СНИЖЕНИЕ ИММУННЫХ РЕАКЦИЙ И ИЗМЕНЕНИЕ ЦИТОКИНОВОГО ПРОФИЛЯ ПРИ ПОДОСТРОЙ ИНТОКСИКАЦИИ 1,2-ДИХЛОРЭТАНОМ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Токсикологический вестник (124)

УДК 615.099

СНИЖЕНИЕ ИММУННЫХ РЕАКЦИЙ И ИЗМЕНЕНИЕ ЦИТОКИНОВОГО ПРОФИЛЯ ПРИ ПОДОСТРОЙ ИНТОКСИКАЦИИ 1,2-ДИХЛОРЭТАНОМ

П.Ф. Забродский,

М.С. Громов, В.В. Масляков

Саратовский филиал Самарского медицинского института «РЕАВИЗ», 410076, г. Саратов

В экспериментах на аутбредных белых крысах установлено, что подострое отравление 1,2-дихлорэтаном (0,3 DL50 ежедневно в течение 3 суток снижает параметры клеточного иммунного ответа, функцию ^1-клеток в большей степени, чем гуморальных иммунных реакций и активность ^2-лимфоцитов; уменьшает в крови содержание иммунорегуляторных цитокинов ИФН-у, ИЛ-2, ИЛ-4 и антивоспалительного цитокина ИЛ-13, практически не изменяет концентрацию антивоспалительного цитокина ИЛ-10, а содержание провоспалительного цитокина ИЛ-6 увеличивает.

Ключевые слова: 1,2-дихлорэтан, ТЫ-, 1Ъ2-лимфоциты, иммунотоксичность, цитокины.

Введение. Дихлорэтан (ДХЭ, 1,2-дихлорэтан) широко используется в органическом синтезе, а также как экстрагент, средство чистки и обезжиривания одежды, растворитель отравляющих веществ. Острые отравления характеризуются высокой смертностью (более 90%) [1, 2]. При авариях на химических объектах ДХЭ способен создавать очаги групповых и массовых острых отравлений. Это может сопровождаться попаданием токсиканта в воздух, почву и воду и вызывать по-дострые и хронические интоксикации людей. При отравлении ДХЭ поражаются, практически, все органы и системы организма (центральная нервная система, почки и печень, га-строинтестинальная, сердечно-сосудистая, свертывающая и противосвертывающая системы крови и др.) [1, 3]. Токсикант может вызывать мутагенный и канцерогенный эффекты [1, 4]. Нарушения функции иммунной системы, в частности ТЫ- и й2-лимфоцитов и синтеза ими и другими клетками крови ци-токинов, при отравлении ДХЭ с целью их целенаправленной коррекции для профилактики инфекционных осложнений и заболевания, а также снижения смертности больных изучены недостаточно [1, 2, 5, 6].

Целью исследования являлось изучение подострого отравления ДХЭ (0,3 DL50 ежедневно в течение 3 суток) на иммунные реакции, а также на содержание в крови иммунорегуляторных, провоспалительных и антивоспалительных цитокинов ^-интерферона - ИФН-у, ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-6 и ИЛ-10 и ИЛ-13).

Материал и методы исследования. Эксперименты проводили на 102 нелинейных белых крысах обоего пола массой 180-240 г, в соответствии с «Правилами лабораторной практики» (приказ МХ России №708н от 23 августа 2010 г.). ДХЭ вводили внутрь в растворе оливкового масла в течение

3 суток, ежедневная доза составляла 0,3 DL50. (DL50 ДХЭ при пероральном введении - 0,75+0,10 г/кг). Контрольные животные получали внутрижелудочно равный объем оливкового масла. Показатели системы иммунитета оценивали общепринятыми методами в экспериментальной иммунотоксико-логии и иммунологии [1, 2, 5, 7]. Гуморальный иммунный ответ к Т-зависимому антигену (эритроцитам барана - ЭБ), характеризующую способность ТЫ-клеток участвовать в продукции плазматическими клетками ^М, определяли по числу антителообразующих клеток (АОК) в селезенке через

