CC BY
14
УДК 796.015.6:616-097-092.4:537.63
ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЙ ФАКТОРОВ ВРОЖДЁННОГО ИММУНИТЕТА И АНТИОКСИДАНТНОГО СТАТУСА ОРГАНИЗМА ЖИВОТНЫХ ПРИ НЕАДЕКВАТНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ АНОМАЛЬНОГО
МАГНИТНОГО ПОЛЯ
© Федосова Е.Н., Бровкина И.Л., Калуцкий П.В., Беседин А.В.
Кафедра спортивной медицины и медицинской реабилитации, кафедра микробиологии Курского государственного медицинского университета
В условиях сочетанного воздействия таких двух факторов, как неадекватные физические нагрузки и аномальное магнитное поле, степень и направленность иммунологических нарушений могут значительно отличаться от параметров иммунодефицита, развивающегося в условиях воздействия фонового геомагнитного поля. Нахождение в аномальном магнитном поле достоверно приводит к истощению резервной функции фагоцитарной системы.
Ключевые слова: иммунная система, магнитные поля, физические нагрузки, иммунодефицит.
THE FEATURES OF CHANGES OF CONGENITAL IMMUNE FACTORS AND ANTIOXIDANT STATUS OF AN ANIMAL ORGANIZM ON INADEQUATE PHYSICAL EXERTIONS IN ABNORMAL MAGNETIC FIELD EFFECT Fedosova E.N., Brovkina I.L., Kalutsky P. V., Besedin A. V.
The Department of Sport Medicine and Medical Rehabilitation, Microbiology Department
of the Kursk State Medical University There is a change of immunodeficiency parameters, in abnormal magnetic field effect, and on physical exertions. In conditions of combined effect of such two factors, as inadequate physical exertions and abnormal magnetic field, the degree and direction of immunological disturbances can differ much from immunodeficiency parameters developing in a background geomagnetic field effect. Being in an abnormal magnetic field authentically results in exhausting the reserve function of the cytophagous system.
Key words: physical exertion, immunity systems, magnetic field, immunodeficiency.
Все живые организмы, в том числе и человек, постоянно подвергаются воздействию окружающей среды. Поэтому вопросы влияния геофизических факторов на биологические объекты долгое время находятся в поле зрения исследователей всего мира. Известно, что живые существа способны воспринимать воздействия этих факторов и различным образом реагировать на них. В процессе эволюции биологические объекты приспособились к определенной среде обитания, и только выраженные изменения внешних факторов, отличающиеся от постоянных значений, могут вызвать заметную реакцию. Физические факторы окружающей среды (среди которых большую роль играют магнитные поля) не только оказывают негативное влияние на функциональное состояние многих систем организма (повышают уровень распространенности болезней нервной, эндокринной,
сердечно-сосудистой систем, вызывают ухудшение показателей физического развития), но и значительно изменяют характер и силу ответной реакции организма на действие других факторов [8]. Установлено, что такой гелиогеофизический фактор среды обитания, как геомагнитное поле (ГМП) аномальных характеристик (например, региона Курской магнитной аномалии - КМА, где напряженность ГМП в 4-5 раз превышает фоновые значения других регионов), обладает био-тропным эффектом: влияет как на здоровый организм, так и на патологически измененный [1, 2, 13].
Неадекватные физические нагрузки, в свою очередь, приводят к возникновению синдрома перетренированности, в механизме развития которого основную роль играют усиление генерации активных форм кислорода, повышение интенсивности перекисного
окисления липидов, снижение энергообеспечения клеток за счет процессов окислительного фосфорилирования [4, 6]. Интенсивные физические нагрузки приводят к возникновению метаболической иммуносупрессии и развитию иммунодефицита. В условиях же сочетанного воздействия таких двух факторов, как неадекватные физические нагрузки и аномальное магнитное поле, степень и направленность иммунологических нарушений могут значительно отличаться от параметров иммунодефицита, развивающегося в условиях воздействия фонового геомагнитного поля. Поэтому весьма актуальным является изучение особенностей реакции организма (в первую очередь, иммунной системы) на неадекватные физические нагрузки в условиях воздействия аномальных магнитных полей.
