Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 8
1.1. Общая характеристика неблагоприятных воздействий на человека во время космического полета 8
1.2. Аллергические реакции организма человека в условиях экстремальных воздействий, как проявление иммунопатологии 14
1.3. Этиология, патогенез и классификация аллергических заболеваний 17
1.4. Физиология иммуноглобулинаЕ (IgE). Синтез IgE in vitro и роль интерлеикина 4 в его синтезе 23
1.5. Методы исследований реакций гиперчувствительности (IgE- и IgG-опосредованныхреакций) 25
2. Материалы и методы исследования 37
2.1. Материалы исследования 37
2.2. Методы проведения аллергологического обследования in vitro 40
2.3. Статистическая обработка 44
3. Результаты и обсуждение 44
3.1. Исследование аллергологического статуса у детей и взрослых при проживании в мегаполисе 46
3.2. Исследование уровней общего и специфического IgE у человека при воздействии факторов, сопутствующих длительному пребыванию в герметично замкнутом объекте . 57
3.3. Влияние повышенного атмосферного давления и измененного состава газовой среды на уровень сенсибилизации человека к широкому спектру аллергенов 69
3.4.. Результаты обследования космонавтов, принимавших участие в космических полетах различной продолжительности 77
4. Заключение 95
5. Выводы 103
Список использованной литературы 104
- Аллергические реакции организма человека в условиях экстремальных воздействий, как проявление иммунопатологии
- Методы исследований реакций гиперчувствительности (IgE- и IgG-опосредованныхреакций)
- Исследование уровней общего и специфического IgE у человека при воздействии факторов, сопутствующих длительному пребыванию в герметично замкнутом объекте
- Результаты обследования космонавтов, принимавших участие в космических полетах различной продолжительности
Введение к работе
Актуальность работы
Развитие цивилизации, научный и технический прогресс наряду с положительным влиянием, оказываемым на жизнь населения Земли, ведет также и к необходимости адаптации человека ко все новым и новым условиям существования. Расширение новых сфер обитания, т.е. территорий, ранее практически не использовавшихся человеком, таких как арктические и антарктические пространства, высокогорье, а также освоение человеком космического пространства и мирового океана ставят вопросы о возможности длительного существования в этих новых условиях, возможности адаптации к ним (Григорьев А.И., Газенко О.Г., 1984 - 2003; Гении A.M., Пестов И.Д., 1997; Константинова И.В. и др., 1988, 1997; Викторов А.Н. и др., 1992; Буравкова Л.Б. и др., 1992, 1999, 2001; Павлов Б.Н. и др., 1992, 1999, 2000; P. Bennett et al, 1989, 2002). Одной из важнейших проблем экологической иммунологии и иммунологии экстремальных воздействий является изучение влияния на человека различного рода абиотических воздействий, например, климато-географическич условий, загрязнения внешней среды химическими и радиоактивными веществами, электромагнитных и акустических волн, ионизирующего излучения и др. Несмотря на то, что человек занимает совершенно особое положение в биосфере, он подвержен воздействию не только абиотических, но и, возможно, ряду биотических факторов внешней среды (Журавлева А.И., Титова Л.Д., Лусс Л.В., 1995, 2000; Лусс Л.В., Баранова Е.В., 2003). Поэтому очень важно знать, какое влияние на иммунитет оказывает воздействие каждого из таких факторов и их совокупностей, характеризующих конкретный биогеоценоз. Особое значение эта проблема приобретает в случаях, когда человек создает для себя искусственные замкнутые экосистемы, такие как обитаемые космические корабли и подводные аппараты (Григорьев А.И., Газенко О.Г., 1981 -2003; Буравкова Л.Б., Девятова Н.В., Павлов Б.Н., 1992;). Необходима точная оценка всех факторов такой экосистемы для анализа возможных взаимодействий между человеком и другими ее составляющими, например, различными условно-патогенными и непатогенными бактериями, постоянно присутствующими в организме и в среде обитания (Викторов А.Н., Новикова Н.Д., Дешевая Е.А., 1992). Среди всех известных иммунопатологии особое место занимает аллергия, т.е. такой иммунный ответ, который протекает с повреждением собственных тканей. Очевидно» что факторы внешней среды оказывают существенное влияние на развитие аллергических заболеваний (Ильина Н.И., Богова А. В., Лусс Л.В., 2004). При этом дозы, вызывающие сенсибилизацию организма, значительно меньше доз, оказывающих общетоксическое действие (Elkins, 1965; А.Д. Адо, О.Г. Алексеева, 1969), В прошлом веке и начале нынешнего значительно увеличился рост числа аллергических заболеваний, что связано, прежде всего, с ухудшением экологической обстановки, и, как говорилось выше, с все большим влиянием техносферы на окружающий мир (Хаитов P.M., Пинегин Б.В., Истамов Х.