CC BY
42
УДК 616-092.9: 612.57: 612.112.3
ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ИММУНОКОМПЕТЕНТНЫХ КЛЕТОК В КРОВИ У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ ПОСЛЕ ПРИМЕНЕНИЯ ОБЩЕЙ ГИПЕРТЕРМИИ
Иван Алексеевич КРИВОШАПКИН, Анатолий Васильевич ЕФРЕМОВ, Елена Николаевна САМСОНОВА, Мария Геннадьевна ПУСТОВЕТОВА, Ольга Николаевна ЛОГАЧЕВА, Сергей Николаевич АЛЕКСЕЕНКО
ГБОУ ВПО Новосибирский государственный медицинский университет Минздрава России 630091, г. Новосибирск, Красный пр., 52
В настоящем исследовании определялось содержание лимфоцитов CD3+, CD4+, CD8+, CD16+, CD20+ у 60 крыс-самцов линии Вистар. Отмечалось снижение количества иммунокомпетентных клеток на 1-е сутки пост-гипертермического периода с восстановлением к 3-м суткам. Далее количество лимфоцитов СD3+, СD4+, СD20+ продолжало повышаться. Содержание лимфоцитов СD8+ и CD16+ оставалось в пределах контрольных значений.
Ключевые слова: иммунокомпетентные клетки, лимфоциты CD3+, CD4+, CD8+, CD16+, CD20+, общая гипертермия.
На современном этапе развития медицины активно разрабатываются новые диагностические и терапевтические технологии, приборы и другая медицинская техника, которые успешно внедряются в практическую деятельность клиник для лечения различных заболеваний [7, 13].
В настоящее время гипертермия, как локальная, так и общая, находится в центре внимания врачей различного профиля, особенно онкологов [5, 11]. Локальная гипертермия в форме терморадио-, термохимио- и терморадиохимиотера-пии применяется при лечении онкологических больных в самостоятельном виде или в качестве неоадъювантной и адъювантной терапии, именно ей посвящено подавляющее большинство исследований. Что касается общей (системной) и особенно сочетанной или комбинированной гипертермии, то эти методики пока используются в немногочисленных онкологических клиниках. Между тем в искусственной управляемой гипертермии в сочетании с химиотерапией и лучевой терапией скрыты немалые резервы, в частности,
при многокомпонентном лечении больных с далеко зашедшими злокачественными новообразованиями (первичные местнораспространенные, рецидивные и/или метастатические опухоли), а также с локализованными, но крайне неблагоприятными формами заболевания [3, 12].
В научной литературе идет активная дискуссия о механизмах действия локальной и общей гипертермии на организм человека и ее влиянии на патогенез различных заболеваний [4, 10]. Состояние общей гипертермии тела представляет собой один из вариантов тяжелого стресса, адаптация к которому лежит за пределами физиологических возможностей организма. Характер развития стресс-реакции во многом определяется функциональным состоянием лимфоидной ткани, макрофагов и ретикулоэндотелиальной системы [1, 2].
Клинические и экспериментальные работы, посвященные влиянию общей гипертермии на организм человека, проводились в подавляющем большинстве случаев в диапазоне температур 37-
Кривошапкин И.А. - аспирант кафедры патологической физиологии и клинической патофизиологии, e-mail: [email protected]
Ефремов А.В. - д.м.н., проф., член-кор. РАМН, зав. кафедрой патологической физиологии и клинической патофизиологии, e-mail: AVE [email protected]
Самсонова Е.Н. - д.м.н., проф., зав. учебной частью кафедры патологической физиологии и клинической патофизиологии, e-mail: [email protected]
Пустоветова М.Г. - д.м.н., проф. кафедры патологической физиологии и клинической патофизиологии Логачева О.Н. - аспирант кафедры патологической физиологии и клинической патофизиологии Алексеенко С.Н. - аспирант кафедры патологической физиологии и клинической патофизиологии
42 оС. Вместе с тем известно, что гибель опухолевых клеток происходит только при температуре более 43 °С [14].
