Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
1.1. Особенности иммунного статуса у жителей Европейского Севера 9
1.2. Иммунокоррекция с использованием биологически - активных субстанций водорослевого происхождения 15
1.3. Характеристика, изучаемых в работе, иммунологических параметров 18
1.4. Сорбционные и иммуномодулирующие свойства альгиновой кислоты,
производство, особенности строения, применение 29
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 35
2.1. Общая характеристика исследуемых групп 35
2.2. Методы исследования иммунологических параметров 36
2.3. Методы математической обработки результатов исследования 41
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 42
3.1. Иммуномодулирующее влияние альгината калия при обострении хронических воспалительных процессов у взрослых 42
3.2. Иммуномодулирующее влияние альгината магния при обострении хронических воспалительных процессов у взрослых 57
3.3. Механизмы иммуномодулирующего эффекта альгиновых кислот в условиях эксперимента 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
ВЫВОДЫ 105
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 107
УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ 108
- Особенности иммунного статуса у жителей Европейского Севера
- Общая характеристика исследуемых групп
- Иммуномодулирующее влияние альгината калия при обострении хронических воспалительных процессов у взрослых
Введение к работе
Актуальность исследования. Комплекс неблагоприятных природно-климатических факторов на Севере (охлаждение, резко выраженная фотопериодика, напряженный йономагнитный режим), создавая дискомфортную среду обитания, формирует выраженное напряжение иммунных механизмов, обеспечивающих иммунный гомеостаз. Антропогенное усугубление дискомфортности среды обитания способствует углублению дисбаланса иммунных механизмов, с формированием специфических вариаций вторичных иммунодефицитов и аутоиммунных состояний [24, 115].
Проживание в дискомфортных климатических условиях обусловливает формирование экологически - зависимых иммунодефицитных состояний, которые проявляются дефицитом фагоцитарной защиты, функциональной недостаточностью Т-клеток и дефицитом гуморальной местной защиты [61,86,87,101, 109, 130].
Иммунитет, как система защиты контролирует постоянство гомеостаза, определяемое фенотипической индивидуальностью конкретного человека. Уникальность иммунной системы обеспечена ее функциональным многообразием: многочисленностью механизмов защиты, факторов резистентности, многоликостью реакций. Следовательно, состояние иммунной системы и уровень ее реактивности, интегрально отражают функциональное состояние организма, его реальные возможности адаптироваться в дискомфортных условиях жизни [32, 102, 119, 121, 126].
В неблагоприятных климатогеографических условиях жизни, возникает острая необходимость применения препаратов иммуномодулирующего влияния. С этих позиций наиболее отвечают требованиям препараты растительного, водорослевого происхождения.
/
Иммунокоррекция является одним из наиболее перспективных направлений лечения хронической рецидивирующей патологии, аутоиммунных заболеваний, аллергии [94].
Альгиновая кислота является представителем водорослевых полиуронидов, накапливается во всех крупных бурых водорослях, особенно в различных видах Laminaria, Macrocystis и Fucus, содержание может достигать до 50% сухой массы [3, 4, 81]. Макромолекулы альгиновой кислоты построены из остатков Р - D - ангидроманнуровой и а — L — гулуроновой кислот, имеющих линейную структуру и связанных связями, соединяющими отдельные моносахариды. Кроме калия и магния в препаратах солей альгиновой кислоты имеются микроэлементы природного происхождения: цинк до 30 мг/кг, медь до 3,0 мг/кг, кадмий до 0,1 мг/кг [45, 175].
Сорбирующая активность альгинатов изучена только в отношении альгинатов натрия и кальция; исследований по анализу влияния калиевых и магниевых солей альгиновой кислоты нет. Установлено, что альгинаты кальция сорбируют соли тяжелых металлов, радионуклиды, альгинаты натрия - эндотоксины грамотрицательных бактерий и экзотоксины, а также холестерин, триглицериды и липопротеиды низкой плотности. Установлено также, что эти соли альгиновой кислоты обладают регененерирующей способностью [49, 53, 55, 91, 141, 159].