И., 1995; Гущин , 1998; 2000; Stadler., 1991). Развитие заболеваний, связанных с аллергией, связано не только с длительным контактом человека с аллергенами, но и с наличием в окружающей среде факторов, которые способствуют сенсибилизации (Петров Р.В., Хаитов P.M., Орадовская И.В., 1984 - 2003; Ильина Н.И., Лусс Л.В., 1995, 2000; Гущин И.С., 19S5; De Week A.L., Bischoff S. 1992; Студеникин М.Я., Ба-лаболкин И.И., 1998). Это, в первую очередь, генетический фон, загрязнение воздуха, повышенный уровень радиации, повсеместное изменение качества продуктов питания, увеличение числа бактериальных и паразитарных инфекций. Клиническим следствием этого является широкое распространение аллергических заболеваний, таких как бронхиальная астма, атопический дерматит, лоллинозы, аллергический ринит и другие. По другим данным (Лусс Л.В., Гервазиева В.Е., Петрова Т.Н., Ильина Н.И., Богова А.В., 2002, 2004) эти заболевания составляют 20 — 25% в общей структуре заболеваемости России. Из другого источника (Wahl R., 1996) известно, что в Германии аллергическим заболеваниям подвержены 25 - 30% населения. В США 41 миллион человек страдает от аллергических заболеваний. Из этого числа около 24 миллионов людей страдают сезонными аллергическими ринитами, около 10 миллионов - астмой различной степени тяжести, более 12 миллионов болеют экземами разной этиологии, аллергическими реакциями на продукты питания, медикаменты и укусы насекомых. В Великобритании от 20 до 40% населения страдают аллергическими заболеваниями, и это число продолжает расти.
Аллергическим заболеваниям особенно подвержены дети, иммунная система которых в силу физиологической незрелости быстро реагирует формированием атопического фенотипа на внешние раздражители: инфекционные (вирусные, бактериальные, грибковые и другие) и неинфекционные антигены. Из 10 миллионов людей, страдающих астмой в США, более 3 миллионов являются детьми в возрасте до 18 лет (Wahl R., 1996).
По данным главного детского аллерголога-иммунолога Минздрава России профессора В. РевякиноЙ, признаки аллергических заболеваний наблюдаются в России у 10-15% детей. Официально же регистрируется один ребенок из четырех больных, то есть статистика не совпадает с данными эпидемиологических исследований, причем расхождение многократное. Более того, прогнозируется дальнейший рост числа аллергических заболеваний. Выявлено, что распространенность аллергических заболеваний за последние 10 лет увеличилась до 10 раз. Тенденция к увеличению частоты данной патологии прослеживается во всех возрастных группах. Особенно настораживают такие изменения среди дет ского населения, так как это оставляет «след» у практически здоровых людей во взрослом состоянии, которые принимают участие в космических полетах, экспериментах с длительной изоляцией, а также у лиц, подвергавшихся длительному воздействию ионизирующего излучения. Результаты обследования космонавтов, принимавших участие в космических полетах различной продолжительности, позволили выявить признаки развития вторичного иммунодефицита и нарушения регуляторных механизмов, что свидетельствует о готовности системы иммунитета к неадекватным реакциям (Григорьев А.И., Газенко О.Г., 1984 -2003 Константинова И.В., 1988). Сходные изменения были обнаружены у добровольцев при моделировании факторов космического полета в наземных условиях (Константинова И.В., 1988) и у водолазов-глубоководников (Буравкова Л.Б. и др., 1992, 1999, 2001; Беннет. П.Б., Элиот Д.Г., 1998; Павлов Б.Н. и др., 1992, 1999, 2000; P. Bennett et al, 1989, 2002; Ан-тропова Е.Н., 1990; Сахно Б.В., 1975). Необходимо также отметить, что на борту орбитальной станции, глубоководного комплекса, при наземных исследованиях в герметиче-ски изолированных помещениях изменяется качественный и количественный состав мик » рофлоры, формируется специфический фон химических микропримесей в газовой среде за счет газовыделения из неметаллических материалов интерьера и оборудования, продуцируемых человеком антропотоксинов, а также за счет других источников (Нефедов Ю.Г., г Залогуев С.Н., Савина В.П., Кузнецова Т.И., 1967, 1980). Такими источниками могут слу жить, в первую очередь, пищевые и ингаляционные аллергены, содержащиеся в рационе питания и в атмосфере. В экстремальных условиях нарушаются неспецифические барьерные функции организма, связанные с нормальным функционированием кожи, кишечника и собственной микрофлоры организма (Дубинин, 1988; Низько, 1987; 1994; Наумов, 1988), что способствует взаимодействию иммунокомпетентных клеток и антигенов, которые в данном случае являются аллергенами (Рыкова МП., Антропова Е.Н., Мешков Д.О., 1998). Вопрос об иммунологическом статусе здорового человека, после длительного пребывания в этих измененных условиях, остается открытым.1 Все это делает актуальным дальнейшее углубление наших знаний о перестройках иммунной системы, протекающих в организме под воздействием указанных факторов и анализу аллергологического статуса человека при действии экстремальных факторов..
