Адаптационные возможности иммунной системы в условиях хронического воздействия фенола

Уровень здоровья населения ставится в этических принципов медико-биологических прямую зависимость от интенсивности, продолжительности влияния загрязнения и степени адаптации индивида к среде обитания [3, 5]. Наиболее эффективным вариантом снижения и профилактики антропогенного прессинга является комплексный мониторинг состояния природной среды и ее обитателей, одним из элементов которого является оценка действия ксенобиотиков на иммунную систему организма как наиболее чувствительную к токсикантам [4, 12].

Цель работы : оценить особенности изменения адаптационных возможностей у детей, проживающих в условиях хронического воздействия фенола.

Материалы и методы. Исследование выполнены на примере детского населения Пермского края. Группу наблюдения составили 154 ребенка младшего дошкольного возраста, постоянно проживающие на территории наблюдения и посещающие не менее 1 года детские организованные учреждения, расположенные на расстоянии от 0,3 до 3 километров от источника загрязнения среды обитания исследуемыми органическими соединениями (фенол) [9]. Биомедицинские исследования у детей выполнены в соответствии с обязательным соблюдением

исследований, изложенных в Хельсинкской декларации 1975 года с дополнениями 1983 года.

Для выявления воздействия химических факторов среды обитания на состояние здоровья проведены натурные исследования содержания приоритетных загрязняющих веществ (фенол) в атмосферном воздухе в районе детских садов на территории интенсивного промышленного освоения. Идентификация фенола в биосредах (кровь) выполнялось в соответствии с методическими указаниями «Сборник методик по определению химических соединений в биологических средах», утвержденными Минздравом России 06.09.99. №763-99 – 4.1.779.99. Фенотипирова-ние лимфоцитов, идентификацию мембранных и внутриклеточных маркеров апоптоза, детекцию апоптоза проводили на проточном цитометре FACSCalibur фирмы «Becton Dickinson» («BD», USA), компьютерную обработку осуществляли с использованием программы CellQuestPrO. Определение субпопуляций лимфоцитов (CD25+, CD95+ (FAS)) проводили методом мембранной иммунофлюоресценции с использованием панели меченых моноклональных антител (МКАТ) к мембранным CD-рецепторам («BD», USA; «Becman Coulter» «BC», USA). Для определения уровня экспрессии рецептора к фактору некроза опухоли-α 1-го типа (TNFRI) использовали ци-тофлюориметрический метод, основанный на взаимодействии соответствующих МКАТ с мембранным рецептором к TNFα на лимфоцитах. Уровень апоптоза лимфоцитов определяли с помощью окрашивания аннексином V-FITC

(Annexin V-FITC) и 7-аминоактиномицином D (7-AAD (7-aminoactinomycin D) («BС», USA). Annexin V-FITC⁺7-AAD^- – ранний апоптоз (апоптотические клетки), Annexin V-FITC⁺7-AAD⁺ – поздний апоптоз и некроз [10]. Цитокины (TNFα, фактор некроза опухоли альфа) определяли с помощью иммуноферментного анализа (тест-системы фирмы «Вектор-Бест», г. Новосибирск) на анализаторе «El x 808IU».

Для выбора критериев оценки значимости межгрупповых различий средних проверяли соответствие формы выборочных распределений нормальному, используя критерий χ², а также контролировали равенство генеральных дисперсий с помощью F-критерия Фишера. В случае отклонения от нормального распределения, для сравнения данных использовали непараметрический U-критерий Манна-Уитни. При соответствии данных нормальному распределению использовали t -критерий Стьюдента. Результаты исследования представлены в виде среднего значения ( М ) и ошибки средней ( m ) изученных показателей. Во всех процедурах статистического анализа рассчитывался достигнутый уровень значимости (p ), при этом критический уровень значимости в данном исследовании принимался равным 0,05.

Результаты и их обсуждение. При исследовании качества атмосферного воздуха на территории наблюдения зарегистрированы превышения фенола до 2,7 ПДК с.с. (предельно допустимая концентрация среднесуточная) и до 1,9 ПДК м.р . (предельно допустимая концентрация максимально разовая). Кратность превышения ПДК с.с. иПДК м.р . фенола составляет 2,7 раза и 1,9 раз соответственно. Средняя концентрация фенола в крови детей, проживающих на территории наблюдения, составила 0,223±0,029 мг/дм³, что статистически значимо ( р <0,05) превышает фоновые значения 0,010±0,007 мг/дм³. Все обследуемые дети, проживающие в условиях внешнесредовой экспозиции органическими соединениями, были поделены на три группы с учетом контаминантной нагрузки фенолом. Результаты обследования выявили, что у детей II (содержание фенола в крови в диапазоне 0,0410,080 мг/дм³) и III (контаминация биосред фенолом выше 0,081 мг/дм³) групп среднее содержание фенола в крови статистически значимо ( р <0,05) превышают среднегрупповое содержание анализируемого вещества в образцах крови детей I группы (диапазон фенола в крови 0-0,040 мг/дм³) (табл. 1). В условиях длительной экспозиции фенолом у экспонируемого населения в крови регистрируется фенол, который можно рассматривать как маркер экспозиции [7].

