CC BY
36УДК 611.08:582.272.74
О.В. Перервенко1' 2, Х.М. Меджидова1, А.В. Кашутин2
1 Военно-морской клинический госпиталь, Петропавловск-Камчатский, 683015 e-mail: [email protected];
2 Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003
АДАПТИВНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В РАБОТЕ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ У ЖИТЕЛЕЙ КАМЧАТКИ И ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИММУНОКОРРЕКЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОРСКОЙ БУРОЙ ВОДОРОСЛИ FUCUS DISTICHUS
Приводятся результаты изучения иммуномодулирующих свойств водно-спиртового экстракта морской бурой водоросли Fucus distichus. В ходе проведенных исследований было показано, что при добавлении в кровь в малых концентрациях он повышает фагоцитарную активность нейтрофильных лейкоцитов (ФАН) и увеличивает их фагоцитарное число (ФЧ). При добавлении в условиях in vitm в кровь экстракта фукуса, разбавленного физиологическим раствором в соотношении 1: 50, ФАН увеличивается до 48,9 ± 4,2, ФЧ -до 6,3 ± 0,6, а абсолютный фагоцитарный показатель до 145,6 ± 9,9. Большие концентрации препарата, напротив, снижают все указанные выше показатели. Сделан вывод о том, что экстракты, полученные из камчатской водоросли F.distichus, могут быть использованы для коррекции работы иммунной системы и профилактики воспалительных заболеваний.
Ключевые слова: иммунная система, иммунитет, адаптация, нейтрофилы, фагоциты, Fucus distichus.
O.V. Perervenko1' 2, H.M. Medzhydova1, A.V. Kashutin2
1 Military marine clinical hospital, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683015 e-mail: [email protected];
2 ^mchatka state technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003
ADAPTIVE CHANGES IN THE IMMUNE SYSTEM OF KAMCHATKA INHABITANTS AND STUDY OF THE IMMUNOCORRECTION POSSIBILITY WITH MARINE BROWN SEAWEED FUCUS DISTICHUS USAGE
The results of the study of the immunomodulatory properties of an aqueous-alcoholic extract of the marine brown seaweed Fucus distichus are presented. In the course of the research it was shown that when added to the blood in small concentrations it increases the phagocytic activity of neutrophilic leukocytes (FAN) and increase their phagocytic number (HF). When in vitro supplementation with fucus extract diluted with saline in a ratio of 1: 50 FAN increases to 48,9 ± 4,2, the PSh - to 6,3 ± 0,6, and the absolute phagocytic index to 145,6 ± 9,9. Large concentrations of the drug, on the contrary, reduce all the above indicators. It is concluded that extracts obtained from the Kamchatka algae F. distichus can be used to correct the immune system and prevent inflammatory diseases.
Key words: immune system, immunity, adaptation, neutrophils, phagocytes, F. distichus.
Развитие большинства патологических процессов в организме человека обусловлено нарушением функции иммунной системы. В связи с этим в последние годы значительно возрос интерес исследователей к изучению особенностей ее функционирования, особенно в условиях экологического неблагополучия и возрастающей нагрузки неблагоприятных антропогенных факторов. Камчатка относится к районам некомфортного проживания. Постоянные жители полуострова, как и прибывающие сюда мигранты, оказываются в необычной для них среде, характеризующейся суровыми природно-климатическими условиями, непривычным фотопериодизмом, повышенной геомагнитной активностью, недостаточностью солнечной радиации. Многие из проходящих
здесь срочную военную службу молодых людей прибывают на Камчатку из других более южных регионов РФ и попадают в непривычную для них и порой стрессовую обстановку.
Интегральное воздействие негативных факторов среды приводит к напряженному функционированию защитных систем организма и срыву адаптации. На этом фоне наблюдается резкий подъем уровня заболеваемости у разных категорий камчатского населения, в том числе уровня инфекционных болезней. Иммунный ответ на присутствие патогена происходит в широкомасштабной кооперации иммуноцитов по типу «cross-talk» с участием рецепторного ансамбля, обеспечивающего взаимодействие наследственной и адаптивной ветвей иммунитета.