Основной целью работы являлось изучение влияния комплекса факторов космиче-ского полета и их моделирования, а также гипербарической среды обитания на уровень сывороточных иммуноглобулинов и специфических IgE-антител у человека. Дня достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:
1. - Изучить уровень общего и специфического IgE, а также спектр причинно-значимых аллергенов у детей и взрослых с аллергопатологией, проживающих в условиях мегаполиса;
2. - Исследовать влияние длительной изоляции в гермозамкнутых объектах на динамику сывороточных иммуноглобулинов и интерлейкина-4 у человека;
3. - Изучить влияние длительного пребывания в кислородно-гелиевой гипербарической среде обитания на уровень сывороточных иммуноглобулинов и интерлейкика-4 у человека;
4. - Изучить уровень общего и специфических IgE-AT у космонавтов после длительных и кратковременных космических полетов.
Аллергические реакции организма человека в условиях экстремальных воздействий, как проявление иммунопатологии
В настоящее время под аллергией понимается гиперреактивность организма «к различным воздействиям среды» (Адо А.Д. и др., 1978; Польнер А.А., 1980; Пыцкий В.И., 1980; Cohen S., 1979). К аллергическим реакциям относят те реакции, в основе развития которых лежат иммунологические механизмы, так как только при их участии возможно специфическое, избирательное повышение чувствительности к определенным веществам (Пыцкий В.И., Андрианова Н.В., Артомасова А.В., 1984). В связи с этим разделяют истинные аллергические реакции, т.е. реакции, протекающие по иммунному механизму и псевдоаллергические реакции, внешне похожие, но не имеющие иммунологического механизма. .
Как известно, основную суть реакций иммунитета составляет защита организма от чужеродной информации, выявление и элиминация этого материала. Иммунная защита включает в себя два взаимосвязанных компонента. Один из них связан с воспалительной реакцией и реализуется без распознавания чужеродных антигенов. Они служат фундаментом, на котором развертываются антигенспецифические процессы, осуществляемые лим-фоидными клетками. В отличие от неспецифической составляющей, включение которой требует лишь короткого периода активации (эти факторы иммунной защиты называют естественными), антигенспецифическое звено проявляет свою активность после длительного и сложного процесса, который связан с размножением лимфоцитов и их дифференш-ровкой в эффекторные клетки. Этот процесс обозначают, как иммунный ответ (Хаитов Р.М., Гущин И.С., Ильина Н.И., Лусс Л.В. и др., 1995, 2000). Долгое время оставался неясным вопрос, вьшолняют ли аллергические реакции ту же функцию. Полезная защитная роль аллергических реакций подтверждается принципиальной однотипностью иммунологических механизмов, лежащих в основе аллергии и иммунитета, а также большим количеством фактов, свидетельствующих о локализации, инактивации и элиминации чужеродного антигена во время развития аллергических реакций. Таким образом, большинство исследователей сходятся во мнении, что аллергия - иммунная реакция организма, сопровождающаяся повреждением собственных тканей..
В этом определении заложен патогенез аллергической реакции и то качество, которое отличает ее от нормальной иммунной реакции. Это же определение исключает из аллергических все анафилактоидные, псевдоаллергические и иные реакции, в основе развития которых нет иммунологического механизма (Адо А.Д., 1976-1978; Адельман Д., Сэксон А,, 2000).
Наличие повреждения еще не означает наличия болезни. Последняя развивается в том случае, если повреждение вызывает такие изменения в организме, которые попадают под критерии болезни (Адельман Д., Кесарвала X., Фишер Т., 2000). Группу заболеваний называют аллергическими в том случае, если в основе развития этих заболеваний лежит повреждение, вызываемое иммунной. реакцией на экзогенные аллергены. Существуют различия в трактовке сущности повреждения, основанные на том, что в организме в физиологических условиях постоянно идет процесс разрушения определенной части клеток. Разрушаются отжившие свой срок клетки, естественные киллеры, осуществляя надзорную функцию, вызывают разрушение опухолевых клеток и др. Однако все эти процессы носят приспособительный характер, и термин «повреждение» неприменим для них. Этот термин используется только в патологии, и им обозначают лишь такое разрушение клеток, или в широком плане, такие нарушения структуры и функции клеток, которые не способствуют приспособлению организма к данным условиям существования и более того - ограничивают способность организма приспосабливаться (Константинова И.В., Антропова Е.Н., 1972). Протекает ли реакция как иммунная или аллергическая зависит от характера антигена, его свойств и количества, а также от особенностей реактивности организма (Host А., Halken S., 2000).