4 суток после иммунизации (пик продукции ^М), которую проводили внутрибрюшинно в дозе 2108 ЭБ. Аналогично оценивали гуморальную иммунную реакцию к Т-независи-мому брюшнотифозному Vi-антигену (Vi-Ag), отражающую синтез ^М В-клетками (плазмоцитами) селезенки крыс. При этом проводили иммунизацию крыс Vi-Ag в дозе 8 мкг/кг. Функцию ТЫ-лимфоцитов оценивали также по реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ). Формирование ГЗТ исследовали у животных по приросту массы стопы задней лапы в процентах. Разрешающую дозу ЭБ (5108) вво-

Забродский Павел Францевич (Zabrodskii Pavel Franzevich), доктор медицинских наук, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации, профессор кафедры медико-биологических дисциплин Саратовского филиала НОУ ВПО «Самарский медицинский институт «РЕАВИЗ» (Саратовский филиал Самарского медицинского института «РЕАВИЗ»), г. Саратов, [email protected]

Громов Михаил Сергеевич (Gromov Mihail Sergeevich), доктор медицинских наук, профессор, ректор Саратовского филиала НОУ ВПО «Самарский медицинский институт «РЕАВИЗ» (Саратовский филиал Самарского медицинского института «РЕАВИЗ»), г. Саратов, [email protected] Масляков Владимир Владимирович (Maslyakov Vladimir Vladimirovich), доктор медицинских наук, профессор, проректор по научной работе Саратовского филиала НОУ ВПО «Самарский медицинский институт «РЕАВИЗ» (Саратовский филиал Самарского медицинского института «РЕАВИЗ»), зав. кафедрой клинической медицины, г. Саратов, [email protected]

дили под апоневроз стопы задней лапы через 4 суток после иммунизации. Реакцию ГЗТ оценивали через 24 ч. Функцию ^2-лимфоцитов исследовали по числу АОК, синтезирующих IgG к ЭБ, в селезенке на 8-е сутки после иммунизации методом непрямого локального гемолиза в геле [1, 7].

Оценку активности естественных клеток-киллеров (ЕКК) -естественной цитотоксичности (ЕЦ) - и антителозависимую клеточную цитотоксичность (АЗКЦ), характеризующую функцию К-клеток, осуществляли спектрофотометрическим методом через 4 суток после первого введения ДХЭ [1, 2]. В контроле и в опытах крыс иммунизировали внутрибрюшинно через 15-30 мин после первого введения ДХЭ.

Концентрацию цитокинов иммуно-регуляторных цитокинов (ИФН-у, ИЛ-2, ИЛ-4), провоспалительного цитокина (ИЛ-6) и антивоспалительных цитокинов (ИЛ-10, ИЛ-13) [1] исследовали в плазме крови крыс через 4 суток после инъекции ДХЭ методом ферментного иммуносорбентного анализа (ELISA), используя наборы (ELISA Kits) фирмы BioSource Int.

Полученные данные обрабатывали статистически с использованием t-критерия достоверности Стьюдента.

Результаты и обсуждение. Параметры Т-зависимого - АОК к ЭБ (IgM), АОК к ЭБ (IgG), а также и Т-независимого гуморального иммунного ответа - АОК к Vi-Ag (IgM) - после подострой интоксикации ДХЭ через 4 суток снижались соответственно в 2,06; 2,02 и 1,66 раза (p<0,05) [табл. 1]. Это свидетельствует о том, что ДХЭ при подостром отравлении поражает Т-клетки в большей степени, чем В-лимфоциты.

