Особенности комбинированного действия смеси химических аллергенов

Важной теоретической и практической проблемой в оценке риска развития у работающих профессиональных аллергических заболеваний (ПАЗ) химической этиологии, их профилактике и гигиеническом нормировании является выяснение характера, особенностей и механизмов гипериммунного ответа при воздействии на организм смеси химических веществ (СХВ) с аллергическими и токсическими свойствами разной выраженности. Несмотря на актуальность, за последние десятилетия данной проблеме уделялось крайне мало внимания (единичные публикации), вероятно, по причине высокой трудоемкости и материальной затратности экспериментальных исследований.

Известно, что при одновременном введении в организм двух и более различных полных или искусственных антигенов (Аг) иммуномодуляция эффектов между ними имеет внутримолекулярный или межмолекулярный конкурентный характер, что чаще приводит к подавлению иммунного ответа на один или несколько Аг при сохранении или угнетении ответа на доминантный Аг [1]. Химические вещества как гаптены приобретают свойства полных (комплексных) Аг только после конъюгации с аутобелковыми носителями, которые подвергаются модификации гаптеном, но в большей или меньшей степени сохраняют естественную толерантность [2]. Поэтому реализующие комбинированный аллерги-

ческий эффект иммунные механизмы при одновременном воздействии на организм нескольких химических аллергенов (ХА) в составе СХВ в реальных условиях могут значительно отличаться от Аг. Это подтверждается многочисленными экспериментальными и клиническими данными в основном об усилении аллергизации организма при одновременном воздействии нескольких ХА. Однако до конца не ясно, какой формируется характер и тип гиперерги-ческого иммунного ответа в организме на воздействие СХВ в зависимости от комбинации химических веществ, различающихся по выраженности сенсибилизирующей активности, токсичности и по их содержанию в смеси, а также: какие возможные механизмы реализуют комбинированный эффект ХА в смеси.

Целью исследования являлось выявление в экспериментах характерных особенностей комбинированного действия на организм ХА в составе многокомпонентных композиций и теоретическое обоснование возможных иммунных механизмов его реализации.

Материалы и методы. В экспериментальных исследованиях унифицированными методами изучены раздражающие и аллергические свойства 57 СХВ разного состава и их отдельных компонентов¹. Воспроизведение сенсибилизации выполнено на моделях внутрикожного введения в ухо морским свинкам-альбиносам в стандартной дозе по 200 мкг СХВ и их отдельных компонентов или их внутрикожного введения в основание хвоста белым мышам в стандартной дозе по 100 мкг в смеси с полным адъювантом Фрейнда (ПАФ). Определение характера и выраженности гиперергического иммунного ответа проведено с использованием комплекса аллергодиагностических методов in vivo (провокационные прямые и перекрестные эпикутанные пробы, внутрикожные тесты опухания уха или лапы) и in vitro (реакции специфической дегрануляции тучных клеток, микропреципитации, бласттрансформации лимфоцитов и др.), отражающих индукцию в организме гиперчувствительности замедленного (ГЗТ) и немедленного (ГНТ) типов.

Оценку по четырем классам степени аллергенной активности и опасности изучаемых СХВ и их отдельных компонентов проводили по критериям выявляемости и выраженности ГЗТ по частоте положительного интегрального показателя провокационного внутрикожного теста в баллах у животных опытной группы (%), достоверности различий среднегрупповых величин интегрального показателя теста в опытной и контрольной группах по критерию Стьюдента или Фишера, уровню значимости различий при р < 0,05 или р < 0,01 по критерию «Х» (Ван-дер-Вардена).

Результаты и их обсуждение. Аллергенную активность СХВ определяют в основном сильные или выраженные аллергенные компоненты, но при этом выраженность сенсибилизирующего эффекта на СХВ значимо выше, чем выявляемая интенсивность аллергических реакций на перекрестное тестирование опытных животных их отдельными аллергенными компонентами. Причем аллергодиагностические реакции на эти компоненты определялись чаще на уровне или несколько ниже таковых при их изолированном введении животным, хотя стандартные сенсибилизирующие дозы в 10–100 раз выше их количественного содержания в сенсибилизирующих дозах СХВ. Следовательно, комбинированный эффект СХВ определяется не столько аддитивностью сенсибилизирующих эффектов отдельных компонентов, сколько их взаимомодулирующими взаимоотношениями в организме, которые имеют различный характер в зависимости от сенсибилизирующей способности и количественного содержания в СХВ. В подтверждение приведем отдельные результаты изучения замасливателей стекловолокна (ЗС), содержащих компоненты с разной выраженностью аллергенной активности.