Конкретные механизмы реактивности, способствующие переводу иммунной реакции в аллергическую могут быть суммированы следующим образом: 1). Повышенная проЕшцаемость кожных или слизистых барьеров, ведущая к поступлению в организм антигенов, которые в обычных условиях или не поступают, либо их поступление ограничено (например, пыльца растений при поллинозах); 2). Угнетенный характер иммунного ответа, ведущий к изменению количества образующихся антител и их соотношения среди различных классов иммуноглобулинов; 3).. Особенности патохимической стадии иммунной реакции любого типа, выражающиеся в нарушении образования и соотношения различных медиаторов (медиаторы IgE-опосредованных реакций, комплемент, кинины, лимфо-кины и др.); 4). Особенности реакций тканей, органов, систем организма на образующиеся медиаторы в виде способности развивать воспаление, способности ферментных систем инактивировать образующиеся медиаторы, регуляторних систем организма поддерживать состояние гомеостаза (Blank U., Ra С, Miller L. et al., 1989; Debelic M., Wahl R., 1996). Например, при сниженной способности плазмы крови связывать гистамин, освобождение его, даже в небольших количествах может привести к патогенному эффекту и тем самым к развитию аллергической реакции. При хорошей гистаминопексии освобождающийся гис-тамин будет связан и реакция на антиген пройдет как иммунная без повреждения тканей.. Многие из этих особенностей детерминированы генетически, другие являются приобретенными. Они и определяют, каким путем пойдет иммунный ответ на антиген - будет ли это обычная иммунная реакция, одна из тех, которые идут непрерывно в каждом организме, либо в зависимости от сложившихся в данный момент условий или эта реакция пойдет по пути аллергической (Адельман Д., Кесарвала X., Фишер Т., 2000).
Аллергические реакции на один и тот же аллерген могут иметь различные иммунные механизмы, которые к тому же могут встречаться одновременно. Так, например, в развитии такой типичной аллергической реакции, как анафилаксия, могут участвовать, помимо IgE-опосредованных механизмов, еще и реагины класса IgG, повреждение комплексом Аг + IgG-антитело, а также цитотоксические антитела (Гущин И.С., Зебрев А.И., 1983; Dunkan A.R., Woof J.M., Partridge L.J. et al, 1998). Такие же механизмы принимают участие и в развитии так называемых аутоиммунных заболеваний. Это свидетельствует о том, что аллергические реакции не ограничиваются только IgE-опосредованными реакциями. Сам аллергический ответ кроме иммунологической; и патохимической стадий, имеет еще и патофизиологическую стадию своего развития, т.е. собственно повреждение (Пыцкий В.И., Адрианова Н.В., Артомасова А.В., 1984).
Методы исследований реакций гиперчувствительности (IgE- и IgG-опосредованныхреакций)
Концентрацию антигена в исследуемой пробе оценивают по уровню радиоактивности иммунных комплексов. Основные недостатки метода - необходимость дорогостоящего оборудования и реактивов, а также условий для работы с радиоактивными изотопами,
Е. Твердофазный иммуноферментный анализ. В качестве твердой фазы чаще всего используются полистироловые планшеты с сорбированными на них антигенами или антителами. Определение антител к какому-либо антигену проводят следующим образом: 1) исследуемую жидкость вносят в лунки планшета с сорбированным на них антигеном; 2) во время инкубации антитела связываются с антигеном; 3) планшет отмывают от несвя-завшихся антител и добавляют антитела к иммуноглобулинам (вторые антитела), меченные ферментом; 4) планшет вновь отмывают, добавляют субстрат фермента и хромоген; (вещество, меняющее окраску в процессе химической реакции); 5) под действием продукта ферментативной реакции хромоген меняет окраску. Чем больше меченных ферментом вторых антител связывается с комплексами антиген - антитело, тем выше активность фермента и интенсивность окраски раствора. Концентрацию антител в пробе определяют спектрофотометрически - по оптической плотности окрашенного раствора. Твердофазный иммуноферментный анализ применяют для количественной оценки антител и антигенов. По чувствительности он сопоставим с радиоиммунным анализом, но более прост, дешев и не требует применения радиоактивных изотопов. Многие лаборатории используют твердофазный иммуноферментный анализ в качестве стандартного метода определения про тивовирусных антител, включая антитела к ВИЧ, цитокинов и иммуноглобулинов (IgE и подклассов IgG),
Ж. Иммуноблоттинг - качественный метод, позволяющий выявлять антигены и антитела в исследуемой пробе. Антитела с помощью этого метода выявляют следующим образом: 1) смесь известных антигенов разделяют с помощью электрофореза в полиакрила-мидном геле и переносят на нитроцеллюлозную мембрану; 2) мембрану инкубируют с исследуемой пробой, например, сывороткой, а затем - с мечеными антителами к иммуноглобулинам. Для выявления антигенов электрофоретическому разделению подвергаются белки исследуемой пробы, которые затем переносятся на мембрану с последующим добавлением меченых антител к известным антигенам.
