CC BY
60
УДК 618.1-022:579.882.11 -085.849.19-036.8-078.33
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ СВЕТА, ГЕНЕРИРУЕМОГО РАЗЛИЧНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ОСВЕЩЕНИЯ, НА ФУНКЦИОНАЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ НЕЙТРОФИЛОВ IN VITRO
О.А. Гизингер, М.В. Осиков, Л.Ф. Телешева, О.И. Огнева Южно-Уральский государственный медицинский университет, г. Челябинск
С использованием цельной крови 60 клинически здоровых людей-добровольцев исследовано влияние света, генерируемого лампами накаливания, люминесцентными лампами и светодиодными носителями в пределах световой температуры 4000-4500 К, с интенсивностью излучения 0,03 Вт/м2 в диапазоне длин волн 320-400 нм, на функциональную активность нейтрофилов по показателям лизосомальной, фагоцитарной, НСТ-редуцирующей активности после 10, 20 и 30 мин воздействия при 37 °С. Установлено, что свет, генерируемый лампами накаливания и светодиодными лампами, не оказывает статистически значимого влияния на функциональную активность нейтрофилов. После воздействия света люминисцентных ламп зафиксировано увеличение количества клеток в спонтанном и индуцированном НСТ-тесте.
Ключевые слова: светодиодные источники света, нейтрофилы, фагоцитоз.
Проблема воздействия света на факторы врождённого иммунитета человека и функцию нейтро-фильных гранулоцитов, клеток играющих важнейшую роль в осуществлении клеточных реакций врожденного иммунитета, является актуальной, социально значимой и дискутабельной [1]. С одной стороны, ряд исследователей представляет доказательную базу того, что световые воздействия разных источников света так или иначе влияют на механизмы врождённого и адаптивного иммунитета, активируя, или наоборот приводя к иммунным дисфункциям, в частности снижая фагоцитарную активность эффекторов врождённого иммунитета и приводя к блокаде ответа фагоцитирующих клеток на дополнительную стимуляцию, снижая тем самым способность клеток к реализации резервных биоцидных возможностей [2, 4]. С другой стороны, О. А. Гизингер, М.В. Осиковым были высказаны предположения об отсутствии выраженных иммунотропных эффектов света, генерируемых светодиодными носителями [3, 5-7, 10]. В сложившейся ситуации регистрация структурных и функциональных изменений клетки при встрече с квантами света, генерируемыми различными источниками: лампами накаливания, люми-нисцентными лампами, светодиодами, является объективным параметром для выбора оптимальных источников для формирования комфортной для человека и безопасной с санитарно-гигиенической точки зрения концепции освещения закрытых помещений и открытых пространств [8, 11].
Имеющиеся на сегодняшний день сведения о возможных иммуномодулирующих эффектах светодиодных источников освещения, безусловно, требуют определённой систематизации и анализа
[3, 6, 7]. Спорные вопросы, касающиеся проблемы реактивности нейтрофилов под действием различных источников света, свидетельствуют о целесообразности проведения экспериментальных работ по изучению светового воздействия на эти клетки, что чрезвычайно перспективно в клиническом плане, поскольку полученные результаты позволят расширить наши представления об особенностях функционирования системы врождённого иммунитета у людей, находящихся под воздействием различных источников света, что в практическом плане позволит уточнить социально-гигиенические нормы применения светодиодных источников для интерьерного освещения зданий общественного назначения [5, 11].
Цель работы - исследовать влияние различных источников света на функциональную активность нейтрофилов в экспериментальных условиях in vitro.
Материалы и методы. В соответствии с поставленной целью на базе НИИ иммунологии, научно-образовательного центра «Проблемы фундаментальной медицины» ГБОУ ВПО ЮУГМУ Минздрава РФ исследована функциональная активность нейтрофилов клинически здоровых лю-дей-добровольцев. Выбор донорских нейтрофилов в качестве клеток-мишеней был обусловлен, с одной стороны, их полифункциональной ролью в поддержании гомеостаза в организме, с другой -доступностью и, в определённом смысле, простотой исследования отдельных показателей их функциональной активности [11, 12]. Функции нейтрофильных гранулоцитов разнообразны: способность к поглощению патогенов, высвобождение широкого спектра микробоцидных компонен-
тов, в том числе эндогенных антимикробных пептидов, синтез вазоактивных и хемотаксических медиаторов, играющих важную роль в развитии процесса воспаления, регуляции врожденного и адаптивного иммунитета [10]. Благодаря этим продуктам, нейтрофилы осуществляют разнообразные и разнонаправленные регуляторные бактерицидные внутри- и внеклеточные эффекты [2, 4]. При постановке данного эксперимента, авторы преследовали цель изучить возможные иммуно-тропные эффекты света, излучаемого светодиодами, лампами накаливания, люминесцентными лампами, естественным солнечным освещением при различных временных промежутках. Время воздействия излучения в диапазоне длин волн 320-400 нм при 0,03 Вт/м2 излучения составило
10, 20 и 30 мин при температуре 37 °С.
