Введение к работе
з
Актуальность проблемы.
Иммунорегуляция является одной из наиболее актуальных проблем современной фундаментальной и прикладной иммунологии, молекулярной биофизики и биофизики клетки.
Функционирование иммунной системы контролируется за счет целого ряда эндогенных и экзогенных факторов. Ключевым этапом функционирования иммунной системы является экспрессия поверхностных рецепторов, которые обеспечивают восприятие клеткой внешних сигналов. На поверхности мембран лимфоцитов в большом количестве экспрессируются молекулы рецепторного комплекса, принимающие участие в антигенраспознающей функции Т- (CD3-TCR, корецепторы CD4 и CD8) и В-лимфоцитов (костимулирующие молекулы BCR - CD19, CD20 маркеры) (А.А. Ярилин, 1999; P.M. Хаитов, 2006). Для нормального протекания иммунного ответа в организме необходима сбалансированная активность взаимодействующих иммуннорегуляторных клеток. При различных патологических состояниях (аутоиммунные и аллергические заболевания, иммунодефицита, гепатиты различного вида, злокачественные опухоли и др.) меняется поверхностный фенотип иммунокомпетентных клеток, количественный и качественный состав их субпопуляций, уровень продуцируемых цитокинов, в результате чего механизмы регуляции иммунного ответа будут нарушены (Г.Н. Дранник, 2003; Н.В. Романова и др., 2005; О.Е. Чечина и др., 2008; Y.B. Sullivan et al., 2001). Так, отсутствие или незначительный уровень экспрессии функционально значимых молекул на поверхности иммуноцитов при различных патологиях ведут к ослаблению процессов передачи сигнала внутрь клетки и к снижению интенсивности иммунного ответа на попадание чужеродного антигена (Г.Н. Дранник, 2003).
Одним из возможных регуляторов процессов взаимодействия между клеточными и гуморальными факторами иммунитета является УФ-свет, который в последнее время широко применяется в клинической практике. Для коррекции нарушений в работе иммунной системы больных используется метод АУФОК-терапии (аутотрансфузии УФ-облученной крови). При проведении этого метода были установлены такие лечебные эффекты как бактерицидный, противовоспалительный, иммунокорригирующий, комплексный иммуностимулирующий (увеличение количества и активности иммунокомпетентных клеток в циркулирующей крови, стимуляция выработки иммуноглобулинов, компонентов комплемента) и др. (Е.В. Волгарева и др., 1990; Ф.Х. Кутушев и др., 1990; К.А. Самойлова, 1991; В.И. Карандашов и др., 2001).
При ретрансфузии УФ-облученной крови происходят структурно-функциональные изменения поверхности иммунокомпетентных клеток и их активация (И.М. Гамова и др., 1991).
Несмотря на большое количество экспериментальных данных, молекулярные механизмы регуляторного действия УФ-света на клеточные и гуморальные компоненты иммунной системы недостаточно хорошо изучены.
Основными модуляторами иммунной системы и факторами межклеточного взаимодействия являются цитокины, участвующие в формировании и ре-
4 гуляции всех звеньев иммунного ответа (неспецифическая резистентность, гуморальный и клеточный иммунитет), включая дифференцировку иммуноком-петентных клеток-предшественников, презентацию антигена, клеточную активацию и пролиферацию, экспрессию молекул адгезии (Г.И. Васильева и др., 2001; А.С. Симбирцев, 2002; В.А. Щербак и др., 2005; Е.И. Батенева и др., 2006).
В настоящее время в медицине для лечения больных с различной патологией эффективно применяется цитокинотерапия, в частности, терапия природными и генно-инженерными препаратами а-интерферона. (И.А. Васильева и др., 2003; Ф.И. Ершов, О.И. Киселев, 2005; В.А. Шмелев, 2008). Интерфероны играют важную роль в функционировании иммунной системы и являются иммуномо-дуляторами широкого спектра действия (В.П. Алферов и др., 1998; Ф.И. Ершов, О.И. Киселев, 2005; В.А. Шмелев, 2008). Несмотря на большие перспективы использования различных препаратов а-интерферона в клинической практике, необходимо решить ряд проблем, связанных с подбором терапевтических концентраций, трудностью прогнозирования и контроля реакций организма на ци-токинотерапию на ранних этапах и при длительном лечении.