Факторы естественной резистентности, обеспечиваемые лейкоцитами, включаются в защиту мгновенно после преодоления возбудителями кожных и слизистых оболочек и внедрения их во внутреннюю среду организма. Их действие продолжается в течение всего периода борьбы организма с инфекцией, но наиболее эффективно они работают в первые 4 часа после проникновения микроорганизмов внутрь. В этот четырехчасовой период лейкоциты являются практически единственными защитниками организма. Другие механизмы его иммунной защиты включаются в работу позже. Реакция нейтрофильных лейкоцитов отражает не только прямое взаимодействие с микробными агентами, но и активацию гуморальных механизмов иммунитета. Поскольку именно эти клетки первыми начинают поражать патогенов путем фагоцитоза, стимуляция их фагоцитарной активности является одним из эффективных методов лечения [1, 2].
Морские бурые водоросли являются источниками уникальных по фармакологическому воздействию химических соединений, среди которых в первую очередь следует отметить группу сульфатированных полисахаридов, известных под общим названием фукоиданы. В настоящее время в ряде работ показана их противобактериальная активность [3-7]. В научной литературе существует немало работ, посвященных изучению антибактериального эффекта водных и спиртовых экстрактов морских водорослей [3, 4, 8, 9], наряду с фукоиданами, содержащими водорастворимые соединения, такие как витамины, гормоноподобные вещества, низкомолекулярные моно- и полисахариды.
Целью настоящей работы являлось изучение влияния in vitro водно-спиртового экстракта камчатской водоросли Fucus distichus на показатели фагоцитарной активности нейтрофильных лейкоцитов периферической крови.
В исследовании принимали участие постоянно проживающие на Камчатке здоровые лица, согласившиеся принять участие в настоящем исследовании и военнослужащие срочной службы, прибывшие из других регионов России. Общее количество обследованных составило 32 человека.
Количество лейкоцитов в периферической крови и лейкоцитарную формулу определяли общепринятыми методами. Содержание иммуноглобулинов классов A, M, G определяли иммуно-ферментным методом (Dia Sys Diagnostic Systems, Germany; АО «Вектор-Бест», Россия).
Для оценки фагоцитарной активности лейкоцитов использовали фагоцитарную активность нейтрофилов (ФАН) периферической крови (как соотношение фагоцитирующих клеток к их общему числу после инкубации крови со стафилококком), фагоцитарное число (ФЧ) (как среднее число микробов, поглощенных одной фагоцитирующей клеткой после инкубации крови со стафилококком) и абсолютный фагоцитарный показатель (АФП), как конечный результат фагоцитарной активности нейтрофилов.
Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием компьютерной программы STATISTICA 6, 10 (BIOSTAT.EXE) McGraw.Hill. версия 4.0.0.0. на основе методов вариационной статистики. Достоверность различий оценивали по t-критерию Стьюдента.
Общее количество (абс.) лимфоцитов, моноцитов и нейтрофилов у обследованных лиц фиксировали на физиологическом уровне (табл. 1). Отметим, что у недавно прибывших на Камчатку лиц была выявлена тенденция к лимфоцитозу и моноцитозу. Показатели гуморального звена, находясь в пределах принятой нормы, у обследуемых групп имели различия, так у постоянно проживающих на Камчатке лиц уровни иммуноглобулинов IgA и IgM были выше в 1,2 раза, а IgG - в 1,4 раза. Однако в связи с малым количеством обследуемых эти данные не следует считать окончательными. Работа в данном направлении продолжается. Для оценки неспецифического звена иммунной защиты необходимо определение качественных показателей работы ней-трофильных лейкоцитов.
Изучение влияния водно-спиртового экстракта Fucus distichus проводили у тех же 32 жителей Камчатки. Его иммуномодулирующее действие оценивали по показателям фагоцитарной
активности нейтрофилов. Исследования выполнены на пробах периферической крови in vitro. Перед проведением фагоцитарного теста кровь с добавленным в нее физиологическим раствором, содержащим разное количество водно-спиртового экстракта, инкубировали в течение получаса. Экстракт Fucus distichus добавляли в физиологический раствор в количестве 20; 8; 4; 2; 0,8; 0,4 и 0,2%, что соответствует 500; 200; 100; 50; 20; 10; 5 мкл/мл. В контрольные пробы крови добавляли только физиологический раствор. Добавление в кровь разного количества экстракта фукуса влияло на фагоцитарную активность нейтрофилов по-разному. Наиболее высокой таковая была при разведении 1 : 20 мкг/мл (2%) и 1 : 50 мкг/мл (0,8%), (табл.2).
