PECULIARITY OF IMMUNOLOGICAL ACTIVITY OF PERIPHERAL BLOOD IN PERSONS OF DIFFERENT AGE GROUPS IN POLAR REGIONS

Full Text

Иммунологическая реактивность северян характеризуется повышенным уровнем иммуносупрессии [2, 7, 9], что, в свою очередь, свидетельствует об активизации клеточных, а в конечном итоге и гуморальных механизмов иммунитета. В результате неэффективности супрессорного звена происходит появление и нарастание концентраций ЦИК, некоторых иммуноглобулинов и аутоантител [6, 15, 17]. В условиях выраженного иммунодефицита Т-клеток указанные процессы в полной мере реализуют воздействие на организм клеточно-опосредованной цитотоксичности [16]. Нет данных о возможной иммуностимулирующей роли клеточно-опосредованной цитотоксичности. В последнее время стали появляться единичные сведения о механизмах, через которые цитотоксические лимфоциты (ЦТЛ) способны стимулировать клеточный и гуморальный иммунные ответы, влиять на содержание провоспалительных и противовоспалительных цитокинов [1, 3, 14, 18, 19]. Определить физиологическую значимость клеточно-опосредованной цитотоксичности у человека в реакциях иммунного гомеостаза возможно не только при патологии и вакцинации [10, 11], но и в период адаптации к меняющимся условиям внешней среды у лиц, проживающих в экстремальных климатоэкологических, особых бытовых условиях жизни в приарктическом регионе [4, 5]. С возрастом не ко всем условиям можно безболезненно адаптироваться, 15 Экологическая физиология Экология человека 2016.08 долговременные затраты на адаптацию усугубляют иммунологический дисбаланс и сокращают резервные возможности иммунного гомеостаза [2, 12, 13]. В связи с этим крайне важно оценить физиологическую роль цитотоксических клеток CD8+ и CD16+ в механизме иммунного ответа у лиц разных возрастных групп [8]. Цель исследования - оценить содержание цито-токсических лимфоцитов в периферической крови и выявить физиологическую значимость клеточноопосредованной цитотоксичности иммунной защиты у взрослых лиц на Севере Европейской территории Российской Федерации. Методы В работе представлены результаты обследования 295 человек: 180 жителей Приполярья и Заполярья, из них 78 человек в возрасте 19-40 лет и 102 человека в возрасте 41-60 лет. Среди них 108 жителей Приполярья (п. Пинега): 24 человека, ведущих кочевой образ жизни (оленеводы, чумработницы), 84 - местные (оседлые) жители; 72 жители Заполярья (п. Несь): 30 кочевники (оленеводы, чумработницы), 42 местные (оседлые) жители и 115 жителей г. Архангельска в возрасте от 40 до 55 лет. Обследуемые лица являлись практически здоровыми добровольцами, у которых на момент взятия крови не было острых заболеваний. Кровь для исследования брали из локтевой вены в объеме 6 мл в 9-10 ч утра натощак. Забор крови осуществляли в вакутайнеры с литий-гепарином фирмы «IMPROVACUTER». Комплекс иммунологических исследований крови включал определение фагоцитарной активности ней-трофилов и фенотипов лимфоцитов (CD3+, CD4+, CD5+, CD8+, CD10+, CD16+, CD71 +, CD20+). Фенотипирование лимфоцитов проводили с использованием непрямой иммунопероксидазной реакции с применением моноклональных антител (научнопроизводственный центр «МедБиоСпектр» и ООО «Сорбент», г. Москва) на препаратах лимфоцитов типа «высушенная капля». Проверку нормальности распределения количественных показателей осуществляли при помощи критерия Шапиро - Уилка. Для оценки полученных данных использовали методы описательной статистики с определением средней арифметической величины (М), величины средней ошибки (m), минимальных и максимальных значений, а также стандартного отклонения. Уровень дисбалансов иммунологических показателей рассчитывался по данным частоты регистрации повышенных и пониженных концентраций относительно нормативных пределов физиологических колебаний. 