Диагностическая значимость указанных методов далеко не равнозначна. Их применение определяется задачами исследования, характером процесса и другими факторами. Заключение о типе процесса и его причине дается на основе обобщения результатов анамнеза и указанных выше методов исследования. Так, большинство из описанных методов исследования иммунного статуса человека широко применялись в ГНЦ РФ - ИМБП РАН на протяжении последних 30 лет при предполетном и послеполетном обследовании космонавтов с целью определения их иммунного статуса, а также выявления сенсибилизации: к химическим и бактериальным аллергенам (Константинова И.В, и др., 1972 - 1991; Григорьев А.И., Ларина И.М., 1996; Рыкова М.П., Мешков Д.О. и др., 1998).
Воздействие факторов космического полета приводит к снижению функциональной активности (ФГА-реактивности) Т-лимфоцитов. У части космонавтов отмечали также снижение количества этих клеток в периферической крови (Константинова И.В., 1972; Kimzey, 1976; 1977; Leach, 1974; Тейлор, 1984; Taylor, 1993),. В первые сутки после завершения длительных космических полетов ФГА-реактивность лимфоцитов была снижена у 20 из 25 обследованных космонавтов.: На седьмые сутки периода реабилитации отклонения от нормы выявили у 5 из 14 человек, через 1-2 месяца у 2 из 11 обследованных (Антропова Е.Н., 1980; Константинова И.В., 1988). В некоторых работах (Leach, 1974; Тейлор, 1984) была показана связь отмеченных изменений с повышением уровня кортикостероид-ных гормонов в крови и стрессорным воздействием в ходе космического полета. Снижение количества Т-лимфоцитов, выявленных с помощью спонтанного Е-розеткообразования, отметили у всех 4 космонавтов, обследованных в день приземления, у 7 из 15 человек через сутки после завершения длительных космических полетов. Через неделю у 4 из них исследуемый показатель нормализовался и, у 3, исследователи отметили четкую тенденцию к его нормализации (Гусева, 1983; Константинова И.В., 1980). Среди космонавтов, у которых одновременно изучали оба показателя, у половины (8 из 16) отметили одновременное снижение как количества Т-лимфоцитов, так и их способности активироваться на воздействие митогена ФГА (Гусева, 1983). Исследования на крысах ("Космос-1667", "Космос-1887" и "Космос-2044") не выявили снижения показателей, характеризующих Т-систему иммунитета.
Содержание В-лимфоцитов оценивали с помощью иммунофлюоресцентного метода и с помощью ЕАС-розеткообразования. При этом у части космонавтов (у 2 из 4 и у 2 из 12 соответственно) эти показатели снижались в первые сутки после завершения полета и восстанавливались в более поздние сроки (Гусева, 1983; Константинова И.В., 1980), Содержание иммуноглобулинов классов А, М, G после орбитальных экспедиций существенно не менялось, в ряде случаев отмечали умеренную дисгаммаглобулинемию А и G типов (Гусева,1979, 1980). Во время космического полета с помощью модифицированной методики Манчини определяли уровни иммуноглобулинов А и М. Повышение уровня IgM у космонавтов отметили во время двух орбитальных экспедиций, причем в одном случае эти изменения выявили у обоих членов экипажа (Константинова И.В., 1985, 1988). К сожалению, приведенные публикации не позволяют определить частоту повышения уровня Ig М у космонавтов, но очевидно, что общее количество проведенных обследований на борту орбитальной станции было значительным. По данным американских исследователей (Kimzey, 1976) уровень иммунолобулинов классов А, М и G во время космических, полетов соответствовал норме,
Естественные (или нормальные) киллерные клетки, ЕК, играют существенную роль в защите организма человека и животных от вирусной инфекции, онкологических заболеваний и некоторых микроорганизмов (Bucowsky, 1983; Herberman, 1975, 1980,1981; Humpress, 1982). Эти лимфоциты исследовалась с помощью функционального теста, позволяющего определить общую цитотоксическую активность этой популяции против чужеродных клеток-мишеней, а также на активность уровне единичной эффекторной клетки.. В ряде случаев был проведен анализ содержания естественных киллеров в периферической крови с помощью моноклональных антител. Большой объем проведенных исследований (27 космонавтов, участвовавших в орбитальных экспедициях длительностью от 65 до 366 суток и 27 участников экспедиций посещения, продолжительностью от 8 до 14 суток) позволил использовать статистические методы при обработке материала и провести сравнительный анализ функциональных нарушений системы естественных киллеров на различных уровнях (от внутриклеточного до организменного) (Константинова И.В. и др., 1972-1991).
