Экспериментальная оценка влияния фенолов на иммунорегуляцию ex vivo
Автор: Долгих О.В., Предеина Р.А., Дианова Д.Г.
Журнал: Анализ риска здоровью @journal-fcrisk
Рубрика: Экспериментальные модели и инструментальные исследования
Статья в выпуске: 1 (5), 2014 года.
Бесплатный доступ
Установлены особенности иммунных нарушений в условиях экспериментальной экспозиции фенолом, которые характеризуются изменением количественного состава клеточного звена иммунной системы, угнетением апоптотической активности иммунокомпетентных клеток и нарушением регуляции иммунного ответа в сторону преобладания Th2-типа, что может привести к развитию аутоиммунных и онкопролиферативных процессов.
Экспериментальные исследования, фенол, апоптоз, иммунная регуляция
Короткий адрес: https://sciup.org/14237858
IDR: 14237858
Текст научной статьи Экспериментальная оценка влияния фенолов на иммунорегуляцию ex vivo
Токсическое воздействие низкомолекулярных химических веществ, в том числе фенолов, может привести к нарушению иммунологической реактивности и искажению баланса иммунорегуляторных механизмов [2, 3, 5, 7–9]. Накопление изменений отдельных компартментов иммунной защиты в условиях экспозиции химическими контаминантами может реализоваться нарушениями структурной целостности и функциональной полноценности иммунной системы, прежде всего у детей, что может служить предпосылкой для развития целого ряда соматических заболеваний, среди которых аллергические, аутоиммунные заболевания и пролиферативные процессы [1–4, 6]. В рамках этого актуальным является изучение влияния фенолов на иммунорегуляцию в условиях эксперимента.
Цель исследования – верификация ex vivo нарушений иммунной регуляции у детей в условиях воздействия фенола.
Материалы и методы. Предметом исследования являлись биосреды (кровь), в том числе клеточные культуры мононуклеаров и фагоцитов детей.
С целью выявления непосредственного влияния фенола на регуляцию иммунной системы оценивали экспрессию выработки цитокинов (ИЛ-1β, ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10, ИЛ-17, ФНО-α, ИФН-γ) в условиях ex vivo . Для этого изучали уровни спонтанной, индуцированной митогеном (фитогемагглютинин, 4 мкг/мл; конкавалин А, 4 мкг/мл; липополисахарид, 2 мкг/мл) и фенолом (0,05 мг/дм3) продукции цитокинов в супернатантах цельной периферической крови методом иммуноферментного анализа c использованием тест-систем «Вектор-Бест» (Россия) на анализаторе Elx808IU (США). Влияние фенола на фагоцитарную активность определяли в условиях эксперимента путем добавления фенола (0,05 мг/дм3) в кровь перед инкубацией с формалинизированными эритроцитами барана. Рабочую концентрацию фенола подбирали опытным путем (исследовали влияние на клетки трех концентраций фенола: 0,01; 0,05 и 0,1 мг/дм3)
по оценке визуальных изменений мембраны иммуноцитов и оценке фагоцитарной активности нейтрофилов.
Для статистической обработки результатов исследования применяли методы математической статистики на базе современного компьютерного обеспечения с использованием программы Microsoft® Office Excel 2003 и пакета статистического анализа Sta-tistica 6.0 (StatSoft, США). Для оценки уровня достоверности полученных результатов использовали параметрический критерий Стьюдента (сравнение групп по количественным признакам). Различия полученных результатов являлись статистически значимыми при р ≤ 0,05. Для изучения взаимосвязи двух метрических переменных, измеренных на одной и той же выборке, применялся коэффициент корреляции Спирмена. Результаты исследования представлены в виде среднего значения ( M ) и ошибки среднего ( m ) изученных показателей.
Результаты и их обсуждение. Проведен анализ модулирующего действия фено- ла на показатели регуляции иммунной системы в условиях эксперимента. В результате оценки спонтанной продукции цитокинов клетками периферической крови обследуемых детей, характеризующей текущую активацию клеток иммунной системы, установлено статистически значимое (p < 0,05) повышение уровня содержания ИЛ-1β, ИЛ-6, ИЛ-8 в 3,4; 4,1 и 5,8 раза соответственно у детей основной группы по отношению к аналогичным показателям группы сравнения (табл. 1).
При исследовании спонтанной продукции ИЛ-17, ФНО-α и ИФН-γ у детей группы наблюдения обнаружено снижение данных показателей в 2,8; 1,9 и 2,6 раза соответственно по отношению к группе сравнения (см. табл. 1).
