CC BY
54
УДК 618.3
НАРУШЕНИЕ ИММУНИТЕТА В ПЕРИОДЕ ПРОЛОНГИРОВАННОГО ОБЛУЧЕНИЯ У ЖИТЕЛЕЙ, ПРОЖИВАЮЩИХ НА ЗАГРЯЗНЕННОЙ РАДИОНУКЛИДАМИ ТЕРРИТОРИИ
© О.Н. Загуменнова, Е.В. Малышева, А.В. Гулин
Ключевые слова: радиация; радионуклиды; иммунитет; лейкоциты; лимфоциты; моноклональные антитела; Т-лимфоциты; В-лимфоциты.
Дана оценка состояния клеточного и гуморального иммунитета у жителей, проживающих на загрязненной радионуклидами территории, которая подвергалась радиационному воздействию в результате аварийной ситуаций на Чернобыльской АЭС (жители Сосновского и Петровского районов Тамбовской области).
Из множества факторов, негативно влияющих на здоровье человека, ионизирующая радиация занимает особое место, т. к. даже однократное воздействие ее может вызвать необратимые изменения в организме. С появлением ядерного оружия, создания широкой сети атомных электростанций и с выходом человека в космос появилась острая необходимость изучения биологических последствий ионизирующего излучения [1, 2].
В связи с возрастающими потребностями человечества в энергоресурсах продолжает развиваться атомная энергетика и, соответственно, постоянно увеличивается количество людей, имеющих профессиональные контакты с ионизирующим излучением. Кроме того, растет применение ионизирующего излучения в терапии различных заболеваний, поэтому в настоящее время научные дискуссии о механизмах воздействия ионизирующего излучения и его последствий на живой организм не завершены и многие вопросы требуют дальнейшего изучения [3, 4].
Материалы многолетних медицинских исследований, проведенных среди лиц, проживающих в районах, расположенных в зонах чрезвычайного (свыше 100 бэр), максимального (35-100 бэр) и повышенного (735 бэр) радиационного риска, позволили установить основные уязвимые системы облученного организма (периферическая кровь, генетический аппарат, иммунная система, сосуды и сосудистое русло, нервная система), изменения в которых фиксировались достоверно чаще, чем в контрольных зонах, как в ближайшие, так и в отдаленные сроки после формирования эффективных эквивалентных доз [2, 5].
Радиационные воздействия, помимо структурных изменений компонентов иммунитета, вызывают выраженные функциональные нарушения, ведущие к неадекватному иммунному ответу. Конечным итогом этих нарушений является развитие вторичного иммуноде-фицитного состояния, приводящего к возможным аутоаллергическим реакциям, оппортунистическим инфекциям, онкологической патологии, возрастанию темпов старения. Существенная особенность иммунной системы - относительно низкая способность к репарации радиационных повреждений - является дополни-
тельным фактором, способствующим развитию перечисленных осложнений [4, 6].
Иммунная и кроветворная системы являются высоко радиочувствительными. Глубина их поражения и полнота восстановления играют важную роль в полноценном жизнеобеспечении как в ранние сроки, так и в отдаленном периоде после пролонгированного радиационного воздействия. Отдаленные эффекты радиации могут быть стохастическими и нестохастическими, однако и те, и другие нередко являются причиной тяжелых заболеваний, приводящих к снижению продолжительности жизни. Исследование отдаленных последствий действия ионизирующего излучения на человека остается одним из актуальных направлений в современной биологии и медицине [1, 5].
В литературных источниках показано, что в отдаленном периоде у жителей, проживающих на загрязненной радионуклидами территории, наблюдалось подавление гранулоцитопоэза и лимфопоэза, нарушение ряда показателей врожденного и адаптивного иммунитета [2, 3]. В эпидемиологических исследованиях выявлена достоверная связь онкопатологии с действием. Однако до сих пор остаются не систематизированными данные о повреждении иммунитета при длительном действии разных видов излучения у людей, окончательно не уточнены механизмы этих нарушений, недостаточно сведений о значении дозы и мощности дозы облучения в развитии иммунной недостаточности. Не изучены механизмы развития нарушений иммунитета в отдаленном периоде после пролонгированного облучения.
