Оценка цитокинов, антител к рецепторам нейромедиаторов и их взаимосвязей у лиц с вибрационной болезнью

Полный текст

ОБОСНОВАНИЕ

Последние десятилетия одной из основных задач здравоохранения Российской Федерации является сохранение здоровья работающего населения. Несмотря на модернизацию и автоматизацию предприятий, усовершенствование технологических процессов, внедрение робототехники и искусственного интеллекта, в ряде отраслей промышленности сохраняется высокий уровень заболеваний, обусловленных воздействием вредных производственных факторов. Лидирующие позиции в структуре профессиональной патологии от воздействия физических факторов продолжают занимать вибрационная болезнь (ВБ) и нейросенсорная тугоухость (НСТ)¹. Развитие этих заболеваний происходит в короткие сроки (от 5 до 7 лет работы во вредных условиях труда), приводит к потере трудоспособности и инвалидизации, что обусловливает высокую медико-социальную значимость указанных профессиональных патологий. Экономические потери на лечение и социальные выплаты лицам с профессиональными заболеваниями составляют более 200 млрд рублей [1].

В клинической картине ВБ ведущими являются ангиодистонический синдром, сенсорная полинейропатия конечностей, функциональные изменения центральной нервной системы, выраженность которых нарастает с увеличением времени и силы воздействия вибрации. Известно, что при воздействии вибрации происходят нарушения не только в периферическом, но и в центральном отделе нервной системы, затрагивающие мозжечок, стволовые структуры, гипоталамус, ретикулярную формацию, при НСТ — в слуховом нерве, нервных волокнах внутреннего уха, в стволе и коре головного мозга [2]. Кроме изменений в нервной системе, у пациентов с ВБ и НСТ выявляются нарушения в иммунной, эндокринной и сердечно-сосудистой системах [3, 4]. Данные литературы свидетельствуют о том, что при различных заболеваниях, сопровождающихся дегенеративными изменениями в нервной системе, в сыворотке крови обнаруживаются специфические аутоантитела к компонентам и структурам нервных клеток [5, 6]. Ранее нами выявлено, что ВБ и НСТ сопровождаются изменением уровней цитокинов и нейрональных аутоантител. При этом существуют различия между цитокиновым профилем лиц с НСТ и пациентов с ВБ, а также в зависимости от этиогенеза последней [3, 7]. Несмотря на значительной количество работ, посвящённых изучению цитокинового профиля, популяций лимфоцитов, специфических антител и других иммунологических показателей у лиц с профессиональной патологией, остаётся недостаточно изученным вопрос взаимосвязей между этими маркерами эффекта воздействия при сочетанном влиянии различных производственных физических факторов.

Цель исследования. Сопоставить и выявить взаимосвязь, а также проанализировать уровни цитокинов и аутоантител к рецепторам нейромедиаторов у лиц с ВБ в зависимости от наличия или отсутствия НСТ и вида воздействующей вибрации.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В рамках научно-исследовательской работы Восточно-Сибирского института медико-экологических исследований (Ангарск) проведено обследование 153 мужчин 41–58 лет (средний возраст 49,6±0,88 года), имеющих профессиональную патологию, обусловленную воздействием физических факторов.

Критерии включения в исследование: мужской пол, наличие ВБ профессионального генеза, отсутствие аутоиммунных заболеваний в анамнезе и острых респираторных инфекций на момент обследования. Критерии исключения: неподтверждённый диагноз ВБ и отсутствие информированного согласия.

Клинические и лабораторно-иммунологические исследования одобрены локальным этическим комитетом Восточно-Сибирского института медико-экологических исследований (протокол № 5 от 21.03.2023) и проведены в соответствии с принципами, заложенными в Хельсинкской декларации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека», с письменного информированного согласия обследуемых.