Полученные результаты свидетельствуют, что у детей, проживающих в условиях внешнесредового воздействия фенолов, наблюдается супрессия иммунного ответа с замедлением апоптотической активности лимфоцитов (снижение ФНО- α) и нарушением
Таблица 1
Сравнительная характеристика продукции цитокинов мононуклеарами у детей, пг/мл
Показатель продукции цитокинов |
Основная группа ( n =85) |
Группа сравнения ( n =30) |
Межгрупповое различие ( р ) |
|
ИЛ-1β |
Спонтанная |
13,45±2,90 |
4,00±1,07 |
0,003 |
Индуцированная митогеном |
7560,31±552,19 |
4569,83±414,06 |
0,000 |
|
Индуцированная фенолом |
799,49±133,29 |
193,10±10,95 |
0,001 |
|
ИЛ-4 |
Спонтанная |
0,71±0,05 |
1,40±0,15 |
0,000 |
Индуцированная митогеном |
1,48±0,11 |
4,26±0,35 |
0,000 |
|
Индуцированная фенолом |
0,85±0,05 |
3,57±0,34 |
0,000 |
|
ИЛ-6 |
Спонтанная |
65,30±9,79 |
15,79±5,09 |
0,022 |
Индуцированная митогеном |
29241,73±1527,21 |
19556,67±1359,10 |
0,000 |
|
Индуцированная фенолом |
9373,95±970,08 |
1850,69±307,58 |
0,000 |
|
ИЛ-8 |
Спонтанная |
1900,62±294,56 |
325,04±79,83 |
0,001 |
Индуцированная митогеном |
27100,86±1466,79 |
19506,67±1765,85 |
0,004 |
|
Индуцированная фенолом |
20296,24±1921,33 |
935,02±203,51 |
0,000 |
|
ИЛ-10 |
Спонтанная |
2,68±0,76 |
2,07±0,28 |
0,171 |
Индуцированная митогеном |
176,69±24,79 |
99,81±8,89 |
0,028 |
|
Индуцированная фенолом |
27,07±4,85 |
17,52±1,88 |
0,166 |
|
ИЛ-17 |
Спонтанная |
1,40±0,13 |
3,97±0,15 |
0,000 |
Индуцированная митогеном |
16,33±3,80 |
28,16±3,55 |
0,486 |
|
Индуцированная фенолом |
1,94±0,49 |
5,09±0,24 |
0,062 |
|
ФНО-α |
Спонтанная |
5,00±0,91 |
9,51±0,96 |
0,001 |
Индуцированная митогеном |
1991,40±175,66 |
3036,67±270,53 |
0,002 |
|
Индуцированная фенолом |
111,15±21,28 |
105,39±8,88 |
0,877 |
|
ИФН-γ |
Спонтанная |
2,18±0,49 |
5,60±0,85 |
0,001 |
Индуцированная митогеном |
647,61±108,14 |
300,17±40,15 |
0,023 |
|
Индуцированная фенолом |
3,07±0,51 |
7,85±1,05 |
0,316 |
Таблица 2
Показатели фагоцитарного звена иммунитета у детей в условиях эксперимента ex vivo
Показатель |
Спонтанный уровень |
р 1 |
Уровень, индуцированный фенолом |
р 2 |
р 3 |
р 4 |
||
Основная группа ( n =17) M±m |
Группа сравнения ( n =15) M±m |
Основная группа ( n =17) M±m |
Группа сравнения ( n =15) M±m |
|||||
Процент фагоцитоза |
43,82±2,2 |
52,00±3,1 |
<0,05 |
39,00±2,5 |
51,47±3,4 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
Фагоцитарное число, усл. ед. |
0,71±0,05 |
0,92±0,08 |
<0,05 |
0,53±0,04 |
0,84±0,07 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
Абсолютный фагоцитоз, 109/л |
1,300±0,1 |
2,850±0,5 |
<0,05 |
1,16±0,1 |
2,66±0,5 |
<0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
Примечание:
р i - достоверность межгрупповых различий ( р < 0,05) спонтанного фагоцитоза;
р 2 - достоверность межгрупповых различий (р < 0,05) индуцированного фагоцитоза;
р 3 - достоверность различий (р < 0,05) спонтанного и индуцированного фагоцитоза в основной группе;
р 4 - достоверность различий (р < 0,05) спонтанного и индуцированного фагоцитоза в группе сравнения.
баланса цитокинпродуцирующей активности иммуноцитов, характеризующимся интенсификацией регуляции иммунного ответ за счет примитивных лейкоцитарных ростков (ИЛ-1в, ИЛ-8) и угнетением Th 1-звена иммунитета (снижение ИФН - y ).
