Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время актуальной является проблема развития и коррекции состояний, сопровождающихся нарушением функционирования иммунной системы организма. Интенсивные исследования в последние десятилетия в области теоретической и клинической иммунологии способствовали выявлению широкого круга заболеваний, обусловленных дисфункцией различных звеньев иммунитета и требующих иммунокорригирующей терапии. Поиск средств и способов регуляции иммунологической реактивности организма человека и животных стал одним из приоритетных направлений развития современной медицины и ветеринарии (Астафьева Н.Г. и др., 2008; Енукашвили А.И., 2011; Иванова С.Ф., Сухинин А.А., 2011; Нестерова И.В., 2008; Хаитов Р.М., Пинегин Б.В., 2005; Gertsch J. et al., 2011; Kumar S. et al., 2011; Luss L.V., 2005; Margalit M., 2005; Wagner H., 1991).
Потребность в лекарственной коррекции нарушенных функций организма в настоящий момент ощущается особенно остро. Воздействие неблагоприятных экологических факторов, стрессовые ситуации, применение некоторых лекарственных препаратов (в первую очередь глюкокортикоидов, антибиотиков, цитостатиков, туберкулостатиков и др.) неизбежно приводят к нарушению иммунного статуса организма. Иммунная недостаточность приводит к снижению эффективности проводимой фармакотерапии, способствует активизации условно-патогенной микрофлоры, смене возбудителя и к суперинфекции, что, в свою очередь, приводит к затяжному течению болезни, тяжелым осложнениям, а в ряде случаев – к летальному исходу. Поэтому восстановление функциональной активности иммунной системы является непременным условием успеха комплексной терапии различных патологических состояний (Винницкий Л.И. и др., 2008; Клевцова М.Н., 2008; Лебедева М.И., 2011; Локтионов А.Л., 2011; Лунев М.А. и др., 2011; Мухамадиева Л.Р., 2011; Фомин В.В. и др., 2008; Bisheva I.V. et al., 2005; Karaulov A.V., Kokushkov D.V., 2005; Vitkovsky Yu., 2005). В связи с этим, оправдан значительный интерес исследователей к использованию средств, способных предупреждать и корригировать нарушения в иммунной системе организма. Арсенал современных иммуномодуляторов представлен, в основном, синтетическими лекарственными средствами. Лишь в последние десятилетия начали уделять внимание средствам природного происхождения. Иммуноактивные продукты высших растений, изученные в наименьшей степени, в отличие от синтетических имеют ряд преимуществ: мягкое иммуномодулирующее действие, низкая токсичность, способность к активации функций не только иммунной, но и нервной и эндокринной систем, благодаря наличию биологически активных веществ, оказывающих комплексное воздействие на организм в целом (Бакуридзе А.Д. и др., 1993; Борсук О.С. и др., 2011; Лазарева Д.Н. и др., 2005; Gertsch J. et al., 2011; Kumar S. et al., 2011; Wagner H., 1991).
К настоящему времени вопросы патогенеза вторичных иммунодефицитных состояний, а также методологические аспекты иммунокоррекции, несмотря на их актуальность и значимость, в литературе отражены отрывочно и крайне недостаточно (Бедулева Л.В., Меньшиков И.В., 2008; Угнич К.А.и др., 2008; Шмагель К.В., 2008; Browne S.K., Holland S.M., 2010; Matsumoto K., 1982; Sanz J.M. et al., 2009; Yoshikazu M., Routes J.M., 2008). Имеющиеся сведения о влиянии метаболитов лекарственных растений на иммунную систему носят скрининговый характер или являются
фрагментарными. Практически не изучено протекторное действие иммуномодуляторов растительного происхождения в условиях иммуносупрессии, а также не ясными остаются многие аспекты механизма иммуномодулирующего действия большинства фитопрепаратов.
Изложенные обстоятельства обосновывают необходимость продолжения поиска средств, обладающих иммунопротекторным действием, безопасных для организма, эффективных при применении в условиях вторичных иммунодефицитов. Подобным требованиям соответствуют средства из лекарственных растений, приготовленные из отечественного сырья.
Таким образом, решение проблем диагностики, профилактики и лечения вторичной иммунной недостаточности организма зависит как от всестороннего изучения морфофункциональных показателей состояния иммунной системы в норме и в условиях патологии, так и от выбора эффективных лекарственных средств, рекомендуемых в качестве иммуномодуляторов.
Целью исследования явилось определение особенностей нарушений функций иммунной системы, вызванных цитостатиком азатиоприном, антибиотиком канамицином и туберкулостатиками, и оценка эффективности растительных средств при экспериментальных вторичных иммунодефицитах.
