Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обзор литературы 10-35
1.1. Строение и функции лимфоидной ткани 10-12
1.2. Характеристика В-, Т- лимфоцитов и натуральных киллеров 12-16
1.3. Функционально - морфологическая характеристика лимфоцитов 16-20
1.4. Вопросы регуляции кроветворения 20 - 26
1.5. Показатели гемопоэза у здоровых людей в процессе адаптации к условиям Высокогорья 26 - 32
1.6. Динамика костного мозга у здоровых людей в процессе адаптации к условиям Высокогорья 32-35
Глава II. Материал и методы исследования 36-44
Глава III. Результаты собственных исследований 45 - 86
3.1. Функционально-морфометрическая характеристика лимфоцитов у здоровых людей, временно адаптирующихся к высокогорью (пер.Туя-Ашу, 3200 м н.у.м.) 45 - 61
3.2. Исследование функционально - морфометрических особенностей лимфоцитов у здоровых людей, постоянно проживающих в условиях высокогорья (пос.Сары-Таш, 3150м н.у.м.) 62-69
3.3. Динамика периферической крови у здоровых людей в процессе высокогорной адаптации и деадаптации и у постоянных жителей высокогорья 70 - 79
3.4. Изучение клеток костного мозга у людей, временно адаптирующихся к горным условиям, и у постоянных жителей высокогорья 79-86
Обсуждение полученных результатов 87-101
Выводы и практические рекомендации 102-103
Список использованной литературы 104-127
- Характеристика В-, Т- лимфоцитов и натуральных киллеров
- Показатели гемопоэза у здоровых людей в процессе адаптации к условиям Высокогорья
- Исследование функционально - морфометрических особенностей лимфоцитов у здоровых людей, постоянно проживающих в условиях высокогорья (пос.Сары-Таш, 3150м н.у.м.)
- Изучение клеток костного мозга у людей, временно адаптирующихся к горным условиям, и у постоянных жителей высокогорья
Характеристика В-, Т- лимфоцитов и натуральных киллеров
В-лимфоциты. По данным многих исследователей (E.Heinen et al., 1988; P.Brekelmans, W. Van Ewijk, 1990; E.Clark, J.Ledbetter, 1999), В-лимфоциты -главный, если не единственный, источник специфических антител. У птиц в формировании В-клеток принимает участие специализированный орган -бурса Фабрициуса (отсюда и название «В» от лат. bursa). У млекопитающих, включая и человека, центральный орган, где происходит развитие В-лимфоцитов, еще не обнаружен, однако наиболее вероятным претендентом является костный мозг (И.АЛертков, А.Я.Фриденштейн, 1977; D.Osmond, 1993; A.Abbas et al., 1999). Процесс продукции специфических антител В-клетками на многие антигены (получившие название тимусзависимых или Т-зависимых антигенов) возможен только при тесной кооперации В-лимфоцитов с хелперными Т-клетками (E.Clark, J.Ledbetter, 1999) В-лимфоциты осуществляют экспрессию уникальных антигенных рецепторов -иммуноглобулинов и запрограммированы на продукцию их в большом количестве в ответ на антигенную стимуляцию.
Иммунная система содержит большую популяцию отдельных клонов В-лимфоцитов (И.С.Фрейдлин, 1995; А.Н.Чередеев и соавт., 1999; C.Reinisch, 1989; W.Paul, 1989). Каждый клон экспрессирует уникальный антигенный рецептор, идентичный в основном иммуноглобулиновой молекуле, которую он будет синтезировать. Эти молекулы отличаются друг от друга и связываются только с ограниченным числом антигенов. Чрезвычайно большое количество индивидуальных клонов В-лимфоцитов, для каждого из которых характерна определенная, специфичная молекула иммуноглобулина, обеспечивает удивительное разнообразие вырабатываемых антител (Р.М.Хаитов и соавт., 2000).
