Особенности иммунной регуляции и апоптоза у детей в условиях промышленного воздействия

лизовываться на фоне нарушений процессов запуска и регуляции апоптоза [Петленко и др., 2011; Ланин и др., 2014; Li et al., 2014; Долгих и др., 2017; Nagata, Tanaka, 2017]. Поэтому существует необходимость изучения особенностей запрограммированной клеточной гибели в условиях промышленной дестабилизации среды обитания, в том числе и с целью мониторинга формирования патологических тенденций развития иммуноопосредо-ванных заболеваний.

Цель работы – изучить особенности иммунной регуляции и апоптоза у детского населения дошкольного возраста, проживающего в условиях промышленного воздействия

Материалы и методы исследований

Обследовано детское население дошкольного возраста 4–6 лет, 20 человек (средний возраст 5.6±0.13 лет), постоянно проживающих и посещающих детские дошкольные учреждения в крупном промышленном центре Иркутской области, в зоне влияния промышленных предприятий филиала ОАО «РУСАЛ-Братск» и ЗАО «Кремний». Группу сравнения составили 12 человек (средний возраст 5.3±0.29 лет) из «условно чистого» района Иркутской области, проживающих вне зоны влияния изучаемых факторов воздействия. Группы были сопоставимы по полу, возрасту, соматической заболеваемости.

Массовые концентрации металлов в биосредах населения исследовали методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на масс-спектрометре Agilent 7500 сх (Agilent Technologies Inc., США), формальдегид и бенз(а)пирен в крови оценивали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на жидкостном хроматографе Agilent 1200 с диодно-матричным и флуориметри-ческим детекторами, ароматические углеводороды в крови газохроматографическим методом на газовом хроматографе «Кристалл 5000» (Россия) с пламенно-ионизационным детектором. Содержание сывороточных иммуноглобулинов (IgG, IgM, IgA) определяли методом радиальной иммунодиффузии по Манчини, уровни специфических антител к факторам химической нагрузки по критерию IgG к алюминию, бенз(а)пирену, IgE к формальдегиду оценивали методом аллергосорбентного тестирования с ферментной меткой. Выделяли популяции и субпопуляции лимфоцитов по мембранным CD-маркерам на проточном цитометре FACSCalibur («Becton Dickinson», США) с помощью универсальной программы CellQuest.PrO, использовали панели меченых моноклональных антител к мембранным CD-рецепторам («Becton Dickinson», США), при этом суммарно регистрируя не менее 10 000 событий. Уровни экспрессии рецептора к фактору некроза опухоли-α 1-го типа

TNFRI, белков р53, Bcl-2, Bax определяли цитоф-люориметрическим методом с использованием соответствующих моноклональных антител согласно протоколу фирмы-производителя («Becman Coul-ter», США) и проведением процедуры отрицательного изотипического контроля.

Результаты исследования обрабатывали в пакете прикладных программ Statistica 6.0 (Statsoft, США) методом вариационной статистики, рассчитывая среднее арифметическое (М) и стандартную ошибку среднего (m). Достоверность различий между группами оценивали по t-критерию Стьюдента. Зависимости «маркер экспозиции – маркер эффекта» определяли с помощью математического моделирования методом корреляционно-регрессионного анализа с расчетом критерия Фишера и коэффициента детерминации (R2). Различия между группами считались достоверными при р < 0.05.

Результаты и их обсуждение

В результате химико-аналитического исследования выявлено присутствие контаминантов в крови обследованной группы детей, при этом обнаружены достоверно повышенные уровни марганца относительно показателей группы сравнения у 70.0% обследованных, в среднем в 1.67 раза (группа наблюдения 0.015±0.003 мкг/см3, группа сравнения 0.009±0.002 мкг/см3, p < 0.05), хрома у 100.0% детей, в среднем в 3.85 раза (группа наблюдения 0.005±0.0015 мкг/см3, группа сравнения 0.0013±0.0008 мкг/см3, p < 0.05), формальдегида у 86.7% детей, в среднем в 3.27 раза (группа наблюдения 0.0926±0.0265 мкг/см3, группа сравнения 0.0283±0.0106 мкг/см3, p < 0.05), о-ксилола у 78.9% обследованных, в среднем в 3.28 раза (группа наблюдения 0.0022±0.00046 мкг/см3, группа сравнения 0.00067±0.00068 мкг/см3, p < 0.05), п-,м-ксилола у 42.1% детей (группа наблюдения 0.00042±0.00024 мкг/см3, группа сравнения 0.0±0.0 мкг/см3, p < 0.05), бенз(а)пирена у 26.3% детей с достоверным различием по кратностям превышения по данному показателю (группа наблюдения 0.019±0.024 мкг/см3, группа сравнения 0.0±0.0 мкг/см3, p < 0.05), а также алюминия в крови и моче у 50.0% обследованных. Так же отмечено достоверное превышение фоновых показателей у детей группы наблюдения по хрому, формальдегиду, бензолу, о-п-,м-ксилолу, а также по бенз(а)пирену с достоверным различием по кратностям превышения нормы (p<0.05).