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 < 0,001. Результаты Снижение процента содержания активных фагоцитов зафиксировано практически у трети местных (оседлых) жителей Приполярья (27,68 %), у женщин и мужчин соответственно 24,59 и 30,77 %, р < 0,001; среди оленеводов снижение содержания активных фагоцитов зафиксировано практически у половины (45,84 %) обследуемых, у женщин - 41,67 и у мужчин - 50,00 %, р < 0,001. У местных (оседлых) жителей заполярного района в 40,91 % случаев отмечено снижение активных фагоцитов, особенно у женщин: установлено, что содержание активных фагоцитов у оленеводов Заполярья составляет (50,38 ± 2,21)% (у чумработниц (55,00 ± 2,34)%, у оленеводов (45,75 ± 2,07) %, p < 0,001). Среднее содержание клеток CD20+ у местных (оседлых) жителей Приполярья (0,54± 0,06)-109кл/л. Активированное состояние гуморального звена иммунитета с высокими средними значениями клеток с рецепторами к CD20+ отмечалось у 53,41 % оседлых жителей, у женщин статистически значимо выше (60,66 %; p < 0,001), чем у мужчин (46,15 %; p < 0,001). У оленеводов приполярного района средний уровень CD20+ (0,60±0,10)-109 кл/л (у женщин и мужчин соответственно (0,69±0,11) и (0,52±0,09)-109 кл/л; p < 0,001). Высокие средние значения отмечались у 70,00 % оленеводов, у жен-щин-чумработниц значимо чаще (90,00 %; p = 0,049), чем у мужчин-оленеводов (50,00 %; p = 0,048). Содержание СD20+ у местных (оседлых) жителей Заполярья в среднем (0,50 ± 0,05)-109кл/л (у женщин и мужчин соответственно (0,42 ± 0,04) и (0,57 ± 0,05)-109 кл/л; p < 0,001). Повышенные значения в среднем встречались у 78,18 % лиц, у мужчин значимо чаще (86,36%), чем у женщин (70,00%), p < 0,001. У оленеводов Заполярья содержание лимфоцитов CD20+ в среднем (0,47±0,06)-109 кл/л, что выше общеизвестных физиологических норм, особенно у женщин: (0,64±0,07) -109 кл/л, (0,30±0,04) • 109кл/л, p < 0,01. Повышенные значения встречались в среднем у 53,34% оленеводов, причем у женщин в 4 раза чаще (соответственно 86,67 и 20,00%; p < 0,001). Пониженные значения данного параметра встречались в 26,67% случаев и только у мужчин. У 46,03% местных (оседлых) жителей Приполя-рья выявлены концентрации лимфоидных клеток с рецептором к трансферину ^D71 + ) ближе к нижней границе нормы без существенной разницы по полу, и только в 9,87% случаев зафиксированы повышенные значения данного показателя. Аналогично у оленеводов Приполярья в 50,00% случаев выявлены концентрации лимфоидных клеток с рецептором к трансферину ближе к нижней границе нормы. Высокие концентрации ^D71 + ) в среднем наблюдаются в 8,33% случаев, причем, только у женщин. В то же время у местных (оседлых) жителей Заполярья уровень содержания СD71 + в среднем (0,48 ± 0,05)-109 кл/л (у женщин и мужчин соответственно (0,41±0,04) и 16 Экология человека 2016.08 Экологическая физиология (0,55±0,05)-109 кл/л). Высокие уровни наблюдаются в 9,10% случаев, исключительно у мужчин. Пониженные концентрации указанного параметра встречаются у 57,73% обследованных, причем у женщин почти в 2 раза чаще, чем у мужчин (соответственно 70,00 и 45,45%; p < 0,001). У оленеводов Заполярья средний уровень клеток Œ71 + составил (0,47±0,07)-109 кл/л, у женщин значимо выше, чем у мужчин (соответственно (0,65±0,09) и (0,28± 0,04)-109 кл/л; p=0,045). Среди обследуемых выявляются аномально высокие концентрации CD71 + в среднем в 6,67% случаев, причем все у женщин. Пониженные концентрации зафиксированы у 60,0% местных жителей Заполярья, причем у женщин в 3,5 раза реже (соответственно 26,67 и 93,33%; p < 0,001). У 92-100% местных (оседлых) жителей приполярного района выявлен значительный дефицит содержания всех Т-клеток СD5+; у 33,70% лиц отмечены повышенные концентрации клеток СD10+ без существенной разницы по полу (соответственно 32,79 и 34,61%), что подтверждает наличие большого пула недифференцированных клеток у обследованных северян. Более высокий, чем в среднем, уровень содержания лимфоцитов CD10+ характеризует значительную лимфопролиферацию у местных (оседлых) жителей. Указанное явление широко распространено (в среднем 15,10%, в том числе 21,05% у женщин и 9,10% у мужчин). У оленеводов Заполярья содержание лимфоцитов с рецепторами CD10+ в среднем (0,42±0,07)-109 кл/л, при этом для малодифференцированных клеток повышенное содержание зафиксировано у женщин (0,56±0,08)-109 кл/л, что косвенно отражает высокую лимфопролиферативную активность, при этом у мужчин содержание указанного параметра фиксировалось на нижней границе нормы (0,28± 0,06)-109 кл/л, p <0,001, (рис. 1). Процессы значительной лимфопролиферации установлены в среднем у 17,62% обследуемых оленеводов, при этом у женщин указанные процессы встречаются в 4 раза чаще (28,57%) по сравнению с мужчинами (6,67%), p < 0,001. Установлено, что среднее содержание цитоток- Рис. 1. Средние данные показателей иммунных процессов диф-ференцировки и лимфопролиферации у оленеводов Заполярья Примечание. ** - p<0,01, * - p<0,05 при сравнении группы мужчин с группой женщин. сических клеток ^DS^ СD16+), а также хелпе-ров-индукторов ^D4+) крайне велико у всех групп обследуемых лиц: у местных (оседлых) жителей При-полярья уровень содержания Т-лимфоцитов хелперов/ индукторов СD4+ находится в пределах общепринятых физиологических норм, причем у женщин значимо ниже, чем у мужчин (соответственно (0,49±0,03) и (0,71±0,09)-109 кл/л, p<0,001). Дефицит Œ4+ встречался в 2,5 раза чаще (35,06%), чем его повышенные концентрации (14,54%), особенно у женщин (39,34 и 9,84% p < 0,001). Важно отметить, что среднее содержание СD8+ в 1,5 раза превышает установленные физиологические нормы у 61,92% обследуемых лиц. Средний уровень хелперно/супрессорного коэффициента СD4+/СD8+ равен 1,02 ± 0,07 без существенной разницы по полу. Высокие уровни СD8+ в среднем встречались у 61,92% лиц, при этом у 62,30 % женщин и 61,54 % мужчин данный показатель составил (0,59±0,07)-109 кл/л. Недостаточность в содержании клеток с рецепторами к СD8+ выявлена у 8,20% женщин и в 3,85% случаев у мужчин. Уровень содержания Т-клеток естественных киллеров СD16+ у обследуемой группы в среднем (0,59± 0,07)-109 кл/л (у женщин и мужчин соответственно (0,56±0,04) и (0,62±0,10)-109 кл/л). Уровни содержания естественных киллеров СD16+ в 47,10% случаев зафиксированы ближе к верхней границе нормы, особенно у женщин (соответственно 55,74 и 38,46%). Кроме того, среди кочующих оленеводов Приполярья ни у женщин, ни у мужчин ни разу не был зафиксирован дефицит хелперов/индукторов. Значение хелперно/супрес-сорного коэффициента выявлено в 2 раза ниже общепринятых физиологических норм и в среднем составило 0,9 за счет повышенных концентраций клеток с рецепторами к СD8+. Уровень содержания Т-супрессоров СD8+ у лиц, ведущих кочевой образ жизни, в 1,5 раза превышает верхнюю границу общепринятых физиологических норм: (0,60±0,10)-109 кл/л. Уровень содержания естественных киллеров СD16+ в среднем составляет (0,53±0,07)-109 кл/л (0,55±0,06) и (0,51±0,08)-109 кл/л соответственно). Дефицит Œ4+ встречался в 2,5 раза чаще (41,67%), чем его повышенные концентрации (16,67 %), особенно у мужчин (33,33 и 50,00% p<0,001). Высокие уровни цитотоксических лимфоцитов СD8+ в среднем встречались у 62,50% обследуемых лиц, при