Соотношение иммунно-гормональных реакций у лиц разных профессий в Приполярном регионе Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 612.43.017.1:577.27:613.12(211)

соотношение иммунно-гормональных РЕАКЦИЙ У ЛИЦ РАЗНЫХ ПРОФЕССИЙ В ПРИПОЛЯРНОМ РЕГИОНЕ

© 2009 г. 1/2Л. С. Щёголева, 1/3М. В. Меньшикова, аЕ. Ю. Шашкова

1 Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН,

2 Поморский государственный университет им. М. В. Ломоносова,

3 Северный государственный медицинский университет, г. Архангельск

Север — своеобразная климатогеографическая зона нашей планеты, где организм человека испытывает воздействие целого комплекса факторов. Среди них природные, экологические факторы, такие как долговременно действующие низкие температуры, контрастная динамика положительности светового дня, напряженный аэродинамический режим с резкими перепадами барометрического давления, дисбаланс микроэлементов в питьевой воде и другие. В сочетании с природными факторами на организм человека оказывает влияние и ряд антропогенных (целлюлозно-бумажная индустрия, разведка и добыча полезных ископаемых; военно-промышленное производство, в частности атомное судостроение, активная деятельность космодрома), в том числе профессиональные. Дополнительным фактором является и низкий социальноэкономический уровень жизни населения Севера России.

Весь комплекс внешних факторов сказывается на физиологических процессах в организме человека, выступая как стимулятором, так и ингибитором различных функций, приводя в конечном счете к изменению структуры гомеостаза и истощая резервные возможности. К настоящему времени накоплен значительный материал, свидетельствующий о формировании специфического «северного» гормонально-метаболического статуса у человека, проживающего в условиях Европейского Севера [1, 6]. Медико-биологические исследования позволили установить ряд периодических закономерных изменений, наблюдаемых у приезжего населения в зависимости от длительности его проживания на Севере, а также от степени воздействия профессионального стресса. Показано, что на определенных этапах индивидуальной адаптации функциональное состояние эндокринной и иммунной систем и контролируемых ими процессов метаболизма приближается к аналогичным показателям аборигенного населения. В то же время адаптационный процесс зачастую характеризуется рассогласованием компенсаторных реакций и в ряде случаев заканчивается развитием декомпенсации. С последней во многом связана высокая заболеваемость северян, своеобразие клиники, тенденции к хронизации ряда патологических форм и, как следствие, сокращение продолжительности жизни.

Материалы и методы

Обследованы в период 1994 — 2004 годов 852 практически здоровых жителей Архангельской области, Ненецкого автономного округа и Республики Коми, чья профессия не связана с экстремальными условиями деятельности; 125 студентов архангельских вузов; 1 500 практически здоровых мужчин в возрасте от 21 года до 45 лет (в т. ч. 325 приезжих жителей Шпицбергена, 263 человека плавсостава Северного морского пароходства и Архангельской базы тралфлота, 60 лиц из отрядов особого

Под влиянием неблагоприятных климатических и профессиональных факторов изменяются функции эндокринной и иммунной систем человека. Рабочие угольных шахт и моряки Северного флота перемещаются в различные климатогеографические регионы в связи со спецификой работы. Лица, проходившие службу в зонах вооруженных конфликтов, испытывали сочетанное воздействие факторов боевого стресса на личность, что также способствовало изменению иммунно-гормональных реакций в организме.

Ключевые слова: иммунногормональный профиль, дифферен-цировка иммунокомпетентных клеток, климатоэкологические условия приполярного региона, Север.

и специального назначения Архангельской области) с целью изучения иммунногормональных соотношений в организме в дискомфортных условиях климатогеографического и психоэмоционального стресса. Фенотипирование лимфоцитов (CD) проводили в непрямой иммунопероксидазной реакции с помощью моноклональных антител (НПЦ МедБиоСпектр, Москва), функциональную активность лимфоидных клеток устанавливали в реакции бласттрансформации лимфоцитов (спонтанная, стимулированная фитоге-магглютинином и конканавалином А). Фагоцитарную активность нейтрофилов определяли с помощью тест-набора химической компании «Реакомплекс» (г. Чита). Содержание кортизола в сыворотке крови выявляли в лаборатории экологической иммунологии радиоиммунометрическим методом in vitro с использованием коммерческих наборов (СТЕРОН-К-1251-М, Минск); содержание гормонов Т3 (трийодтиронин), Т4 (тироксин), ТТГ (тиреотропный гормон) определяли радиоиммунометрически на установке «Гамма-800-Наркотест» с наборами «Immunotech» (Чехия, Франция). Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью прикладной программы Statistica 6.0, Excel 7.0. для среды Windows 2000.