Иммуномодулирующие свойства альгиновой кислоты не изучены. Механизмы иммуномодулирующего их влияния не известны. Альгинаты калия и магния, по существу, являются экспериментальными. Выпускаются в ООО «Альгатех» (свидетельство о государственной регистрации №77.99. 23.3У.11514.10.06 и №77.99.23.3У.11587.10.06.) для' реализации через аптечную сеть и специализированные магазины в качестве биологически активной добавки к пище — как дополнительный источник пищевых волокон, содержащий калий или магний.
Цель и задачи исследования. Цель работы - выявить влияние солей альгиновои кислоты калия и магния на клеточные и гуморальные механизмы системы иммунитета. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. В условиях эксперимента изучить характер миграции клеток
перитонеального экссудата и периферической крови при внутрибрюшинном
введении растворов солей альгиновои кислоты белым мышам.
2. Изучить влияние солей альгиновои кислоты на активность фагоцитов,
интенсивность фагоцитарной реакции у людей и в условиях эксперимента.
3. Установить реакции Т - и В - лимфоцитов, а также натуральных киллеров
в динамике энтеросорбции альгинатами калия и магния у людей.
4. Выявить влияние солей альгиновои кислоты на содержание сывороточных
IgA, IgM, IgG, IgE и провоспалительных цитокинов у людей после
энтеросорбции альгинатами калия и магния.
Положения, выносимые на защиту:
1. Внутрибрюшинное введение растворов альгинатов калия и магния
беспородным белым мышам вызывает миграцию к месту введения
нейтрофилов, моноцитов и лимфоцитов с развитием пролиферативных
реакций лимфоцитов и моноцитов, повышением захватывающей и
переваривающей активности фагоцитов (нейтрофилов и моноцитов).
2. Калиевая и магниевая соли альгиновои кислоты при энтеральном
применении в течение 4-х недель эффективно (в 80,58- 51,57%) снижают в
периферической крови у человека повышенные концентрации IgM, IgE,
циркулирующих иммунных комплексов и провоспалительных цитокинов.
3. Соли альгиновои кислоты (калия и магния) при энтеральном
использовании стимулируют лимфопролиферацию с увеличением
содержания в периферической крови у людей активированных лимфоцитов
(с рецептором к интерлейкину - 2, трансферину и антигенам Главного
комплекса гистосовместимости класса II), а также натуральных киллеров.
Научная новизна исследования. Впервые в условиях эксперимента установлено, что внутрибрюшинное введение альгинатов калия или магния беспородным белым мышам вызывает миграцию нейтрофилов и моноцитов с максимумом их содержания в экссудате через 48 часов и лимфоцитов через 96 часов. Доказано, что альгинаты калия и магния способны вызвать лимфопролиферативную реакцию.
Впервые установлено, что альгинаты калия и магния повышают содержание в крови человека Т - и В - лимфоцитов путем стимуляции лимфопролиферации и увеличения количества активированных Т-клеток. Выявлено влияние солей альгиновой кислоты (калия и магния) на дифференцировку иммунокомпетентных клеток (Т-хелперов, натуральных киллеров, цитотоксических лимфоцитов и В - лимфоцитов). Изученные соли альгиновой кислоты снижают содержание в крови человека IgM и IgE и увеличивают концентрации IgA. Установлено, что сорбция иммуноглобулинов происходит преимущественно у лиц с повышенной их концентрацией. Установлено, что повышение количества IgA происходит преимущественно у лиц с дефицитом его содержания до энтеросорбции. Выявлено, что испытуемые препараты альгиновой кислоты повышают фагоцитарную активность и переваривающую способность нейтрофильных гранулоцитов и моноцитов, стимулируя их хемотаксис, пролиферацию и дифференцировку.