Для достижения указанной цели были сформулированы следующие задачи:
-
определить влияние цитостатика азатиоприна, антибиотика канамицина и туберкулостатиков: изониазида, рифампицина, пиразинамида, стрептомицина на функциональное состояние клеточного, гуморального и макрофагального звеньев иммунитета и оценить их влияние на процессы свободнорадикального окисления липидов и активность ферментов антиоксидантной защиты организма;
-
изучить морфофункциональное состояние центрального органа иммунной системы – тимуса при экспериментальной иммунодепрессии, вызванной цитостатиком азатиоприном;
3) оценить иммунокорригирующие свойства моноэкстрактов – сухих экстрактов
пятилистника кустарникового, сабельника болотного, софоры желтоватой в отношении
основных звеньев иммунной системы организма при моделировании вторичных
иммунодефицитов, вызванных применением азатиоприна, канамицина и
туберкулостатиков;
4) оценить влияние многокомпонентных растительных средств (сухих
полиэкстрактов «Иммунополифит», «Фитоуросепт», «Нефрофит») на состояние
клеточного, гуморального и макрофагального звеньев иммунной системы организма
при иммуносупрессии;
5) изучить влияние основных индивидуальных соединений растительного
происхождения на состояние основных звеньев иммунной системы организма при
иммунодепрессии;
-
сопоставить эффективность исследуемых растительных средств и препарата сравнения – экстракта элеутерококка колючего по отношению к основным звеньям иммунитета в условиях иммуносупрессии;
-
выявить основные молекулярно-клеточные механизмы иммуномодулирующего действия растительных средств.
Научная новизна. Проведены комплексные экспериментальные исследования по влиянию цитостатика азатиоприна, антибиотика канамицина и туберкулостатиков:
изониазида, рифампицина, пиразинамида, стрептомицина на морфофункциональное состояние иммунной системы организма экспериментальных животных (мышей, белых крыс) и обоснована возможность и целесообразность коррекции растительными средствами вторичных иммунодефицитов. Установлено, что воздействие данных ксенобиотиков на организм животных сопровождается резким угнетением показателей клеточного, гуморального и макрофагального звеньев иммунного ответа. Введение цитостатика азатиоприна вызывает резкие изменения морфофункционального состояния центрального органа иммуногенеза – тимуса интактных животных, характеризующиеся инволюцией, инверсией слоев и сосудистыми нарушениями, связанными, прежде всего, с уменьшением количества клеток лимфоидного ряда, а также жировым перерождением органа. Установлена важная роль активации процессов свободнорадикального окисления липидов, угнетения эндогенной антиоксидантной системы организма и связанной с этим деструкции мембранных структур иммунокомпетентных клеток в патогенезе вторичных иммунодефицитных состояний независимо от природы повреждающего фактора.
В работе впервые установлена выраженная иммуномодулирующая активность растительных лекарственных средств – моноэкстрактов (сухих экстрактов пятилистника кустарникового, сабельника болотного, софоры желтоватой), многокомпонентных растительных средств (сухих полиэкстрактов «Иммунополифит», «Фитоуросепт», «Нефрофит»), а также индивидуальных соединений растительного происхождения в экспериментально-терапевтических дозах на показатели основных звеньев иммунной системы при вторичных иммунодефицитах.
Определены особенности иммуномодулирующего действия испытуемых средств и их фармакотерапевтическая направленность при иммунодепрессиях. Показано, что сухой экстракт пятилистника кустарникового наиболее эффективен в отношении клеточного звена, сухой экстракт софоры желтоватой – гуморального звена, сухой экстракт сабельника болотного – макрофагального звена иммунного ответа. Курсовое введение животным сухого экстракта пятилистника кустарникового в условиях иммуносупрессии нормализует морфофункциональное состояние тимуса, что выражается в восстановлении структурных компонентов тимуса.
Установлена выраженная иммуномодулирующая активность индивидуальных соединений: моноглюкозида сирингарезинола из скорцонеры испанской, флаванонов из софоры желтоватой (софорафлаванон G и кураринон), а также полисахаридов при экспериментальной иммунодепрессии. Показана зависимость степени выраженности иммуномодулирующей активности полисахаридов от их структуры: чем больше степень разветвления, тем выше активность.