Результаты исследования и их обсуждение

Региональные иммунодефициты у северян характеризуются повышенным уровнем активации обоих звеньев иммунитета с формированием сокращения резерва CD5—CD3, а также лимфопролиферацией посредством интерлейкина-2 (CD25), HLA—DR, CD16, высокими концентрациями CD22, иммуноглобулинов М (IgM), циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК). При этом уровни кортизола регистрируются в пределах физиологических норм (190—750 нмоль/л). Корреляционный анализ показал, что повышение концентрации кортизола до верхних пределов взаимосвязано с достоверным повышением уровня циркулирующих незрелых лимфоидных популяций CD5 и CD10 (г = 0,68; p < 0,05). Значения кортизола, близкие к нижним физиологическим границам, коррелируют с высокими уровнями содержания в периферической крови дифференцированных функционально-активных лимфоцитов CD3, CD4, CD25, HLA-DR (г = 0,75; p < 0,05) [7].

Анализ иммунно-гормональной реактивности студентов вузов показал: фоновое содержание гормонов щитовидной железы в среднем у студентов составил: Т3 -(1,67 ± 0,16); Т4 - (109,92 ± 14,19) нмоль/л; ТТГ — (1,22 ± 0,51) мЕд/л. При этом содержание лимфоцитов с рецепторами CD5+ соответствует (0,91 ± 0,07) -109 кл/л. Зрелые Т-лимфоциты (CD3+) составляют в среднем (0,76 ± 0,03) -109 кл/л, при этом их количество у женщин достоверно меньше, чем у мужчин (р < 0,05). Выявлена корреляционная взаимосвязь между концентрациями гормонов щитовидной железы и дифференцировкой лимфоцитов: Т3 - CD5, Т4 - CD3; ТТГ - CD10, (г = 0,69-0,81; p < 005). Активность щитовидной

железы у обследованных лиц увеличена в период повышения энергозатрат (зима — низкие температуры, лето — повышенная двигательная активность). В эти же периоды фиксируются во всех обследуемых группах самые низкие концентрации зрелых функционально активных Т-лимфоцитов (CD4, CD8, CD16) (рисунок). Полученные данные не противоречат многолетним предыдущим исследованиям и являются усредненными в период учебного года. Относительно минимальные уровни Т3 наблюдаются в период морфофункциональных перестроек организма в связи с предстоящей сменой сезона (зима — осень). Уровни кортизола максимальны в период нарастания светового дня (вторая половина зимы), относительно высоки в первую половину зимы и летом, минимальны осенью. В климатических условиях Севера важно учесть, что вариации температурного режима в одни и те же сезоны разных лет могут существенно отличаться и в конечном итоге определять степень активности эндокринно-метаболических реакций организма.

Гормональные профили у разных групп женского населения Архангельской области (20—40 лет) имеют отличия по признаку широты и длительности проживания на Севере [6].

Местным жительницам Заполярья свойственны повышенные средние уровни кортизола, ЛГ, эстрадиола, прогестерона по сравнению с архангелогородками. При этом архангелогородкам свойственны более высокие, чем у жительниц Заполярья, значения Т3 и средние уровни тестостерона [2, 4, 6]. В концентрации Т-лимфоцитов регистрируется резкое снижение у женщин за счет распространенного дефицита зрелых форм CD3+ (р < 0,01).

Состояние повышенной активности иммунологических механизмов сочетается с нарушениями компенсаторных механизмов у всех обследуемых лиц за счет повышенного содержания CD8+ в 22,73 % случаев, а также с большой активностью лимфопролиферативных процессов, что подтверждается значительным содержанием в периферической крови носителей CD10+ (0,33 ± 0,05) -109 кл/л; (г = 0,71;

Зима Весна Лето Осень

----лимф, абс---CD5+ -------CD4+ —*—CD8+ —•—CD10+

—*— CD25+ —□— CD16+ —•—CD22+ -----IgA .......ЦИК

Сезонная динамика уровней содержания иммунологических параметров у практически здоровых людей (n = 763; p < 0,01)