Таблица 1

Влияние подострой интоксикации ДХЭ (0,3 DL50 ежедневно в течение 3 суток) на показатели

системы иммунитета белых крыс (М+m, n=8-9)

Функция лимфоцитов Параметры Контроль ДХЭ

ТЫ-типа АОК к ЭБ (IgM), 103 33,3+4,0 16,2+1,9*

ГЗТ, % 20,0+1,9 9,9+1,0*

ТЬ2-типа ЭБ (IgG), 103 30,1+3,1 18,1+2,3*

В-клетки (плазмоциты) Vi-Ag (IgM), 103 31,3+3,3 11,9+1,6*

ЕКК ЕЦ, % 14,0+1,5 6,3+0,9*

К-клетки АЗКЦ, % 37,5+3,6 16,4+1,8*

* - р<0,05 по сравнению с контролем.

Показатели клеточных иммунных реакций после подострого отравления ДХЭ - активность ЕКК, АЗКЦ, реакция ГЗТ -уменьшались соответственно в 2,63; 2,22 и 2,28 раза (р<0,05).

Полученные данные показывают, что гуморальное звено иммунитета при подостром отравлении ДХЭ снижается в среднем в 1,91+0,15 раза, а клеточное - в 2,38+0,14 раза.

Уменьшение среднего показателя активности ТЫ-клеток (АОК к ЭБ - ^М, реакция ГЗТ) и й2-лимфоцитов (АОК к ЭБ - IgG) [1] при интоксикации ДХЭ происходило соответственно в 2,23 и 1,61 раза.

Редукция ДХЭ гуморального и клеточного иммунного ответа обусловлена действием на лимфоциты как молекулы токсиканта, так и его более токсичных, чем ДХЭ, метаболитов (2-хлорэтанола, хлоруксусного альдегида, монохлоруксусной кислотой) [1, 2, 5].

Токсикологический вестник (124)

Таблица 2

Влияние подстрой интоксикации ДХЭ (0,3 ОЦ0 ежедневно в течение 3 суток на на содержание

цитокинов в крови белых крыс, пг/мл (М+т, п=8)

Цитокины Контроль ДХЭ

ифн-У 987±102 363±37*

ИЛ-2 1168+121 510+46*

ИЛ-4 149±17 95±11*

ИФ^/ИЛ4 6,6+0,7 3,8±0,6*

ИЛ-6 63±8 90+9*

ИЛ-10 356±43 447+44

ИЛ- 13 134+14 83+8*

* - р<0,05 по сравнению с контролем.

После интоксикации ТХМ (табл. 2) снижалось содержание в крови иммунорегуляторных цитокинов ИФН-у, ИЛ-2, ИЛ-4 и антивоспалительного цитокина ИЛ-13 соответственно в 2,72; 2,29; 1,57 и 1,61 раза (р<0,05). Концентрация в крови провоспалитель-ного цитокина ИЛ-6 увеличивалась в 1,43 раза (р<0,05), а содержание антивоспалительного цитокина ИЛ-10 существенно не отличалось от контроля, увеличиваясь в 1,26 раза (р>0,05).

После подострого отравления ДХЭ соотношение ИФНу/ИЛ-4 в контроле составляло 6,6+0,7, а после действия токсиканта - в 3,8+0,6 (р<0,05). Это подтверждает полученные данные, свидетельствующие о том, что под влиянием ДХЭ лимфоциты ТЫ-ти-па поражаются в большей степени, чем й2-клетки [1, 7].

Снижение активности ТЫ-клеток может быть обусловлено существенным увеличением в крови вследствие подострой интоксикации ДХЭ концентрации кортикостерона [1,8], к которому в большей степени чувствительны лимфоциты ТЫ-типа по сравнению с И2-лимфоцитами [7]. Кроме того, это, вероятно, связано с антихолинэстеразным эффектом ДХЭ и его метаболитами (2-хлорэтанолом, хлоруксусным альдегидом монохло-руксусной кислотой) и, вероятно, большим содержанием эсте-раз на наружной мембране и в цитозоле ТЫ-клеток [1].