Таблица 1
Сравнение гематологических значений у обследованных лиц в зависимости от периода проживания
Показатель Норма Период проживания на Камчатке
до 1 года, n = 15 более 10 лет, n = 17
Лейкоциты, 109/л 4,0-8,8 7,9 ± 0,6 6,3 ± 0,45
Лимфоциты, % 19-37 34,7 ± 3,1 28,8 ± 2,3
Лимфоциты, абс. 1000-3000 2557±217 2183±197
Моноциты, % 2-6 8,1 ± 0,7 5,3 ± 0,5
Моноциты, абс. 100-600 601 ± 53 359 ± 33
Нейтрофилы, % 43-78 47,1 ± 2,3 50,4 ± 1,8
- п/я, % 1-5 3,9 ± 0,4 2,5 ± 0,4
- с/я, % 42-73 42,2 ± 3,9 47,9 ± 3,4
Нейтрофилы, абс 3000-7000 3748 ± 325 3185±273
Эозинофилы, % 1-5 4,1 ± 0,3 2,9 ± 0,4
Базофилы, % 0-1 0,9 ± 0,1 0,6 ± 0,1
1&4, г/л 0,34-2,5 1,59 ± 0,2 1,85 ± 0,21
г/л 0,7-4,0 1,01 ± 0,1 1,22 ± 0,11
1%0, г/л 6,8-14,5 8,1 ± 0,7 11,9 ± 0,9
Таблица 2
Сравнение фагоцитарной активности нейтрофилов крови в зависимости от концентрации иммуномодулятора Fucus distichus
Разведение водно-спиртового экстракта, соотношение экстракт : физраствор, % Фагоцитарная активность нейтрофилов (ФАН) Фагоцитарное число (ФЧ) Абсолютный фагоцитарный показатель (АФП)
1/2 20% 32,38 ± 3,1 3,2 ± 0,24 42,74 ± 4,11
1/5 8% 34,85 ± 3,99 3,11 ± 0,29 40,93 ± 3,96
1/10 4% 40,14 ± 3,25 5,31 ± 0,46 86,28 ± 7,19
1/20 2% 48,21 ± 4,49 7,12 ± 5,09 139,28 ± 12,85
1/50 0,8% 48,89 ± 4,18 6,27 ± 0,58 145,62 ± 9,18
1/100 0,4% 45,33 ± 3,61 6,15 ± 0,55 131,92 ± 12,04
1/200 0,2% 41,51 ± 3,93 5,05 ± 0,31 94,86 ± 8,37
Контроль (физраствор) 41,67 ± 3,28 5,04 ± 0,44 97,25 ± 7,55
Для анализа полученных результатов обследованные лица были разделены на группы с разной продолжительностью проживания на Камчатке: до нескольких месяцев (1), до нескольких лет (2). Проведенный анализ показал, что в первые месяцы нахождения человека в новой для него климатической зоне неспецифическое звено иммунитета не дает полноценного ответа. Среди 12 участников группы лиц, длительно проживающих на Камчатке, адекватный фагоцитарный ответ получен у восьми, нейтральный - у двух и у одного стимуляция нейтрофилов не была отмечена (рис., а). Во второй группе участников, прибывших на полуостров менее шести месяцев назад, было выявлено усиление фагоцитарной активности у четырех человек, нейтральная оценка у двух и у шестерых человек наблюдалось выраженное снижение показателей неспецифического иммунитета (рис., б).
Таким образом, в ходе экспериментов, проведенных in vitro, направленных на изучение влияния на фагоцитарную активность нейтрофилов водно-спиртового экстракта F. distichus, установлено, что таковая обладает выраженным иммуномодулирующим действием. Фагоцитарный коэффициент нейтрофилов лейкоцитарной массы (ФАН), полученной из крови пациентов, имеет достоверные отличия, по сравнению с таковым в контрольной группе (P < 0,05). Добавление в кровь экстрактов фукуса стимулировало процесс внутриклеточного переваривания фагоцитами
поглощенных микроорганизмов. Биологическая активность экстракта проявлялась лишь при концентрации в инкубационной среде 50 мкл/мл. Однако, по результатам экспериментов in vitro по АФП, иммуномодулирующее действие более выражено в пробах с концентрацией экстракта F. distichus 50, 20, 10 мкл/мл. Это дает основание говорить о том, что добавление экстракта фукуса в больших дозах угнетает фагоцитарную активность нейтрофильных лейкоцитов, тогда как воздействие на кровь его небольших доз заметно улучшает ФАН и ФЧ.
