THE ADAPTIVE IMMUNE STATUS IN REPRESENTATIVES OF VARIOUS SOCIAL AND PROFESSIONAL GROUPS OF INHABITANTS OF THE EUROPEAN NORTH OF THE RUSSIAN FEDERATION

Full Text

Adaptive immune system, extreme professional conditions, rotation based work, nomadic, settled way of life, the North Библиографическая ссылка: Щёголева Л.С., Сидоровская О.Е., Шашкова Е.Ю., Некрасова М.В., Балашова С. Н. Адаптивный иммунный статус у представителей различных социально-профессиональных групп жителей Европейского Севера Российской Федерации // Экология человека. 2017. № 9. С. 46-51. Shchegoleva L.S., Sidorovskaya O.E., Shashkova E.Yu., Nekrasova M.V., Balashova S.N. The Adaptive Immune Status in Representatives of Various Social and Professional Groups of Inhabitants of the European North of the Russian Federation. Ekologiya cheloveka [Human Ecology]. 2017, 9, pp. 46-51. 46 Экология человека 2017.10 Экологическая физиология Север и Арктика - один из важнейших стратегических регионов в мировом контексте в целом [4]. В настоящее время, когда северные и арктические территории вновь находятся под пристальным вниманием мирового сообщества, следует обратить особое внимание на главную составляющую, обеспечивающую успех в реализации самых грандиозных планов, - человеческий ресурс, который определяется состоянием здоровья людей и долгосрочным прогнозом соответствия здоровья выполнению профессиональных требований [1, 5]. Обширная, труднодоступная и недостаточно исследованная территория Арктического бассейна предъявляет особые требования к состоянию здоровья лиц, обслуживающих участки работы разновахтовым методом [2, 6, 9], трудящихся на целлюлозном производстве, ведущих кочевой и оседлый образ жизни [11]. Между тем проживание в урбанизированной среде (г. Москва) [10] обусловливает для человека достаточно высокое напряжение затрудненной достижимостью зон отдыха, возросшей плотностью застройки, чрезмерно быстрым темпом жизни; повышенной частотой социальных контактов и другим [16]. Неадекватное функционирование иммунной системы на Крайнем Севере, связанное с действием на организм комплекса биоклиматических факторов большой силы, способствует проявлению скрытых дефектов в регуляции иммунного гомеостаза, создает угрозу срыва адаптационного процесса [3, 7, 13, 14], определяет склонность к переходу острых воспалительных процессов в хронические. Представляло интерес выявить особенности физиологического адаптивного иммунного ответа у лиц разных социально-профессиональных групп. Методы Проведен анализ иммунного статуса с определением клеточного иммунитета (CD3+, CD4+, CD5+, CD8+, CD16+, CD95+, HLA-DR+), фагоцитарной активности и интенсивности нейтрофилов у 356 мужчин в возрасте 20-40 лет: 30 человек, ведущих кочевой образ жизни, и 42 человека оседлого образа жизни, п. Несь, Ненецкий автономный округ; 68 мужчин, работающих вахтовым методом в Архангельском районе гидрографической службы Северного флота РФ (42 человека, работающих короткой вахтой (16 суток), и 26 человек, работающих длинной вахтой (256 суток); 64 работника Соломбальского целлюлозно-бумажного комбината (СЦБК), не занятых во вредном производстве, г. Архангельск; 152 офисных работника, г. Москва. Использован авторский способ выявления Т-хелперного дефицита у людей в условиях Арктики (Патент на изобретение № 2614702 от 28 марта 2017 г.) [8]. Для анализа использовали периферическую венозную кровь. Фенотипирование лимфоцитов проводили с использованием непрямой иммунопероксидазной реакции с применением моноклональных антител (НПЦ «МедБиоСпектр»; ООО «Сорбент», г. Мо сква) на препаратах лимфоцитов типа «высушенная капля». Использован микроскоп Nicon Eclipe 50i при иммерсионном увеличении