Доказана важная роль усиления антигенпрезентирующей функции макрофагов при азатиоприновой иммуносупрессии, повышения продукции противовоспалительных (IL-4, IL-10) и снижения провоспалительного (IL-8) цитокинов мононуклеарными клетками тимэктомированных животных; угнетения супрессорной активности Т-лимфоцитов у иммунизированных животных; снижения продукции стимулированными макрофагами периферической крови здоровых доноров провоспалительных (IL-1, TNF-) цитокинов, стимуляции экспрессии маркеров Т-лимфоцитов (СD4) мононуклеарами здоровых доноров в механизме иммуномодулирующего действия сухого экстракта пятилистника кустарникового. Общим молекулярно-клеточным механизмом в иммуномодулирующем действии растительных средств является их способность
стабилизировать мембраны иммунокомпетентных клеток, реализация которой связана с ингибированием процессов свободнорадикального окисления липидов и повышением активности ферментов антиоксидантной защиты организма.
Практическое значение. Полученные результаты вносят вклад в развитие биологии и ветеринарной медицины, поскольку они расширяют представления о механизмах развития вторичной иммунной недостаточности и аргументируют необходимость коррекции дисфункций иммунной системы организма животных и человека. Результаты исследований дополняют представления о степени угнетающего действия различных факторов (в том числе цитостатика азатиоприна) на тимус, как центральный орган иммунной системы, и должны учитываться в комплексной оценке последствий этих воздействий на организм.
Экспериментально обоснована возможность и целесообразность коррекции растительными средствами вторичных иммунодефицитов, что позволяет рекомендовать их для лечения и профилактики иммунодефицитных состояний у животных и человека в качестве как самостоятельных кормовых и пищевых биологически активных добавок, так и биологически активных компонентов кормового рациона животных и продуктов профилактического назначения.
Результаты проведенных исследований включены в полный отчет по доклиническим испытаниям сухого экстракта пятилистника кустарникового, который представлен в Фармкомитет Минздравсоцразвития РФ для получения разрешения на его клиническое изучение в качестве лекарственного препарата, предназначенного для лечения и профилактики иммунодефицитных состояний, а также в отчеты по доклиническим испытаниям сухих экстрактов сабельника болотного, «Нефрофита», «Фитоуросепта». Материалы исследований включены в учебное пособие «Основы иммунодиагностики и иммунокоррекции», рекомендованное Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для системы послевузовского профессионального образования врачей, и используются в учебном процессе на кафедрах общей патологии человека; фармакологии, клинической фармакологии и фитотерапии медицинского факультета Бурятского государственного университета; анатомии, гистологии и патоморфологии Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова; внутренних незаразных болезней, клинической диагностики и фармакологии Иркутской государственной сельскохозяйственной академии и Башкирского государственного аграрного университета. По результатам исследований получен 1 патент РФ (№ 2178709 от 27.01.2002 «Способ получения вещества, обладающего иммуномодулирующей активностью») и 3 Регистрационных удостоверения Минздравсоцразвития РФ на биологически активные добавки к пище – Экстракт пятилистника кустарникового (РУ № 77.99.11.3.У.3233.4.10), «Нефрофит» (РУ № 005449.Р643.07.2003) и «Фитоуросепт» (РУ № 005463.Р643.06.2003).
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Особенности иммунодепрессивного действия цитостатика азатиоприна,
антибиотика канамицина и туберкулостатиков; важная роль индукции
свободнорадикальных процессов и связанной с этим деструкции мембранных структур
иммунокомпетентных клеток в механизме развития вторичных иммунодефицитных
состояний.
2. Морфофункциональное состояние центрального органа иммуногенеза - тимуса
интактных животных под влиянием цитостатика азатиоприна, характеризующееся инволюцией, инверсией слоев и сосудистыми нарушениями, связанными, прежде всего, с уменьшением количества клеток лимфоидного ряда, а также жировым перерождением органа; восстановление нарушенной структуры тимуса в условиях коррекции сухим экстрактом пятилистника кустарникового.
3. Особенности иммуномодулирующего действия растительных средств:
моноэкстрактов (преимущественное влияние сухого экстракта пятилистника
кустарникового в отношении клеточного, сабельника болотного – макрофагального и
софоры желтоватой – гуморального звеньев иммунной системы) и многокомпонентных
растительных средств (сухих полиэкстрактов «Иммунополифит», «Фитоуросепт»,
«Нефрофит»).
4. Особенности иммуномодулирующего действия индивидуальных соединений из
лекарственных растений: моноглюкозида сирингарезинола из скорцонеры испанской,
флаванонов из софоры желтоватой (софорафлаванон G и кураринон), а также
полисахаридов.