Лабораторно-клиническая оценка иммунного статуса у жителей, проживающих на загрязненной радионуклидами территории, подвергшихся радиационному воздействию в разных дозах, является важной в прогнозировании отдаленных последствий пролонгированного облучения. Представляется важным оценить вклад радиационного фактора в изменение показателей иммунной системы и его связь с развитием иммунопатологических синдромов. Включение исследования иммунологических показателей в программу лабораторно-клинического обследования создаст возмож-
ность выработать оптимальные способы своевременной целенаправленной иммунокоррекции [6].
Долгое время после катастрофы значения естественного радиационного фона в Тамбовской области сохранялись выше, чем в период до 1986 г.
Авария на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 г. привела к радиоактивному загрязнению части территории Сосновского и Петровского районов Тамбовской области. До чернобыльской трагедии естественный радиационный фон в этих районах составлял 8,5 мР/ч, а спустя 5-7 лет после нее колебался в разных районах от 10 до 25 мР/ч. Административное устройство Со-сновского района представлено 22 сельскими, 1 поселковым советом с общей численностью населения 38 тыс. человек. В селах района проживают 27,3 тыс. человек, или 71,8 % от общей численности. Общая площадь района - 238209 га. Административный центр расположен в рабочем поселке Сосновка. В Соснов-ский район входят Кулеватовский с/с и с. Русское. Петровский район представлен Новоситовским с/с, с. Ми-хайловка, Никольское, Новоситовка, Петровский с/с, с. Петровское, Покрово-Чичеренский с/с, с. Покрово-Чичерено.
В настоящее время продолжает иметь место неблагополучная тенденция в состоянии здоровья детей и беременных женщин, проживающих в зонах с льготным социально-экономическим статусом. В структуре детской заболеваемости существенно вырос удельный вес болезней эндокринной системы, в первую очередь заболеваний щитовидной железы. Большой проблемой в области является рост злокачественных новообразований с 332 до 333,8 на 100 тыс. населения. В структуре заболеваемости ведущее место занимают опухоли легкого, желудка. Слабая материально-техническая база областного онкологического диспансера не позволяет применять новейшие технологии в обследовании больных [7,8].
Учитывая высокую социальную значимость проблемы, данное исследование является весьма актуальным в изучении отрицательного влияния естественного природного фона на здоровье человека.
Целью настоящего исследования явилась оценка состояния клеточного и гуморального иммунитета у жителей, проживающих на загрязненной радионуклидами территории, подвергавшихся пролонгированному внешнему или сочетанному внешнему и внутреннему облучению в разных дозах.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В работе представлены материалы обследования жителей Тамбовской области Российской Федерации. По отношению к облучению все обследованные в рамках представленной работы люди разделены на три группы.
Первую группу составили жители Моршанского района Тамбовской области, проживающие на территории, не подвергавшейся пролонгированному внешнему или сочетанному внешнему и внутреннему облучению.
Вторая группа включает население, которое подверглось радиационному воздействию в результате аварии на ЧАЭС на территории Петровского района Тамбовской области.
Третья группа включает население, которое подверглось радиационному воздействию в результате аварии на ЧАЭС на территории Сосновского района Тамбовской области.
В каждом отдельном районе эффективная эквивалентная доза в среднем составила в Петровском районе ~ 10 мЗв, в Сосновском ~ 15 мЗв. Приведенные значения имеют большую неопределенность, как это бывает в случае, когда аварийному, преимущественно внешнему, облучению подвергаются большие по численности группы населения.
Исследование субпопуляции лимфоцитов - маркеров клеточной дифференцировки - СД-3 (общее количество Т-лимфоцитов); СД-20 (общее количество В-лимфоцитов); СД-4 (Т-хелперы); СД-8 (Цитотоксины-Т-супрессоры); СД-16 (Т-киллеры) проводили методом прямой иммунофлюоресценции на проточном цитометре «EPICS XL» (Becaim counter, США).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
Субпопуляции лимфоцитов исследовали методом проточной цитометрии. Технология проточной цитометрии (the flow cytofluorimetry) широко используется, главным образом, для быстрого определения субпопуляций клеток в периферической крови, образцах ткани и клеточных суспензиях. Метод основан на связывании меченных флюорохромами моноклональных антител к поверхностным маркерам клеток и учете некоторых физических свойств этих клеток (размер, гранулярность, ядерно-цитоплазматическое соотношение) при пропускании через них лазерного излучения.