Научно-практическая значимость исследования. Результаты, полученные в диссертационном исследовании, могут использоваться в практическом здравоохранении при разработке схем применения альгинатов калия и магния для лечения иммунодефицитных состояний, аллергии, а также для профилактики экологически зависимых иммунодефицитов. Полученные в работе новые данные, рекомендуются для использования в области физиологии, иммунологии, фармакологии при изучении механизмов регуляции физиологических процессов со стороны системы иммунитета, а
также при решении вопросов взаимодействия новых фармакологических средств.
Диссертационное исследование выполнено в Институте физиологии природных адаптации Уральского отделения Российской Академии Наук (Архангельск) в соответствии с планом НИР (номер государственной регистрации 01.2.00101811)
Апробация работы и публикации. Основные положения работы
доложены на XI российском национальном конгрессе «Человек и лекарство»
(Москва, 2004); конференции с международным участием «Биологические
аспекты экологии человека» (Архангельск, 2004); XIX съезде
физиологического общества им. И.П. Павлова (Санкт- Петербург, 2004);
международном конгрессе «Иммунитет и болезни: от теории к терапии»
(Москва, 2005); X международном конгрессе «Современные проблемы
аллергологии, иммунологии и иммунофармакологии» (Казань, 2009);
совместной сессии RAACI и Союза аллергологов и иммунологов СНГ
(Москва, 2009); IV съезде физиологов Урала с международным участием
(Екатеринбург, 2009); VII конференции иммунологов Урала (Архангельск,
2009); национальной конференции «Аллергология и клиническая
иммунология - практическому здравоохранению» (Москва, 2010); заседании физиологического общества им. Павлова (Архангельск, 2010). По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 128 страницах машинописного текста и состоит из введения, трех глав (обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты исследования и их обсуждение), заключения и общих выводов. Работа иллюстрирована 12 таблицами и 17 рисунками. Библиография включает 136 отечественных и 80 зарубежных публикаций.
Особенности иммунного статуса у жителей Европейского Севера
Архангельская область по климато - географическим параметрам и экологической обстановке является дискомфортной. Влияние дискомфортных климатических факторов Севера очень велико. Основными неблагоприятными факторами на Севере являются дефицит тепла, совокупное влияние низких температур и влажности [31, 32, 33]. Недостаток тепла, охлаждение, интенсивные теплопотери, обусловливают комплекс адаптационных регулятор-ных сдвигов, обеспечивающих рост теплопродукции и ограничение теплопотери. Охлаждение вызывает уменьшение функциональной активности организма, создает условия для формирования вторичных иммунодефицитов, аутоиммунных состояний. Иммунологическая реактивность жителей нашего региона отличается высокой степенью распространенности нарушений иммунного статуса [32, 44, 124].
Вредные факторы внешней среды (недоброкачественное питание, вредные привычки, загрязнение воды и воздуха, радиация, стрессы, малоподвижный образ жизни) истощают защитные системы организма, снижают иммунный статус, приводят к обратимым и необратимым изменениям в органах и тканях [18, 54, 55, 73, 124].
Длительное проживание в дискомфортных условиях Севера способствует формированию дисбалансов иммунных механизмов, напряжения иммунной системы, с последующим сокращением резервных возможностей иммунной регуляции, перенапряжением и даже срывом защитных адаптационных резервов организма [1, 6, 61]. Долговременная адаптация к неблагоприятным условиям проживания способствует сокращению резервных возможностей и истощению организма [24, 31, 36, 92, 95, 103, 104, 132].
На Севере в силу дискомфортных климатических факторов, неблагополучной экологической обстановки происходит сдвиг многих параметров иммунного статуса со снижением общей резистентности к микроорганизмам, появлением гиперчувствительности различных типов и аутосенсибилизации. Это приводит к более раннему биологическому старению у взрослых, в процессе становления и формирования иммунной системы [24, 25, 31, 32, 47, 39].