При комбинации в ЗС-78 в равном достаточно высоком количественном соотношении сильных аллергенных компонентов (1-й класс аллергенной активности) эпоксисмолы ТЭГ-1 и дициандиамид-формальдегидуксусной (ДЦУ) смолы на последний компонент отмечалось угнетение иммунного ответа, особенно по ГЗТ, тогда как на ТЭГ-1 интенсивность провокационной кожной пробы (средний балл 1,7 ± 0,36) была даже несколько выше, чем при его изолированном введении животным (средний балл 1,5 ± 0,4 при дозе в 12,5 раза выше), с одновременным снижением гуморального гипериммунного ответа. Следовательно, ТЭГ-1 выступает в качестве доминантного подавляющего иммуномодулятора в отношении такого же сильного аллергена ДЦУ. Однако несколько более высокий уровень ГЗТ на цельную композицию ЗС-78 (средний балл 2,0 ± 0,36) по сравнению с ведущими аллергенными компонентами свидетельствует о потенцирующем эффекте эпоксисмолы в отношении других, более слабых аллергенных компонентов смеси (ДБС, АГМ-9 – 3-й класс аллергенной активности). Замена в ЗС-78к компо- нента ТЭГ-1 на несколько более слабый аллерген ТЭГ-10 (при том же содержании) сопровождалась снижением аллергенной активности композиции (средний балл 1,7 ± 0,36) по сравнению с ЗС-78, но характер иммуномодуляции компонентов сохранился: ведущий аллергенный компонент ТЭГ-10 доминантно угнетал преимущественно клеточный гипериммунный ответ на другой сильный аллерген ДЦУ при одновременном потенцировании сенсибилизирующих эффектов других компонентов.

Л.А. Дуева, В.Г. Чмут [3] при введении животным в больших дозах простой комбинации сильных химических аллергенов хлорида хрома и мочевин-формальдегидной смолы или эпоксидного компаунда (ЭД-20 + ДЭГ-1) в пропорциональных количествах также получили результаты взаимного усиления гипериммунного ответа, более значимого к хрому, то есть эффект потенцирования.

При снижении в СХВ содержания одного из сильных аллергенных компонентов доминирующим в подавлении аллергического эффекта другого становится тот, который превалирует в количественном выражении. Так, в ЗС-483 эпоксисмола ЭД-5 угнетала гипериммунный ответ на компонент ДЭГ-1 (содержание в 2,5 раза ниже) в основном по ГЗТ, но не ГНТ, с одновременным усилением эффекта более слабых аллергенных компонентов (КЗОТ, ЭС-1), что не привело к существенному снижению аллергического эффекта цельной композиции.

Вместе с тем при низком содержании в композиции одного из сильных или выраженных химических аллергенов, например продукта ПР-4 в ЗС ТЗ (0,3 %) или ПР-3 в ЗС-76 (0,15 %), при наличии в СХВ других, более слабых аллергенных компонентов (3-го класса), но в превалирующих количествах (ПН-М смола в ЗС-ТЗ или политерпены в ЗС-76), наблюдали угнетение гипериммунного ответа преимущественно по ГНТ на ведущий аллергенный компонент ДЦУ-смола с одновременной высокой активацией аллергического эффекта на ПН-М-смолу и политерпены. Следствием же потенцирующей иммуномодуляции являлись высокие уровни аллер-гизации животных на цельные композиции ЗС-ТЗ и ЗС-76. Аналогично более низкое содержание в смеси ведущего аллергенного компонента ДЦУ (0,5 %) и высокое содержание умеренного аллергена ПН-М смолы (4,0 %) сопровождалось взаимоусиливаю-щейся иммуномодуляцией. Подобный эффект отмечен нами и при изучении ряда сложных пестицидных препаратов. Так, введение в состав пестицида 53–90 выраженного аллергена (2-й класс) тиурама Д (до 14 %) привело к возрастанию сенсибилизирующей активности другого выраженного аллергена тиабендазола (средний балл 0,8 ± 0,27, р<0,05 к контролю) и в целом данной композиции (средний балл 1,4 ± 0,28, р<0,01) по сравнению с пестицидом 48–90 (средний балл 0,9 ± 0,24, р<0,05), хотя в последнем содержание тиабендазола было в три раза выше, но средний балл кожной реакции на провокационную пробу у опытных животных был ниже (0,6 ± 0,13,р < 0,05).