В-лимфоциты, образующиеся в костном мозге, иммунологически незрелые, поскольку они еще не подвергались воздействию антигена (I.Roitt et al., 1989). Первоначальные этапы созревания В-клеток не зависят от антигена. Пре-В-клетка временно продуцирует терминальную дезоксинуклеотидтрансферазу (ТДТ) и общий антиген острого лейкоза (ОАОЛ; CD 10). Несколько позднее она экспрессирует характерные поверхностные антигены В-клетки - CD 19 и CD20, и образует интрацитоплазматические ц. цепи иммуноглобулина. Когда В-клетки созревают, они экспрессируют на своей поверхности целые молекулы антител (slg). Позже эти иммуноглобулины секретируются. Зрелые В-лимфоциты находятся в основном в герминативных центрах коры лимфатических узлов и в белой пульпе селезенки. В-клетки составляют менее 20% циркулирующих лимфоцитов.
Последующие этапы созревания В-клеток зависят от антигена. С помощью Т-хелперов и специализированных макрофагов, называемых антигенпрезентирующими клетками, В-клетки, рецепторы которых распознают антиген, пролиферируют и созревают. Образующиеся в результате этих процессов плазматические клетки продуцируют большое количество иммуноглобулиновых молекул строго определенной специфичности. Эти клетки имеют характерный внешний вид: эксцентричное ядро с распределенным по периферии хроматином, базофильную цитоплазму и светлую чистую перинуклеарную зону, где располагается активный комплекс Гольджи. Другие стимулированные В-лимфоциты становятся В-клетками долговременной памяти, сохраняющими информацию о ранее встречавшемся антигене; они быстро пролиферируют и продуцируют большое количество иммуноглобулина при повторной встрече с известным антигеном.
Т-лимфоциты. Т-клетки - особый тип лимфоцитов, которые проходят свое развитие в тимусе (отсюда и название «Т») (H.Spits et al., 1995; А.Н.Чередеев и соавт., 1999). Делятся на несколько субпопуляций: 1) эффекторные Т-клетки - цитотоксические Т-лимфоциты, играющие решающую роль в противовирусном, противоопухолевом и трансплантационном иммунитете; 2) хелперные Т-клетки - лимфоциты, оказывающие помощь В-клеткам в антителопродукции и Т-клеткам в приобретении цитотоксической активности; 3) Т-клетки памяти -рециркулирующие неделящиеся малые лимфоциты, которые практически мгновенно начинают пролиферировать и превращаться в специфические цитотоксические Т-клетки после повторной встречи с антигеном, вызвавшим их образование. Место генерации Т-клеток памяти в организме человека до сих пор неизвестно (В.П.Лесков и соавт., 1997).
По данным А.Ройта (1991) и Дж.Плейфэра (1998) Т-лимфоциты играют ключевую роль в клеточном иммунитете. Сенсибилизированные Т-клетки опосредуют гиперчувствительность замедленного типа, отторжение аллотрансплантата, болезнь «трансплантат против хозяина», контактную аллергию, а также иммунитет против опухолей и внутриклеточных паразитов (В.П.Лесков и соавт., 1997). Клеточноопосредованный иммунитет обеспечивает уничтожение различных клеток непосредственно цитотоксическими Т-клетками. Он усиливается под воздействием цитокинов, которые вырабатываются в результате сложного взаимодействия Т-клеток и макрофагов. Кроме того, Т-лимфоциты активно и избирательно участвуют в регуляции пролиферации В-клеток и продукции иммуноглобулинов (Н.И.Шарова, 1979).
Показатели гемопоэза у здоровых людей в процессе адаптации к условиям высокогорья
Лимфоциты с менее конденсированным хроматином ядра, но более обильной, окружающей все ядро цитоплазмой, и более высоким цитоплазменноядерным соотношением, чем у лимфоцитов I и II типов, были отнесены к третьему типу. Их количество у здоровых людей равняется 15 -35%.
И, наконец, четвертый тип включает крупные лимфоциты с рыхлым ядром, широкой цитоплазмой, содержащей нежную, пылевидную зернистость, высоким цитоплазменноядерным соотношением и точечными ядрышками. Эти клетки, достаточно редко встречающиеся в норме, составляют относительно других типов лимфоцитов всего лишь 2-5% (рис. 2).
