Введение к работе
Актуальность темы
Известно, что эколого-геохимические факторы среды обитания оказывают существенное влияние на функциональное состояние организма и здоровье населения. Одной из первых реагирует на неблагоприятные эколого-геохимические условия иммунная система. В последние десятилетия большое внимание уделялось вопросу, касающемуся отрицательному воздействию избытка отдельных тяжелых металлов на функционирование иммунной системы. Однако мало изучено влияние естественного дефицита микроэлементов, связанного с низким их содержанием в среде обитания, на здоровье человека в целом и на иммунную систему в частности
К необходимым для поддержания жизнедеятельности человека биоэлементам относится цинк. Он выступает кофактором более чем 300 ферментов и факторов транскрипции генов. Цинк определяет противоинфекционную резистентность организма, оказывает регулирующее влияние на функции Т-, В-лимфоцитов и фагоцитов (Briggs W.A et aL, 1982; Dardenne M., 2002; Fraker P.J. et al., 2000; Prasad AS., 1998). В последние годы получены данные об участии цинка в процессах апоптоза клеток. Он может выступать в роли как индуктора, так и ингибитора апоптоза (Fraker P.J. et al., 2000; Fraker P.J., Lill-Elghanian D.A, 2004). Эффект влияния цинка на функционирование иммунной системы и апоптоз дозозависим.
Дефицит цинка широко распространен в разных регионах мира. В преобладающем большинстве случаев цинкдефицитное состояние вызывается алиментарной причиной, связанной с низкой обеспеченностью пищевого рациона цинком и/или нарушением усвоения этого биоэлемента. За более чем сорокалетний период, берущий точку отсчета с описания АПрасадом цинкдефицитного состояния у иранского мальчика (1961г.), исследованы конкретные причинные факторы и механизмы развития цинкдефицитньгх состояний, их клинические и лабораторные проявления, разработаны методы профилактики и лечения таких состояний. Однако белым пятном в области исследований пинкдефицитных состояний продолжают оставаться вопросы, касающиеся естественного дефицита цинка, связанного с его низким уровнем в биогеохимической цепи «почва - вода - растения». В доступной нам литературе встретилась лишь одна работа, посвященная этой проблеме. Так, в 1982 г. Г.Э.Шинский и соавторы опубликовали данные, демонстрировавшие связь между цинкассоциированными заболеваниями (энтеропатичес-кий акродерматит, гнездное облысение, тяжелая форма юношеских
awsFk
угрей) и уровнем содержания цинка в культурных почвах и растениях Удмуртии (Удмуртия расположена в европейской части России).
Наше внимание привлёк Прикубнино-дивильский субрегион (ПЦС) биосферы Чувашии, отличающийся снижением подвижного пинка в почве (<0Дмг/кг) и, следовательно, в пищевом рационе населения до 9,1+0,9 мг/сут, что составляет 61 % от рекомендованной нормы 15 мг/сут (Сусликов В.Л., Семенов В.Д., 1981). Дети, живущие на этой территории, отстают в физическом развитии от сверстников (Мадянов И.В. и др., 2003). Здесь же регистрируются самые высокие в Чувашии показатели распространенности инфекционных заболеваний в целом и респираторных инфекций в частности (Государственный доклад о состоянии здоровья населения Чувашской Республики в 2002 году). Основываясь на приведённых фактах, можно предположить, что население ПЦС испытывает дефицит цинка, обусловливающий нарушение роста детей и угнетение иммунного ответа со снижением сопротивляемости к инфекциям. Следует отметить, что не все жители ПЦС чувствительны к инфекциям. Часть населения резистентна к недостатку цинка в среде обитания, что, возможно, обусловлено генетическими факторами.
Иммуногенетические исследования населения регионов с неблагоприятной эколого-географической ситуацией выявили изменение нормального характера распространения HLA-антигенов и их комбинаций среди постоянно проживающих на этих территориях. Эти данные свидетельствуют об участии генетических факторов в реагировании иммунной системы человека на воздействие эксг'.'мальных для него эколого-геохимических факторов и ассоциированности адаптивных реакций организма с генами главного комплекса гистосовместимости.