Целью нашего исследования явилось изучение в эксперименте особенностей и степени нарушения врождённого иммунитета и антиоксидантного статуса организма животных при неадекватных физических нагрузках в условиях воздействия магнитного поля аномальных характеристик.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Для изучения влияния аномального магнитного поля была использована экспериментальная установка, моделирующая по своим характеристикам магнитное поле региона Курской магнитной аномалии. Экспериментальные животные, крысы линии "Wistar", массой 220+25 грамм, были помещены в магнитное поле за 2 недели до начала эксперимента с целью адаптации к измененным условиям среды обитания. Животные контрольной группы находились при фоновых значениях естественного геомагнитного поля на широте г. Курска.
Интенсивная физическая нагрузка моделировалась путем 15-кратного плавания в воде при температуре 30±20С без груза и с грузом, соответствующим 1,5-2% массы тела, в течение 4 часов с интервалом 20 часов.
Исследование показателей иммунореак-тивности проводилось согласно общепринятым методическим подходам. Фагоцитарный процесс изучали в соответствии с общепринятой методикой [11] с расчетом отно-
сительного содержания активных фагоцитов (фагоцитарный индекс) и количества фагоцитированных микроорганизмов в пересчете на 1 фагоцит (фагоцитарное число). Завершенность фагоцитоза оценивалась по методике З.Е. Матусис и С.И. Пылаевой [3] в модификации кафедры микробиологии КГМУ. Оценку резервной функции кислородзависимых бактерицидных систем фагоцитов проводили по реакции восстановления нитросинего тет-разолия (НСТ-тест), а индекс стимуляции нейтрофилов рассчитывался по отношении НСТ-стимулированного к НСТ-спонтанному тесту [9]. Активность кислороднезависимых бактерицидных систем фагоцитов изучали путем учета лизосомальных катионных белков в цитоплазме лейкоцитов [12]. Уровень щелочной фосфатазы определялся по методу В.В. Меньшикова (1987), уровень миелопе-роксидазы оценивался цитохимически по методу Грехема-Кнолля (1966). Определение бактерицидной активности сыворотки крови проводилось по методу О.В. Смирновой и Т.А. Кузьминой.
Статистическую обработку результатов исследования проводили путем вычисления средней арифметической (М) и ошибки средней (m) с помощью программного комплекса "М1агаой®Ехсе1 2003" для IBM PC.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В условиях естественного геомагнитного фона наблюдалась тенденция к снижению фагоцитарного индекса нейтрофилов, отражающего активность фагоцитарного звена врождённого иммунитета, как у крыс с обычной физической нагрузкой, так и у животных, плававших с грузом. При этом значения фагоцитарного индекса в сравниваемых группах крыс, подвергавшихся различной физической нагрузке, достоверно не отличались друг от друга. Аналогичное заключение можно сделать и в отношении другого показателя фагоцитарного звена - фагоцитарного числа (рис. 1, 2).
У животных, организм которых подвергался физической нагрузке в условиях предварительного воздействия искусственного магнитного поля, сходство с описанной для
ФА%
ЛКБ%
БАС
ЗФ%
- ♦ - Группа с обычной физической нагрузкой Группа контроля
ИСН
НСТ спонт
НСТ стим
Рис. 1. Изменение показателей врожденного иммунитета у крыс при обычной физической нагрузке в условиях геомагнитного поля г. Курска.
ФА%
ЛКБ%
БАС
ЗФ%
♦ Группа с повышенной физической нагрузкой □ Группа контроля
НСТ спонт
НСТ стим
Рис. 2. Изменение показателей врожденного иммунитета у крыс при повышенной физической нагрузке в условиях геомагнитного поля г. Курска.
ФА%
ЛКБ%
БАС
ЗФ%
" ' " Группа с обычной физической нагрузкой □ Группа контроля
НСТ спонт
НСТ стим
Рис. 3. Изменение показателей врожденного иммунитета у крыс при обычной физической нагрузке в условиях аномального магнитного поля.
ФА%
ЛКБ%
БАС
ЗФ%
" ♦ " Группа с повышенной физической нагрузкой ■ Группа контроля
НСТ спонт
НСТ стим
Рис. 4. Изменение показателей врожденного иммунитета у крыс при повышенной физической нагрузке в условиях аномального магнитного поля.
первой группы крыс картиной можно было отметить только для фагоцитарного числа. Что же касается фагоцитарного индекса, то уменьшение его значений, наблюдавшееся у крыс после обоих видов нагрузки, было статистически достоверным (рис. 3, 4).