Было показано, что в результате воздействия факторов космического полета угнетаются такие показатели, как способность распознавать и образовывать конъюгаты с клетками-мишенями, способность к повторным взаимодействиям с чужеродными клетками, а также интегральная функциональная активность популяции естественных киллеров. Некоторое снижение активности этих клеток в период предполетной подготовки позволило предположить возможность влияния стресса на их характеристики (Рыкова М.П., 1984; Мешков Д.О., 1990, 1995; Konstantinova I.V., 1995). Нельзя не отметить, что похожие изменения ряда показателей естественной цитотоксичности отмечались Г.Т. Сухих при исследовании влияния стресса на систему естественных киллеров (Сухих Г.Т., 1985, 1983). Электронно-микроскоприческое исследование естественных киллерных клеток космонавтов после завершения орбитальных экспедиций показало нарушение их структуры и локомоторного аппарата, выражавшиеся; в нарушении ориентации комплекса Гольджи и секреторных гранул при взаимодействии с чужеродными клетками-мишенями..
Исследование уровней общего и специфического IgE у человека при воздействии факторов, сопутствующих длительному пребыванию в герметично замкнутом объекте
Метод наземного моделирования действующих факторов космического полета позволяет эффективно исследовать многие проблемы медико-биологического обеспечения пилотируемых полетов. Таким примером стал модельный эксперимент с длительной изоляции, проводившийся в ГНЦ РФ-ИМБП РАН в период 2000-2001 гг. (Баранов В.М. и др., 2001). В ходе эксперимента моделировались основные условия Международной космической станции (МКС), за исключением микрогравитации: изоляция и замкнутый объем, параметры окружающей среды, включая состав атмосферы, влажность, температуру, шум и т.д.; основные полетные операции - монтаж и стыковка, коммуникации с наземными службами, питание, санитарно-гигиенические процедуры.
Гипотетически можно предполагать, что в условиях воздействия различных факторов среды обитания, присущих герметически замкнутым помещениям, могут создаваться условия для развития аллергии, оказывающей непосредственное влияние на работоспособность и состояние здоровья человека, находящегося в этих условиях: Одним из лабораторных признаков наличия аллергических заболеваний может служить повышенная концентрации IgE-антител в сыворотке обследуемого.
Роль иммуноглобулинов в иммунном ответе и защитных функциях иммунной системы различна (Хаитов Р.М., 2003). Давно признанным фактом является то, что формирование аллергических реакций немедленного типа происходит благодаря повышенному синтезу IgE (Адо А.Д., Пылкий В.И., Беклемишев Н.Д., 1978, 1979). Эти механизмы достаточно хорошо изучены и заключаются в том, что при развитии аллергического ответа формируются комплексы, состоящие из аллергена-антигена и антитела-макрофага. Это приводит к трансформации В-лимфоцитов в плазматические клетки, которые при последующем контакте с аллергеном синтезируют IgE. В настоящем исследовании выявлялась сенсибилизации к наиболее распространенным аллергенам в условиях измененной среды обитания и выявления степени корреляции между уровнями общего и специфического IgE в условиях изоляции в замкнутом объеме.;
Материалом исследований служила сыворотка 12 здоровых человек в возрасте от 27 до 48 лет, находившихся различное время (от ПО до 240 суток) в условиях длительной изоляции: 1-я группа 4 человека находилась в изоляции 240 суток, а 2-я и 3-я группа по 4 человека в каждой пребывали в изоляции по 110 суток (В.М. Баранов и др., 2001). Для тестирования использовались ингаляционные и пищевые аллергенов. Состав этих панелей приведен в таблице 8.
Мы изучали значения концентрации общего IgE в сыворотке до изоляции (Фоні и Фон2), несколько значений (от 3 до 8-ми) во время изоляции и на 1-е, 7-е и 14-е сутки после изоляции. При анализе содержания специфических IgE-антител производили измерения указанного параметра в сыворотке, полученной до изоляции (Фоні), в середине периода изоляции, а также на 1-е или 7-е сутки после изоляции.
Полученные результаты содержания общего IgE приведены на рисунках 8 и 9, специфических IgE-антител - в таблице 9.
Результаты статистического анализа общего IgE были произведены при помощи встроенного пакета анализа Microsoft Excel. Для каждой серии измерений всех испытуемых мы имеем следующие средние значения (здесь и далее приведены доверительные интервалы, соответствующие доверительной вероятности Р=0,95): М[А]=300,6±30,5; М[В]=11,7±2,б;. М[С]=39,6±9,7; M[D]=43,1±17,3; М[Е]=15,3±6,5; M[F]=79,9±16,7; M[G]=44,6±10,4; М[Н]=24,4±13,9; M[I]=185,2±47,U М[К]=169,8±14,6; M[L]=142,9±10,7; М[М]=64,8±61,7. Из статистического анализа вьшадают данные по испытателям Н и М в силу недостаточного количества членов выборки для рассмотрения ее по нормальному закону распределения и сравнения в дальнейшем с остальными результатами.