Специфическую клеточную защиту организма от чужеродных агентов представляют две категории лимфоцитов:
- тимус-зависимые лимфоциты (Т-лимфоциты);
- тимус-независимые (В-лимфоциты).
Т-лимфоциты представляют собой большую неоднородную группу лимфоцитов, состоящую из нескольких субпопулляций:
- Т-индукторы — лимфоциты, запускающие специфические реакции иммунного ответа на введение в организм чужеродного агента;
- Т-хелперы (помощники) — лимфоциты, усиливающие иммунные реакции;
- Т-супрессоры — лимфоциты, регулирующие силу и характер иммунного ответа;
- цитотоксические Т-лимфоциты, вызывающие гибель собственных инфицированных клеток.
В отличие от Т-лимфоцитов В-лимфоциты обеспечивают специфический гуморальный ответ, т. е. после взаимодействия с антигеном В-лимфоциты превращаются в плазмобласты, продуцирующие в кровь антитела разных классов.
Часть из накопившихся в организме Т- и В-лимфо-цитов антиген-специфических клонов превращаются в малые лимфоциты, носители иммунологической памяти.
Характер и сила иммунного ответа организма широко варьируют в зависимости от свойств вводимого антигена, его дозы, места введения, схемы иммунизации и других факторов. Так, при прочих равных условиях однократное введение антигена в низких дозах, как правило, стимулирует преимущественно Т-кле-точный иммунный ответ, проявляющийся, например,
в виде реакций гиперчувствительности замедленного типа. Увеличение дозы вводимого антигена сопровождается формированием гуморального иммунитета. Очень большие дозы антигена могут стимулировать субпопуляцию супрессорных Т-лимфоцитов и вызвать состояние специфической иммунологической толерантности (отсутствие иммунологической реакции) к данному антигену.
Установлено, что иммунная система у жителей первой группы, которые постоянно проживают на территории Тамбовской области, где не отмечалось радиационного загрязнения, обеспечивает устойчивую адаптацию их организма к изменению окружающей среды и способствует сохранению оптимального уровня жизнедеятельности. Показатели клеточного и гуморального звена иммунитета обследуемых на фоне полного здоровья остаются в рамках физиологических флюктуаций и рекомендованы нами как региональные нормы в условиях изменяющейся экологической обстановки (табл. 1).
Исследование субпопуляции лимфоцитов в периоде пролонгированного облучения у жителей, проживавших на загрязненной радионуклидами территории II группы обследования выявило, что показатели маркеров клеточной дифференцировки СД - 3 у мужчин, женщин и детей снижались, соответственно, на 5,1, 12,2, 18,7 % по сравнению с фоновыми показателями и выходили за рамки физиологической нормы.
Как показали исследования, радиационный фон оказывал заметное влияние на показатели моноклональных антител СД-20. Число маркеров статистически достоверно изменялось у всех исследуемых по сравнению с фоновыми значениями и выходило за пределы
показателей физиологической нормы. Процент моноклональных антител СД-20 у мужчин был ниже на 20,1 %, у женщин на 33,5 %, у детей на 26,4 %.
Исследованиями установлены изменения в периферической крови показателей количества маркеров клеточной дифференцировки СД-4. Так, у мужчин отмечалось повышение данного маркера на 15,4 %, у женщин на 22,9 %, у детей на 12,4 %, по сравнению с фоновыми показателями и показателями физиологической нормы.
Количество маркеров клеточной дифференцировки СД-8 у исследуемых мужчин и женщин II группы снижалось в 1,4 раза, у детей в 1,3 раза по отношению к фоновым показателям и показателям физиологической нормы.
Маркеры клеточной дифференцировки СД-16 исследуемой группы были снижены по сравнению с фоновыми показателями. Их число выходило за пределы физиологической нормы. У мужчин наблюдалось снижение данного показателя на 6,7 %, у женщин на 12,1 %, у детей на 13,7 % (табл. 2).
