Содержание к диссертации
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 3
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 17
1 Л. Современная характеристика основных параметров и механизмов
действия иммунной системы 17
1.2. Иммунологическая реактивность у населения Архангельской
области 36
1.3. Резервные возможности организма 52
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 64
ГЛАВА 3. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕЗЕРВНЫХ
ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИММУННОЙ РЕГУЛЯЦИИ У ЖИТЕЛЕЙ
ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА РФ 72
Физиологические особенности резервных возможностей иммунной регуляции у детей Архангельской области 72
Физиологические особенности резервных возможностей иммунной регуляции у взрослых 95
ГЛАВА 4. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕЗЕРВНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ РЕГУЛЯЦИИ ИММУННОГО ГОМЕОСТАЗА У
СЕВЕРЯН ПРИ МАНИФЕСТНЫХ ФОРМАХ ИММУНОДЕФИЦИТА 1 і 8
ГЛАВА 5. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕЗЕРВНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИММУННОЙ РЕГУЛЯЦИИ У ВЗРОСЛЫХ-СЕВЕРЯН В
УСЛОВИЯХ СТАНДАРТНОЙ АНТИГЕННОЙ НАГРУЗКИ 173
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 237
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 272
УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ 273
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ II УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
CD5- общая популяции Т-лпмфоцитов
CD3f -зрелые Т-лимфоцнты
CD4+ — Т-хелперы
CDS — цитотоксичсскис Т-лимфоциты, супрессоры
CD І 0+— ранний антиген В-клеток, предшественников В-лимфоцитов
CD 16+ —естественные киллеры
CD25+ - Т-лимфоциты с рецепторами к интерлейкпну-2
CD7I + -Т-лимфоциты с рецептором к трансферрппу
HLA-DR+ - Т-лимфоциты, активированные к сублокусу главного
комплекса гистосовместимости класса [I
CD95+ - рецептор апопточа
CD22+ — В-лимфоциты
CD23+ - рецептор для иммуноглобулина Е
РБТЛ —реакция бласттрансформации лимфоцитов
ФГА - фитогемагглютинин
КонА — конканавалин Л
ИД- индекс дифференцировкп
ИП — индекс пролиферации
A AT — аутоантитела
ds DNA -двуспиральная дезоксириоопуклеиновая кислота
RNP - рибонуклеопротеиды
АГА — аутогемагглютинипы
АЛА - аутолеикоагтлютниины
АЛЦ— аутолимфоцитотоксины
РЭЛ — раково-эмбриопальный антиген
Ig- иммуноглобулин
IL-1 — интерлейкип-1
IL-2 - интерлейкин-2
TNF-a (ФМО-a )- фактор некроза опухоли альфа
[FN-у — интерферон гамма
Введение к работе
Актуальності, исследовании. Проблема оценки и сохранения функциональных резервов организма, и иммунной системы в частности, особенно актуальна в современных условиях. Неблагоприятная динамика состояігия здоровья населения в северных регионах определяет поиск объективных информационных критериев донозологических состояний гомеостаза как одну из важнейших фундаментальных задач. Мерой здоровья является запас функциональных возможностей организма, способность безболезненно и быстро приспосабливаться к новым условиям среды. Физиологические механизмы адаптационной перестройки организма в ответ на комплексное воздействие неблагоприятных факторов закономерно приводят к реактивным сдвигам, направленным па сохранение гомеостаза, в том числе иммунного [4, 16. 19, 49, 62, 78, 187, 195). Для перестройки уровня функционирования жизненно важных систем в неблагоприятных климатоэкологических условиях требуется активизация регуляторных механизмов. Результат может быть достигнут ценой значительного напряжения механизмов иммунной регуляции [5, 10, 22, 139, 216, 218].
Климатические условия жизни северян, неблагоприятная экологическая обстановка создают реальность формирования различных нарушений иммунной системы [I, 2, 95, 96, 60, 61, 62, 63, 67, 72]. Чрезвычайно важно с физиологической точки зрения изучение изменений функционального состояния, степени активизации и напряженности иммунной системы именно у практически здоровых людей, родившихся и проживающих на Севере для оценки резервных возможностей организма. Иммунологический риск у северян с манифестными формами вторичных нммунодефицитов, а также у лиц, подверженных стандартной антигенной нагрузке, обусловлен снижением уровня системного реагирования и иммунной адаптации, а точнее, истощением спектра компенсаторно-приспособительных реакций иммунного гомеостаза. В подобных случаях
достаточно самого незначительного дополнительного воздействия лгобоіі природы, чтобы развилось состояние декомпенсации, срыва адаптационных механизмов и развития болезни. Крайне значимым является и выделение еще на донозологичсской стадии начальных изменений иммунных реакций, при которых, как правило, реализуется вся дальнейшая программа функциональных расстройств [6, 216, 218].