Анализируя оценки для средних значений, приведенных выше, можно сделать вывод в каких случаях можно считать измеренные значения с определенной степенью достоверности отражают динамику изменения общего IgE, а не являются случайными точками.
При рассмотрении первой группы испытуемых (изоляция 240 суток) прослеживается общая тенденция к снижению уровня IgE-AT. Так, для испытателя А достоверным является снижение общего IgE в середине периода изоляции (123 сутки) более чем на 23,9%, при этом уровень общего IgE остается повышенным. У обследованного В наблюдается колебание уровня IgE около среднего значения со значительным (более 50%) снижением в период реабилитации, У испытателя С на фоне постепенного снижения уровня IgE-AT выделяется повышение на 151 сутки изоляции с последующим снижением рассматриваемого показателя.
Во второй и третьей группах обследуемых (изоляция НО суток) значимых изменений не наблюдалось, причем, если во второй группе значения общего IgE были в норме, то в третьей - несколько завышенными. Обращает на себя внимание повышение уровня общего IgE у обследуемого М в середине периода изоляции (Рис. 7)..
У испытуемого А выявлен повышенный уровень специфических IgE-антител по более чем 12 аллергенам из 18 рассматриваемых. Причем класс 2 и выше имеют следующие аллергены: пыльца подорожника, пыльца ржи, креветки и ржаная мука. Повышенный уровень специфических IgE наблюдается на фоне высоких значений общего IgE.
У обследуемого С был зарегистрирован высокий уровень специфических IgE-антител к креветкам и соевым бобам на фоне достаточно стабильного и в пределах нормы уровня общего IgE. Интересно, что анализ крови, взятой в период реабилитации, свидетельствует о нормализации уровня специфических иммуноглобулинов класса Е к упомянутым выше аллергенам. В то же время у этого же обследуемого наблюдалось снижение уровня общего IgE - более чем на 50% по сравнению с фоновыми значениями.
Анализируя данные, полученные по второй и третьей группам обследуемых (таблица 10), можно сделать вывод, что в результате длительного пребывания человека в условиях изоляции, его сенсибилизация к ингаляционным (испытуемые А, С, К, L) , пищевым (испытуемые А, С, М) аллергенам имеет тенденцию к убыванию.
Эти результаты хорошо коррелируют с изменениями уровня общего IgE в сыворотке крови обследуемых, в частности, показано, что вероятность появления сенсибилизации к тому или иному аллергену увеличивается с увеличением уровня общего IgE.
Определение уровня иммуноглобулинов классов А, М и G (TgG, TgM, IgA) у четырех обследуемых первой группы показало, что по усредненным цифрам эти показатели гуморального иммунитета существенно не изменялись.
Результаты обследования космонавтов, принимавших участие в космических полетах различной продолжительности
Обобщая результаты исследований влияния длительной изоляции в гермообъекте на выработку антител IgE-класса, можно высказать предположение, что пребывание в герметично замкнутом пространстве при поддержании условий микроклимата и газовой среды в рамках, близких к гигиенической норме, не привело к усилению IgE-ответа. Иммуноглобулин класса Е, возникший в ходе эволюции позже всех других классов иммуноглобулинов, имеет всю атрибутику общих закономерностей строения, запуска синтеза, сборки молекулы, механизмов регуляции, присущих таковым других мономерных иммуноглобулинов.. К настоящему времени накопилось множество данных о регуляторной роли IgE,. осуществляемой через связывание собственных рецепторов - высокоаффинного FceRI, представленного на базофилах, тучных клетках, клетках Лангерганса, моноцитах, или низкоаффинного FCERII (CD23), который несут на своей поверхности некоторые Т- и В-лимфоциты, моноциты, дедритные клетки, эозинофилы и тромбоциты (Вейсман И., Худ Л., Вуд У.; 1983). Регуляция иммунного ответа и реакций локального воспаления опосредуется набором цитокинов, продукция которых усиливается в результате взаимодействия IgE с FceRI или CD23 на клетках-мишенях. Кроме того, IgE-антитела стимулируют специфический иммунный ответ, облегчая представление антигена всеми разновидностями вспомогательных клеток (В-лимфоциты, моноциты, дендритные клетки, тучные клетки, клетки Лангерганса). Изучение роли IgE, а также цитокинов, запускающих, тормозящих или усиливающих синтез IgE в иммунном ответе при воздействии на организм факторов космического полета только начинается.