Исследование субпопуляции лимфоцитов в периоде пролонгированного облучения у жителей, проживавших на загрязненной радионуклидами территории III группы обследования, показало, что содержание СД-3 у мужчин, женщин и детей снижалось соответственно на 10,8, 43,1, 17,8 % по сравнению с фоновыми значениями, полученными при обследовании I группы.
Исследованиями установлено, что число моноклональных антител СД-20 в периферической крови у обследуемых III группы по сравнению с фоновыми значениями было ниже: у мужчин на 28,3 %, у женщин на 52,4 %, у детей на 33,0 %.
Таблица 1
Количественный анализ показателей маркеров клеточной дифференцировки (моноклональные антитела)
у I группы обследования, п = 87, (М ± т)
№ Показатель Норма, % Группы
Мужчины п = 26 Женщины п = 30 Дети п = 31
1 СД-3 50-76 53,42±0,88 56,36±1,07 54,86±0,71
2 СД-20 11-16 13,46±0,23 14,46±0,22 13,63±0,20
3 СД-4 31-46 38,96±0,51 35,9±0,21 39,7±0,40
4 СД-8 26-40 35,50±0,29 34,53±0,17 35,00±0,32
5 СД-16 9-16 13,3±0,28 13,2±0,23 13,83±0,19
Таблица 2
Количественный анализ показателей маркеров клеточной дифференцировки (моноклональные антитела)
у II группы обследования, п = 91, (М ± т)
Курсы Наименование показателя
СД-3, % | СД-20, % | СД-4, % | СД-8, % СД-16, %
Фоновые показатели
Мужчины п = 26 53,42±0,88 13,46±0,23 38,96±0,51 35,5±0,29 13,3±0,28
Женщины п = 30 56,36±1,07 14,46±0,22 35,9±0,21 34,53±0,17 13,2±0,23
Дети п = 31 54,86±0,71 13,63±0,20 39,7±0,40 35,0±0,32 13,83±0,19
II группа обследования
Мужчины п = 28 50,64±3,32* 10,75±0,65* 46,07±2,10* 25,17±1,28* 11,82±0,45*
Женщины п = 32 49,4±2,50* 9,93±0,76* 46,63±2,00* 24,8±1,32* 13,43±0,19*
Дети п = 31 44,53±2,89* 10,06±0,52* 45,43±2,14* 25,56±1,78* 12,93±0,25*
* различия по сравнению с контрольной группой достоверны (р < 0,001).
Таблица 3
Показатели маркеров клеточной дифференцировки (моноклональные антитела) у III группы обследования,
п = 92, (М ± т)
Курсы Наименование показателя
СД-З, % СД^, % СД-4, % СД-8, % СД-1б, %
Фоновые показатели
Мужчины n = 2б 53,42±0,88 13,46±0,23 38,96±0,51 35,5±0,29 1З,3±0,28
Женщины n = 30 56,36±1,07 14,46±0,22 35,9±0,21 34,53±0,17 13,2±0,23
Дети n = З1 54,86±0,71 13,63±0,20 39,7±0,40 35,0±0,32 13,83±0,19
III группа обследования
Мужчины n = ЗЗ 47,36±3,50* 9,63±0,68* 49,00±1,75* 22,86±1,47* 12,46±0,32*
Женщины n = 28 32,03±2,1* 6,85±0,55* 55,89±1,53* 21,35±1,28* 11,53±0,48*
Дети n = З1 45,06±3,9* 9,10±0,85* 48,36±1,63* 23,50±1,81* 11,90±0,37*
*различия по сравнению с контрольной группой достоверны (р < G,GG1).
Количественный анализ моноклональных антител СД-4 в периферической крови у исследуемой группы показал повышение этого параметра на 22,4 % у мужчин, на 35,6 % у женщин, на 17,8 % у детей по сравнению с региональной нормой.
Маркеры клеточной дифференцировки СД-8 в периферической крови у мужчин, женщин и детей значительно снижались по сравнению с показателями физиологической нормы соответственно на 35,7; 38,2; 32,8 %.
