пакета прикладных программ STATISTICA 6.0 (StatSoft, USA). Проверку нормальности распределения количественных показателей выполняли с использованием критерия Шапиро - Уилка. Для межгруппового сравнения количественных показателей возраста обследованных пациентов применяли параметрический критерий Стьюдента, данные представлены в виде средней (М) и ее ошибки (m). Межгрупповое сравнение количественных показателей, характеризующих УПП и цитокины, осуществляли с использованием непараметрического метода U-критерия Манна - Уитни, данные представлены в виде медианы и интерквартильного размаха Me (Q25-Q75). Статистическую значимость различий показателей, выраженных в процентах, вычисляли по методу углового преобразования Фишера. Корреляционный анализ проводили методом ранговой корреляции Спирмена. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотезp < 0,05. Работа соответствует этическим стандартам, разработанным в соответствии с Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками 2000 г. 15 Экология труда Экология человека 2020.11 и «Правилами клинической практики в Российской Федерации», утвержденными Приказом Минздрава РФ от 19.06.2003 г. № 266. От каждого человека было получено информированное согласие на участие в обследовании, одобренное в установленном порядке локальным этическим комитетом. Результаты Для сравнительной оценки интенсивности энергетических процессов в обеих группах рассчитывали усредненный УПП (при 12 канальном отведении). В таблице наглядно представлено статистически значимое увеличение Хср. у пациентов с ВБ, обусловленной сочетанным воздействием локальной и общей вибрации, при сопоставлении с таковым группы сравнения. Кроме того, установлено статистически значимое доминирование в основной группе лиц с повышенным УПП при сопоставлении с группой сравнения (67,9 и 4,2 % соответственно, р = 0,01). Пациенты с ВБ с нормальным Хср. и с пониженным Хср. составили 28,6 и 3,5 % соответственно, р = 0,05. В группе сравнения Хср. имел нормальную выраженность в 87,5 % случаев. Исследование сывороточных концентраций медиаторов воспаления у пациентов основной группы показало статистически значимое возрастание уровней IL-8 и IFN-y относительно группы сравнения приp < 0,013 (таблица). Концентрация цитокинов в сыворотке крови и средний уровень постоянного потенциала обследованных, Ме (Q25-Q75) Пока затель, пг/мл Основная группа (n = 28) Группа сравнения (n = 24) Уровень статистической значимости отличий (р) IL-2 5,92 (3,63-8,28) 4,98 (2,88-6,95) 0,0495 IL-4 0,49 (0,01-4,49) 0,01 (0,01-0,32) 0,0672 IL-8 24,29 (14,4265,16)* 14,35 (6,2419,14) 0,0110 IFN-y 21,38 (1,6894,28)* 0,01 (0,01-0,28) 0,0075 Хср. 17,92 (13,1921,67)* 11,00 (9,3512,33) 0,0012 Примечание. * - различия статистически значимы при сопоставлении основной группы с группой сравнения, p < 0,013. Результаты сравнительного анализа изменений в содержании сывороточных концентраций цитокинов у пациентов с ВБ с повышенным и нормальным средним УПП не выявили статистически значимых различий между группами. Вместе с тем заслуживает внимания установленный факт тенденции к увеличению провоспалительного IL-8 (в 3 раза) и IFN-y (в 2 раза), отмеченный в группе лиц с наличием повышенного УПП (33,4 (23,4-65,2) и 31,5 (20,8-59,3) пг/мл соответственно, p = 0,43) относительно группы лиц с нормальным УПП (17,2 (6,1-20,3) и 11,8 (4,5-17,6) пг/мл соответственно, p = 0,29). Результаты корреляционного анализа позволили выявить взаимосвязь между уровнем цитокинов и интенсивностью нейроэнергообмена у пациентов с ВБ, обусловленной сочетанным воздействием локальной и общей вибрации. Так, зарегистрированы прямые корреляционные связи между концентрациями IL-4, IL-8, IFN-y и средним УПП (rs = 0,61; 0,55; 0,57, p = 0,030; 0,016; 0,02 соответственно), которые характеризуют очевидную взаимозависимость повышенного ЭОГМ и