р < 0,005). Установлено, что фоновая активизация иммунной системы немногим отличается во всех группах обследуемых лиц. Исходно высокий реактивный фон препятствует формированию выраженной иммунной реакции, адекватной раздражителю. Сокращение резервных возможностей стимуляции фагоцитоза составляет в среднем 71,22 % при наличии манифестных форм иммунодефицитов у лиц, связанных с профессиональными экстремальными условиями, и 31,00 % у студентов вузов и жителей Севера, не имеющих стрессовой профессиональной деятельности. Спонтанная бласттрансформация лимфоцитов у лиц, не связанных с профессиональным стрессом, составляет 11,70 %, а отвечаемость на митоген Т-клеток у 75,26 % низкая (39,92 %). В то же время фоновая активность В-клеточного звена у моряков и лиц, участвовавших в боевых выездах, выше в 1,5 раза относительно студентов вузов и жителей Севера. Сокращение резервных возможностей стимуляции лимфопролиферативной активности регистрируется у 65,71 % лиц экстремальных профессий против 31,21 % среди простых жителей и студентов.

Проведенные обследования рабочих Шпицбергена и моряков показали, что изменения содержания кортизола и иммуноглобулинов в периферической крови параллельны, проявляются повышением их концентраций в период увеличения длительности светового дня и снижением в периоды ее уменьшения и во время полярной ночи [1, 3]. Получены данные

о сочетанном повышении концентраций кортизола и циркулирующих иммунных комплексов в сыворотке крови до уровней, выходящих за границы физиологической нормы, в различные экстремальные периоды, а также при увеличении возраста и срока проживания в неблагоприятных климатических условиях.

Параллельное комплексное обследование лиц, работающих в условиях, приближенных к боевым, показало, что увеличение количества выездов в зоны вооруженных конфликтов обусловливает повышение уровня кортизола на фоне снижения концентрации тестостерона. Психоэмоциональное напряжение способствует формированию аномально высоких концентраций циркулирующих иммунных комплексов, дефициту фагоцитарной защиты, пролиферации со стороны лейкоцитов, а также лимфопролиферации посредством активации комплекса гистосовместимости 2 класса HLA—DR, интерлейкина-2 и трансферрина, сокращению резерва Т-клеточной популяции [5, 8, 9].

Заключение

Развитие вышеперечисленных реакций проходит поэтапно в зависимости от стажа работы в экстремальных климатогеографических условиях, времени проживания на Севере, а также от количества командировок в места боевых действий. Таким образом, развивающиеся в экстремальных условиях в организме пролиферативные реакции (CD5, CD10) и усиление спонтанной бласттрансформации приводят к истощению резервных возможностей, снижению

уровня клеточной дифференцировки. Соотношения иммунногормональной регуляции при адаптации человека к экстремальным условиям можно представить в следующем виде: в начальный период адаптации — взаимная инициация иммунного ответа и глюкокортикоидной активности; при длительном воздействии указанных факторов — проявление иммуннодепрессивного влияния кортизола. Повышенные концентрации кортизола во всех случаях сочетаются с формированием аномальных уровней циркулирующих иммунных комплексов в сыворотке крови, что является признаком риска развития аутоиммунных процессов в организме. Кроме того, своеобразие соотношений эндокринных и иммунных реакций у разных групп обследуемых заключается не только в различии средних величин уровней гормонов и иммунологических показателей, но и в сдвиге лимитов их варьирования. Изменение границ индивидуального варьирования признаков повышает возможности перестройки реакций организма в неблагоприятной окружающей среде. В результате анализа полученных в работе данных установили, что границы пределов содержания иммунологических и гормональных параметров у всех обследуемых лиц на Севере расширены. Высокая фоновая активность со стороны ряда иммунологических параметров у человека на Севере приводит, с одной стороны, к торможению возрастного развития иммунной системы, с другой — к сокращению резервных возможностей регуляции иммунного гомеостаза [2, 10]. Представленные выше отклонения от общепринятых пределов колебания иммунологических параметров, безусловно, сказываются на эффективности иммунной защиты северян. Расширение лимитов не может быть бесконечным. Высокий процент асимметричных отклонений свидетельствует о чрезмерной жесткости условий проживания.