Таблица 1. Диапазон концентрации фенола в крови обследуемых детей и соответствующие уровни показателей ( M±m )

Примечание: ^р1 - различие между I группой и II группой по средним величинам р <0,05; ^р2 - различие между I группой и III группой по средним величинам р <0,05

Оценка иммунного статуса показала, что у детей II группы статистически значимо ( р <0,05) снижено количество Т-лимфоцитов, экспрессирующих СD95-антиген, а также достоверно

( р <0,05) реже определяется внутриклеточный белок р53 в сравнении с результатами, полученными у детей I группы. Обнаружено, что у детей при контаминации биосред фенолом выше 0,081

мг/дм³ статистически значимо ( р <0,05) повышается количество Annexin V-FITC⁺7-AAD^--лимфоцитов относительно значений, полученных у обследуемых I группы. Анализ иммунограмм, выявил, что у детей III группы статистически значимо ( р <0,05) снижена экспрессия белка р53 и TNFRI в сравнении с результатами, зарегистрированными у детей I группы.

При содержании фенола в биосредах в диапазоне 0-0,040 мг/дм³ у детей формируется срочная адаптация, ассоциированная с воздействием фенола. Повышение в биологических субстратах концентрации изучаемого вещества от 0,041 мг/дм³ до 0,08 мг/дм³ уобследуемых вызывает снижение срочных адаптационных возможностей организма, что проявляется в достоверном ( р <0,05) снижении экспрессии сигнального маркера СD95⁺ и отсутствием активации апоптоза в условиях повышения гаптенной нагрузки. Увеличение в крови концентрации фенола более чем 0,081 мг/дм³ формирует долгосрочную адаптацию, что выражается в модификации (стимуляции) апоптоза ( р <0,05) иммунокомпетентных клеток на фоне стабилизации количества СD95⁺-клеток.

Долгосрочные адаптационные процессы в условиях повышенной внешнесредовой экспозиции фенолом у обследуемых детей достигаются за счет активации FAS-зависимого апоптоза на фоне угнетения факторов, опосредующих TNF-зависимый и р53-зависимый апоптоз. Роль апоптоза значима в уравновешивании эффекта клеточной пролиферации, дифференцировке, а также в элиминации функционально неполноценных иммунокомпетентных клеток. Для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма в условиях экспозиции необходима функциональная активность всех звеньев иммунной системы в полном объеме и на всех этапах реализации адаптации.

Среди таких черт в приспособлении организма к любым факторам среды следует выделять два вида адаптации – срочную, но несовершенную, и долговременную, совершенную [6]. В результате длительного, постоянного или многократно повторяющегося действия на организм факторов среды постепенно возникает долговременная адаптация. Основными условиями долговременной адаптации являются последовательность и непрерывность воздействия экстремального фактора [1]. Принципиальной особенностью долговременной адаптации является то, что она возникает не на основе готовых физиологических механизмов, а на базе вновь сформированных программ регулирования [8]. Долговременная адаптация, по существу, развивается на основе многократной реализации срочной адаптации и характеризуется тем, что в итоге постепенного количественного накопления каких-то изменений организм приобретает новое качество в определенном виде деятельности – из неадаптированного превращается в адаптированный [11]. Как срочная, так и долговременная адаптация организма к действию стрессорных раздражителей начинается с нарушений гомеостаза организма. Вероятность того, что конкретное химическое вещество вызовет нарушение гомеостаза, в конечном счете, зависит от ряда переменных, включая уровень воздействия химического вещества на организм, распределение и удержание химического вещества по мере попадания в организм, эффективность систем метаболической активации и/или детоксикации в тканях-мишенях и др. [2].

Выводы: у детей, проживающих в условиях хронического воздействия фенола, при содержании данного вещества в крови от 0 до 0,04 мг/дм³ формируется срочная (несовершенная, незавершенная) адаптация; при концентрации от 0,041 мг/дм³ до 0,08 мг/дм³ – переход от срочных на долгосрочные адаптационные процессы (снижение ( р <0,05) экспрессии СD95⁺-рецептора, тенденция снижения апоптоза); при концентрации более 0,08 мг/дм³ – долгосрочные (совершенная) адаптационные реакции, реализуемые за счет активации FAS-зависимого апоптоза при ингибировании составляющих TNF- и р53-зависимого апоптоза (повышение ( р <0,05) количества СD95⁺-лимфоцитов и Annexin V-FITC⁺7-AAD^--лимфоцитов, снижение ( р <0,05) экспрессии TNFRI⁺-клеток и внутриклеточного белка р53). Очевидно, до начала действия фактора, к которому развивается адаптация, в организме отсутствует полностью сформированный механизм, обеспечивающий адекватное приспособление.