Поскольку основными областями применения общей гипертермии являются онкология и клиника инфекционных болезней, то наибольший интерес представляют вопросы влияния гипертермии на состояние иммунной системы. Одним из методов изменения количества и функциональной активности иммунокомпетентных клеток может стать общая гипертермия. Поэтому представлялось интересным изучить содержание лимфоцитов CD3+, CD4+, CD8+, CD16+, CD20+ после воздействия общей гипертермии, что и явилось целью настоящего исследования.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Эксперименты выполнены на 60 крысах-самцах линии Вистар массой 220-230 г, содержавшихся в условиях вивария в соответствии с требованиями приказов «Санитарные правила по устройству, оборудованию и содержанию вивариев» от 06.04.1973 № 1045-73, а также от 10.10.1983 № 1179 МЗ СССР, от 19.06.2003 № 267 МЗ РФ, «Правилами по обращению, содержанию, обезболиванию и умерщвлению экспериментальных животных», утвержденными МЗ СССР (1977) и МЗ РСФСР (1977), принципами Европейской конвенции (Страсбург, 1986) и Хельсинкской декларации всемирной медицинской ассоциации о гуманном обращении с животными (1996). Кормление животных осуществляли согласно установленному рациону с применением комбикорма для лабораторных крыс и мышей «ПроКорм» производства акционерного общества «БиоПро» (заводской артикул Р-22; ГОСТ Р 50258-92) (Россия). Разогревание животных до 43,5 оС проводили в соответствии со «Способом экспериментального моделирования общей гипертермии у мелких лабораторных животных» [8]. Животных забивали методом декапитации под эфирным наркозом на 1-е, 3-и, 7-е и 14-е сутки после общей гипертермии. В группу контроля вошли 7 интактных крыс этой же породы. В качестве материала исследования использовали периферическую кровь.
Исследование клеточного звена иммунной системы проводили путем определения моно-клональных антител к следующим маркерам: CD3+ (клон G4.18, 1:100, FITC, зеленый; cat. № LS-C58677; LifeSpan BioSciences, США), CD4+ (клон OX-35, 1:100, Alexa567, красный; cat. № LS-C106953; LifeSpan BioSciences), CD8+ (клон OX-8, 1:100, FITC, зеленый; cat. № LS-C45150; LifeSpan BioSciences); СD16+ (клон FCR4G8; cat. № MBS673332; MyBioSource,
США) на люминесцентном микроскопе AXIO SCOPE A1 LED (Carl Zeiss Microimaging GmbH 07740 Jena, Германия).
Статистическую обработку результатов исследования проводили, вычисляя среднее арифметическое значение (М), ошибку среднего арифметического значения (m), и представляли в виде M ± m. Различия между группами оценивали с помощью критерия Стъюдента, достоверными считались результаты при р < 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Воздействие высокой температуры на организм млекопитающих, как и многих других стресс-факторов, вызывает значительные изменения нейроэндокринной и иммунной систем, метаболических и обменных процессов на молекулярном, клеточном и тканевом уровне. В механизме развития стрессовой реакции главную роль играет длительное и значительное повышение концентрации катехоламинов и глюко-кортикоидов. Катехоламины и глюкокортикоиды усиливают метаболическое и физиологическое (в частности, мембранотропное) действие друг друга, поэтому вряд ли возможно в полной мере дифференцировать патологические изменения, обусловленные раздельным влиянием их высоких концентраций. Тем не менее если содержание катехоламинов в крови возрастает в первые же секунды стрессового воздействия, то гиперкорти-цизм требует для своего развития как минимум 1 ч. Гиперкортицизм, особенно длительный, обусловливает выраженную инволюцию и деструкцию тимико-лимфатической системы, угнетает костно-мозговое кроветворение, тормозит механизмы клеточного и гуморального иммунитета, киллерную активность Т-лимфоцитов. Выход из иммунодепрессии начинается только через несколько дней [9].
У животных контрольной группы содержание лимфоцитов в периферической крови составило (2,57 ± 0,18) х 109/л. При изучении влияния общей гипертермии на содержание лимфоцитов в сыворотке крови отмечено, что на 1-е сутки постгипертермического периода изучаемый показатель уменьшился на 28 % и составил (1,88 ± 0,14) х 109/л. На 3-и сутки эксперимента содержание лимфоцитов в сыворотке крови животных ((2,35 ± 0,33) х 109/л) не отличалось от контрольных значений. Период с 7-х по 14-е сутки наблюдения характеризовался повышением содержания лимфоцитов в сыворотке крови: на 7-и сутки - на 24 % ((3,18 ± 0,23) х 109/л), на 14-е сутки - на 38 % ((4,39 ± 0,51) х 109/л).
