Адаптационные возможности иммунной системы в условиях хронического воздействия фенола

Автор: Зайцева Нина Владимировна, Дианова Дина Гумеровна, Долгих Олег Владимирович

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Статья в выпуске: 3-6 т.15, 2013 года.

Бесплатный доступ

Изложены результаты обследования детей, проживающих в условиях хронического воздействия фенола. В данном исследовании показано, что диапазон концентраций фенола (от 0 и больше 0,081 мг/дм 3) в крови обследуемых детей определяет динамическое изменение адаптационных возможностей иммунной системы. Соотношением внешних и внутренних условий формируются адаптационные процессы, ассоциированные с неблагоприятным влиянием фенола.

Фенол, адаптация, иммунная система, апоптоз

Короткий адрес: https://sciup.org/148202097

IDR: 148202097

Текст научной статьи 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 )

Показатели

I группа, n =30

II группа, n =60

III группа, n =64

р 1

р 2

концентрация фенола в крови, мг/дм3

диапазон концентрации

0-0,040

0,041-0,080

> 0,081

среднее значение

0,019±0,003

0,051±0,001

0,412±0,029

0,000

0,000

Характеристика биомаркеров апоптоза с учетом уровня токсикантов в к

рови

СD25+, %

5,95±0,55

5,19±0,24

5,97±0,30

0,600

0,700

СD25+, 109/дм3

0,17±0,02

0,15±0,01

0,18±0,01

0,600

0,900

СD95+, %

18,32±1,80

14,22±0,65

20,22±1,27

0,020

0,300

СD95+, 109/дм3

0,52±0,05

0,40±0,02

0,60±0,04

0,045

0,060

р53, %

0,75±0,12

0,69±0,08

0,39±0,08

0,500

0,010

TNFRI, %

0,67±0,10

0,57±0,08

0,30±0,03

0,500

0,002

TNFα, пкг/мл

0,35±0,09

0,40±0,11

0,16±0,06

0,500

0,100

Annexin V-

FITC+7-AAD-,%

0,61±0,08

0,53±0,07

0,99±0,06

0,500

0,002

Annexin V-

FITC+7-AAD+,%

6,45±0,79

6,41±0,58

7,25±0,46

0,700

0,500

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.

Список литературы Адаптационные возможности иммунной системы в условиях хронического воздействия фенола

  • Агаджанян, Н.А. Адаптация и резервы организма. -М.: Физкультура и спорт, 1983. 176 с.
  • Бочков, Н.П. Клиническая генетика. -М.: ГЭОТАР‐МЕД, 2001. 448 с.
  • Жданова-Заплесвичко, И.Г. Окружающая среда как фактор риска заболеваемости детей в регионе с газоперерабатывающей промышленностью: автореф. дис. канд. мед. наук. -М., 2006. 23 с.
  • Забродский, П.Ф. Экологическая иммунология/П.Ф. Забродский, Хаитов Р.М., Пинегин Б.В., Истамов Х.И. -М.: Изд-во ВНИРО, 1995. 219 с.
  • Зайцева, Н.В. Особенности клеточного звена иммунитета у детей в условиях внешнесредовой экспозиции толуолом, формальдегидом, фенолом/Н.В. Зайцева, О.В. Долгих, Д.Г. Дианова//Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14, № 5(2). C. 341-343.
  • Меерсон, Ф.З. Основные закономерности индивидуальной адаптации//Физиология адаптационных процессов (Руководство по физиологии). -М.: Наука, 1986. 635 с.
  • Рахимов, Р.Х. Введение в «Инфра Р» терапию по методу Р. Рахимова/Р.Х. Рахимов, Н.Н. Тихонова. -Ташкент: «Фаргона», 2005. С. 14. -Режим доступа: http://ks.uz/book/metod5/index.htm.
  • Онищенко, Г.Г. Гигиеническая индикация последствий для здоровья при внешнесредовой экспозиции химических факторов/Г.Г. Онищенко, Н.В. Зайцева, М.А. Землянова, под ред. Г.Г. Онищенко. -Пермь: Книжный формат, 2011. 532 с.
  • Р 2.1.10.1920-04 Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. п. 6.4.5.2.
  • Сибиряк, С.В. Оценка апоптоза в иммунологических исследованиях: краткое методическое руководство/С.В.Сибиряк, С.В. Хайдуков, А.В. Зурочка и др. -Екатеринбург: УрО РАН, 2008. 59 с.
  • Солодков, А.С. Физиология спорта: Учебное пособие/А.С. Солодков, Е.Б. Сологуб. -СПб.: СПбГАФК им. П. Ф. Лесгафта, 1999. 231 с.
  • Hermann, A.C. Effects of arsenic on zebrafish innate immune system/A.C. Hermann, C.H. Kim//Mar. Biotechnol. (NY). 2005. V. 7, №5. P. 494-505.
Еще
Статья научная