объектива х90 и окуляра х7 с подсчетом 100 клеток на клавишных лабораторных счетчиках. Результаты статистически обработаны с использованием пакета прикладных программ Microsoft Exœl и Statistica 6.0. Проверку нормальности распределения количественных показателей осуществляли при помощи критерия Шапиро - Уилка. Данные исследования представлены в виде их средних значений и средней ошибки (M ± m). Статистическую значимость различий между выборками выявляли при помощи t-критерия Стьюдента и с использованием непараметрических методов Крускала - Уоллиса и Манна - Уитни. Различия сравниваемых показателей принимались достоверными при уровне значимости р < 0,05-0,001. Обследование проводили с письменного согласия респондентов с соблюдением основных норм биомедицинской этики в соответствии с документом «Этические принципы проведения медицинских исследований с участием людей в качестве субъектов исследования» (Хельсинкская декларация Всемирной медицинской ассоциации от 1964 г. с изменениями и дополнениями на 2008 г.). Результаты Проведенное комплексное иммунологическое исследование показало, что общее количество ней-трофилов у оседлых жителей п. Несь (2,77 ± 0,28) •109 кл/л и у оленеводов (2,76 ± 0,41) • 109 кл/л в среднем невелико, в то же время дефицит ней-трофильного ряда составляет 19,74 и 23,17 % соответственно, p < 0,01. Аналогичные данные получены относительно лиц, работающих в северных морях вахтовым методом: (2,90 ± 0,07) • 109 кл/л у коротковахтовиков и (2,17 ± 0,02) •109 кл/л у длинновахтовиков. Обращает на себя внимание тот факт, что у офисных работников мегаполиса и у мужчин, трудящихся на СЦБК, среднее содержание нейтрофилов значительно выше по сравнению с оленеводами (кочевыми и оседлыми) и гидрографами, работающими разновахтовым методом в условиях Арктики, и составляет в среднем (3,36 ± 0,03) и (3,19 ± 0,04) -109 кл/л соответственно. Известно, что интенсивность фагоцитоза на Севере очень высока. Как правило, фагоцитарное число составляет 1-8 [11, 15, 17] при относительно невысоких уровнях активных фагоцитов. По нашим данным, фагоцитарное число составило в среднем у обследуемых лиц 8,08 ± 0,34; количество активных фагоцитов - в среднем (57,08 ± 1,03) %. Интересно отметить, что снижение % активных фагоцитов зафиксировано практически у трети (27,68 %) обследуемых людей, соответственно 24,59; 30,77; 27,14; 26,05; 29,18 и 30,01 %, р < 0,001. Кроме того, при проведении корреляционного анализа выявили только отрицательные значимо слабые взаимосвязи между долей активных фагоцитов и ростом концентрации 47 Экологическая физиология Экология человека 2017.10 Физиологическое соотношение иммунокомпетентных клеток (109кл/л) в адаптивном иммунном ответе у лиц различных социально-профессиональных групп (М ± m) Группа N CD3+ CD5+ CD8+ CD16+ CD95+ HLA-DR+ Кочевые п. Несь 30 0,50±0,09*** 0,45±0,09 0,51±0,10*** 0,48±0,06 0,51±0,11 0,49±0,10 Оседлые п. Несь 42 0,42±0,05 0,62±0,06*** 0,41±0,05 0,59±0,07*** 0,56±0,06*** 0,45±0,05 Коротковахтовики 42 0,47±0,04 0,47±0,05 0,50±0,04 0,42±0,04 0,46±0,07 0,43±0,04 Длинновахтовики 26 0,54±0,02*** 0,49±0,03 0,51±0,03*** 0,43±0,03 0,49±0,03 0,49±0,03 Офисные работники мегаполиса 152 1,06±0,04*** 1,17±0,04*** 0,49±0,01 0,45±0,01 0,61±0,19*** 0,54±0,01 Офисные работники СЦБК 64 0,26±0,03 0,27±0,03 0,26±0,02 0,26±0,03 0,29±0,03 0,39±0,04 Примечание. *** - р < 0,001 при сравнении группы офисных работников СЦБК с другими обследуемыми группами. зрелых функционально активных клеток ^D3+), активированных В-клеток (HLA-DR+), цитотоксичностью (Œ8+) (r = -0,03...