Несколько другой характер иммуномодуляции в СХВ отмечался при комбинации только одного сильного или выраженного химического аллергена с одним или несколькими химическими веществами умеренной или слабой аллергенной активности. Так, при достаточно высокой концентрации компонента ДЦУ (2,5 %) в ЗС ТЗ-1 и ТЗ-2 выраженность клеточного и гуморального гипериммунного ответа на него была снижена по сравнению с таковой в ЗС-ТЗ и ЗС-мТЗ, но на слабые аллергенные компоненты ОкАДА, стеарокс и оксален регистрировали значительное возрастание аллергического эффекта. А при уменьшении концентрации ДЦУ в 2–4 раза в ЗС-14 и ЗС-1к выраженность иммунного ответа на ведущий аллергенный компонент еще более снижалась, особенно в отношении ГНТ, тогда и на другие компоненты не определяли усиления аллергодиагностических реакций. В результате этого уровни выявляемых ГЗТ на цельные композиции указанных ЗС были гораздо ниже, чем на другие ДЦУ-содержащие композиции.

Подобное взаимное ослабление гипериммунного ответа отмечалось при сочетании хлорида хрома с выраженными и умеренными аллергенами, например нафталин-формальдегидной смолой или дивинилстирольным латексом СКС-65, тогда как сочетание первого со слабым аллергеном (меланин-формальдегидной смолой) значительно усиливало иммунный ответ на полимер [3]. Схожие результаты потенцирующей иммуномодуляции сильного аллергена (толуилендиизоцианат) в отношении одного или двух слабых сенсибилизаторов (диметилцикло-гексиламин и диметилэтаноламин) при комбинированном ингаляционном воздействии смеси даже на уровнях их Lim ch получены Е.С. Смирновой, Г.В. Ломоновой [4], С.А. Ашировой и соавт. [5]. Также установлено усиление аллергического эффекта стирола сильным аллергеном формальдегидом или аналогично потенцирование аллергического действия слабого аллергена метилметакрилата сильным аллергеном акрилонитрилом при ингаляции бинарных смесей по сравнению с их изолированным воздействием на уровнях Lim ch [6, 7].

В то же время между умеренно слабыми химическими аллергенами в СХВ иммуномодулирующие конкурентные взаимоотношения на моделях внутрикожной сенсибилизации в основном не определялись (аддитивное действие), независимо от их количественного содержания и соотношения в смеси, с соответствующей относительно слабой аллергенной активностью последних (например композиции ЗС-1, 4-88, 6, 25, Шл-1, 2).

С другой стороны, следует учитывать влияние на иммуномодулирующие взаимоотношения эффектов аллергенов в СХВ компонентов, обладающих адъювантным действием и раздражающими свойствами. Действительно, при введении животным ЗС мПЭ и ТЗ-1, не содержащих минеральных масел, отмечалось не только снижение индукции гиперчувствительности на ведущий аллергенный компонент ДЦУ, но и менее выраженное потенцирование эффектов более слабых аллергенных компонентов, что сопровождалось существенным снижением аллергенной активности этих композиций.

Установлена и более высокая аллергенная активность тех СХВ, которые проявляют более выраженное раздражающее действие. Например, в ЗС-2 (средний балл местного кожного действия 3,3 ± 0,27) содержание ДЦУ одинаково с ЗС-1к (средний балл местного действия 1,3 ± 0,27), но уровни выявляемых реакций ГЗТ и особенно ГНТ на ДЦУ в первом выше в 2–5 раз, причем одновременно отмечалось четкое увеличение аллергических кожных тест-реакций и на другие компоненты (ДБС, АДЭ-3). Соответственно была выше и аллергенная активность ЗС-2 (средний балл тест-реакций 1,9 ± 0,27, р < 0,01 к контролю и ко второму опыту), чем ЗС-1к (средний балл 0,75 ± 0,27, р < 0,05 к контролю).