В связи с вышеизложенным большой теоретический и практический интерес представляет изучение HLA-профиля и функционирования иммунной системы населения, проживающего в условиях естественного дефицита цинка, связанного с его низким уровнем в среде обитания человека.
В настоящее время медицинское сообщество озабочено значительным ростом заболеваемости болезнями органов дыхания. По данным официальной медицинской статистики, в России болезни органов дыхания по распространенности занимают первое место и входаг в состав четырех основных причин преждевременной смерти (в возрасте 15 - 59 лет), занимая третье-четвертое место (Гусейнов Х.Ю., 2000). Обращают внимание высокие уровни распространенности и летальности по инфекционно-воспалительным заболеваниям легких,
в частности хроническому бронхиту, туберкулезу легких, пневмониям в условиях естественного дефицита цинка, неблагоприятное течение указанных заболеваний - преобладание деструктивных форм туберкулеза и большой частоты бронхоэктатических осложнений при хроническом бронхите, склонность воспалительного процесса к затяжному, малосимптомному течению, малая эффективность традиционной терапии (Акугинова З.Д и др., 1997; Воронова Г.В., 2003; Михайлова И.В., 1988). Несмотря на совершенствование средств этиологической и патогенетической терапии, существенного прорыва в лечении заболеваний этого класса нет. Среди исследователей и врачей, занимающихся этой проблемой, сформировалось представление о необходимости дальнейшего углубленного изучения патогенеза легочных заболеваний, но уже не только и не столько как инфекционного заболевания, но как сложного патологического процесса, в который интегрирована лишь как часть, инфекционная составляющая.
Представляет практический интерес изучение эффективности цинксодержапщх препаратов, в частности сульфата цинка, при лечении хронического бронхита и туберкулеза. Из литературных источников известно о иммуномодулирующем свойстве цинксодержапщх соединений и положительном их клиническом эффекте при ряде патологических состояний (Машковский М.Д., 2002; Duchateau J., 1981). Однако целесообразность и эффективность сульфата цинка в качестве средства для лечения хронического бронхита и туберкулеза легких с дефицитом цинка не изучены.
Таким образом, исследованиз иммуногенетической структуры и состояния иммунной системы населения, проживающего на цинкдефицитной территории, позволит расширить представления о механизмах реализации геохимически обусловленного дефицита цинка на организменном уровне. Изучение гомеостаза цинка и его конкурента в кишечном всасывании и за белково-связываюпще сайты -меди, а также функционирования иммунной системы у больных ПЦС с инфекционно-воспалительными заболеваниями легких может уточнить особенности патогенеза этих заболеваний и лечь в основу разработки патогенетического подхода к лечению больных этого контингента.
Цель исследования
Изучить иммуногенетическую структуру и состояние иммунной системы популяции, проживающей в регионе естественного дефицита цинка, выявить роль недостаточности цинка в иммунопатогенезе
инфекционно-воспалительньк заболеваний легких и обосновать использование цинксодержащих препаратов с иммуномодулирующей целью в комплексном лечении этих патологических состояний. Задачи исследования:
-
Исследовать иммунный статус у практически здоровых жителей цинкдефицитного субрегиона (ПЦС) и субрегиона с нормальным содержанием цинка (Присурский субрегион).
-
Изучить содержание цинка и меди в периферической крови (ПК) у здоровых жителей указанных субрегионов.
-
Изучить иммуногенетический профиль населения каждого го указанных субрегионов, а также роль генетических факторов в реагировании иммунной системы человека на геохимически обусловленный дефицит цинка.
-
Провести сравнительную оценку иммунного статуса, содержания цинка и меди в ПК у больных хроническим бронхитом и впервые выявленным туберкулезом легких, проживающих в условиях нормальной обеспеченности среды обитания цинком и на территории с естественным дефицитом этого биоэлемента.
-
Изучить влияние сульфата цинка на функциональное состояние иммунокомпетентных клеток (ИКК) in vitro.
-
Провести анализ изменений клинико-иммуно логических параметров и «цинкового статуса» у больных хроническим бронхитом и туберкулезом легких под влиянием комплексного лечения, включающего сульфата цинка.