Примечание. * - отличие от величины соответствующего показателя группы контроля статистически значимо при р < 0,05.
Таблица
Динамика содержания субпопуляций лимфоцитов в крови у экспериментальных животных после применения общей гипертермии, % (М ± т)
Срок исследования Субпопуляция лимфоцитов
CD3+ CD4+ CD8+ CD20+ CD16+
Контроль 59,9 ± 2,6 31,7 ± 2,72 18,41 ± 1,44 14,03 ± 1,36 9,11 ± 1,03
Гипертермия:
1-е сутки 48,42 ± 2,01* 26,48 ± 1,41* 15,25 ± 1,32* 11,17 ± 1,05* 7,28 ± 0,83*
3-и сутки 63,54 ± 1,98 29,34 ± 2,07 19,56 ± 1,50 13,38 ± 1,22 7,41 ± 1,04*
7-е сутки 71,28 ± 2,51* 38,19 ± 2,34* 18,79 ± 1,08 17,09 ± 1,77* 8,34 ± 1,63
14-е сутки 62,41 ± 3,02 35,76 ± 2,54* 17,23 ± 1,12 16,74 ± 1,34* 8,87 ± 1,76
Результаты исследования содержания субпопуляций лимфоцитов в периферической крови животных после общей гипертермии представлены в таблице. При анализе содержания лимфоцитов CD3+ в крови у экспериментальных животных были выявлены следующие изменения. На 1-е сутки наблюдения величина показателя статистически значимо снижалась, на 7-е сутки повышалась, в остальные сроки не отличалась от контрольных значений. Динамика содержания лимфоцитов CD4+ была следующей: в 1-е сутки постгипертермического периода оно уменьшалось на 20 %, на 3-и сутки не отличалось от контрольных значений, на 7-е сутки было максимально увеличено и к окончанию эксперимента (14-е сутки) несколько снизилось, в то же время оставаясь выше контрольных значений. При анализе содержания лимфоцитов CD8+ в крови экспериментальных животных в постгипертермиче-ском периоде обнаружено его уменьшение на 1-е сутки, в остальные сроки наблюдения изучаемый показатель достоверно не отличался от контрольных значений.
У животных, подвергшихся воздействию общей гипертермии, в 1-е сутки наблюдения отмечалось снижение содержания лимфоцитов CD20+ в крови, на 3-и сутки изучаемый показатель не отличался от контрольных значений, с 7-х по 14-е сутки содержание лимфоцитов CD20+ было повышено. Содержание лимфоцитов CD16+ было снижено с 1-х по 3-и сутки постгипертермиче-ского периода, в остальные сроки наблюдения не отличалось от контрольных значений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, на 1-е сутки после воздействия общей гипертермии отмечается уменьшение содержания в крови относительного и абсолютного количества иммунокомпетентных клеток. Значительное снижение количества лим-
фоцитов в ранние сроки постгипертермического периода связано, по-видимому, с тем, что повышенные концентрации глюкокортикоидов при термическом стрессе вызывают апоптоз лимфо-идных элементов [6], а катехоламины способствуют хоумингу лимфоцитов в ткани. К 3-м суткам после воздействия общей гипертермии относительное и абсолютное количество CD3+, CD4+, CD8+, CD16+ и CD20+ возвращалось к контрольному уровню. Это связано с рекрутированием лимфоцитов из костного мозга, где происходит интенсивное восстановление количественного и качественного состава клеток. Далее относительное и абсолютное количество лимфоцитов CD3+, CD4+, CD20+ продолжало возрастать, что может быть вызвано поступлением в кровь продуктов клеточной деструкции и внутриклеточных антигенов с последующей стимуляцией иммунной системы. Относительное содержание лимфоцитов CD8+ и CD16+ оставалось в пределах контрольных значений, но при этом абсолютное содержание данных субпопуляций лимфоцитов также повышалось.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Андреева Л.И., Горанчук В.В., Столярова Н.А. и др. Метаболические и функциональные особенности срочной реакции организма человека на перегревание // Бюл. эксперим. биол. мед. 1999. (1). 19-23.
2. Баллюзек Ф.В., Баллюзек М.Ф., Виленс-кийВ.И. и др. Управляемая гипертермия. СПб.: Невский Диалект. 2001. 123 с.
3. Бирюков А.В., Хубулава Г.Г., Ларин И.А. и др. Операционная изолированная химиогипертермиче-ская перфузия легкого с удалением легочных метастазов // Вестн. хирургии. 2010. (4). 12-16.