С лечебной целью нередко используется совместное проведение АУФОК-и цитокинотерапии. Тем не менее, конкретные механизмы их сочетанного действия на организм человека требуют дальнейшего исследования.
В связи с вышеизложенным, представляется интересным изучение возможности регулирования иммунологических процессов как отдельным, так и комбинированным действием на компоненты иммунной системы естественных модуляторов физической и химической природы (УФ-света и а- интерферона), что позволит разработать методы направленной иммунокорекции для комплексной терапии.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось изучение структурно-функционального состояния компонентов Т- и В- клеточного звена иммунитета человека после воздействия УФ-излучения, различных препаратов а-интерферона и их сочетанного действия.
В связи с вышесказанным перед нами были поставлены следующие задачи:
1. Изучить влияние УФ-света (240-390 нм) в дозах 151, 453, 906 и 1359
Дж/м на уровень экспрессии основных мембранных маркеров рецепторного
комплекса Т- и В-лимфоцитов, образование «кэппинг»-эффекта молекул анти-
генраспознающего рецепторного комплекса на поверхности Т-клеток, ИФНу-
продуцирующую способность Т-клеток и антителообразующую способность В-
лимфоцитов.
2. Исследовать действие рекомбинантного а2ь-интерферона (0,01-100
МЕ/мл) на уровень экспрессии рецепторного аппарата Т- и В-лимфоцитов,
ИФНу-продуцирующую способность Т-клеток и антителообразующую способ
ность В-лимфоцитов.
Изучить структурное состояние мембран лимфоцитов после воздействия УФ-света (151-1359 Дж/м2) и рекомбинантного агь-интерферона (0,01-100 МЕ/мл).
Оценить сочетанное влияние УФ-излучения (151-1359 Дж/м ) и чело-
5 веческого лейкоцитарного а-интерферона (0,01-100 МЕ/мл) на уровень экспрессии CD8 и CD95 маркеров на поверхности Т-лимфоцитов крови человека.
Научная новизна. Работа является комплексным исследованием, посвященным изучению структурно-функционального состояния компонентов Т- и В-клеточного звена иммунитета человека после воздействия УФ-излучения, различных препаратов а-интерферона и их комбинированного действия.
Обнаружено, что УФ-свет в малых и средних дозах (151, 453 и 906 Дж/м ) оказывает однонаправленное (активирующее) действие на экспрессию молекул рецепторного комплекса Т- и В-лимфоцитов крови человека, а в большой дозе (1359 Дж/м2) может как повышать (CD4, CD8, CD95, CD19 и CD20 маркеры), так и снижать (CD3 комплексы) количество анализируемых молекул на поверхности их мембран.
Показано, что структурно-функциональные фотомодификации мембран Т-лимфоцитов обусловлены «кэппинг»-эффектом молекул рецепторного комплекса (CD3, CD4 и CD8 маркеров), участвующих в распознавании чужеродных антигенов.
Установлено, что изучаемые нами трансмембранные рецепторы обладают разной чувствительностью к действию рекомбинантного агь-интерферона.
Показаны изменения функциональной активности (цитокинпродуцирую-щей способности Т-лимфоцитов и антителообразующей способности В-лимфоцитов) иммунокомпетентных клеток крови человека после УФ-облучения и модифицикации рекомбинантным а2ь-интерфероном.
Впервые был изучен характер изменения уровня экспрессии CD8 и CD95 рецепторов на поверхности мембран Т-лимфоцитов крови человека в условиях комбинированного действия УФ-света и человеческого лейкоцитарного а-интерферона.
Предложены схемы возможных механизмов действия УФ-света и рекомбинантного (Хгь-интерферона на структурно-функциональное состояние компонентов Т- и В-клеточного звена иммунитета человека.