В наших исследованиях подсчет лимфоцитов осуществлялся на сто клеток в каждом мазке и соотношение различных форм выражалось в процентах. Изучение выделенных таким образом форм лимфоцитов показало, что лимфоциты 1-го типа у здоровых людей низкогорья в среднем составили 19,2±3,26%, II типа - 41,1 ±2,98%, III типа - 32,4±2,75% и IV типа - 7,3±1,02% (рис. 3).
Соотношение типов лимфоцитов у здоровых людей в низкогорье (г.Бишкек) В первые дни пребывания в условиях высокогорья обращает внимание тот факт, что основная масса лимфоцитов - это клетки среднего и большего размера с увеличенной цитоплазмой. Распределение лимфоцитов по группам выглядело следующим образом: количество лимфоцитов, отнесенных к 1-му и IV-му типам, было достоверно увеличено и в среднем составило соответственно 29,5±2,38% и 18,7±0,94%; одновременно уменьшилось число лимфоцитов П-го типа, составляющих в среднем 30,7±4,21%, и Ш-го типа -21,1+3,16%, что ниже исходных значений низкогорья соответственно в 1,3 раза (р 0,05) и 1,5 раза (р 0,05) (табл. 2).
На 10-й день наблюдения в горах значительных изменений не отмечалось: так, лимфоциты, выделенные в 1-ый тип, составили 25,7±2,18%, что было меньше показателей первых дней в 1,1 раза, а количество лимфоцитов IV типа было уменьшено до 16,1 ±1,41%. Количество лимфоцитов П-го и Ш-го типа составило соответственно 33,9±3,05% и 24,3±2,92%.
Начиная с 20-го дня высокогорной адаптации, процентное содержание морфологических типов лимфоцитов начинало меняться, а к концу срока исследования (40-й день) их соотношение мало отличалось от исходного распределения в г.Бишкеке (табл. 2).
При сравнении с данными низкогорья отмечалась достоверная разница с исследованиями, проведенными в первые дни пребывания в условиях воздействия факторов высокогорья. Лимфоциты 1-го типа (клетки с очень плотным ядром и практически отсутствующей цитоплазмой) расценены, как клетки, находящиеся в «состоянии глубокого анабиоза». Количество этих клеток в первые дни пребывания в горах достоверно увеличилось на 35% (р 0,05), а, начиная с 20-го дня, наблюдалась тенденция к их уменьшению, т.е. к нормализации.
Лимфоциты П-го типа в условиях г.Бишкек составили 41,1 ±2,98%, их процентное содержание оказалось самым наибольшим по сравнению с остальными типами. В первые дни адаптации к высокогорью их количество уменьшились до 30,7±4,21% и только, начиная с 20-го дня исследования в горах, число этих лимфоцитов вновь имело тенденцию к увеличению, составляя в среднем 32,9±3,05%.
Лимфоциты Ш-го типа с рыхлым ядром и окружающей его цитоплазмой в условиях низкогорья в среднем составили 32,4±2,75%, а в первые дни пребывания в горах их уровень также достоверно уменьшился до 21,1 ±2,16%. Лимфоциты II и III типа были определены как клетки, готовые вступить в иммунный ответ. В первые дни высокогорной адаптации содержание этих клеток достоверно уменьшилось, а увеличение их количества наблюдалось с 20-го дня исследования в горах.
И, наконец, лимфоциты IV-ro типа с рыхлым ядром и очень обильной, содержащей зернистость цитоплазмой в первые дни адаптации в условиях высокогорья составили 18,7±1,94%, что в 2,5 раза (р 0,05) превышало низкогорные значения. Следует отметить, что на 10-й день наблюдения в горах достоверных изменений по сравнению с начальными сроками высокогорной адаптации не отмечалось, а с 20-го дня - постепенное восстановление до исходных значений в Бишкеке.