У всех лиц подтверждён диагноз ВБ на основании классификационных критериев болезней и состояний МКБ 10-го пересмотра. У 67 мужчин данное профессиональное заболевание вызвано воздействием локальной вибрации (1-я группа), у 86 — комбинированным воздействием локальной и общей вибрации (2-я группа). В 1-ю группу входили лица следующих профессий: сборщики-клепальщики, слесари-сборщики, проходчики, вальщики леса, монтажники, обрубщики и рамщики; во 2-ю группу — машинисты экскаватора, бульдозера, автогрейдера, буровой установки, крана, водители лесовоза КрАЗа, погрузчика, трактористы. У 47 пациентов с ВБ, обусловленной воздействием локальной вибрации (1-я группа), и у 64 мужчин с ВБ от комбинированного воздействия локальной и общей вибрации (2-я группа) установлена вторая профессиональная патология — НСТ. В каждой группе лица с НСТ были выделены в отдельные подгруппы.

В сыворотке крови, взятой у обследуемых, методом иммуноферментного анализа определяли уровни цитокинов: интерлейкина-1β (IL-1β), фактора некроза опухоли α (TNF-α), интерлейкина-4, -6, -8 (IL-4, IL-6, IL-8) при помощи наборов реагентов «Вектор-Бест». Также определяли содержание специфических аутоантител класса IgG с использованием тест-систем «ЭЛИ-Нейро-Тест» (НПО «Иммункулус»). Изучены уровни аутоантител к рецепторам ацетилхолина (nACh-R), глутамата (NMDA-R), ГАМК (GABA-R), дофамина (DA-R), серотонина (SER-R).

Статистическую обработку результатов выполняли с использованием программы STATISTICA 6.0. Проверку на нормальность распределения признаков в выборке осуществляли методом Шапиро–Уилка, сравнение количественных показателей — непараметрическими тестами Краскела–Уоллиса и U-критерием Манна–Уитни, оценку взаимосвязей — ранговой корреляцией Спирмена и нелинейной регрессией. Результаты исследований представлены в виде значения медианы (Ме), 25-го и 75-го процентилей (LQ–UQ). Различия считали статистически значимыми для теста Краскела–Уоллиса и корреляции Спирмена при р <0,05, для попарного сравнения — при p <0,0083.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В результате исследований установлено, что в подгруппах лиц с ВБ и НСТ уровень IL-1β был статистически значимо выше, чем у обследованных с ВБ, обусловленной воздействием локальной вибрации, без НСТ (р=0,001 и р <0,001 для подгрупп с НСТ и ВБ от локальной вибрации и комбинированного воздействия локальной и общей вибрации соответственно; табл. 1). Содержание IL-6 было выше подгруппах с ВБ, обусловленной комбинированным воздействием общей и локальной вибрации, с НСТ и без таковой, а также у лиц с НСТ и ВБ от локального воздействия вибрации. Однако межгрупповые различия не достигали уровня статистической значимости и имели характер тенденции по сравнению с подгруппой пациентов с ВБ от локального воздействия вибрации, не имеющих НСТ (р=0,027, р=0,033 и р=0,013 соответственно).

Таблица 1. Содержание цитокинов у лиц с профессиональной патологией, обусловленной воздействием физических факторов, Me (LQ–UQ)

Table 1. Cytokine content in individuals with occupational pathology due to exposure to physical factors, Me (LQ–UQ)

Примечание. р — уровень статистической значимости, тест Краскела–Уоллиса, различия значимы при p <0,05; * различия статистически значимы по сравнению с подгруппой лиц с вибрационной болезнью от воздействия локальной вибрации, не имеющих нейросенсорной тугоухости, p <0,008; ^# тенденция к различиям по сравнению с подгруппой лиц с вибрационной болезнью от воздействия локальной вибрации, не имеющих нейросенсорной тугоухости, 0,008 <p <0,017.

Note. p — level of statistical significance, Kruskal–Wallis test, differences are significant at p <0.05; * the differences are statistically significant compared to the subgroup of people with vibration disease from the effects of local vibration who do not have sensorineural hearing loss, p <0.008; ^# trend for differences compared to the subgroup of patients with vibration disease from exposure to local vibration without sensorineural hearing loss, 0.008 <p <0.017.