Следовательно, аллергенная активность СХВ определяется иммуномодулирующими взаимоотношениями между ними, которые на химические аллергены могут иметь конкурентный (подавляющий), независимый или, гораздо чаще, потенцирующий характер гипериммунного ответа. Причем выраженность и преимущественный тип иммуномодуляции химических веществ зависят в основном от сочетания аллергенов разной силы, их количественного содержания и соотношения, наличия в композиции веществ с неспецифическими свойствами, влияющими на иммунные процессы.

Соответственно характер и механизмы иммуномодуляции, реализующие аллергические реакции в организме при воздействии комбинации химических веществ с разной выраженностью токсического, раздражающего, аллергического действия, будут отличаться от конкуренции смеси полных или искусственных Аг. И если на последние механизм конкурентного подавления в основном специфичен и подобен индукции иммунологической толерантности [1, 8], то на компоненты СХВ иммуномодуляция осуществляется несколькими взаимосвязанными и взаимообусловленными специфическими и неспецифическими механизмами.

В данном случае специфические механизмы потенцирования иммунного ответа весьма схожи со срывом иммунологической толерантности [1, 2, 9, 10]. И вот почему. Во-первых, одновременное введение гаптенов с разными функционально активными группировками обусловливает их конъюгацию с разными аутобелковыми носителями, а поскольку

Т-лимфоциты-хелперы обладают специфическими рецепторами к несущей части Аг, то есть относятся к разным клонам, то и конкуренции между комплексными Аг не будет [2, 10, 11].

Во-вторых, состояние толерантности, а следовательно, конкурентное подавление гипериммунных эффектов, легко снимается при иммунизации перекрестно реагирующими Аг [8]. Так, в опытах обнаружено, что иммунизация организма бычьим сывороточным альбумином (БСА) с присоединенными двумя различными группировками (ацетил и пикрил или арсенилат и сульфанилат) отменяет толерантность к конъюгату БСА с одним из этих гаптенов. Причем чем выше была степень замещения гаптеном, тем эффективнее был данный конъюгат в качестве агента, отменяющего ареактивность к белку-носителю [12]. А при отмене толерантности образуются антитела и сенсибилизированные лимфоциты к новым эпитопам конъюгата и к эпитопам модифицированного белка-носителя и исходного аутобелка, к которому существовала толерантность [2, 11].

Следует учитывать и тот факт, что иммунодоминанты гаптенов специфичны, но значительная часть доминантов лиганда, образованной модифицированным аутоносителем, особенно при одинаковых или близких активных химических группировках гаптенов, обладает относительной специфичностью [2]. Перекрестно реагирующие антигенные детерминанты стимулируют активированные Т-лимфоциты-хелперы (CD4+CD28+), которые за счет специфических и неспецифических хелперных факторов активируют В-лимфоциты, макрофаги и эффекторные Т-лимфоциты, что сопровождается усилением анти-тельного и/или клеточного гипериммунного ответа на комбинацию гаптенов [2, 13–15]. Поэтому, чем сильнее гаптены будут модифицировать белковую матрицу (то есть обладать высокой сенсибилизирующей способностью) и чем выше их доза, тем более выраженным будет нарушение балансного механизма иммунного регулирования с преобладанием процессов усиления ГНТ, и, наоборот, слабые химические аллергены, к аутобелкам-носителям которых сохранена толерантность, при совместном действии не будут вызывать усиления гипериммунного ответа.

Действительно, в экспериментах с СХВ отмечено, что чем выше в смеси содержание сильных аллергенов, тем более выражен потенцирующий эффект, особенно в отношении усиления ГНТ. При относительно невысоком содержании в комбинации выраженных аллергенов один из них доминирующе подавляет преимущественно ГЗТ, но не ГНТ, на более слабый или содержащийся в меньшем количестве. Одновременно отмечается активация других, менее активных аллергенов, также в основном по ГНТ. Содержание в композиции одного или нескольких даже сильных химических аллергенов, но в низких количествах, не приводит к потенцирующей иммуномо- дуляции, что подтверждается и данными Л.А. Дуевой и соавт. [16] по изучению комбинированных ветеринарных медикаментозных препаратов.