-0,01). Важно отметить, что фагоцитарное число у контингента обследуемых лиц выявлено на уровне средних статистических физиологических норм у кочевых и оседлых лиц, а также лиц, работающих длинной вахтой на маяках приарктического региона (соответственно 5,10 ± 0,38 и 5,31 ± 0,34; р < 0,001) (таблица), напротив, у мужчин, работающих коротковахтовым методом (16 суток, каботажные рейсы), офисных работников мегаполиса и работников СЦБК указанный показатель регистрировался от 8,2 до 11,17 соответственно, что указывает на отсутствие компенсации фактически у 30 % людей с низкой фагоцитарной активностью. Детальное изучение особенностей иммунного ответа у каждого человека с низкой фагоцитарной активностью и немногочисленными слабыми корреляционными взаимосвязями (зрелой Т-клеточной популяцией СD3+ и общей популяцией Т- лимфоцитов СD5+; r = -0,03... - 0,04; р = 0,048) выявило, что у всех указанных лиц зафиксированы крайне высокие значения уровней лимфопролиферации ^D10+) - (0,55 ± 0,05) -109 кл/л, супрессии (Œ8+) - (0,49-0,51 ± 0,07) -109 кл/л, киллерной активности ^D16+) - (0,45-0,48 ± 0,07) ■ 109 кл/л, уровня апоптоза ^D95+) - (0,46-0,51 ± 0,06) -109 кл/л (r = 0,81; p < 0,001). Полученные результаты свидетельствуют о том, что дефект фагоцитарной активности (преиммунные реакции) предопределяет в дальнейшем активированное состояние Т-клеточного звена и вызывает напряжение В-клеточного звена иммунитета, увеличивая цитоток-сическую активность, рост рецепторов на иммуно-компетентных клетках к апоптозу. Выявлена важная особенность, что у всех лиц с высоким (9,87 %) содержанием клеток HLA-DR+ отмечалась крайне низкая (38-42 %) фагоцитарная активность без компенсации увеличением фагоцитарного числа (3,5-4). Таким образом, у 30 % обследуемых лиц выявлена недостаточность процессов фагоцитоза без компенсации. У лиц с самой низкой (38-42 %) фагоцитарной активностью зарегистрированы самые высокие значения клеток СD8+, СD16+, HLA-DR+ и СD95+. У 53,41 % обследуемых лиц, p < 0,001, состояние гуморального звена иммунитета характеризуется как напряженное: повышенное содержание лимфоцитов с рецепторами к HLA-DR+ (0,54 ± 0,06) -109 кл/л. Изучая лейкоциты нейтрофильного ряда, установили, что и у кочевых (2,76 ± 0,41) -109 кл/л, и у оседлых мужчин (2,77 ± 0,28) -109 кл/л в среднем дефицит сегментоядерных нейтрофилов встречался в 4 раза чаще, чем повышенные его значения (23,08 %; p = 0,007): только у 5,49 % обследуемых были зафиксированы повышенные уровни концентрации сегментоядерных нейтрофилов независимо от образа жизни. Аналогичные данные получены относительно мужчин, работающих разными по длительности вахтами в северных морях, - (2,90 ± 0,07) и (2,17 ± 0,02) -109 кл/л соответственно. Следует отметить, что у офисных работников как мегаполиса (г. Москва), так и СЦБК (г. Архангельск) картина нейтрофильного ряда совершенно иная. Так, среднее содержание сегментоядерных нейтрофилов составило соответственно (3,36 ± 0,03) и (3,19 ± 0,04) ■ 109 кл/л. При этом повышенные значения концентрации нейтрофилов встречались в 11,87 и 13,14 % случаев, что в 2 раза чаще, чем у кочевых и оседлых мужчин Арктики. Детальный анализ рецепторной активности имму-нокомпетентных клеток показал: содержание лимфоцитов с рецепторами к СD3+ составляет в среднем (0,66 ± 0,05) ■ 109 кл/л, при этом крайне низкие концентрации выявлены у офисных работников СЦБК (0,26 ± 0,03) -109кл/л, а самые высокие - у офисных работников мегаполиса (1,06 ± 0,04) -109 кл/л (см. таблицу). Следует отметить, что у мужчин, ведущих кочевой образ жизни, оседлых северян и мужчин, работающих разновахтовым методом на севере, указанный показатель довольно мал и находится ниже физиологической границы общепринятых норм. Среднее содержание всех Т-клеток ^D5+) невелико и аналогично предыдущему показателю. Учитывая, что