На Севере выше уровень общей заболеваемости, хронической патологии, инналидизации, ниже продолжительность жизни [19, 20, 21, 32, 8, 50, 51, 65, 66, 72, S2]. Состояние здоровья человека во многом определяется уровнем иммунологической реактивности. К настоящему времени уже окончательно сформировалось представление, что среди значительного числа жизнеобеспечивающих систем иммунная система выполняет защитную, цензорную, регуляторную, стимулирующую процессы регенерации функции [208, 209, 214, 215, 249, 250, 256, 2S0, 354, 356]. Не компенсируемые изменения в иммунной системе - количественные, качественные, нарушения баланса и взаимодействия - приводят к истощению резервных возможностей и развитию патологии. Иммунологическая реактивность жителей Европейского Севера отличается высокой степенью распространенности экологически зависимых вторичных пммунодефпцнтов. Имеется достаточно оснований для суждения о формировании региональных особенностей иммунного статуса с широким распространением северного варианта иммунного дисбаланса [63, 79,95,96, 114, 138, 150, 151,229].
Резервные возможности поддержания иммунного гомеостаза выявляются при патологии, дополнительной антигенной стимуляции в период адаптации к изменившимся условиям жизни, под воздействием факторов и средств [204], стимулирующих тот или иной механизм иммунной регуляции [14, 81, 149]. Сведения о сокращении резервных возможностей иммунного гомеостаза в условиях неблагоприятной климатоэкологнческой обстановки Европейского Севера, их уровне, характере, распространенности
среди различных слоен населения являются основными для решения вопросов жизнеобеспечения на Севере.
Снижение резервных возможностей иммунной регуляции предопределяет торможение возрастного развития иммунной системы у детей с формированием экологически зависимых иммунодефицитных состояний у взрослых, сокращение репродуктивного и трудоспособного периодов жизни, приводит к более раннему биологическому старению [11, 62, 127].
Принципиального решения требуют вопросы обеспечения иммунофизиологического развития ребенка на Севере, что невозможно решить без обоснованной адекватной иммунокоррекции. А для этого нужно иметь объективные данные о сопряженности уровней резервных возможностей ребенка и недостаточности иммунной защиты. Конкретные данные о степени и характере сокращения резервов регуляции иммунного гомеостаза позволят определить грань между нормой и патологией, выделить степень риска дизадаптационных реакций, обосновать адекватные меры профилактики.
На данный момент пет сведений о сокращении резервов регуляции иммунного гомеостаза у практически здоровых взрослых и детей.
Необходимость такого исследования определяется значимостью ответа на вопрос о механизмах сокращения резервов регуляции иммунного гомеостаза и физиологических компенсаторно-приспособительных реакций на Севере. Процесс исследования иммунологической реактивности населения в экстремальных северных условиях требует тонкого и детального изучения функциональной активности иммунной системы на уровне фенотипирования клеток и их цитокинов.
Цель исследования: определить резервные возможности регуляции иммунного гомеостаза у лиц, родившихся и проживающих на Европейском Севере.
Задачи исследования:
Выявить особенности иммунного гомсостаза у детей и взрослых, проживающих на Севере; изучить частоту регистрации и варианты экологически зависимых вторичных иммунодефинитов.
Обосновать механизмы сокращения резервных возможностей регуляции иммунного гомеостаза на отдельных этапах развития иммунной реакции.
Установить причины низкого уровня гуморального иммунного ответа на стандартную антигенную нагрузку.
Определить уровни резервных возможностей стимуляции фагоцитарной защиты.
Выявить особенности резервных возможностей регуляции иммунного гомеостаза у детей и взрослых. Положения, выносимые на защиту:
У человека в экстремальных климатогеографических условиях Севера регистрируется напряжение иммунной системы с высокой частотой регистрации дефицита CD5; CD3+, IgA на фойе лимфонролнферацин, повышенных концентрати"! провоепалительных цитокннов и циркулирующих иммунных комплексов; напряжение иммунных механизмов у детей и взрослых обусловлено фоновой активизацией CD25+, HLA-DR*, CD7I+ и естественных киллеров.