-
Установить критерии прогнозирования и контроля лечебного эффекта сульфата цинка по результатам тестов in vitro.
Научная новизна
Впервые изучено влияние естественного дефицита цинка, связанного с недостатком его в среде обитания, на состояние иммунной системы человека Полученные данные свидетельствуют о том, что геохимически обусловленный дефицит цинка у 77,7 % населения вьвывает субклинический дефицит цинка, ггоиводящий к существенной недостаточности клеточного звена иммунной системы на фоне ускорения Fas-опосредованного апоптоза и депрессии фагоцитарной активности нейтрофилов. Впервые дана характеристика иммуногенетического профиля популяции, проживающей в регионе естественного дефицита цинка. Специфическими чертами HLA-профиля, отражающими адаптивные процессы в отношении геохимически обусловленного дефицита цинка, являются высокая представленность в нем HLA-A28, В15, DQA1*0301, DQBl*0502/4, присутствие аллеля HLA- DQB1*0302 и низкая частота HLA-B17,
HLA- DRB1*13(06), HLA- DQBl*0602-8 маркеров. Впервые установлена специфичность для здоровой популяции цинкдефицитной территории гаплотипа HLA-A2-B12, ассоциированного с высокими показателями относительного числа СВ4+-лимфоцитов и иммунорегуляторного индекса. Проведено изучение параллелей между показателями иммунной системы, содержания цинка и его конкурента за белково-связывающие сайты - меди в ПК у больных с инфекционно-воспалительными заболеваниями легких. Полученные данные внесли вклад в понимание патогенеза хронического бронхита и инфиль-тративного туберкулеза легких, была продемонстрирована специфичность патогенетических механизмов возникновения этих заболеваний в условиях естественного дефицита цинка, когда на первый план выступают снижение Т-клеточной функции иммунной системы, фагоцитарной активности нейтрофилов, ускорение активационно-индуцированного апоптоза ИКК, а также нарушения в гомеостазе цинка, проявляющиеся дисбалансом содержания меди и цинка в сыворотке крови. Показана информативность индекса медь/цинк для оценки Т-клеточного звена иммунной системы. Установлено иммунорегулируюгцее, иммунокорригирукщее действие цинксодер-жащего препарата (сульфат цинка) и обоснована эффективность его включения в комплексную терапию больных с инфекционно-воспалительными заболеваниями легких.
Практическая значимость
Выявленное на примере населения ПЦС Чувашской Республики иммунодепрессирующее влияние дефицита цинка, обусловленного сншгением его уровня в среде обитания человека, позволяет рекомендовать включение анализа ПК на содержание цинка и его конкурента - меди в комплекс клинико-лабораторных обследований населения с целью получения дополнительной информации о состоянии иммунного статуса обследуемых и формирования групп риска по развитию иммунологической недостаточности, а также инфекционно-воспалитсльных заболеваний легких. Обнаружение в условиях природного дефицита цинка специфического преадаптивного гаплотипа HLA-A2-B12 позволяет использовать иммуногенетический анализ населения для формирования дифференцированных групп риска по развитию иммунодефицитных состояний (группа повышенного риска, включающая лиц с отсутствием в HLA генотипе А2-В12, и группа наименьшего риска, состоящая из положительных по А2-В12 индивидов) и использовать в группе повышенного риска препараты цинка с целью профилактики инфекционно-воспалительных заболеваний легких. Благодаря установлению у больных с бронхо-
легочными заболеваниями (хронический бронхит, впервые выявленный инфильтративный туберкулез легких) связи нарушений иммунного ответа с недостатком цинка и повышением содержания конкурента цинка - меди в ПК созданы предпосылки для разработки, методов направленной иммунокоррекции. Выявление иммуномоду-лирующего действия сульфата цинка на пролиферативную активность Т-лимфоцитов in vitro и положительной клинико-иммунологической динамики у больных хроническим бронхитом и туберкулезом легких при включении в лечебный комплекс перорального введения этого препарата открывает перспективы для использования цинксодержаших соединений при лечении больных с бронхолегочной патологией с нарушением Т-клеточных функций и дефицитом цинка. Полученные данные о зависимости клинико-иммунологического эффекта лечения у конкретных больных от проявляющейся in vitro способности мононуклеаров в ФГА-индуцированной пролиферации в ответ на добавление в культуральную среду сульфата цинка позволяют использовать этот тест для установления показаний к назначению сульфата цинка и определения продолжительности курса лечения этим препаратом.