В ходе анализа отмечено, что во всех четырёх подгруппах цитокиновый профиль имел схожую структуру, однако у лиц, имеющих в качестве сопутствующей профессиональной патологии НСТ, уровни IL-1β были наиболее высокими. Максимальный уровень этого интерлейкина был у лиц с НСТ и ВБ, обусловленной комбинированным воздействием локальной и общей вибрации. Наименьший уровень как IL-1β, так и IL-6 был в когорте пациентов с ВБ, обусловленной воздействием локальной вибрации, и неотягощённых НСТ. Это позволяет предположить, что комбинированное воздействие шума, локальной и общей вибрации имеет однонаправленное влияние на уровень провоспалительного IL-1β и обладает синергией.

Поскольку аутоантитела являются ключевыми структурами в процессе клиренса организма от апоптированных клеток и их компонентов при естественном обновлении последних, они способны оказывать протективное действие и обнаруживаться в сыворотке здорового человека в незначительных количествах. В то же время повышенные уровни аутоантител могут быть причиной или маркером патологического процесса, сопровождающегося усиленной гибелью клеток [8].

Анализ сывороточного содержания специфических аутоантител к рецепторам нейромедиаторов не выявил статистически значимых межгрупповых различий (табл. 2).

Таблица 2. Сравнительная оценка уровней антител к рецепторам нейромедиаторов у лиц с вибрационной болезнью в сочетании с нейросенсорной тугоухостью, Me (LQ–UQ)

Table 2. Comparative evaluation of neurotransmitter receptor antibody levels in individuals with vibration disease combined with sensorineural hearing loss, Me (LQ–UQ)

Примечание. р — уровень статистической значимости, тест Краскела–Уоллиса, различия значимы при p <0,05.

Note. p — level of statistical significance, Kruskal–Wallis test, differences are significant at p <0.05.

Известно, что выработка антител регулируется цитокинами через активацию В-лимфоцитов [9, 10]. Следовательно, повышение уровней провоспалительных цитокинов и активация механизмов воспаления способны приводить к росту сывороточного содержания аутоантител. В связи с этим оценили взаимосвязи содержания цитокинов и аутоантител к нервной ткани при помощи регрессионного анализа. Были получены уравнения, описывающие роль цитокинового профиля в формировании уровней антител к нейромедиаторным рецепторам. Для группы пациентов с ВБ, обусловленной воздействием локальной вибрации, и без НСТ были установлены следующие зависимости: GABA-R=1,84–1,44*(IL-1β)–6,94* (ТNF-α)+2,54*(IL-1β)²+2,57*(IL-6)²+6,87*(ТNF-α)² (R²=0,89, р=0,013); DA-R=1,37–3,30*(IL-6)–7,62*(ТNF-α)+2,23* (IL-1β)²+3,48*(IL-6)²+7,40*(ТNF-α)² (R²=0,86, р=0,020). С НСТ получено следующее уравнение: NMDA-R=1,00–2,49* (IL-6)–2,50*(ТNF-α)+2,41*(ТNF-α)² (R²=0,85, р=0,029). Уравнение для лиц с ВБ от сочетанного воздействия локальной и общей вибрации, имеющих сопутствующую НСТ: SER-R=0,87+1,28*(IL-1β)–1,72*(IL-1β)² (R²=0,66, р=0,021), где GABA-R, DA-R, NMDA-R и SER-R, IL-1β, IL-4, IL-6 и ТNF-α — уровни соответствующих аутоантител и цитокинов. Для подгруппы с ВБ от сочетанного воздействия локальной и общей вибрации без НСТ статистически значимых уравнений не выявлено. Из представленных выше уравнений следует, что в подгруппе лиц с ВБ, обусловленной воздействием локальной вибрации, и не имеющих НСТ, содержание аутоантител к рецепторам нейромедиаторов в большей степени зависит от концентрации IL-1β, IL-4, IL-6 и ТNF-α, чем у пациентов с ВБ от сочетанного воздействия общей и локальной вибрации или у лиц с НСТ.