Изменения показателей, характеризующих функциональную активность иммунной системы, наблюдаются в дискомфортной для человека климатической среде и усугубляются экологическим неблагополучием антропогенного характера. Характер реактивных сдвигов на неблагоприятные факторы вначале однотипичен и включает снижение содержания Т - лимфоцитов в периферической крови, которое компенсируется в некоторой степени, общим увеличением лимфоцитов [25, 27, 30, 39, 42, 100, 131, 133, 209]. На Севере у жителей выявлено угнетение пролиферативных процессов со стороны моноцитарной системы, тогда как изменение уровня дифференци-ровки не установлено [29, 42, 133].
Одним из признаков экологически зависимого иммунодефицита является ау-тосенсибилизация. Которая чаще всего проявляется анемией, тромбоцитопе-нией и нейтропенией, которые, в свою очередь, обусловливают часто и длительно протекающие воспалительные процессы различной локализации [38].
Распостранненость иммунодефицитных состояний на Севере, по всей вероятности, не связаны с прямым повреждением иммунокомпетентных клеток. Одним из важнейших звеньев патогенеза дисбалансов являются изменение реактивности различных типов клеток. С этих позиций наиболее сильным воздействием могут обладать нейтрофильные лейкоциты, самая большая популяция клеток в составе лейкограммы. Полиморфноядерные нейтрофильные лейкоциты продуцируют высоко реактивные метаболиты кислорода фактор некроза опухоли а, угнетают цитотоксичность естественных киллеров, подавляют пролиферативный ответ лимфоцитов. Установлена характерная для северян персистирующая нейтропения, которая коррелируется в мембранных CD8+, CD16+, CD4+, а также HLA DR+. Следовательно, нейтропения на Севере возникает в результате клеточной и комплемент - зависимой цитотоксичности, с активацией экспрессии мембранных антигенов комплекса гистосовместимости класса II [17, 24, 31, 64, 95, 132, 133].
Изменения показателей иммунного статуса таюке характеризуются повышенным уровнем цитотоксических клеток, В - лимфоцитов и IgM, а также снижением содержания сывороточного IgA [100].
Снижение содержания Т - лимфоцитов ослабляет защиту против внутриклеточных паразитов и опухолей, а также создает риск хронических воспалительных процессов и развития инфекционной аллергии [24, 28, 29, 70, 132, 134, 178].
Дефицит IgA широко распространен и является причиной слабой иммунной защиты по месту входных ворот инфекции, что является довольно распространенным вариантом иммунного дисбаланса на Севере [5, 38, 42, 119]. Отсутствие на слизистых и коже достаточного количества IgA, создает условия для проникновения возбудителей, токсических веществ, аллергенов [5, 25, 27, 30, 38, 118, 119, 120, 135, 136]. Дефицит IgA косвенно свидетельствует об активации аутоиммунных процессов и нестабильности ситуации по аутосенсибилизации [24, 59, 108, 115, 116].
По мнению В.М. Шубика, 1982 интенсивное образование противо - тканевых аутоантител связано с необходимостью нейтрализации токсических продуктов обмена. Изменения в соотношениях содержания в периферической крови Т - и В - лимфоцитов определяют более широкие возможности для аутосенсибилизации у жителей Севера [129, 130].
Общая характеристика исследуемых групп
В условиях эксперимента, на беспородных белых мышах, весом от 15 до 20 грамм (178) вводили альгинаты калия и магния однократно внутрибрюшинно в дозе 5 мг/кг в объеме 1 мл. физиологического раствора. В контрольных исследованиях в этом же объеме вводился физ. раствор. Перитонеальный экссудат получали путем неоднократного промывания физиологическим раствором в объеме 3 мл. в брюшинной полости. Исследование проводили через 30 минут, а также 1, 4, 24, 48, 72, 96 часов. Опыт сопровождали соответствующим контролем, с количеством животных равным опытному. Изучали состав перитонеального экссудата, периферической крови, моноцитограмму, лимфоцитограмму, а также процент активных фагоцитов (нейтрофилов и моноцитов) и их переваривающую способность.