Внедрение результатов исследования в практику
Комплексная терапия с применением сульфата цинка используется для лечения больных хроническим бронхитом в пульмонологическом отделении ГУЗ "Республиканская клиническая больница №1 Минздрава Чувашской Республики". Исследование сыворотки крови на содержание цинка и меди, изучение чувствительности мононуклеаров ПК к сульфату цинка в реакции ФГА-индуцированной пролиферации лимфоцитов применяют для комплексной характеристики иммунного статуса и дифференцированного подбора иммуномодулягоров при лечении больных во втором и третьем терапевтических отделениях ГУЗ "Республиканский противотуберкулезный диспансер Минздрава Чувашской Республики".
По результатам исследования получено решение о выдаче патента на изобретение «Способ лечения туберкулеза легких» (приоритет от 02.08.2004), составлены методические рекомендации для врачей общей практики, фтизиатров и клинических иммунологов "Туберкулез легких в условиях естественного дефицита цинка", утвержденные Министерством здравоохранения Чувашской Республики от 15.09. 2004 г.
Апробация работы
Основные материалы диссертации доложены на Всесоюзной конференции "Методология, организация и итоги массовых иммунологических обследований" (Ангарск, июнь 1987), Всесоюзном
симпозиуме "Микроэлементозы человека" (Москва, ноябрь 1989), Всесоюзной конференции "Экологические аспекты иммунопатологических состояний" (Алма-Ата, сентябрь 1990), Пленуме Всесоюзной проблемной комиссии "Эпидемиология иммунодефицитов и оценка иммунного статуса" (Пермь, июнь 1991), Первом съезде иммунологов и аллергологов Чувашии (Чебоксары, октябрь 1991), VII Российском съезде фтизиатров (Москва, 2003), Первой международной научно-практической конференции "Биоэлементы" (Оренбург, июнь 2004), Межрегиональной конференции, посвященной 70-летию кафедры патологической анатомии и патофизиологии БГМУ "Актуальные вопросы патологии" (Уфа, октябрь 2004), Второй международной конференции "Патофизиология и современная медицина" (Москва, апрель 2004).
Основные положения, выносимые на защиту
Естественный дефицит цинка, связанный с его низким уровнем в пищевой биогеохимической цепи «почва - вода - растения», у 77,7 % населения вызывает развитие латентного цинкдефицитного состояния, приводящее к недостаточности клеточного звена иммунной системы и снижению фагоцитарной активности нейтрофилов. Реагирование иммунной системы человека на природный дефицит цинка находится под контролем HLA-комплекса. Риск развития иммунопатологии при естественном дефиците цинка повышен у индивидов, не имеющих гаплотип HLA-А2-В12.
Практически здоровые люди, имеющие иммунные нарушения вследствие недостаточного поступления в организм цинка, составляют группу риска по развитию инфекпионно-всспалительных заболеваний легких. Недостаточность Т-клеточного звена иммунной системы на фоне ускорения активационно-ш^цупированного апоптоза, снижение фагоцитарной активности нейтрофилов в сочетании с дисбалансом гомеостаза цинка и меди, проявляющимся в повьппении соотношения медь/цинк в сыворотке крови, являются специфическим звеном патогенеза инфекционно-воспалительных заболеваний легких в условиях естественного дефицита цинка. Неблагоприятное течение, торпидность к обычно применяемой стандартной терапии хронического бронхита и инфильтративного туберкулеза легких у больных с недостаточностью цинка требуют включения в схему комплексной терапии препаратов цинка, проявивших выраженный иммуномодули-рующий эффект как in vitro, так и при использовании у больных.
Структура и объем диссертации