Продолжительная фоновая активизация иммунной системы сокращает
резервные возможности регуляции иммунного гомеостаза, тормозит
возрастное развитие иммунной системы у детей и способствует
формированию вторичных экологически - зависимых
нммунодефпцнтов у взрослых.
Сокращение резервных возможностей регуляции иммунного гомеостаза у детей и взрослых касается фагоцитарной активности, лимфопролиферацпи и антителообразовання, и меньшей степени -
реакции дифферснцировки иммунокомпетеитных клеток. 4. Сокращение резервных возможностей регуляции иммунного
гомеостаза прямо взаимосвязано со степенью выраженности фоновой
активности лимфопролиферации, клсточно-опосредованной
цитотоксичности, аутосенсибилизации, находится в обратной
зависимости от активности апоптоза иммунокомпетеитных клеток и
усугубляется с возрастом.
Концепция. Неблагоприятная климатоэкологическая ситуация
Европейского Севера РФ обусловливает повышенный уровень фоновой
активизации иммунной системы с формированием сокращения резерна
иммунологической реактивности и последующим развитием
недостаточности иммунных механизмов.
Научная новизна исследования. Впервые выявлены механизмы сокращения резервных возможностей иммунной регуляции у лиц, родившихся и проживающих на Севере, в том числе: снижение активности фагоцитарной защиты, уровня аптителообразования, снижение экспрессии рецепторов в процессе дифференциропки иммунокомпетеитных клеток, поли кл опальная лимфопролнферапия, а также расширение пределов содержания иммунологических показателей.
Впервые показано, что продолжительная лимфопролиферация и сокращение резервных возможностей иммунных механизмов у северян реально взаимосвязаны с аутосенсибилизацией, реагиновым повреждением, цитотокенчностыо иммунных комплексов.
Впервые выявлены уровни сокращения резервов фагоцитарной
защиты, лнмфопролифератнвных процессов, днфференцировкн
иммунокомпетеитных клеток и реактивности со стороны содержания провоспалительных цнтокинов у практически здоровых взрослых, детей и лиц с манифестными формами иммунодефицитов.
Впервые установлено, что снижение активности фагоцитарной защиты сочетается с повышенным уровнем аутосепсниилизаиии и дефицитом иммуноглобулина А.
Впервые доказано, что сокращение резервных возможностей иммунного ответа у северян происходит за счет подавления лимфопролиферативной активности в ответ на дополнительную антигенную стимуляцию.
Впервые установлено, что в условиях высокой фоновой лнмфопролиферации и снижения концентрации зрелых функционально активных дифференцированных клеток гуморальный иммунный ответ отличается низким уровнем 4-кратиой сероконверсип, коротким периодом антителообразования, высокой степенью поликлоналыюй стимуляции лимфоцитов и значительной частотой регистрации повышенных уровней аутоантител.
Впервые определено, что в период сокращения продолжительности светового дня у северян тормозятся процессы пролиферации и дифференциации иммуиокомпетентпых клеток, наблюдается рост аутосенсибилизации.
Предложены варианты оценки адаптированностп иммунной системы путем определения фонового уровня лнмфопролиферации; выявления сокращения резерва иммунной системы путем количественного определения содержания в крови лимфоцитов с рецепторами к CD5", CD3+ и разницы в содержании указанных клеток: сокращение уровня содержания данного показателя коррелирует с сокращением резервных возможностей иммунного гомеостаза.
Практическим значимость, исследования н внедрения. Полученные в работе данные о сокращении резервных возможностей регуляции иммунного гомеостаза северян крайне необходимы в связи с формированием
Северного законодательства и районированием северных территорий, научным обоснованием системы льгот и компенсаций.