Клинико-лабораторное обследование выявило особенности изменения показателей иммунной регуляции и апоптоза у детского населения территории наблюдения (таблица). Параметры CD-иммунограммы достоверно не отличались от установленного физиологического показателя за исключением повышенного абсолютного и относительного содержания регуляторных CD4+CD25+CD127—лимфоцитов у CD3+CD25+-клеток у 45.0% обследованных с досто-85.0% и 100.0% детей группы наблюдения соответст- верностью различий по кратностям превышения нор-венно (p < 0.05), а также возрастания количества мы (p < 0.05).

Маркеры иммунной регуляции и апоптоза у детей дошкольного возраста в условиях промышленного воздействия

Примечание. * – разница достоверна относительно группы сравнения (p < 0.05); ** – разница достоверна отно- сительно референтного интервала (p < 0.05).

Выявлено снижение абсолютного содержания CD19+-лимфоцитов, в среднем в 1.53 раза, и CD3+- и CD4+-клеток в 1.38 и 1.59 раза соответственно относительно показателей группы сравнения (p < 0.05). Кроме того, установлено повышение относительной концентрации CD3+CD8-клеток в 1.24 раза и CD3+CD95+-лимфоцитов в 1.80 раза относительно показателей группы сравнения (p<0.05). Выявлено возрастание как абсолютного, так и относительного уровня экспрессии активационного маркера CD25, в среднем в 2.59–3.84 раза, а также количества регуляторных CD4+CD25+CD127--лимфоцитов в 2.45 и 3.58 раза соответственно относительно показателей группы сравнения (p < 0.05).

Использование математического моделирования для оценки отношения шансов изменения показателей иммунитета при возрастании концентрации контаминантов в биологических средах позволило установить достоверное увеличение абсолютного содержания CD3+- и CD8+-клеток, абсолютного и относительного уровня CD19+-, CD25+-, CD95+-лимфоцитов и CD4+CD25+CD127--клеток при повышении концентрации алюминия в крови и моче, марганца и хрома в крови, фенола, формальдегида и о-ксилола в крови (R2 = 0.23–0.96; p < 0.05).

Выявленные изменения развивались на фоне функциональных сдвигов в обеспечении клеточного гомеостаза с нарушением процессов запуска апоптоза через Fas-рецептор (CD95) и TNFRI, экспрессия которого была также повышена в 3.20 раза относительно уровней в группе сравнения (p < 0.05). В то же время отмечено изменение баланса регуляторных факторов апоптоза, связанное с возрастанием экспрессии антиапоптотического белка Bcl-2 у 75.0% обследованных относительно референтного диапазона, а также в 7.01 раза относительно группы сравнения (p < 0.05). Анализ соотношения шансов изменения показателей апоптоза при повышении содержания контаминантов в биологических средах показал увеличение уровня экспрессии регуляторных факторов Bax, p53, Bcl-2, TNFRI при возрастании концентрации формальдегида, фенола, о-ксилола, хрома, марганца, алюми- ния в крови (R2=0.16–0.73; p < 0.05) и алюминия в моче (R2 = 0.31–0.84; p < 0.05).

Показано изменение содержания сывороточных иммуноглобулинов IgG и IgM по сравнению с возрастной нормой у 52.6% и 42.1% детей группы наблюдения соответственно, различия достоверны по кратностям превышения нормы (p < 0.05). Одновременно отмечено снижение концентрации сывороточных иммуноглобулинов IgG в 1.42 раза и IgМ в 1.47 раза относительно группы сравнения (p < 0.05). Увеличиваются шансы уменьшения показателей IgG и IgА при возрастании содержания бенз(а)пирена в крови и алюминия в моче (R2 = 0.23–0.32; p < 0.05).

Кроме того, при сравнении с референтными показателями отмечено повышение уровня специфических антител IgG к алюминию у 72.2% обследованного населения, а также относительно группы сравнения по содержанию IgЕ к формальдегиду в 6.01 раза, IgG к алюминию и бенз(а)пирену в 2.66 и 2.22 раза (p < 0.05). Возрастание уровня специфической сенсибилизации к формальдегиду, алюминию связано с повышением уровня формальдегида в крови и алюминия в моче (R2 = 0.62– 0.79; p < 0.05).

Результаты проведенного исследования указывают на существенные сдвиги параметров иммунной регуляции и апоптоза у детей группы наблюдения, которые имели разнонаправленный характер с изменением соотношения основных клеточных субпопуляций и продукции гуморальных факторов, нарушением регуляции апоптоза и развитием гиперчувствительности в условиях промышленного загрязнения. При этом особенности химического воздействия среды обитания на иммуноре-гуляторные показатели определяются, как правило, свойствами определенного фактора, источником и продолжительностью воздействия [Lehmann, Sack, Lehmann, 2011; Zhu et al., 2013; Зайцева, Дианова, Долгих, 2014; Лыхина, Вдовина, 2014; Ланин, Зайцева, 2015].

Заключение

Таким образом, выявлены особенности изменения показателей иммунной реактивности и апоптоза у детского населения, проживающего в зоне интенсивного промышленного воздействия, которые проявились изменением баланса основных популяций иммунокомпетентных клеток и гуморальных факторов с нарушением регуляции апоптоза через рецепторы запуска и экспрессию регуляторных белков на фоне гиперреактивности в отношении факторов специфического окружения алюминия, формальдегида, бенз(а)пирена. Характер изменения иммунных показателей у обследованной группы населения позволяет идентифицировать маркерные особенности состояния иммунологического здоровья населения в условиях активного промышленного освоения среды обитания.