Для выделения нейтрофилов кровь забирали из локтевой вены 60 здоровых студентов дневной формы обучения ГБОУ ВПО ЮУГМУ Минздрава РФ в возрасте от 18 до 22 лет. Добровольцы, участвовавшие в исследовании, дали письменное добровольное информированное согласие в соответствии с требованиями Хельсинской декларации Всемирной Медицинской Ассоциации от 1964 г., дополненной в 1975, 1983, 1989, 2000, 2002 г.; основами законодательства Российской Федерации «Об охране здоровья граждан, правил проведения клинической практики в РФ» (приказ МЗ РФ № 266 от 19.07.03 г.; приказ Росздравнадзо-ра № 2325-Пр/06 от 17.10.06 г.). Протокол исследования и текст информированного согласия одобрены этическим комитетом ГБОУ ВПО ЮУГМУ Минздрава РФ.
Цельную кровь в объеме 10 мл (антикоагулянт гепарин («Гедеон-Рихтер», Венгрия), 50 ЕД/мл) получали пункцией локтевой вены, для выделения чистой фракции нейтрофилов 2 мл крови смешивали с 3 мл стерильного физиологического раствора (0,9%-ный раствор натрия хлористого), полученную смесь наслаивали на градиент плотности стерильных растворов фиколла («Pharmacia», Швеция) и верографина («Spofa», Чехия), плотность верхнего слоя 1,075-1,077 г/см3, нижнего -1,093-1,095 г/см3 и центрифугировали 40 мин при 1500 об/мин. Кольцо нейтрофилов собирали, переносили в стерильные центрифужные пробирки, отмывали от градиента стерильным раствором Хенкса путём центрифугирования при 1500 об/мин дважды по 7 мин, после чего доводили до концентрации 5 • 106 клеток/мл и использовали для оценки функционального статуса нейтрофилов. Жизнеспособность нейтрофилов, рассчитанная в тесте с 0,1%-ным раствором трипанового синего, составила 98 %.
60 проб нейтрофилов были случайным образом разделены на 4 группы по 15 проб, на которые в течение 10, 20 и 30 мин при температуре 37 °С воздействовали различными источниками света:
группа 1 (контрольная) - естественное освещение; группа 2 - свет, генерируемый лампами накаливания; группа 3 - свет, генерируемый люминесцентными лампами; группа 4 - свет, генерируемый светодиодными источниками.
Опытные и контрольные пробы, содержащие суспензию нейтрофилов, во время облучения находились в специально оборудованных для проведения эксперимента термостатах. Световое поле конфигурировали таким образом, чтобы в любой точке суспензии нейтрофилов отклонение плотности светового потока составляло не более 10 % от заданного. Фагоцитарную и лизосомальную активность нейтрофилов исследовали по методике И.С. Фрейдлин, кислородзависимый метаболизм и функциональный резерв оценивался в НСТ-тесте в модификации А.Н. Маянского и М.Е. Виксмана. Для определения функционального резерва клеток показатели исследовали в спонтанном и индуцированном режимах.
Полученные результаты были подвергнуты статистической обработке с использованием пакета прикладных программ Statistica for Windows 6.0 с вычислением средней арифметической и её стандартной ошибки. О достоверности различий средних величин судили с помощью непараметрического критерия Манна - Уитни. Различия считали значимыми при р < 0,05.
Результаты и обсуждение. При изучении функциональной активности нейтрофилов in vitro установлено, что нейтрофилы, выделенные из периферической крови клинически здоровых людей-добровольцев, фагоцитируют частицы латекса, обладают активным лизосомальным аппаратом и способны к кислородзависимому метаболизму (табл. 1).