Однако если сопоставить данные исследованных показателей, полученные при различных значениях напряженности магнитного поля, то достоверных различий между соответствующими группами, отличавшимися только условиями обитания, не отмечалось.
Анализ состояния кислородзависимых бактерицидных систем нейтрофилов выявил следующее. В условиях фоновых значений геомагнитного поля физические нагрузки привели к значительному увеличению показателей как спонтанного, так и стимулированного НСТ-теста. При этом значения обоих показателей в группе животных с повышенной физической нагрузкой были более низкими (наиболее выраженные статистически достоверные различия наблюдались по показателям стимулированного НСТ-теста). В результате этого индекс стимуляции нейтрофи-лов, являющийся отношением показателей стимулированного и спонтанного НСТ-тестов, при обычной физической нагрузке практически в 4 раза превышал исходные показатели. При повышенной же нагрузке он, наоборот, был в 2 раза ниже исходного.
Физическая нагрузка в условиях воздействия искусственного магнитного поля также приводила к увеличению показателей спонтанного и стимулированного НСТ-теста. Однако по сравнению с животными, находившимися при фоновом геомагнитном поле, наблюдаемые изменения показателей активности кислородзависимых бактерицидных систем нейтрофилов не зависели от интенсивности физической нагрузки. В результате этого индекс стимуляции нейтрофилов после курса плавания был ниже исходного. Причем более выраженное снижение отмечалось в группе с интенсивной физической нагрузкой - плавании с грузом.
Что касается реакции кислороднезависи-мых бактерицидных систем, то достоверных изменений уровня лизосомальных катионных белков при различной степени интенсивности физической нагрузки как в условиях фоновых значений геомагнитного поля, так и при воз-
действии искусственного магнитного поля обнаружить не удалось.
Результатом активации фагоцитарного звена иммунитета предполагается переваривание чужеродных для организма агентов. Учитывая описанные выше изменения со стороны кислородзависимых бактерицидных систем нейтрофилов, можно было предполагать стимуляцию переваривающей активности фагоцитов. Однако данные опытов показали, что индекс завершённости фагоцитоза при тренировке крыс в условиях воздействия различных по величине магнитных полей достоверно снижался.
Что касается активности гуморальных факторов врождённого иммунитета, оценивавшихся по показателю бактерицидной активности сыворотки крови, то она в условиях фоновых значений геомагнитного поля снижалась как при обычной, так и при повышенной физической нагрузке. В искусственном же магнитном поле отмечалась тенденция к увеличению этого показателя при низкоинтенсивной физической нагрузке.
Оценивая активность антиоксидантных систем организма животных, можно констатировать, что достоверных изменений уровня щелочной фосфатазы при физической нагрузке как в условиях фоновых значений геомагнитного поля, так и при воздействии искусственного магнитного поля обнаружить не удалось. В то же время уровень миелоперок-сидазы при обоих видах физической нагрузки в условиях воздействия фонового геомагнитного поля резко снизился. В условиях же искусственного магнитного поля только при повышенной обычной физической нагрузке этот показатель был достоверно ниже исходных значений (рис. 5).
Известно, что интенсивные физические нагрузки приводят к возникновению метаболической иммуносупрессии [1] и развитию иммунодефицита [13]. В условиях же соче-танного воздействия таких двух факторов, как неадекватные физические нагрузки и аномальное магнитное поле, степень и направленность иммунологических нарушений может значительно отличаться от параметров иммунодефицита, развивающегося в условиях воздействия фонового геомагнитного поля [7]. Подтверждение этого тезиса мы наблюдали в ходе проведенных экспериментов. При
Группа с обычной физической Группа с повышенной физической Группа контроля
нагрузкой нагрузкой
I I Воздействие ГМП ♦ Воздействие АМП
Рис. 5. Активность антиоксидантной системы сыворотки крови крыс.