этом у 66,67% женщин и 58,33% мужчин данный показатель составил (0,60±0,10) -109 кл/л. Недостаточность в содержании клеток с рецепторами к СD8+ выявлена у 8,33% мужчин, а у женщин дефицит клеток с рецепторами к СD8+ выявлен не был. Уровни содержания естественных киллеров СD16+ в 45,84% случаев зафиксированы ближе к верхней границе нормы, особенно у женщин (соответственно 50,00 и 41,67%). У местных (оседлых) жителей Заполярья среднее содержание CD4+ (0,48±0,05) -109 кл/л (у 17 Экологическая физиология Экология человека 2016.08 женщин и мужчин соответственно (0,40±0,04) и (0,55±0,06)-109 кл/л), причем у мужчин значимо выше (р < 0,001). Уровень содержания СD16+ в среднем (0,48 ± 0,05) • 109кл/л (0,44 ± 0,04) и (0,52±0,05)-109 кл/л соответственно). Высокие уровни цитотоксических лимфоцитов CD8+ в среднем встречались у 45,34 % обследуемых, при этом у 31,58 % женщин и 59,10 % мужчин данный показатель составил (0,41 ± 0,05) -109кл/л. Наши исследования показали, что у местных (оседлых) жителей Заполярья содержание клеток CD16+ крайне велико у 40,00 % обследуемых, при этом у мужчин в 2 раза чаще, чем у женщин (30,00 и 50,00 % соответственно). У кочевых оленеводов Заполярья анализ уровня концентраций хелперов/индукторов (CD4+) показал, что данный показатель находится в пределах физиологической нормы (0,49 ± 0,09) •109 кл/л, со значимой разницей у женщин (0,64 ± 0,12) -109 кл/л и у мужчин (0,34 ± 0,05) -109 кл/л (р < 0,001). Средний уровень содержания цитотоксических лимфоцитов CD8+ (0,48 ± 0,04) -109 кл/л. Уровень Т-клеток естественных киллеров CD16+ в среднем (0,48 ± 0,06) -109 кл/л, со значимой разницей у женщин и мужчин (соответственно (0,64 ± 0,08) и (0,32 ± 0,04) -109кл/л, р < 0,001). У людей, ведущих кочевой образ жизни, содержание клеток CD16+ крайне велико у 36,67 % обследуемых, при этом у женщин в 10 раз чаще, чем у мужчин (66,67 и 6,67 % соответственно), р < 0,001. Анализируя физиологическую значимость содержания цитотоксических лимфоцитов ^D8+, СD16+) в периферической крови в зависимости от возраста (19-40 и 41-60 лет) у лиц, проживающих на территории Европейского Севера, выявили, что в группе 19-40 лет количество клеток CD8+ (0,51 ± 0,05) •109 кл/л, с небольшой значимой разницей по полу (0,56 ± 0,04) и (0,45 ± 0,05) -109 кл/л, р < 0,001, соответственно у женщин и мужчин). Пониженные уровни цитотоксических лимфоцитов CD8+ в среднем встречались у 7,02 % лиц. Повышенные значения указанного параметра встречались в 57,33 % случаев, чаще у женщин, чем у мужчин (соответственно 63,04 и 51,61 %). Уровень содержания CD16+ в среднем (0,51 ± 0,04) -109 кл/л, причем у женщин значимо выше, чем у мужчин (0,56±0,03) и (0,45 ± 0,04) •109 кл/л, р < 0,001). Среди возрастной группы 19-40 лет пониженное содержание клеток CD16+ было зафиксировано у 12,36 % обследуемых, причем у женщин значимо реже, чем у мужчин (2,13 и 22,58 % соответственно). Частота распространения высоких средних значений естественных киллеров (CD16+) отмечается в 43,79 % случаев, со значимой разницей по полу (у женщин - 55,32 % и у мужчин - 32,26 %, р < 0,001). Выявили, что у лиц возрастной группы 41-60 лет среднее содержание Т-лимфоцитов (цитотоксических клеток) СD8+ в среднем составляет (0,48 ± 0,05) •109 кл/л. Пониженные концентрации СD8+ зафиксированы у 15,29 %. Крайне высокие концентрации указанного параметра встречались в 59,04 % случаев, с небольшой разницей между женщинами и мужчинами (56,00 и 62,07 % соответственно). Уровень содержания естественных киллеров ^D16+) в среднем (0,52 ± 0,05) -109 кл/л, без существенных различий у женщин и мужчин (соответственно (0,50±0,03) и (0,54 ± 0,06) -109 кл/л,) (рис. 2). В возрастной группе 