Обнаружено, что клетки периферической крови обследуемых детей обладают высоким цитокинпродуктивным потенциалом, что проявляется в статистически значимом повышении продукции изучаемых цитокинов в режиме митогенной стимуляции. Это связано, с одной стороны, с особенностью клеток детского организма к быстрому ответу, с другой - отражает биологическое значение исследуемых цитокинов как активаторов и регуляторов многих физиологических и патологических процессов.
В сравнительном анализе митоген-индуцированной продукции цитокинов установлено достоверное (р < 0,05) повышение выработки ИЛ-1 в , ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10 и ИФН- Y клетками крови детей основной группы в 1,7; 1,5; 1,4; 1,8 и 2,2 раза по сравнению с аналогичными показателями группы сравнения (табл. 2). Подобранная опытным путем для условий эксперимента рабочая концентрация фенола, равная 0,05 мг/дм3, характеризовалась отсутствием визуальных изменений мембраны иммунных клеток и не вызывала потерю способности нейтрофилов к фагоцитозу.
В результате исследования стимулированной фенолом продукции цитокинов мо-нонуклеарами периферической крови обнаружено, что фенол в концентрации 0,05 мг/дм3 оказывает цитокинстимулирующее влияние в отношение как про-, так и противовоспалительных цитокинов. При этом фенол обладает более существенной способностью активировать синтез цитокинов при взаимодействии с клетками крови детей, проживающих в условиях внешнесредового воздействия фенолов. Так, у детей основной группы выявлена повышенная фенолиндуцированная активация синтеза ИЛ-1в, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10 и ФНО-а - в 1,2; 1,2; 3,7; 1,2 и 2,0 раза соответственно по отношению к аналогичным показателям группы сравнения. При этом не наблюдалось активации синтеза ИЛ-17 и ИФН-у при влиянии фенола у детей основной группы.
Исследование фагоцитарного звена иммунитета в условиях экспериментальной экспозиции фенолом у детей основной группы показало статистически значимое (р <0,05) снижение относительного фагоцитоза и фагоцитарного числа (табл. 2).
Полученные данные свидетельствуют об угнетении фагоцитарной активности им-муноцитов под действием фенола у детей с содержанием его в крови, изначально превышающим фоновую концентрацию и концентрацию группы сравнения.
Выводы. Экспериментально доказано модулирующее действие фенола на продукцию цитокинов мононуклеарами и фагоцитарную активность нейтрофилов, что выражается достоверной стимуляцией индуцированной фенолом продукции ИЛ-1β, ИЛ-6,
ИЛ-8, ИЛ-10, ФНО-α в 1,2; 1,2; 3,7; 1,2 и 2,0 раза по отношению к группе сравнения, супрессией индуцированной продукции по критериям ИНФ- γ и ИЛ-17, снижением относительного фагоцитоза и фагоцитарного числа.
Список литературы Экспериментальная оценка влияния фенолов на иммунорегуляцию ex vivo
- Гигиенические аспекты нарушения здоровья детей при воздействии химических факторов среды обитания/под ред. Н.В. Зайцевой. -Пермь: Книжный формат, 2011. -489 с.
- Зайцева Н.В., Долгих О.В., Дианова Д.Г. Модуляция жизненного цикла клетки в условиях экспозиции фенолами//Казанский медицинский журнал. -2012. -Т. XCIII, № 4. -С. 683-687.
- Зайцева Н.В., Долгих О.В., Дианова Д.Г. Особенности клеточного звена иммунитета у детей в условиях внешнесредовой экспозиции толуолом, формальдегидом, фенолом//Известия Самарского научного центра Российской академии наук. -2012. -Т. 14, № 5 (2). -С. 341-343.
- Окружающая среда. Оценка риска для здоровья (мировой опыт)/С.Л. Авалиани, М.М. Андрианова, Е.В. Печенникова, О.В. Пономарева. -М., 1996. -159 с.
- Bernard S.M. The potential impacts of climate variability and change on air pollution-related health effects in the United States//Environ. Health. Perspect. -2001. -Vol. 109, suppl. 2. -Р. 199-209.
- Braga M. Environment and T regulatory cells in allergy//Science of The Total Environment. -2012. -Vol. 423. -P. 193-201.
- Descotes J. Assessment of immunotoxic еffects in humans//Clin. Chem. -1995. -Vol. 41, № 12. -P. 1870-1873.
- Descotes J., Vial Th. Immunotoxic effects of xenobiotics in humans: A review of current evidence//Toxicology in Vitro. -1994. -Vol. 8, № 5. -Р. 963-966.
- Duramad P. Cytokines and other immunological biomarkers in children's environmental health studies//Toxicol. Lett. -2007. -Vol. 172 (1-2). -Р. 48-59.