гиперпродукции вышеперечисленных цитокинов. Установленные зависимости указывают на однонаправленность процессов активации провоспалительных реакций и усиления ЭОГМ (в сторону ацидоза) у пациентов с ВБ. В группе сравнения в результате применения корреляционного анализа статистически значимых корреляционных связей между показателями цито-кинового профиля и средним УПП не установлено. Данный факт указывает на то, что при усилении энергетического обмена головного мозга в группе сравнения не происходит статистически значимого изменения цитокинового профиля. Обсуждение результатов В ходе изучения особенностей ЭОГМ в группе пациентов с ВБ, обусловленной сочетанным воздействием локальной и общей вибрации, определено умеренно выраженное усиление ЭОГМ, что косвенно может свидетельствовать о гиперметаболизме анаэробного гликолиза, состоянии ацидоза ГМ [20, 22]. Учитывая, что IL-8 является фактором активации нейтрофилов и при хроническом течении заболевания способствует процессу повреждения тканей [9], а значительное повышение уровня интерферона IFN-y оказывает необратимое цитотоксическое действие на видоизмененные клетки и через Т-лимфоциты и натуральные киллеры усиливает клеточные токсические реакции [18], возможно предположить, что нарастание продукции этих цитокинов в условиях метаболических изменений в ГМ у пациентов с ВБ способствует прогрессированию нейрососудистых нарушений. На основании анализа полученных данных с большой долей вероятности считаем, что усиление ЭОГМ при сочетанном воздействии локальной и общей вибрации связано с нейровоспалительным процессом, катализирующим продукцию провоспалительных цитокинов, в частности IL-4, IL-8, IFNy, способных оказывать повреждающее действие на клетки ГМ. Таким образом, в ходе исследования установлены изменения цитокинового профиля у пациентов с ВБ, обусловленной сочетанным воздействием локальной и общей вибрации (повышение провоспалительных IL-8, TNF-y). Гиперпродукция указанных цитокинов патогенетически обусловлена состоянием ЭОГМ (повышением среднего УПП), которое приводит к большему нарастанию окислительного (оксида-тивного) стресса. Для пациентов с повышенным церебральным энергетическим обменом характерно нарушение адекватной работы механизмов цитоки-новой регуляции нейроиммунного ответа, характеризующегося повышенной выработкой IL-4, IL-8, 16 Экология человека 2020.11 Экология труда TNF-y. Выявленные взаимосвязи между интенсивностью энергетического обмена в ГМ и активацией провоспалительных реакций могут быть полезны в дальнейшем изучении роли медиаторов воспаления в патофизиологических механизмах формирования и развития ВБ от сочетанного воздействия локальной и общей вибрации. Кроме того, опираясь на полученные данные можно совершенствовать подходы к лечению церебральной недостаточности при ВБ, например, назначая комплекс лечения, включающий антиоксидантную терапию [19]. Выводы: 1. У пациентов с ВБ, обусловленной сочетанным воздействием локальной и общей вибрации, в 67,9 % случаев отмечается повышенный УПП головного мозга. 2. Развитие и течение ВБ, обусловленной сочетанным воздействием локальной и общей вибрации, характеризуется нарушением адекватной работы механизмов цитокиновой регуляции иммунного ответа в виде гиперпродукции IL-8 и TNF-y. 3. Выявлена взаимосвязь между усилением нейроэнергообмена и уровнем цитокинов, проявляющаяся увеличением УПП при повышенной выработке IL-4, IL-8, TNF-y.

About the authors

O. I. Shevchenko

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

Email: oich68@list.ru
Angarsk, Russia

G. M. Bodienkova

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

Angarsk, Russia

O. L. Lakhman

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

Angarsk, Russia

E. V. Boklazhenko

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

Angarsk, Russia

References

Supplementary files