4. Литвицкий П.Ф. Нарушения теплового баланса организма: гипертермия, гипертермические реакции, тепловой удар, солнечный удар // Вопр. соврем. педиатрии. 2010. (1). 96-102.
5. Мардынский Ю.С., Курпешев О.К., Медведев В.С., Максимов С.А. Комбинированное лечение больных раком полости рта с использование «условно-динамического» режима фракционирования лучевой терапии и локорегионарной гипертермии // Сибирское мед. обозрение. 2011. (1). 80-83.
6. Новиков В.С., Горанчук В.В., Шустов Е.Б. Физиология экстремальных состояний. СПб.: Наука, 1998. 247 с.
7. Осинский С.П. Гипертермия в клинической онкологии: современное состояние проблемы (по итогам 20-й ежегодной конференции Европейского общества гипертермической онкологии) // Онкология. 2002. 4. (4). 288-292.
8. Пат. 2165105 РФ. Способ экспериментального моделирования общей гипертермии у мелких лабораторных животных / А.В. Ефремов, Ю.В. Па-хомова, Е.А. Пахомов и др. ; опубл. 12.10.2001.
9. Симакова И.В. Особенности эндокринно-ме-таболического статуса у крыс в динамике общей
искусственной гитертермии: автореф. дис. ... канд. мед. наук. Новосибирск, 2005.
10. Старченко В.В. Лихорадка и гипертермия // Новая аптека. 2009. (10). 24-27.
11. Шелыгин Ю.А., Рыбаков Е.Г., Ревельс-кий И.А., Алексеев М.В. Обоснованность применения интраоперационной внутритазовой химиотерапии в сочетании с гипертермией при лечении рака прямой кишки // Вопр. онкол. 2011. (2). 173-178.
12. Pech M., Wieners G., Freund T., Dudeck O. et al. MR-guided interstitial laser thermotherapy of colorectal liver metastases: efficiency, safety and patient survival // Eur. J. Med. Res. 2007. 12. (4). 161-168.
13. Peer A.J., GrimmM.J., ZyndaE.R., RepaskyE.A. Diverse immune mechanisms may contribute to the survival benefit seen in cancer patients receiving hy-perthermia // Immunol. Res. 2010. 46. (1-3). 137-154.
14. Repasky E.A., Lee M. Complex effects of hyperthermia on the immune system and implications for cancer therapy // Abstract ICHO. 2008. 9.
DYNAMICS OF IMMUNOCOMPETENT CELLS IN BLOOD OF EXPERIMENTAL ANIMALS FOLLOWING THE APPLICATION OF THE GENERAL HYPERTHERMIA
Ivan Alekseevich KRIVOSHAPKIN, Anatoliy Vasil'evich EFREMOV, Elena Nikolaevna SAMSONOVA, Mariya Gennad'evna PUSTOVETOVA, Olga Nikolaevna LOGACHEVA, Sergey Nikolaevich ALEKSEENKO
Novosibirsk State Medical University of Minzdrav of Russia 630091, Novosibirsk, Krasnyi av., 52
The determination of CD3+, CD4+, CD8+, CD16+, CD20+ lymphocytes content in 60 male rats Wistar has been carried out. The decrease in number of immunocompetent cells has been revealed in the first day of post-hypothermic period with the restoration to the third day. Hereafter the number of Cd3 +, CD4 +, Cd20 + cells continued to rise. The content of CD4 + and CD16 + cells remained within the reference values.
Key words: immunocompetent cells, CD3+, CD4+, CD8+, CD16+, CD20+ lymphocytes, general hyperthermia.
Krivoshapkin I.A. - postgraduate student of the chair for physiopathology and clinical physiopathology, e-mail: [email protected]
Efremov A.V. - doctor of medical sciences, professor, corresponding member of the RAMS, head of chair for physiopathology and clinical physiopathology, e -mail: AVE [email protected] Samsonova E.N. - doctor of medical sciences, professor, head of curriculum of the chair for physiopathology and clinical physiopathology, e-mail: [email protected]
Pustovetova M.G. - doctor of medical sciences, professor of the chair for physiopathology and clinical physiopathology
Logacheva O.N. - postgraduate student of the chair for physiopathology and clinical physiopathology Alekseenko S.N. - postgraduate student of the chair for physiopathology and clinical physiopathology