концентрация Т-клеток с рецепторами к СD5+ незначительно больше, чем содержание СD3+, только у оседлых северян и офисных работников мегаполиса (p < 0,001), что не все Т-лимфоциты обладают сорбционной активностью, а также учитывая соотношения концентраций указанных клеток у обследуемых лиц, следует признать, что адаптивный иммунный 48 Экология человека 2017.10 Экологическая физиология ответ реализуется через резкое снижение уровня всех Т-лимфоцитов у 95,66 % обследуемых за счет дефицита зрелых форм CD3+ (r = 0,85; p < 0,001). Среднее содержание супрессоров/киллеров CD8+ повышено (>0,40 ± 0,05) и регистрируется за верхним пределом общепринятых физиологических норм у 61,92 % обследуемых за исключением группы работников СЦБК, не связанных с вредным производством. Уровень содержания Т-клеток естественных киллеров CD16+ в среднем у обследуемых лиц составляет (0,42 ± 0,07) -109 кл/л, что превышает известные физиологические пределы (0,20-0,40 • 109 кл/л [11]). Высокий уровень корреляционной взаимосвязи между указанными параметрами (r = 0,78-0,81), а также высокий удельный вес клеток CD 16+ и CD8+ во всем дифференцированном пуле CD3+ свидетельствует о выраженной иммуносупрессии и клеточно-опосредованной цитотоксичности 96,15 % обследуемых лиц трудоспособного возраста на фоне общего дефицита Т-клеточного звена. Следует предположить, что зрелые функционально активные клетки с фенотипом CD3+ представлены в основном цитотоксическими лимфоидными популяциями. Наличие выраженного дефицита общей популяции Т-клеток и высокой клеточно-опосредованной цитотоксичности ассоциируется с сокращением резервных возможностей иммунного гомеостаза с последующим развитием вторичных экологически зависимых иммунодефицитов. Средний уровень содержания Т-лимфоцитов с рецептором к апоптозу CD95+ составляет (0,45 ± 0,06) • 109 кл/л, p = 0,008. Так, в наших исследованиях высокая концентрация клеток CD95+ зарегистрирована в среднем у 56,15 % мужчин. Результаты корреляционного анализа показали наличие крайне жестких связей между уровнями содержания лимфоидных клеток (CD95+) и цитотоксическими лимфоидными популяциями CD8+ и CD16+, соответственно r = 0,72; r = 0,82 (р < 0,001). Наличие большого числа сильных корреляций у обследуемых лиц между вышеуказанными фенотипами свидетельствует, на наш взгляд, о выраженной регуляторной роли процессов апоптоза в формировании адекватного иммунного ответа организма человека в условиях повышенной цитотоксичности. Рецепторы к антигенам главного комплекса гистосовместимости II класса HLA-DR+ экспрессируется в основном на B-клетках и свидетельствует о напряжении в гуморальном звене иммунитета. В среднем у 93,24 % обследуемых лиц концентрация указанного показателя зафиксирована на верхней границе физиологических пределов его содержания (0,50 ± 0,09) •Ю9кл/л, за исключением офисных работников мегаполиса, где она превышала соответствующую норму (0,54 ± 0,01) -109 кл/л. В наших исследованиях данная закономерность подтверждается корреляционным анализом, где коэффициент корреляции (r) составил для клеток с антигенными детерминантами HLA-DR+/CD95+ r = 0,80, (p < 0,001); HLA-DR+/ CD5+ - r = 0,76; p < 0,001. Повышенное содержание лейкоцитов нейтрофильного ряда, а также клеток-активаторов B-лимфоцитов с рецепторами к антигенам гистосовместимости класса II (HLA-DR+) подтверждают активированное и даже напряженное состояние адаптивного гуморального иммунитета у мужчин разных профессиональных групп. Обсуждение результатов Особенностью адаптивного иммунитета является низкая фагоцитарная активность нейтрофилов у мужчин, проживающих в условиях неблагоприятной климатоэкологической среды, лиц экстремальных профессий, ассоциируется с