ОБСУЖДЕНИЕ

Известно, что IL-1β, продуцируемый моноцитами, макрофагами, купферовскими клетками печени, клетками Лангерганса в эпидермисе и клетками микроглии, способен оказывать действие не только на местном, но и системном уровне, которое обусловлено активацией нейроэндокринной системы [9, 11]. Повышенная продукция IL-1β, которая в норме вызывает активацию защитных реакций, способна перерасти в неконтролируемое воспаление, повреждение тканей и стать частью патогенеза заболевания. Опосредованно через активацию IL-6 он может усиливать синтез антител всех классов иммуноглобулинов. В свою очередь, IL-6 может переключать реакции врождённого иммунитета и развитие защитных реакций на реакции приобретённого иммунитета. Более высокие уровни IL-1β и IL-6 в подгруппах с ВБ, отягощённой НСТ, могут указывать на протекание хронического воспаления и аутоиммунных процессов, поскольку показано, что повышенный уровень IL-6 приводит к патологии, связанной с аутоиммунными и воспалительными процессами. Возможно, что нарушение связей между уровнями цитокинов и аутоантител в подгруппах с ВБ от сочетанного воздействия локальной и общей вибрации с НСТ и без таковой обусловлено дисбалансом синтеза про- и противовоспалительных цитокинов, который происходит на определённом этапе развития патологии при воздействии вибрации, а также тем, что после манифестации профессиональной патологии (ВБ) рост нейрональных аутоантител может снижаться. Так как ранее было показано, что у лиц с ВБ уровни этих антител ниже, чем у стажированных работников без профессионального заболевания [12].

В ранее проведённых исследованиях установлены средние значения уровней ряда цитокинов аутоантител для практически здоровых мужчин. Так, сывороточное содержание IL-1β в группе условно здоровых лиц было 3,40 (1,21–6,19), IL-4 — 0,01 (0,01–0,69), IL-8 — 5,08 (1,41–13,40), ТNF-α — 0,73 (0,01–1,47) пг/мл. Уровни аутоантител к nACh-R составили 0,34 (0,29–0,38), NMDA-R — 0,27 (0,26–0,29), GABA-R — 0,24 (0,22—0,28), DA-R — 0,26 (0,24–0,31), SER-R — 0,46 (0,36–0,47 усл. ед. [3, 13]. В связи с этим можно заключить, что у обследованных лиц с ВБ в сочетании с НСТ или без таковой содержание нейрональных антител выше, чем у практически здоровых мужчин, в 1,2–2,6 раза, что согласуется с данными, полученными в предыдущих работах [3, 7]. Кроме того, показано наличие демиелинизирующих процессов у лиц с ВБ, а также связь нейрональных антител с нарушением проведения нервных импульсов по нервам верхних и нижних конечностей [12].

Известно, что изменение количества серотонина, глутамата, ГАМК, ацетилхолина и дофамина в синапсах, нарушение их баланса в структурах головного мозга приводят к изменению биоэлектрической активности мозга при некоторых нейродегенеративных заболеваниях. Глутамат, который является одним из основных нейромедиаторов возбуждения, также используется в качестве предшественника синтеза ГАМК — медиатора тормозных синапсов центральной нервной системы. Выброс глутамата в синаптическую щель происходит посредством экзоцитоза с участием вольтаж-зависимых Са-каналов. Из синаптической щели он поступает в астроциты, где аминируется до глутамина. Изменение уровня этого нейромедиатора из-за снижения способности астроцитов поддерживать оптимальный внеклеточный уровень глутамата, обратного захвата в нейронах и уменьшения количества его рецепторов предопределяет нарушение нейрофизиологических процессов в мозге, играет важную роль при его нейродегенеративных повреждениях [14, 15]. Причиной избыточного образования данного нейромедиатора могут быть провоспалительные цитокины IL-1β и TNFα, которые оказывают влияние на экспрессию его астроцитарных белков-переносчиков. Установлено, что при рассеянном склерозе TNFα может аутокринным способом, а также с помощью регуляции активности глутаминазы стимулировать выброс глутамата микроглией. Демиелинизированные аксоны также могут стать причиной повышенного синтеза и высвобождения этого медиатора из-за изменения локализации порообразующей α1B-субъединицы потенциал-управляемых Ca²⁺-каналов на повреждённых аксонах. Кроме того, сам глутамат способен активировать свой синтез через метаботропные глутаматные рецепторы, локализованные на астроцитах [16]. Повышенные уровни медиатора и гиперактивация ионотропных рецепторов глутамата приводят к усиленному высвобождению Ca²⁺ из внутриклеточных депо в цитоплазму нейронов, что усиливает перекисное окисление липидов, оксидативный стресс и другие нейротоксические процессы, способные вызвать апоптоз клеток [15]. В совокупности данные литературы указывают на то, что глутаматные рецепторы играют значительную роль в изменении мембранного потенциала клеток, модуляции активности ионных каналов, активности образования свободных радикалов, участвуют в регуляции секреции цитокинов Т-клетками, процессах гибели нейронов, в частности, дофаминергических нейронов чёрной субстанции [15–17]. Таким образом, NMDA-рецепторы могут являться связующим звеном многих патогенетических событий (аутоиммунных реакций, воспаления, демиелинизации) при заболеваниях, сопровождающихся нейродегенеративными процессами, в том числе при ВБ. Подтверждение этого — выявленные в данной работе зависимости уровня GABA-R и NMDA-R от содержания цитокинов, а также аутоантител к рецепторам нейромедиаторов в подгруппах с ВБ от локальной вибрации без НСТ и с НСТ: NMDA-R =1,42(SER-R)–0,62*(GABA-R)² (R²=0,82, р <0,001); GABA-R=0,70*(NMDA-R)–0,62*(NMDA-R)²+0,75*(DA-R)² (R²=0,99, р <0,001) соответственно, а также в когорте лиц с ВБ от сочетанного воздействия общей и локальной вибрации без НСТ: GABA-R=0,37+3,95*(nACh-R)–4,06*(NMDA-R)–4,86* (nACh-R)²+5,32*(NMDA-R)² (R²=0,93, р <0,001).