41-60 лет пониженное содержание клеток CD16+ зафиксировано у 12,59 % обследованных, без выявленной разницы по полу (14,47 и 10,71 % соответственно). Частота распространения высоких средних значений естественных киллеров (CD16+) отмечается в 44,27 % случаев (у женщин 42,10 % и у мужчин 46,43 %). CD4+, ‘109 кл/л CD8+, -109 кл/л CD16+,-109 кп/л О женщины. п=73 О мужчины, п=29 Рис. 2. Средние данные цитотоксических клеток у жителей Европейского Севера в возрасте 19-40 лет Примечание. *** - р < 0,001 при сравнении группы мужчин с группой женщин. Таким образом, у взрослых людей на Севере европейской территории РФ регистрируется повышенное содержание цитотоксических лимфоцитов, связанное не только с образом жизни и районом проживания (у 30-50 % местных (оседлых) жителей и у 36-67 % оленеводов Заполярья; у 38-55 % местных (оседлых) жителей и у 40-50 % оленеводов Приполярья), но и с возрастом. Обсуждение результатов Сравнительный анализ полученных результатов относительно пониженного содержания цитотокси-ческих клеток у обследуемых лиц свидетельствует о том, что указанная недостаточность была выявлена от 8 до 40 % у кочующих оленеводов, особенно в Заполярье ^D8+, СD16+) и от 6 до 10 % у местных (оседлых) жителей независимо от района проживания. Рассматривая выявленные закономерности иммунных дисбалансов, следует отметить, что среди обследуемых лиц, проживающих в районах Крайнего Севера, значителен уровень напряжения клеточного звена иммунитета с повышенным и в отдельных случаях крайне высоким содержанием отдельных показателей (например, СD8+, СD16+, СD20+, СD71+ и др.). Цитотоксические клетки CD8+, CD16+ ассоциируются с повышенным уровнем активированных Т- и В-клеток в 5 % случаев у лиц приполярного района и 9-16 % случаев у лиц Заполярья. Установлено, что у лиц до 40 лет выше уровни 18 Экология человека 2016.08 Экологическая физиология лимфопролиферации CD10+, особенно в Приполярье (24 %); в 2 раза чаще встречается дефицит зрелых функционально активных Т-клеток (91 %) и имеется высокий уровень корреляций (r = 0,89). Установлено снижение концентраций лимфоцитов CD8+ и CD16+ в периферической крови у лиц старшей возрастной группы (41-60 лет), проживающих на Севере европейской территории РФ. Особенностью иммунологической активности периферической крови у жителей приполярного региона является повышенная активность лимфоидных субпопуляций супрессоров-киллеров CD8+ и естественных киллеров CD16+, выполняющих, по нашему мнению, компенсаторную и защитную роль. Выявленный механизм компенсации является резервным механизмом иммунной защиты, активизируется в условиях экстремальных климатоэкологических, профессиональных факторов и образа жизни человека на Севере. Значимость механизма клеточно-опосредованной цитотоксической активности сочетается с повышением лимфопролиферации и апоптоза, с возрастом и условиями жизни. Полученные результаты и сравнение их с немногочисленными литературными данными позволяют считать, что иммунологическая активность у жителей Севера обусловлена содержанием цитотоксических лимфоцитов (CD8+, CD16+) на фоне выраженного Т-клеточного дефицита.

About the authors

L S Shchegoleva

Institute of Environmental Physiology Russian Academy of Sciences Ural Branch

T B Sergeeva

Institute of Environmental Physiology Russian Academy of Sciences Ural Branch

E J Shashkova

Institute of Environmental Physiology Russian Academy of Sciences Ural Branch

Email: eli1255@ya.ru

O E Filippova

Institute of Environmental Physiology Russian Academy of Sciences Ural Branch

E V Popovskaya

Institute of Environmental Physiology Russian Academy of Sciences Ural Branch

References

Supplementary files