Установление пределов колебания значений иммунологических параметров у северян необходимо и используется для объективной оценки иммунного статуса практически здоровых людей и при патологии. Это позволяет рекомендовать региональным органам здравоохранения указанные показатели включить в индивидуальный «паспорт здоровья» и использовать в интегральной оценке функционального состояния организма. Информационные материалы «Пределы физиологического колебания в периферической крови метаболитов, гормонов, лимфоцитов, ЦИТОКИЕЮВ и иммуноглобулинов у жителей Архангельской области» под редакцией дмн, проф. Л.К. Добродеевой внедрены в практическое здравоохранение МУ 1-й городской клинической больницы (акт внедрения от 05.05.05); в программу лекций и семинарских занятий для студентов, аспирантов, интернов и клинординаторов кафедры акушерства и гинекологии; кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии в разделе «Экологическая иммунология» Северного государственного медицинского университета (акт внедрения от 03.05.05); в программу лекций и семинарских занятий кафедры биологии и экологии человека Поморского государственного университета им. М.В. Ломоносова в разделе «Экология человека» (акт внедрения от 20.05.05).
В работе обоснованы основные критерии риска сокращения резервной регуляции иммунного гомеостаза. В прикладном значении полученные результаты являются научно-теоретической основой для разработки программ иммупокоррекции экологически зависимых иммунодефнцитов на Севере. Получена информация, дополняющая представления о функциональных особенностях клеточного п гуморального звена иммунной системы, характере взаимодействия иммунологических параметров внутри данной системы. Эти сведения в определенной мере расширяют
теоретическую базу научных исследований процессов, характеризующих функциональную активность иммунной системы детей и взрослых в зависимости от пола и возраста.
Полученные в работе сведения позволяют обосновать основные направления в иммунокоррекцин у северян, основанные на выделении групп риска по лимфопролиферативному признаку, повышенным уровням циркулирующих иммунных комплексов, реагинов и аутоантител. Наличие совокупности признаков лимфопролиферации (повышенная концентрация CD10 , CD 71 , JgG, HLA-DR) является критерием риска для срыва иммунных механизмов и развития иммунопатологии.
Материалы диссертации используются при разработке критериев адаптированное, как региональные варианты нормы с учетом возраста и пола. Материалы исследования включены в лекционные программы по проблемам экологической иммунологии человека на Севере на кафедре микробиологии, вирусологии и иммунологии Северного государственного медицинского университета (учебное пособие для студсЕггов под редакцией дмн. проф. Т.А.Бажуковой «Основы иммунологии», 1999).
Основные научные положения диссертационного исследования «Резервные возможности иммунного гомеостази у человека на Севере» внедрены в рабочую программу курса лекций и практических занятий по дисциплине «Иммунология» Поморского государственного университета им. М.В. Ломоносова (специальность 0! 1600-биология; приказ №5229/07 от 9.12.04); а также в разделе «Экологическая иммунология», «Экология человека» кафедры биологии и экологии человека ПТУ (акт внедрения от 20.05.05). Материалы диссертации могут быть использованы для решения медико-биологических проблем в работе руководителей отделов охраны окружающей среды.
Выявленные в работе особенности формирования иммунной системы у людей на Севере вносят свои коррективы в использование в регионе
иммунодепреесантов, иммуномодуляторов и антигенов с необходимостью сокращения кратности стандартных антигенных нагрузок. Сокращение резервов иммунной системы на Севере обусловливает необходимость систематической иммунокоррекции, характер которой определяется возрастом, продолжительностью жизни на Севере и сезоном года: в период биологических сумерек рекомендуется проводить иммунокоррекцию с использованием сорбентов, антиоксиданте в и иммуномодуляторов, стимулирующих фагоцитоз.
Выявленная в работе высокая степень активации системы иммунитета у детей и торможения формирования иммунологической реактивности требуют чрезвычайной осторожности в использовании цитостатиков и иммуподепрессантов.
Диссертационное исследование выполнено в соответствии с комплексным планом МИР Института физиологии природных адаптации УрО РАИ (регистрационный №01.2.0010181 1). Все иммунологические исследования проведены па базе Отдела экологической иммунологии Института физиологии природных адаптации УрО РАН. Исследование было осуществлено при финансовой поддержке грантов Администрации Архангельской области №06-19/33, 2001; РГНФ № 02-06-00479а/С, 2002; РФФИ №03-04-96180, 2003; РГНФ №04-06-48602а/С, 2004-2005.