В то же время, проведенные исследования показали, что в условиях длительной изоляции в гермообъекте могут создаваться условия развития опосредованных лимфоцитами-эффекторами реакция сенсибилизации к бактериальным аллергенами (IV тип аллергических реакций - гиперчувствительность замедленного типа). Реакции этого типа обусловлены взаимодействием антигена с премированными лимфоцитами, в результате которого происходит трансформация лимфоцитов, образование и выделение медиаторов ГЗТ -лимфокинов. Выявленное во время длительной изоляции торможение миграции лейкоцитов в присутствии туберкулина можно расценивать как свидетельство активации сенсибилизированных лимфоцитов - клеток памяти, которая приводит к увеличению синтеза лимфоцитами фактора, ингибирующего миграционную активность клеток. Практически все здоровые люди в течение жизни неоднократно подвергаются вакцинации живой противотуберкулезной вакциной БЦЖ, причем у всех вакцинированных в течение значительного срока (1-2 месяца) после введения этого препарата выявляются аллергические реакции на него. Контакт с этим препаратом или микобактерией туберкулеза у обследуемых лиц при проведении исследования был исключен вследствие строгого медицинского отбора и контроля. Поскольку на ранних сроках изоляции (39-е и 67-е сутки) такой картины не наблюдалось, то можно с определенной степенью вероятности предположить, что продолжительное пребывание человека в условиях гермообъекта может способствовать формированию аллергических реакций, опосредованных Т-лимфоцитами.
В последние годы накапливается все больше данных о том, что часто именно факторы внешней среды являются ведущими, определяя особенности течения многих иммунопатологических процессов. Однако необходимо учитывать тот факт, что система иммунитета функционирует как сложный механизм, состоящий из различных клеточных и гуморальных компонентов. И понять причины сдвигов в функционировании этого механизма при воздействии на организм различных антропогенных факторов невозможно, анализируя лишь отдельное его звено. В связи с этим основной задачей иммунологических исследований, направленных на изучение влияния таких факторов как высокое гидростатическое давление и повышенное парциальное давление индифферентных газов, кислорода и их смесей на иммунологическую резистентность человека, является оценка иммунологического статуса с использованием спектра иммунологических методов, характеризующих состояние как клеточного, так и гуморального иммунитета.
Глубоководные спуски или их моделирование методом насыщенных длительных погружений (ДІЇ) в глубоководных водолазных комплексах характеризуются не только длительным пребыванием в замкнутых гермообъектах, но и значительным увеличением давления газовой среды и изменением ее состава (Смолин В.В., Соколов Г.М., Павлов Б.Н., 1999). Следует отметить также, что необходимая при глубоководных погружениях замена азота на гелий требует поддержания в барокамере более высокой температуры (около 30 С), которая в этих условиях является комфортной. И хотя при моделировании глубоководных погружений не было показано патологических сдвигов метаболизма у человека: (Буравкова Л.Б. и др., 1995, 1998) , некоторые изменения иммунного статуса были зарегистрированы (Мешков Д.О., Рыкова М.П., 1998). Разработка и апробация в ГНЦ РФ-ИМБП РАН метода ДП в кислородно-гелиевой среде для лечения декомпрессионных заболеваний (Смолин В.В., Соколов Г.М., Павлов Б.Н., 1999, 2001) потребовали ответа на вопрос не повлияет ли длительное пребывание в условиях повышенного давления и измененной газовой среды на аллергический статус человека.
В задачи данной работы входило изучение влияния длительного (5 и 7 суток) пребывания в барокамере под избыточным давлением 40 м вод.ст. в гипероксической кислородно-гелиевой среде на уровень общих и специфических иммуноглобулинов в крови у испытуемых-добровольцев при моделировании глубоководного погружения в наземном ба-рокомплексе ГВК-250 (Павлов Б.Н., 2001).
Материалом исследования служила венозная кровь, взятая у обследованных двух групп добровольцев в фоновом периоде и на 1-е сутки после окончания модельного эксперимента.
У первой группы добровольцев измерялись концентрации общего IgE и определялось наличие специфических IgE-AT к аллергенам, указанным в таблице 8, первая колонка. У второй группы добровольцев кровь исследовали уровень иммуноглобулинов А, М, G и Е классов, а также наличие специфических IgE-AT к расширенному спектру аллергенов (табл. 8) и специфических IgG-AT к основным группам пищевых продуктов, перечисленных в таблице 14. Уровень иммуноглобулинов трех основных классов (IgG, IgM, IgA) в плазме крови измеряли методом радиальной иммунодиффузии в геле, выявление сенсибилизации организма к аллергенам бактериальной природы методом определения миграционной активности лейкоцитов в присутствии аллергенов Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenus, ("внешний" биотоп человека), Escherichia coli, Proteus mirabilis ("внутренний" биотоп человека), анализ реактивности иммунокомпетентных клеток в присутствии туберкулина методом определения миграционной активности лейкоцитов, оценку концентрации общего иммуноглобулина Е (IgE) в плазме крови методом твердофазного иммуноферментного анализа.