Список литературы

1. Добродеева Л. К. Иммунологическая реактивность у работников деревообрабатывающей промышленности г. Архангельска / Л. К. Добродеева, Е. Ю. Шашкова, Л. С. Щёголева, Л. В. Головань // Международный симпозиум «Взаимодействие нервной и иммунной систем в норме и патологии». — СПб., 2007. — С. 19.

2. Добродеева Л. К. Иммунологические особенности у работающих на архипелаге Шпицберген / Л. К. Добродеева, А. В. Ткачев, Е. В. Типисова, С. Л. Кашутин // Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова. — 1998. — Т. 84, № 1-2. - С. 119-124.

3. Добродеева Л. К. Пределы содержания лимфоцитов, цитокинов и иммуноглобулинов в сыворотке крови у жителей Архангельской области / Л. К. Добродеева, Л. С. Щёголева и др. // Информационные материалы «Пределы физиологического колебания в периферической крови метаболитов, гормонов, лимфоцитов, цитокинов и иммуноглобулинов у жителей Архангельской области» / под ред. Л. К. Добродеевой. — Архангельск : Изд. центр СГМУ, 2005. - С. 25-28.

4. Меньшикова М. В. Особенности иммунитета часто болеющих студентов университетов г. Архангельска

/ М. В. Меньшикова, Е. Ю. Шашкова // Российский иммунологический журнал. - 2008. - Т. 2(11), № 2-3.

- С. 276.

5. Поскотинова Л. В. Влияние комплекса факторов экстремальности (геоэкологического и профессионального) на иммунно-гормональные реакции у служащих специальных подразделений внутренних войск на Европейском Севере / Л. В. Поскотинова, Л. С. Щёголева, Л. К. Добродеева // Сборник научных статей по материалам Всероссийской конференции с международным участием. - Архангельск, 2000. - С. 169-174.

6. Типисова Е. В. Иммунодиагностическое и исследование резервных возможностей иммунно-гормональной регуляции у человека в экстремальных условиях Севера / Е. В. Типисова, Л. С. Щёголева, Л. К. Добродеева // Материалы конференции с международным участием «Современные средства иммунодиагностики, иммуно- и экстренной профилактики актуальных инфекций». - СПб., 2004. - С. 259-260.

7. Щёголева Л. С. Воздействие экстремальных экологических и психоэмоциональных условий на иммунный статус человека / Л. С. Щёголева, Л. В. Поскотинова, Л. К. Добродеева // Экология человека. - 1998. - № 4.

- С. 20-21.

8. Щёголева Л. С. Резервные возможности иммунного гомеостаза человека на Севере / Л. С. Щёголева. - Екатеринбург, 2007. - 294 с.

9. Щёголева Л. С. Соотношение иммунно-гормональных реакций у человека в экстремальных условиях / Л. С. Щёголева, Е. В. Типисова, С. Л. Кашутин и др. // Экология образования: актуальные проблемы : сб. науч. статей / ПГУ им. М. В. Ломоносова. - Архангельск, 1999. -С.438-440.

10. Щёголева Л. С. Характеристика иммунитета часто и длительно болеющих детей / Л. С. Щёголева, Е. М. Дю-

жикова, Л. К. Добродеева // Экология человека. -1998.

- № 2. - С. 57-59.

CORRELATION OF IMMUNOHORMONAL REACTIONS IN PERSONS OF VARIED EMPLOYMENT IN CIRCUMPOLAR REGION

,/2L. S. Shchogoleva, ,/3M. V. Menshikova,

*E. Yu. Shashkova

1 Institute of Environmental Physiology Ural Branch RAS,

2 Pomor State University named afterМУ. Lomonosov,

3 Northern State Medical University, Arkhangelsk

Under impact of unfavorable climatic and occupational factors, functions of human endocrine and immune systems change. Workers of coal-pits and seamen of the Northern Navy migrate to different climatogeographic zones due to their work specificity. Persons doing military service in zones of armed conflicts experienced associated impact of combating stress factors on personality what also contributed to changes of immunohormonal reactions in an organism.

Key words: immunohormonal profile, differentiation of immunocompetent cells, climatoecological conditions of the Circumpolar region, the North.

Контактная информация:

Щёголева Любовь Станиславовна - доктор биологических наук, доцент, директор Института физиологии природных адаптаций Уральского отделения РАН

Адрес: 153000, г. Архангельск, пр. Ломоносова, д. 249 Тел. (8182) 65-29-92, факс (8182) 65-29-92

Статья поступила 28.04.2009 г.