Супрессия концентрации в крови иммунорегуляторного цито-кина ИФН-у связано с действием ДХЭ в основном на ТЫ-лим-фоциты, а также на ЕКК, АЗКЦ, цитотоксические Т-лимфоциты [9]. Уменьшение в плазме крови после хронической интоксикации ДХЭ иммунорегуляторного цитокина ИЛ-2 свидетельствует о супрессии его продукции Т-клетками, в том числе и лимфоцитами Й0- и ТЫ-типа, уменьшении пролиферации Т- и В-клеток, активности ЕКК и АЗКЦ [10].

Снижение синтеза ИЛ-4 (иммунорегуляторного и, в определенных случаях, антивоспалительного цитокина) [11] обусловлено поражением ДХЭ Й2- лимфоцитов [1, 11].

Увеличение в плазме крови провоспалительного цитокина ИЛ-6 связано с действием ДХЭ и продуктов его метаболизма [1,2] на

макрофаги и лимфоидные дендритные клетки [7,12] вследствие воспалительных изменений в печени [3].

Незначительное повышение в крови антивоспалительного цитокина ИЛ-10 под влиянием ДХЭ, по-видимому, обусловлено компенсаторной реакцией CD4+CD25+Foxp3+ регуляторных Т-клеток на поражение токсикантом лимфоцитов, моноцитов и макрофагов [11, 13, 14].

Снижение в крови концентрации антивоспалительного цито-кина ИЛ-13 связано с поражением ДХЭ й2-лимфоцитов, а также и других клеток крови. При этом может нарушаться модуляция данным цитокином аллергических реакций, а также апоптоза или роста опухолевых клеток [4].

Таким образом, иммунотоксическое действие ДХЭ сопровождается снижением гуморальных и клеточных иммунных реакций, нарушением продукции цитокинов лимфоидными дендритными клетками, лимфоцитами и другими клетками крови. Эти изменения обусловлены, в основном, продуктами биотрансформации ДХЭ (2-хлорэтанолом, хлоруксусным альдегидом, монохлоруксусной кислотой), которые в несколько раз токсичнее ДХЭ [1, 2]. Механизмами нарушения функции клеток системы иммунитета под влиянием ДХЭ могут являться нейроэндокринные изменения (в частности, увеличение продукции кортикостероидов), инициация перекисного окисления липидов мембран клеток системы иммунитета, повреждение генома иммуноцитов, ингибирование их различных энзимов, в частности цитохрома Р-450, ферментов тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования и др. [1, 2, 5, 8].

Выводы. 1. Подострая интоксикация ДХЭ в ежедневной дозе 0,3 DL50 в течение трех суток вызывает снижение показателей клеточного иммунного ответа, функции ТЫ-клеток в большей степени, чем гуморальных иммунных реакций и активности И2-лимфоцитов.

2. При подостром отравлении ДХЭ в крови уменьшается со-

держание иммунорегуляторных цитокинов ИФН-у, ИЛ-2, ИЛ-4 и антивоспалительного цитокина ИЛ-13, практически не изменяется концентрация антивоспалительного цитокина ИЛ-10, а содержание провоспалительного цитокина ИЛ-6 увеличивается.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Забродский П.Ф., Мандыч В.Г. Иммунотоксикология ксенобиотиков. Саратов: СВИБХБ; 2007.

2. Забродский П.Ф., Лим В.Г., Свистунов А.А. Токсикологический вестник, 2005, 6. - С. 2-6.

3. Hotchkiss J.A., Andrus A.K., Johnson K.A. etal. Food Chem. Toxicol., 2010, 48(2). Р. 470-481.

4. Take M., Takanobu K., Takeuchi T.,

Haresaku M., Matsumoto M., Nagano K. et al. J. Environ. Sci. Health. A. Tox. Hazard. Subst. Environ. Eng., 2013, 48(9). - Р. 1031-1036.

5. Курляндский Б.А., Филов В.А., ред. Общая токсикология. М.: Медицина, 2002.

6. Li C., Zhang W.M., Luo, M.J., Yang J., Wang J. Zhonghua Lao Dong Wei Sheng Zhi Ye Bing Za Zhi. 2012, 30 (3). -

Р. 213-216.

7. РойтА., Бростофф Дж., Мейл Д. Иммунология. Пер. с англ. М.: Мир, 2000.