Практическая значимость. Научные положения диссертационной работы расширяют и углубляют современные представления о механизмах действия физико-химических агентов (УФ-излучения и различных препаратов а-интерферона) на функционирование отдельных звеньев иммунной системы.
Данные, полученные при исследовании влияния УФ-света и а-интерферона на уровень экспрессии CD3, CD4, CD8 маркеров на поверхности Т-лимфоцитов и CD 19, CD20 рецепторов на поверхности В-клеток необходимо учитывать при изучении вклада отдельных популяций и субпопуляций иммунокомпетентных клеток в процессы реализации иммунного ответа.
Результаты изучения индуцированных УФ-светом и различными препаратами а-интерферона изменений уровня экспрессии молекул рецепторного комплекса Т- и В-лимфоцитов, цитокинпродуцирующей и антителообразующей способности иммуноцитов важны для понимания тонких механизмов саморегуляции и функционирования компонентов иммунной системы в норме и при патологии.
Полученные экспериментальные данные могут способствовать разработке новых подходов к иммунокоррекции отдельных звеньев иммунного ответа
при различных патологических состояниях организма как при отдельном, так и при совместном проведении АУФОК- и цитокинотерапии.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на IV Международной конференции по иммунотерапии «Физиология и патология иммунной системы» (Москва, 2008); V Съезде Российского фотобиологического общества (Пущино, 2008); IV Международной научной конференции «Электромагнитные излучения в биологии. БИО-ЭМИ-2008» (Калуга, 2008); II Съезде физиологов СНГ (Кишинев, 2008); Всероссийской конференции с международным участием «Актуальные вопросы медицинской науки» (Ярославль, 2009); Международной научной школе для молодежи «Инновационные технологии в здравоохранении: молекулярная медицина, клеточная терапия, трансплантология, нанотехнологии» (Екатеринбург, 2009); VI Международной научно-технической конференции «Актуальные вопросы теоретической и прикладной биофизики, физики и химии. БФФХ - 2010» (Севастополь, 2010); Девятом съезде Белорусского общественного объединения фотобиологов и биофизиков (Минск, 2010); Международной научной конференции «Современные проблемы радиобиологии» (Гомель, 2010); XXI Съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова (Калуга, 2010).
Публикации. По теме диссертационной работы имеется 22 публикации: 14 статей и 8 тезисов, в том числе 2 статьи в журналах из «Перечня ВАК РФ».
На защиту выносятся следующие положения:
УФ-свет (151-1359 Дж/м2) и рекомбинантный а2ь-интерферон (0,01-100 МЕ/мл) изменяют структурное состояние лимфоцитарных мембран, уровень экспрессии молекул рецепторного комплекса Т-клеток (CD3, CD4, CD8, CD95) и В-лимфоцитов (CD19, CD20), их функциональную активность.
УФ-свет (151-1359 Дж/м ) вызывает перераспределение молекул анти-генраспознающего рецепторного комплекса (CD3, CD4 и CD8 маркеров) на поверхности Т-лимфоцитов в виде «кэппинг»-эффекта с образованием рецептор-ных кластеров различных типов («кэп Vi», «кэп Ул» и амебовидный кэп).
Ответная реакция CD8 и CD95 маркеров Т-лимфоцитов крови человека на комбинированное воздействие УФ-света и человеческого лейкоцитарного а-интерферона зависит как от используемой дозы УФ-облучения, так и от концентрации добавленного цитокина.
УФ-излучение (151-1359 Дж/м ) и препараты лейкоцитарного и реком-бинантного а-интерферона (0,01-100 МЕ/мл) могут выступать в роли факторов, определяющих направление иммунного ответа по клеточному или гуморальному пути и регулирующих уровень его интенсивности.
Схемы возможных процессов действия УФ-света и рекомбинантного а2ь-интерферона на структурно-функциональное состояние компонентов Т- и В-клеточного звена иммунитета человека.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа включает 154 страницы машинописного текста; состоит из «Введения», 5 глав, «Заключения», «Выводов» и «Приложения». Список литературы содержит 184 источника. Иллюстрационный материал включает 37 рисунков и 2 таблицы в основном тексте и 22 таблицы в «Приложении».