Таким образом, исследование морфологических типов лимфоцитов здоровых людей в процессе кратковременной высокогорной адаптации показало, что значительные изменения лимфоцитов в сторону увеличения его неактивных (I и IV) типов и одновременное уменьшение иммунокомпетентных (II и III) клеток наблюдается в первые дни пребывания в горах. В дальнейшем, начиная с 20-го дня высокогорной адаптации, происходит количественная нормализация морфологических типов лимфоцитов.
Световая микроскопия мазков крови, окрашенных метиленовым синим на буфере Mcllwain (рН=5,0), выявила у здоровых людей в низкогорье во всех лимфоцитах ядрышки, которые располагались в центре ядра или несколько эксцентрично. Нуклеолярный коэффициент составил 1,13±0,002 усл.ед.
Исследование функционально - морфометрических особенностей лимфоцитов у здоровых людей, постоянно проживающих в условиях высокогорья (пос.Сары-Таш, 3150м н.у.м.)
Таким образом, сорокадневная адаптация здоровых людей к условиям высокогорья сопровождалась характерными сдвигами как со стороны показателей периферической крови, так и костного мозга. Эти изменения выражались в виде существенного прироста количества красного ростка крови, направленного на увеличение дыхательной поверхности крови. Причём, если в начальные сроки высоко! орная полиглобул ия осуществлялась благодаря передислокации крови из органов депо, то позже (примерно с 20-го дня пребывания в горах) наступала истинная активизация эритропоэза. Кроме того, отмечалось повышение количества тромбоцитов и лейкоцитов с преимущественным нарастанием абсолютного количества нейтрофилов. Обнаруженные изменения подтверждались данными миелограмм, указывающими на улучшение в горах процессов дифференцировки клеток эритроидного и нейтрофильного ряда и некоторое увеличение числа мегакариоцитов. Эти изменения входят в комплекс защитно-приспособительных реакций системы крови, развёртывающихся под воздействием факторов высокогорья.
Исследование костного мозга у здоровых людей, постоянно проживающих в условиях высокогорья (пос.Сары-Таш, 3150 м), проведено у 18 чел.
Общее количество эритроидных элементов колебалось от 19,2 до 34,6% и в среднем составило 28,5%. Лейко-эритробластическое соотношение равнялось 3,27+0,43:1,0, а индекс созревания эритрокариоцитов соответствовал 0,93+0,05.
У 18 здоровых людей произведен подсчёт соотношения ядросодержащих клеток эритроидного ряда на различных стадиях созревания (табл. 12). Как видно из таблицы, доля проэритробластов составила 3,6+0,86%, базофильных эритробластов - 5,1 ±2,01%, а преобладающее большинство клеток приходилось на более зрелые эритробласты: полихроматофильные - 17,9±4,72% и оксифильные - 5,4±2,18%. По сравнению с исходными данными здоровых людей в низкогорье число проэритробластов было увеличено в 2,5 раза (р 0,05), эритробластов базофильных - в 1,5 раза (р 0,05) и полихроматофильных - в 1,3 раза (р 0,05), а количество оксифильных эритробластов - в 2,2 раза (р 0,05) (рис. 15). - изменения достоверны по сравнению с исходными величинами г.Бишкек (рО.05)
Соотношение ядросодержащих эритроидных клеток костного мозга у здоровых людей, проживающих в условиях низкогорья и высокогорья
Исследование белого ростка костного мозга показало следующее: количество промиелоцитов колебалось от 1,52% до 4,91% и в среднем составило 2,42+0,62%; миелоцитов было равно 10,2+2,75% с колебаниями от 4,8% до 14,4%, а уровень метамиелоцитов достигал 14,5+3,61% и варьировал от 9,5% до 18,9%. При сравнении с такими же показателями в низкогорье количество промиелоцитов было увеличено в 1,2 раза, метамиелоцитов - в 1,3 раза (р 0,05), а уровень миелоцитов был уменьшен в 1,4 раза (р 0,05). Повышенными относительно исходных данных г.Бишкек оказались значения созревающих клеток белого ряда: так, содержание палочкоядерных клеток было увеличено в 1,3 раза (р 0,05), а сегментоядерных - в 2,1 раза (р 0,05) (рис. 16). Индекс созревания нейтрофилов был равен 0,63±0,04. Количество лимфоцитов костного мозга составило 10,5±1,84% и не имело достоверных различий от данных у здоровых людей в низкогорье. - изменения достоверны по сравнению с исходными величинами г.Бишкек (р 0.05)
Таким образом, исследование костного мозга у здоровых людей, постоянных жителей высокогорья показало, что относительно значений низкогорья повышены показатели красной крови, а также созревающие элементы миелограммы - палочкоядерные и сегментоядерные клетки. Полученные результаты свидетельствуют об относительно высоких цифрах эритроидного и миелоидного ростков костного мозга у здоровых людей, постоянно проживающих в условиях высокогорья.