Ограничение исследования: малочисленность групп, ограничивающая применение некоторых статистических методов, а также не позволяющая провести анализ взаимосвязей уровней цитокинов и антител при различной стажевой нагрузке, тяжести, стадийности заболевания и длительности периода разобщения с воздействием вредного производственного фактора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты данного исследования подтверждают и дополняют полученные ранее данные о более высоких рисках развития нейроиммунного воспаления у пациентов с ВБ, обусловленной комбинированным воздействием общей и локальной вибрации, по сравнению с лицами, имеющими ВБ от локальной вибрации. Наличие сопутствующей НСТ усугубляет протекание патологических процессов за счёт усиления сдвигов воспалительного характера и дисбаланса как в цитокиновом профиле, так и в нейромедиаторном обмене. Установлены отличительные особенности взаимосвязей аутоантител к нейромедиаторным рецепторам и цитокинов у лиц с ВБ различной этиологии и сопутствующей НСТ. Так, у пациентов с ВБ от локальной вибрации без НСТ наибольшее значение в формировании уровней антител к ГАМК-рецепторам имеет содержание IL-1β, ТNF-α и IL-6, для дофаминовых рецепторов — IL-1β, IL-6 и ТNF-α, при НСТ уровень аутоантител к рецепторам глутамата зависит от IL-6 и ТNF-α; у лиц с ВБ от комбинированного воздействия локальной и общей вибрации, имеющих сопутствующую НСТ, содержание антител к рецепторам серотонина взаимосвязано с уровнем IL-1β.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Л.Б. Маснавиева — анализ и интерпретация результатов, обзор литературы, подготовка и написание текста статьи; Г.М. Бодиенкова — концепция и дизайн исследования, обзор литературы, редактирование статьи; Е.В. Боклаженко — сбор данных, анализ и интерпретация результатов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).

Источник финансирования. Работа выполнена за счёт финансовых средств, выделенных в рамках Государственного задания ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований».

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией данной статьи.

Информированное согласие на участие в исследовании. Все участники до включения в исследование добровольно подписали форму информированного согласия, утверждённую в составе протокола исследования этическим комитетом.

¹ О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2019 году: Государственный доклад. Москва: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; 2020. 299 с.

Об авторах

Людмила Борисовна Маснавиева

Email: Masnavieva_Luda@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1400-6345
SPIN-код: 3794-7520

д-р биол. наук

Галина Михайловна Бодиенкова

Автор, ответственный за переписку.
Email: immun11@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0428-3063
SPIN-код: 7751-8515

д-р мед. наук., профессор

Елена Валерьевна Боклаженко

Email: immun11@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2025-8303
SPIN-код: 9326-7806

канд. мед. наук

Список литературы

Дополнительные файлы