Апробация работы. Основные результаты исследования доложены и обсуждены па научных семинарах Института Физиологии природных адаптации УрО РАН (1994-2005гг.). Региональная научно-практическая конференция «Проблемы оптимизации образа жизни и здоровья человека», СПб, 1995; 2-й международный симпозиум «Проблемы саногенного и патогенного эффектов экологических воздействии на внутреннюю среду организма», Чолпоп-Ата, 1995; 9 конференция по медицинской географии с международным участием, СПб, 1995; Environmental Pollution Jcone-95 international conference neiroimmune interactions and eenvironmerit, SPb, 1995;
съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока, Ыовосибирск, 1995; I конференция .молодых ученых-физиологов и биохимиков России, СПб, 1995. Науч.-нрактич. конференция «Факторы малой интенсивности - экология Севера», Архангельск, 1996. Конференция «Ребенок и качество его жизни», Архангельск, 1997. ХІІІ-я Российская конференция «Факторы гуморального и клеточного иммунитета при различных физиологических и патологических состояниях», Челябинск, 1997. ХП-й Всероссийский съезд физиологов, Ростов-и а-До ну, 1998. 1-V1 Национальный конгресс Российской ассоциации аллергологов и клинических иммунологов (РААКИ), Москва, 1998-2005. Х-я Международная і туч но-практическая конференция «Современные проблемы и развитие физической культуры и спорта», Архангельск, 1998. Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экологии образования», Архангельск, 1999. Х-я Всероссийская конференция по медицинской географии с международным участием, СПб, 1999. 3-й Всероссийский симпозиум (с международным участием) «Физиологические механизмы природных адаптации», Иваново, 1999. 3-я Научная конференция с международным участием «Дни иммунологии в Санкт- Петербурге», 1999-2004. Международная конференция «Механизмы функционирования висцеральных систем», посвященная 150-летию со дня рождения академика И.П. Павлова, СПб, 1999. Международная научно-практическая конференция: «Дети Севера: образование и здоровье», Архангельск, 1999. Российская научная конференция с международным участием «Основные направления формирования здоровья человека па Севере», Красноярск, 1999. Российской конференция с международным участием «Организм и окружающая среда: жизнеобеспечение и защита человека в экстремальных условиях», Москва, 2000. Научно-практическая конференция с международным участием «Поморье в Баренц-регионе: экология, образование, культура», Архангельск, 2000. Всероссийская конференция с между народи ым участием «Проблемы экологии Севера», Архангельск, 2000.
Международная конференция, посвященная 75-летию со дня рождения А.М.Уголева, СПб, 2001. IS-ii съезд физиологического общества им. И.П.Павлова, Казань, 2001. 1-я конференция иммунологов Урала в Екатеринбурге, 2001. «ГКонференция иммунологов Урала», Екатеринбург, 2001. «Медико-биологические и экологические проблемы здоровья человека на севере», Сургут, 2002. «Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения», Архангельск, 2002. «Вопросы сохранения и развития здоровья населения Севера и Сибири», Красноярск, 2002. Симпозиум с международным участием «Актуальные проблемы адаптации к природным и экосоциальным условиям среды», Ульяновск, 2002. International ecologic forum, Environment and human health, Saint Petersburg, Russia, 2003. Х-й Российский национальный конгресс «Человек и лекарство», Москва, 2003. XI Российский национальный конгресс «Человек и лекарство», Москва, 2004. Конференция с международным участием «Современные средства иммунодиагностики, иммуно- и экстренной профилактики актуальных инфекций», СПб, 2004. Объединенный иммунологический форум, Екатеринбург, 2004. ХГХ съезд физиологического общества им. И.П. Павлова, СПб, 2004. Семинар с международным участием «Изменение климата и здоровье населения России в 21 веке», Москва, 2004. 12th International Congress of immunology and 4th Annual Conference of FOCIS, Canada. Montreal, Quebec, 2004. Всероссийская конференция с международным участием «Геодинамика и геологические изменения в окружающей среде северных регионов», Архангельск, 2004. Всероссийская конференция с международным участием «Биологические аспекты экологии человека», Архангельск, 2004. III-IV конференции «Стволовые клетки и перспектива их использования в здравоохранении», Москва, 2004-2005. На заседании Архангельского отделения физиологического общества им. И.П.Павлова, 2005.
По материалам исследования опубликовано 95 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена па 311 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, трех глав результатов собственных исследовании и их обсуждения, заключения, практических рекомендаций, выводов и списка цитируемой литературы. Работа содержит 21 таблицу и 20 рисунков. Библиография состоит из 250 отечественных и 108 зарубежных источников.