5. Эффективность исследуемых растительных средств сопоставима с таковой
препарата сравнения - экстракта элеутерококка колючего по отношению к основным
звеньям иммунитета в условиях иммуносупрессии.
6. Важная роль усиления антигенпрезентирующей функции макрофагов, угнетения
супрессорной активности Т-лимфоцитов, стимуляции экспрессии маркеров Т-
лимфоцитов (СD4), повышения содержания противовоспалительных цитокинов (IL-4,
IL-10), снижения продукции провоспалительных цитокинов (IL-1, IL-8, TNF-) в
механизме иммуномодулирующего действия сухого экстракта пятилистника
кустарникового; способность ингибировать процессы свободнорадикального окисления
липидов как один из общих молекулярно–клеточных механизмов в действии
растительных средств при экспериментальных вторичных иммунодефицитах.
Апробация материалов диссертации. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на: VIII, IX, X, XI Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2001, 2002, 2003, 2004); Всероссийском конгрессе «Традиционная медицина-2000» (Москва, 2000); VI Всероссийской конференции по патологии клетки (с международным участием) (Москва, 2000); Международной научно-практической конференции «Флора, растительность и растительные ресурсы Забайкалья» (Новосибирск, 2000); Всероссийской научной конференции «Разработка и внедрение новых методов и средств традиционной медицины» (Москва, 2001); Сибирском конкурсе молодых ученых «Терапия и фундаментальные науки – перспективы содружества в новом тысячелетии» (Новосибирск, 2001); V, VIII, Х, XI Международном конгрессе «Современные проблемы аллергологии, иммунологии и иммунофармакологии» (Москва, 2002, 2007, 2011, Казань, 2009); II Международном конгрессе «Эндоэкологическая медицина. Терапия, оздоровление, профилактика в условиях кризиса экологии организма» (Москва-Халкидики, 2002); Международной научно-практической конференции «Химия и применение природных и синтетических биологически активных соединений» (Алматы, 2004); VI Симпозиуме по фенольным соединениям (Москва, 2004); Международной конференции «Дорно-орнийн анагаах ухааны хосолмол тогтолцоо» (Уланбатор, 2005); The Second International Symposium on Chemistry of Herbal Medicine and Mongolian Drug (Ulaanbaatar, 2006); Second International Сonference on «Traditional medicine: current situation and future status» (Ulaanbaatar, 2006);
III International Scientific Conference «Traditional medicine: a current situation and perspectives of development» (Ulan-Ude, 2008); Национальной конференции «Аллергология и клиническая иммунология – междисциплинарные проблемы» (Москва, 2008); Международном иммунологическом форуме (Санкт-Петербург, 2008, 2011); The 4th International Symposium on Traditional Medicine and Innovative Drugs (Erdos, 2009); Межрегиональном форуме «Актуальные вопросы аллергологии и иммунологии – междисциплинарные проблемы» (Санкт-Петербург, 2010); International scientific conference «Current situation and future trends of drug research and development from natural sources» (Ulaanbaatar, 2010); 5th International symposium on present situation and future development of Mongolian traditional medicine (Ulaanbaatar, 2011); Национальной конференции «Клиническая иммунология и аллергология – практическому здравоохранению» (Москва, 2012).
Связь задач исследований с проблемным планом НИР. Работа выполнена в Отделе биологически активных веществ ФГБУН ИОЭБ СО РАН в соответствии с комплексной научной программой «Создание информационного банка данных по тибетской медицине и разработка новых лекарственных препаратов» (№ государственной регистрации 01.9.40003183); интеграционным проектом СО РАН № 54 «Научные основы разработки новых лекарственных средств. Перспективы использования возобновляемого сырья»; проектом № 146 «Разработка лекарственных и профилактических препаратов для медицины. Фундаментальные основы и реализация», утвержденным Президиумом СО РАН; Лаврентьевским конкурсом проектов СО РАН № 6.22 «Структурно-функциональное исследование биополимеров растительного и базидиального происхождения как соединений с иммуностимулирующей, противовоспалительной и антиоксидантной активностью».
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 160 научных работ, из них 56 статей – в периодических изданиях, рекомендованных ВАК МО и науки РФ, в том числе 3 статьи – в зарубежных журналах; 1 монография, получен 1 патент РФ на изобретение.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 280 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований (5 глав), обсуждения, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы, приложений. Работа иллюстрирована 64 таблицами и 38 рисунками, в том числе 27 микрофотографиями. Список литературы включает 466 источников, из них 338 отечественных и 128 иностранных.