Анализ показателей количества маркеров клеточной дифференцировки СД-16 у жителей III группы показал, что изучаемые параметры субпопуляции лимфоцитов исследуемых были снижены по сравнению с фоновыми значениями в 1,2 раза.
Данные исследования представлены в табл. 3.
ВЫВОДЫ
В результате исследования субпопуляции лимфоцитов в периоде пролонгированного облучения у жителей, проживавших на загрязненной радионуклидами территории установлено, что происходит снижение уровня CD 8+, СD 3+, CD 16+, CD 20+ - лимфоцитов, повышение количества CD 4+- лимфоцитов.
Данные изменения происходят вследствие активации неспецифического фагоцитарного фактора резистентности организма, уменьшения массы тимуса и числа тимоцитов, числа лимфоидных клеток в лимфатических узлах тонкого кишечника, активности СДГ в селезенке и ЦХО в лимфоцитах периферической крови, вызванными влиянием радиационного фактора в зависимости от накопленной дозы.
Индивидуальные особенности организма, такие как пол, оказывают существенное влияние на уровень лимфоцитов в крови при хроническом облучении. У женщин период восстановления числа Т- и В-лимфо-цитов в периферической крови является более продолжительным по сравнению с мужчинами.
У детей кроветворная система обладает более высокими способностями к восстановлению количества лейкоцитов в периферической крови по сравнению с лицами, подвергшимися облучению в зрелом возрасте при одинаковых дозах облучения.
Исследование характера нарушений иммунитета при разных уровнях радиационного воздействия позволит использовать результаты исследования для прогноза отдаленных последствий пролонгированного облучения и выявить информативные критерии оценки влияния радиационного фактора в зависимости от накопленной дозы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ветлугина Т.П., Волкова Е.М., Семке В.Я., Бохан Н.А. Типы иммунного статуса у ликвидаторов аварии на Чернобыльской АЭС в отдаленном периоде после катастрофы / // Иммунология. 2001. № 4. С. 54-56.
2. Иванов А.А., Мальцев В.Н. Иммунная система / // Теоретические основы радиационной медицины / под ред. Л.А. Ильина. М.: Изд.АТ., 2004. Т. 1. 992 с.
3. Байсоголов Г.Д., Байсоголов Г.Д., Дощенко В.Н., Олипер Т.В. Результаты динамического наблюдения за состоянием здоровья работников, обслуживающих атомные реакторы промышленного типа // БРМ. 1963. № 1а. С. 24-29.
4. Илюхин А.В., Бурковская Т.Е., Зубенкова Э.С., Семашко Л.Л., Маркелов Б.А. Кинетика клеток костного мозга и периферической крови при длительном гамма-облучении // Мед. радиология. 1972. № 12. С. 58-64
5. Кириллова Е.Н., Ревина B.C., Соколова Н. Нарушение иммунитета и отдаленные эффекты / // Радиобиология. 1991. Т. 31. № 3. С. 357360.
6. Орадовская И.В. Иммунологический мониторинг катастрофы в Чернобыле. Отдаленный период (2001-2006 гг.). Итоги многолетних наблюдений. М.: ООО МИГ «Мед. книга», 2007. 608 с.
7. Прохоров Б.Б. Здоровье населения России. Проблемы изучения и прогнозирования // Рабочие доклады Центра демографии и экологии человека. № 12. М., 1993. 53 с.
8. Статистический ежегодник / Тамбовский облкомстат. М.: Финста-тинформ, ЮНИТИ-ДАНА, 2010.
Поступила в редакцию 31 мая 2011 г.
Zagumennova O.N., Malysheva E.V., Gulin A.V. IMMUNITY INFRINGEMENT IN PERIOD OF PROLONGED IRRADIATION AT INHABITANTS LIVING IN TERRITORY POLLUTED BY RADIO NUCLIDES
The estimation of a condition of cellular and humoral immunity at the inhabitants living in territory polluted by radio nuclides which was exposed to radiating influence as a result of emergency situations on the Chernobyl NPP (inhabitants of Sosnovsky and Petrovsky areas of Tambov region) is given.
Key words: radiation; radionuclides; immunity; white cell; lymphocyte; monoclonal antibodies; T-lymphocytes; B-lymphocytes.