Десятиминутное воздействие света, генерируемого как светодиодными источниками, так и лампами накаливания на взвесь нейтрофильных гранулоцитов не привело к достоверным изменениям их лизосомальной и фагоцитарной активности, кислород-зависимого метаболизма, функционального резерва (р > 0,05). НСТ-редуцирующая активность нейтрофилов в спонтанном режиме возрастала после воздействия света люминисцент-ных ламп по сравнению с естественным и светодиодным освещением (р = 0,05).
Анализ данных, полученных после изучения лизосомальной, фагоцитарной активности и био-цидных возможностей нейтрофилов в НСТ-тесте, функционального резерва нейтрофильных грану-лоцитов после 20-минутного воздействия также не выявил различий в показателях лизосомальной и фагоцитарной активности, освещенных естественным светом, лампами накаливания и светодиодными источниками (р > 0,05). После воздействия света люминисцентных ламп увеличивалось количество активных клеток в спонтанном НСТ-тесте (р = 0,05) по сравнению с естественным освеще-
Проблемы здравоохранения
Таблица 1
Влияние различных источников света на функциональную активность нейтрофилов периферической крови в условиях in vitro (время экспозиции 10 мин)
Показатель Группа 1 (естественное освещение) Группа 2 (лампы накаливания) Группа З (лампы люминесцентные) Группа 4 (лампы светодиодные)
Люминесценция лизосом, у. е. З05,81 і 14,1 З02,91 і 14,З1 З0б,В1 і 1З,92 З04,91 і 14,7
Активность лизосом, % 9З,79 і 1,22 94,72 і 1,22 94,71 і 1,22 95,79 і 1,19
НСТ-спонтанный, % клеток Зб,59 і 1,51 З5,59 і 1,51 З7,05 і 1,51 З7,09 і 1,51
НСТ- спонтанный, у.е. / клетку 0,41 і 0,05 0,45 і 0,0З 0,47 і 0,0З 0,47 і 0,0З
НСТ-индуциров., % клеток б0,24 і 1,41 бЗ,бб і 1,б2 б7,47 і 1,54 * f б0,б7 і 1,47
НСТ-индуциров. у. е. / клетку 0,б9 і 0,0З 0,74 і 0,0ЗЗ 0,7б і 0,0З2 0,81 і 0,0З0
Функциональный резерв 2,ЗЗ і 0,1З 2,54 і 0,14 2,б 1 і 0,1З 2,бб і 0,1З
Активность фагоцитоза, % клеток 57,1З і 1,50 б0,49 і 1,б0 б2,21 і 1,57 б4,01 і 1,З4
Интенсивность фагоцитоза, у.е. / клетку 1,81 і 0,12 1,ВЗ і 0,17 1,84 і 0,12 1,84 і 0,09
Примечание. Здесь и далее * статистически значимые (р < 0,05) различия по критерию Манна - Уитни с группой 1, # - с группой 2, Л - с группой 3, f - с группой 4.
Таблица 2
Влияние различных источников света на функциональную активность нейтрофилов периферической крови в условиях in vitro (время экспозиции 20 мин)
Показатель Группа 1 (естественное освещение) Группа 2 (лампы накаливания) Группа З (лампы люминесцентные) Группа 4 (лампы светодиодные)
Люминесценция лизосом, у. е. 285,81 і 15,19 281,91 і 12,00 287,81 і 12,92 299,91 і 11,71
Активность лизосом, % 8З,22 і 1,22 84,77 і 1,00 84,91 і 0,22 85,б9 і 1,09
НСТ- спонтанный, % клеток 2б,49 і 1,51 25,00 і 1,ЗЗ З5,05 і 1,22 * # f 2б,09 і 1,09
НСТ-спонтанный, у. е. / клетку 0,З7 і 0,05 0,41 і 0,0З4 0,З9 і 0,0З 0,40 і 0,02б
НСТ-индуциров., % клеток б0,00 і 1,5б б1,22 і 1,22 б1,47 і 1,00 б1,б7 і 1,ЗЗ
НСТ-индуциров., у. е. / клетку 0,59 і 0,0З 0,54 і 0,0ЗЗ 0,5б і 0,0З2 0,51 і 0,01З
Функциональный резерв 2,00 і 0,1З 2,04 і 0,14 2,01 і 0,1З 2,0б і 0,09
Активность фагоцитоза, % клеток 47,1З і 1,Зб 50,49 і 1,44 51,21 і 1,б7 50,01 і 1,24
Интенсивность фагоцитоза, у.е. / клетку 1,б1 і 0,12 1,бЗ і 0,б7 1,б4 і 0,42 1,б4 і 0,29
нием, освещением лампами накаливания и светодиодными лампами. Результаты представлены в табл. 2.