увеличением активности апоптоза с (0,29 ± 0,03) до (0,61 ± 0,19) -109 кл/л и сопряжена с нарастанием фагоцитарного числа с 5,10 до 11,17. Установлено, что уровень апоптоза у обследуемых лиц не оказывает влияния на активность фагоцитоза, но снижает интенсивность фагоцитарной реакции (r = 0,88; p < 0,001). У обследуемых лиц повышенная концентрация клеток программируемой гибели (CD95+) сопряжена со снижением концентрации HLADR II, участвующих в презентации экзогенных антигенов, в первую очередь у лиц, ведущих кочевой образ жизни (0,51±0,11) и (0,49 ± 0,10) -109 кл/л, и у офисных работников мегаполиса (0,61 ± 0,19) и (0,54 ± 0,01) -109 кл/л; менее выражена разница между указанными показателями у лиц, работающих разновахтовым методом - коротковахтовиков и длинновахтовиков соответственно (0,46 ± 0,07) и (0,43 ± 0,10) -109 кл/л. Иными словами, в экстремальных условиях меняющейся среды у человека апоптоз снижает экспрессию рецепторов к главному комплексу гистосовместимости класса II на лимфоцитах. Доли клеток, меченных к апоптозу, от общего содержания Т-лимфоцитов (CD5+) не отличаются в зависимости от места жительства обследуемых лиц, составляя в среднем (50,13 ± 1,46) % (соответственно (52,14 ± 2,13) и (48,11 ± 2,87) % у жителей Москвы и Архангельска); выявленная прямая взаимосвязь между клетками CD95+, CD8+ и CD16+ (r = 0,5; 0,73 и 0,66) отражает состояние внутрисистемной регуляции адаптивного иммунитета через клеточно-опосредованную цитотоксичность и апоптоз. Относительное содержание дифференцированных CD8+ цитотоксических Т-лимфоцитов значительно выше у кочующих оленеводов (0,51 ± 0,10) -109 кл/л по сравнению с оседлыми северянами (0,41 ± 0,05) •109кл/л, офисными работниками мегаполиса (0,49 ± 0,01) -109 кл/л и СЦБК (0,26 ± 0,02) •109кл/л, установлена прямая корреляция удельного веса содержания цитотоксических лимфоцитов и натуральных киллеров (r = 0,55-0,73). Полученные в исследовании результаты позволяют утверждать, что в условиях воздействия на организм человека комплекса разных неблагоприятных факторов меняющейся среды (мегаполис средней 49 Экологическая физиология Экология человека 2017.10 полосы и Арктика) развивается практически однотипная реакция повышения фоновых уровней антителозависимых, клеточно-опосредованных реакций адаптивного иммунитета, что сокращает резервные возможности регуляции с риском формирования функциональной недостаточности Т-лимфоцитов, дисиммуноглобулинемии и дефицита фагоцитарной защиты с последующим формированием экологически зависимого вторичного иммунодефицита.

About the authors

L S Shchegoleva

Federal state budgetary institution of science Institute of physiology of natural adaptations of the Federal research center of complex studying of the Arctic of the Russian Academy of Sciences

Email: shchegoleva60@mail.ru

O E Sidorovskaya

Federal state budgetary institution of science Institute of physiology of natural adaptations of the Federal research center of complex studying of the Arctic of the Russian Academy of Sciences

E Yu Shashkova

Federal state budgetary institution of science Institute of physiology of natural adaptations of the Federal research center of complex studying of the Arctic of the Russian Academy of Sciences

M V Nekrasova

Federal state budgetary institution of science Institute of physiology of natural adaptations of the Federal research center of complex studying of the Arctic of the Russian Academy of Sciences

S N Balashova

Federal state budgetary institution of science Institute of physiology of natural adaptations of the Federal research center of complex studying of the Arctic of the Russian Academy of Sciences

References

Supplementary files