нахождении в аномальном магнитном поле отмечалось достоверное снижение фагоцитарной активности нейтрофилов, причем это не зависело от степени физической нагрузки. Изменения же со стороны кислородзависи-мых бактерицидных систем фагоцитов свидетельствовали, казалось бы, о прямо противоположном эффекте - показатели как спонтанного, так и стимулированного НСТ-теста увеличивались. Однако расчет индекса стимуляции нейтрофилов показал, что этот показатель, напротив, снизился, причем более вы-раженно в группе с интенсивной физической нагрузкой. Следовательно, физическая нагрузка на фоне длительного воздействия аномального магнитного поля приводит к истощению резервной функции фагоцитарной системы. Такое объяснение согласуется и с уменьшением индекса завершенности фагоцитоза - показателя, показывающего результат фагоцитарного процесса, т.е. уничтожение чужеродного агента. В то же время надо отметить, что в условиях воздействия искусственного магнитного поля физическая нагрузка не приводила, как при фоновых значения геомагнитного поля, к снижению значе-
ний интегрального показателя гуморальных факторов врожденного иммунитета - бактерицидной активности сыворотки крови. Следовательно, можно предположить в этом случае компенсаторную активацию гуморальных факторов естественного иммунитета на фоне снижения активности со стороны клеточного звена. В определенной степени полученные нами результаты согласуются с выводами, к которым пришли Р.С. Суздальницкий и В.А. Левандо [10], а именно, что при воздействии экстремальных нагрузок организму нет необходимости запускать классический механизм иммунного ответа, т.е. внутрииммунные механизмы не испытывают постоянного перенапряжения.
Полученные данные обусловливают необходимость разработки методов коррекции выявленных нарушений врожденного иммунитета в условиях сочетанного воздействия физических нагрузок и магнитных полей повышенной интенсивности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Калуцкий, П.В. Экологическая характеристика геомагнитного поля региона КМА / П.В. Ка-
луцкий, В.В. Бельский // "Экспериментальная безопасность и проблемы питания". - Курск, 1997. - С. 60-66.
2. Киселева, В.В. Сравнительная характеристика антиинфекционной защиты здоровых и больных дизентерией людей в городах, различающихся по уровню напряженности геомагнитного поля / В.В. Киселева, Л.М. Закарян // Материалы VII съезда Всероссийского общества эпидемиологов, микробиологов и паразитологов. - М., 1997. - Т. 2. - С. 49-50.
3. Матусис, З.Е. К методике определения индекса завершенности фагоцитоза / З.Е. Матусис, С И. Пылаева // Лаб. дело. - 1972. - № 4. -С. 237-240.
4. Меерсон, Ф.З. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам / Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова. - М.: Медицина, 1988. - 254 с.
5. Пигаревский, В.Е. Лизосомально-катионный тест: Метод. рекомендации / НИИЭМ АМН СССР. - М., 1979. - 57 с.
6. Прокопенко, Л.Г. Метаболическая имму-номодуляция / Л.Г. Прокопенко, А.И. Конопля. - Курск, 2000. - 298 с.
7. Реутов, Я.Ю. Магнитное поле, действие на человека и другие биологические объекты в условиях современного города / Я.Ю. Реутов, А.А. Литвиненко // Экология. - 1987. - № 1. -С. 66-74.
8. Смирнова, О.В. Определение бактерицидной активности сыворотки крови методом фотонефелометрии / О.В. Смирнова, Т.А. Кузьмина // Журн. микробиологии. - 1966. - № 4. -С. 8-12.
9. Способ оценки функциональной активности нейтрофилов человека по реакции восстановления нитросинего тетразолия. - Метод. рек. / Сост. М.Е. Виксман, А.Н. Маянский. - Казань, 1979. - 14 с.
10. Суздальницкий, Р.С., Левандо, В.А. Стрессор-ные и спортивные иммунодефициты у чело-веа // Теория и практика физ. культуры. -1990, № 6. - С. 9 -19.
11. Теплова, С.Н. Оценка факторов неспецифической защиты организма от инфекции в клинической практике: Метод. рек. / С.Н. Теплова. -Челябинск, 1978. - 57 с.
12. Шубич, М.Г. Выявление катионных белков в цитоплазме лейкоцитов с помощью бромфе-нолового синего / М.Г. Шубич // Цитология. -1974. - Т. 16, № 10. - С. 13-21.
13. Экологическая обстановка в регионе Курской магнитной аномалии / В.В. Бельский, Л.М. Закарян, В.В. Киселева, П.В. Калуцкий // "Региональные проблемы охраны здоровья населения Центрального Черноземья". Материалы научно-практической конференции. -Белгород, 2000. - С. 119-126.