Вопросы адаптации человека к горному климату в последние годы привлекают все большее внимание ученых медиков (М.И.Китаев и соавт., 1997; А.Р.Раимжанов и соавт., 1997; V.Aizen et al., 1996; M.Beniston, D.Fox., 1996; Wu Tian-Yi, 1997; M.Ward et al., 2000 и др.). Горные высоты занимают обширные территории, на которых обитает значительная часть населения нашей планеты. В горных регионах интенсивно развивается горнорудная промышленность и животноводчество, что, естественно, приводит к миграции населения в эти климато-географические районы (I.Bandyopadhyay, D.Gyawali, 1994; W.Batzing et al., 1996).
Большинство исследователей (М.М.Миррахимов, 1979; Н.А.Агаджанян и соавт., 1998) придают ведущее значение гипоксическому фактору и соответственно этому подразделяют горные местности на низкогорье, среднегорье и высокогорье. Такое деление является во многом условным, поскольку составляющие компоненты горного климата могут смещать высотные уровни (М.М.Миррахимов, П.Н.Гольдберг, 1978). Так, на высотах, превышающих 3000 м, гипоксия приобретает ведущее значение.
Известно, что кратковременная адаптация человека к условиям высокогорной гипоксии обеспечивается включением компенсаторно-приспособительных реакций, направленных на «борьбу за кислород» (З.И.Барбашева, 1960). Этот процесс, по данным М.М.Миррахимова (1979), носит фазный характер и в целом направлен на усиление газотранспортной функции, т.е. на кислородное снабжение жизненно важных органов (мозг, сердце, печень и др.). Адаптация к высокогорью характеризуется включением в этот процесс различного рода адаптивных реакций на самых различных уровнях организации - от субклеточного до клеточного, системного, организменного и популяционного (М.И.Китаев и соавт., 1997).
Изучение клеток костного мозга у людей, временно адаптирующихся к горным условиям, и у постоянных жителей высокогорья
Результаты исследований красной крови, проведенные при кратковременном пребывании людей на различных высотах разных горных провинций, неоднородны. Так, в ранний период адаптации к условиям средне- и высокогорья Тянь-Шаня первоначально обнаруживается небольшое снижение содержания гемоглобина. Этот процесс связан с выбросом в циркулирующую кровь старых эритроцитов с недостаточным количеством гемоглобина и некоторым их разрушением (Г.П.Конради, 1947; А.Д.Слоним и соавт., 1949; М.Е.Вольский, 1951; М.Ф.Авазбакиева, 1975). В дальнейшем происходит прирост анализируемых показателей. По данным ММ.Миррахимова (1986), на высотах до 3200 м выявляется только увеличение содержания гемоглобина, а начиная с высоты 3600 м и выше, присоединяется прирост и числа эритроцитов.