Проведен анализ клинико - лабораторных данных 198 взрослых пациентов медицинской компании «Биокор» в возрасте 20 - 45 лет, с обострением хронических воспалительных процессов верхних дыхательных путей (назофарингит, гайморит, ларингит). Иммунологические исследования периферической крови людей проводили до и после 4-недельного приема альгината калия (103) и магния (95) в дозе 2-х грамм в сутки энтерально один раз в день с целью энтеросорбции и подготовки больных к иммунокоррекции.
Определяли в периферической крови параметры иммунологического статуса больных до и после приема препаратов: фенотипы лимфоцитов CD3+, CD4+, CD5+, CD8+, CD 16+, CD22+, CD25+, CD71+, CDHLADR+; сывороточные иммуноглобулины IgA, IgE, IgM, IgG; цитокины IL-2, TNF-a; раково-эмбриональный антиген (РЭА); содержание циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК); процент активных фагоцитов, фагоцитарное число. Изучали показатели гемограммы (нейтрофилы, моноциты, лимфоциты); моноцитограммы (промоноциты, средние моноциты, полиморфноядерные моноциты); лимфоцитограммы (малые, средние, большие лимфоциты).
Иммуномодулирующее влияние альгината калия при обострении хронических воспалительных процессов у взрослых
Влияние дискомфортных климатических факторов Севера на организм человека очень велико. Дефицит тепла, охлаждение, интенсивные теплопотери обусловливают комплекс адаптационных регуляторных сдвигов, обеспечивающих рост теплопродукции и ограничение теплопотери. Охлаждение вызывает уменьшение функциональной активности организма, создает условия для формирования вторичных иммунодефицитов, аутоиммунных состояний. Иммунологическая реактивность жителей нашего региона отличается высокой степенью распространенности нарушений иммунного статуса [32, 124].
Одним из важнейших показателей влияния окружающей среды на организм человека является заболеваемость.
Растет заболеваемость по нескольким классам болезней: новообразования, болезни крови, кроветворных органов и нарушений иммунного механизма, болезни эндокринной системы, расстройства питания и нарушения обмена веществ, болезней нервной системы и органов чувств, болезни органов кровообращения, органов пищеварения. Растет также заболеваемость по классу болезней костно-мышечной и мочеполовой систем. Встречаемость воспалительных заболеваний в городах Архангельской области достаточно высока.
Иммунодефицитные состояния у взрослых сегодня очень распространены и являются основной причиной неудач лечебных мероприятий. Иммунодефицит лежит в основе хронизации воспалительного процесса, рецидивов болезни, различных осложнений воспалительных процессов, развития аллергии, аутоиммунных болезней, лимфопролиферативных болезней и опухолевых процессов.
Первое место среди проявлений иммунодефицитных состояний занимают воспалительные процессы. Когда воспаление хроническое, не поддается лечению и часто рецидивирует, в первую очередь следует подумать о дефиците иммунной защиты. В действительности более чем в 95% случаев воспаление обусловлено, тем или иным инфекционным агентом, или микроорганизмы присоединяются к воспалению, вызванному ожогом, травмой, радиоактивным повреждением или действием токсиканта [34]. Среди большого числа жизнеобеспечивающих систем только одна система иммунитета выполняет роль защиты. Уникальность иммунной системы обеспечена ее функциональным многообразием: многочисленностью механизмов защиты, факторов резистентности, многоликостью реакций [24,115].
Для поддержания и восстановления иммунной системы широко используется препарат водорослевого происхождения — альгинат калия. Альгинат калия является пищевой добавкой водорослевого происхождения, производства ООО «Альгатех». Представляло интерес изучение иммуномодулирующих свойств солей альгиновой кислоты, в частности альгината калия.