8. PruettS. J. Immunotoxicol. 2008, 5(1). - Р. 17-22.

9. Schoenborn J.R., Wilson C.B. Adv. Immunol. 2007, 96. - Р. 41-101.

10. Nelson B.H. Curr. Dir. Autoimmun. 2002, 5. - Р. 92-112.

11. Smith A.J., Humphries S.E. Cytokine

Growth Factor Rev. 2009, 20 (1). -P. 43-59.

12. Hashmi AM, Butt Z, Umair M.// J. Pak. Med. Assoc. 2013, 63 (7). - P. 899-906.

13. Said E.A., Trautmann L., Dupuy F., Zhang Y., Shi Y., El-Far M., Hill BJ. et al. Nat. Med. 2010, 16(4). - P. 452-459.

14. Wynn T.A. Annu. Rev. Immunol. 2003, 21. - P. 425-456.

REFERENCES:

1. Zabrodskii P.F., Mandych V.G. Immunotoxicology xenobiotics. Saratov, 2007 (in Russian).

2. Zabrodskii P.F., Lim V.G., Svistunov A.A. Toxicological Vestnik, 2005, 6. -P. 2-6 (in Russian).

3. Hotchkiss J.A., Andrus A.K., Johnson K.A. et al. Food Chem. Toxicol. 2010, 48(2). - P. 470-481.

4. Take M., Takanobu K., Takeuchi T., Haresaku M., Matsumoto M., Nagano

K. et al. J. Environ. Sci. Health. A. Tox. Hazard. Subst. Environ. Eng. 2013, 48(9). - P. 1031-1036.

5. Kurliandskiy B.A., Filov V.A., eds. General Toxicology. Moscow: Medicina, 2002 (in Russian).

6. Li C., Zhang W.M., Luo, M.J., Yang J., Wang J. Zhonghua Lao Dong Wei Sheng Zhi Ye Bing Za Zhi. 2012, 30 (3). - P. 213-216.

7. Roitt I., Brostoff J., Male D.

Immunology. Moscow: Mir, 2000 (in Russian).

8. Pruett S. J. Immunotoxicol. 2008, 5(1). - P. 17-22.

9. Schoenborn J.R., Wilson C.B. Adv. Immunol. 2007, 96. - P. 41-101.

10. Nelson B.H. Curr. Dir. Autoimmun. 2002, 5 . -P. 92-112.

11. Smith A.J., Humphries S.E. Cytokine Growth Factor Rev. 2009, 20(1). - P. 43-59.

12. Hashmi AM, Butt Z, Umair M. // J. Pak. Med. Assoc. 2013, 63 (7). -

P. 899-906.

13. Said E.A., Trautmann L., Dupuy F., Zhang Y., Shi Y., El-Far M., Hill BJ. et al. Nat. Med. 2010, 16(4). -

P. 452-459.

14. Wynn T.A. Annu. Rev. Immunol. 2003, 21. - P. 425-456.

P.F. Zabrodskii, M.S. Gromov, V.V. Maslyakov The decrease of immune responses and changes in the cytokine profile at sub-acute intoxication with 1,2- dichloroethane

Saratov Branch of the Samara Medical Institute «REAVIZ», 410076, Saratov, Russian Federation

It was established in experiments in outbred albino rats that sub-acute intoxication by 1,2- dichloroethane (0.3 LD50 daily for 3 days ) decreases parameters of the cellular immune response, Th1- cell function to a greater extent than those of humoral immune responses and Th2- lymphocyte activity , reduces the content of immunoregulatory cytokines IFN-y IL-2, IL-4 and anti-inflammatory cytokine IL-13 in blood; does not virtually affect the concentration of anti-inflammatory cytokine IL- 10 but increases the concentration of pro-inflammatory cytokine IL -6 .

Key words: 1,2 -dichloroethane, Th1-, Th2- lymphocytes, immune toxicity, cytokines.

Материал поступил в редакцию 17.12.2013 г