1
1
10
1 к 100 1 к 50 1 к 5 11 к 2 I контроль
10
11к 100 1к 50 1к 5 1к 2
контроль
а б
Влияние разных концентраций экстракта Fucus distichus на фагоцитарную активность нейтрофилов крови у постоянно проживающих жителей Камчатки (а) и живущих здесь не более 6 месяцев (б)
В целом же проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы.
1. Зарегистрированные изменения в иммунной системе у лиц, проживающих на Камчатке менее одного года, указывают на напряжение механизмов иммунной защиты и целесообразность проведения профилактических мероприятий.
2. Водно-спиртовый экстракт из F. distichus модулирует функциональную активность нейтрофильных лейкоцитов. Установлено, что в малых концентрациях таковой способен повышать относительное количество фагоцитирующих клеток и их фагоцитарное число. Более высокие дозы снижают показатели фагоцитарной активности нейтрофилов.
3. Полученные результаты могут быть использованы при разработке методов иммунокор-рекции у жителей Камчатского края с использованием морских бурых водорослей.
4
4
7
7
Литература
1. Особенности фагоцитарной активности и состояния респираторного взрыва нейтрофилов крови у больных распространенным гнойным перитонитом в динамике послеоперационного периода / А.А. Савченко, И.И. Гвоздев, А.Г. Борисов, Д.В. Черданцев, О.В. Первова, И.В. Кудрявцев, А.В. Мошев // Инфекция и иммунитет. - 2017. - Т. 7, № 1. - С. 51-60.
2. Показатели фагоцитарной активности нейтрофилов периферической крови у больных с развившейся нестабильностью эндопротеза в отдаленные сроки после имплантации крупных суставов / Е.И. Кузнецова, М.В. Чепелева, Б.В. Камшилов // Гений ортопедии. - 2011. - № 4. -С.82-84.
3. Морские бурые водоросли - источник новых фармацевтических субстанций антибактериальной направленности / Н.Н. Беседнова, Т.А. Кузнецова, Т.С. Запорожец, Т.Н. Звягинцева // Антибиотики и химиотерапия. - 2015. - Т. 60, № 3-4. - С. 31-41.
4. Kolanjinathan K., Stella D. Antibacterial activity of marine macroalgae against human pathogens // Rec. Res. Sci. Technol. - 2009. - Vol. 1, № 1. - P. 20-22.
5. Antibacterial and antioxidant activity of red seaweeds from Kilakarai, Rameswaram, Tamilnadu, India / J. Shanmugam, K. Devi Raman, S. Viswanathan, T. Nallamuthu // Pharm. Biomed. Sci. - 2013.- № 32. - P. 1386-1395.
6. Antibacterial potential of selected red seaweeds from Manapad coastal areas, Thoothukudi, Tamil Nadu, India. / G. Adaikalaraj, R.D. Patric, M. Johnson, N. Janakiraman, A. Babu // Asian Pac. J. Trop. Biomed. - 2012. - № 2 - P. 1077-1080.
7. Antimicrobial and biochemical properties of selected edible brown and red marine macroalgae. / A.A. Hazzani, A.I. Shehata, N.M.S. Moubayed., H.J. Houri // J. Pure Appl. Microbiol. - 2014. - № 8. -P.1275-1282.
8. Antimicrobial and antioxidant potential of selected seaweeds from Kodinar, Southern Coast of Saurashtra, Gujarat, India / K. Karthikeyan., K. Shweta, G. Jayanthi, K. Prabhu, G. Thirumaran // J. Appl. Pharm. Sci. - 2015. - № 5 - P. 35-40.
9. Synergistic effect of fucoidan with antibiotics against oral pathogenic bacteria / K. Y. Lee, M.R Jeong., S.M. Choi, S.S. Na, J.D. Cha // Arch. Oral Biol. - 2013. - № 58. - P. 482-492.
