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

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 < 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 < 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 <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.
Еще
Статья научная