По нашим данным высокогорная адаптация вызывала существенные изменения со стороны показателей красной крови в течение 40-дней пребывания в горах. Так, уже в первые дни наблюдения в высокогорье отмечалось повышение содержания эритроцитов с 4,3 5± 1,32 до 4,56±1,74х10,2/л и гемоглобина с 132,1±3,47 до 151,0±4,53 г/л, что, скорее всего, носит перераспределительный характер (Н.Н.Сиротинин,1933; В.Van Liere, J.Stickney, 1963). В последующем, к 20-му дню адаптации наблюдалось дальнейшее увеличение числа эритроцитов и гемоглобина. Выявленный эритроцитоз происходил вследствие истинного усиления эритропоэза к данному сроку адаптации. Это доказывается обнаруженным ретикулоцитозом, который достиг на 20-й день пребывания в горах 15,4±3,12%о, превышая в 2,4 раза исходные данные. К концу срока адаптации (40-й день) отмечалось дальнейшее увеличение показателей красной крови. Гемограмма у обследованных жителей высокогорья пос.Сары-Таш (3150 м н.у.м.) характеризовалась повышенными ее показателями по сравнению с фоновыми значениями. Так, количество эритроцитов и гемоглобина было увеличено в 1,3 раза, значительно повышены и показатели ретикулоцитов (9,4%о против 6,2%о данных низкогорья).
Механизм увеличения показателей красной крови сложен и многообразен. Если в первоначальный период адаптации к высокогорью происходит увеличение количества эритроцитов и гемоглобина (Н.Н.Сиротинин,1940, 1970; B.Van Liere, J.Stickney, 1963; А.Р.Раимжанов, 1988 и др.), то в последующие сроки отмечается истинное усиление кроветворения.
В современной физиологии и гематологии отсутствует теория, которая бы удовлетворительно объясняла механизмы, регулирующие гомеостаз эритроцитов в организме. Тесная связь эритрона с другими физиологическими системами хороша видна также из опытов с влиянием симпатомиметических веществ. Последние не только усиливают кровообращение и сокращают депо, но активируют и эритропоэз (В.Л.Тартаковский, 1965). Следовательно, рефлекторные реакции со стороны нервной системы в ответ на действие гипоксии, изменяющие кровообращение, влияют также и на эритропоэз. Это сопровождается повышением эритропоэтической активности сыворотки крови, которая и в данном случае может зависеть как от увеличения количества эритропоэтинов крови, так и от возрастания концентрации биологически активных продуктов распада эритроцитов или других веществ обмена, поступающих при этом в общую циркуляцию (Дж.Фишер, 1997).
При исследовании костного мозга у здоровых людей на 40-й день высокогорной адаптации выявлено оживление как родоначальных и созревающих, так и наиболее зрелых костномозговых клеток эритроидного ряда. Кроме того, отмечалось улучшение дифференцировки клеток нейтрофильного ряда и некоторое увеличение числа мегакариоцитов. Количество лимфоцитов костного мозга увеличилось, но прирост был очень незначительным.
При проведении корреляционной зависимости между абсолютным количеством лимфоцитов и эритроцитов у здоровых людей выявлено следующее: прямая положительная корреляция между абсолютным количеством лимфоцитов и уровнем эритроцитов (0,217) в условиях низкогорья, и отрицательный коэффициент корреляции (-0,177) между этими клетками в процессе кратковременной высокогорной адаптации.
Таким образом, 40-дневная адаптация здоровых людей к условиям высокогорья сопровождалась характерными сдвигами как со стороны показателей периферической крови, так и костного мозга. Эти изменения выражались в виде существенного прироста показателей красной крови, направленной на увеличение дыхательной поверхности крови. Причём, если в начальные сроки высокогорная полиглобулия осуществлялась благодаря передислокации крови из органов депо, то позже (примерно с 20-го дня пребывания на высоте) наступала истинная активизация эритропоэза. Кроме того, отмечалось повышение уровня тромбоцитов и лейкоцитов с преимущественным нарастанием абсолютного количества нейтрофилов. Обнаруженные изменения подтверждались данными миелограмм, указывающими на улучшение в горах процессов дифференцировки клеток эритроидного и нейтрофильного ряда и некоторое увеличение числа мегакариоцитов. Эти изменения входят в комплекс защитно-приспособительных реакций системы крови, развёртывающихся в горах под воздействием высокогорной гипоксии.