В то же время высока роль в потенцировании аллергических эффектов СХВ неспецифических факторов. Исследованиями показано, что вещества с раздражающим или адъювантным действием, стимулируя макрофагальную систему с соответствующей активацией кооперации иммунокомпетентных клеток и неспецифической цитокинной регулирующей сети, приводят к возрастанию гуморального и клеточного иммунного ответа на химические аллергены. Следует учитывать и тот факт, что в состав многих химических промышленных композиций (замасливатели, смазочно-охлаждающие жидкости, синтетические моющие средства и др.) входят эмульгирующие и антистатические препараты, в качестве которых в основном используют синтетические ПАВ. Известно, что многие ПАВ не только обладают раздражающими, аллергенными и аутоаллергенными свойствами, но и способствуют проникновению в организм через барьерные оболочки (кожа и слизистая) других химических веществ [17, 18]. К тому же в последнее время доказано, что катионные, неионогенные и в особенности поликатионные ПАВ обладают выраженным дозозависимым активирующим иммуномодулирующим действием за счет активации макрофагов, усиления миграции и кооперации Т- и В-клеток со значимой стимуляцией антителогенеза [1, 19].

Вполне уместно упомянуть участие в процессе потенцирующей иммуномодуляции гаптенов механизма нарушения процессов когнатного распознавания и идиопатического регулирования иммунного ответа вследствие иммунотоксического действия химических веществ на особо чувствительные к нарушению метаболизма иммунокомпетентные клетки, прежде всего на пролиферирующие цитотоксические супрессорные Т-клетки (CD3+CD8+). А дефицит активированных CD8+CD28+ лимфоцитов приводит к срыву толерантности и сопровождается поликлональной активацией В-лимфоцитов и селекцией активированных клонов эффекторных Т-лимфоцитов [1, 20, 21].

Таким образом, в реализации аллергического действия СХВ, содержащей компоненты с разной степенью проявления токсических, раздражающих и аллергенных свойств, задействованы одновременно многие взаимосвязанные механизмы специфической (отмена толерантности к эпитопам конъюгата и модифицированного белка-носителя, формирование перекрестно реагирующих антигенных детерминант и др.) и неспецифической иммуномодуляции (адюъювантное, раздражающее и иммунотоксическое действие на иммунокомпетентные клетки), обусловливающие выраженность и преимущественный тип ги- перергического иммунного ответа на СХВ, следовательно, и возможную форму и характер клиники ПАЗ.

Выводы. Результаты анализа выполненных экспериментальных исследований позволяют заключить следующие обобщения:

• 1.    Выраженность аллергенной активности СХВ определяется не только степенью проявления аллергических свойств отдельных компонентов, но и иммуномодулирующими взаимоотношениями между ними, которые могут иметь аддитивный или, чаще, потенцирующий характер на формирование гипе-рергического иммунного ответа.

• 2.    Характер и преимущественный тип эффектов иммуномодуляции компонентов в СХВ закономерно зависят от сочетания аллергенов разной силы, их содержания и количественного соотношения, наличия в композиции веществ с неспецифическими адъювантными, раздражающими и иммунотоксическими свойствами:

• – при сочетании в смеси нескольких сильных химических аллергенов с их высоким содержанием модуляция имеет характер усиления иммунного ответа между ними и на более слабые аллергенные компоненты;

  – при комбинации в СХВ сильных и выраженных химических аллергенов более сильный или превалирующий в количественном отношении доминантно подавляет преимущественно ГЗТ другого, с одновременным потенцированием иммунного ответа в основном по ГНТ на другие, более слабые аллергенные компоненты, особенно при их высоком содержании в смеси;

  – при низком содержании в композиции даже сильного химического аллергена или при сочетании в смеси только умеренно слабых аллергенных компонентов отмечается аддитивный характер гипериммунного ответа;

  – сочетание в композиции химических аллергенов с компонентами, обладающими адъювантными (масла, ПАВ, полиэлектролиты) и/или раздражающими свойствами, сопровождается значительным усилением иммунного ответа преимущественно по гуморальному типу гиперчувствительности.

• 3.    Преимущественно потенцирующий эффект комбинированного действия смеси химических аллергенов обусловлен несколькими взаимосвязанными механизмами специфической и неспецифической иммуномодуляции, что следует учитывать при разработке способов коррекции и снижения аллергенной активности СХВ, их гигиеническом регламентировании, в оценке риска формирования у работающих ПАЗ и их профилактике.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.