При анализе данных, полученных после З0-минутного воздействия света, генерируемого различными источниками на функциональную активность нейтрофилов также не выявлено статистически значимых различий по показателям активно-
сти и интенсивности лизосомального аппарата нейтрофилов, фагоцитарной способности. Отмечены значимые изменения биоцидных возможностей нейтрофилов в спонтанном и индуцированном HCT-тесте (активность клеток) облучённых светом, генерируемым люминесцентными лампами по сравнению с естественным освещением (p = 0,05). Результаты представлены в табл. З.
Таблица 3
Влияние различных источников света на функциональную активность нейтрофилов периферической крови в условиях in vitro (время экспозиции 30 минут)
Показатель Группа 1 (естественное освещение) Группа 2 (лампы накаливания) Группа 3 (лампы люминесцентные) Группа 4 (лампы светодиодные)
Люминесценция лизосом, у. е. 280,81 і 14,19 277,91 і 12,99 277,81 і 12,00 280,91 і 11,98
Активность лизосом, % 80,22 і 1,02 81,77 і 1,12 82,91 і 0,22 83,б9 і 1,13
НСТ- спонтанный, % клеток 22,09 і 1,51 23,00 і 1,11 2б,05 і 1,09 * # 24,09 і 1,12
НСТ- спонтанный, у. е. / клетку 0,27 і 0,02 0,2б і 0,004 0,27 і 0,03 0,28 і 0,01б
НСТ-индуциров., % клеток 50,00 і 1,1б 51,22 і 1,13 5б,47 і 1,20 * # 53,б7 і 1,00
НСТ-индуциров., у. е. / клетку 0,59 і 0,03 0,54 і 0,011 0,5б і 0,02 0,51 і 0,01
Функциональный резерв 2,10 і 0,13 2,04 і 0,14 2,19 і 0,13 2,0б і 0,19
Активность фагоцитоза, % клеток 27,13 і 1,3б 30,49 і 1,44 31,21 і 1,б7 30,01 і 1,24
Интенсивность фагоцитоза, у.е. / клетку 1,б1 і 0,12 1,бЗ і 0,б7 1,б4 і 0,42 1,б4 і 0,29
Tаким образом, воздействие света, генерируемого лампами накаливания, светодиодными источниками света в пределах световой температуры 4000-4500 К, с интенсивностью излучения 0,0З Вт/м2 в диапазоне длин волн З20-400 нм в течение 10-30 мин не приводит к статистически значимому изменению функциональной активности нейтрофильных гранулоцитов, выделенных из периферической крови клинически здоровых лю-дей-добровольцев при сравнении с естественным освещением. Воздействие на нейтрофилы света люминесцентных ламп приводит к активации ки-слород-зависимого метаболизма по показателям активности HCT-теста.
Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (государственный контракт № 14.516.11.0091 от 01.07.2013).
Литература
1. Гизингер, О. А. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на нейтрофилы и факторы мукозального иммунитета: дис. . д-ра мед. наук / О.А. Гизингер. - Челябинск, 2010 -З54 с.
2. Долгушин, И.И. Нейтрофилы и гомеостаз / И.И. Долгушин, О.В. Бухарин. - Екатеринбург: УрОРАН, 2001. - 288 с.
3. Исследовательские подходы в области безопасности освещения в условиях мегаполиса / О. Гизингер, М. Осиков, О. Бокова и др. // Полупроводниковая светотехника. - 2013. - Т. 1, М 21. -С. 60-61.
4. Колесников, О.Л. Влияние неспецифической иммуностимуляции на стресс-реактивность
и выбор адаптационной стратегии организма: дис. ... д-ра мед. наук / О.Л. Колесников. - Челябинск, 1998. - 257 с.
5. Медико-биологические и санитарно-гигиенические аспекты инновационных технологий уличного, интерьерного и промышленного освещения / М.В. Осиков, Л.Ф. Телешева, О.А. Гизингер и др. // Изв. высш. учеб. заведений. Урал. регион. -
2012. - № 4. - С. 181-187.
6. Методология исследований в области безопасности освещения / О.А. Гизингер, М.В. Осиков, Е.Л. Куренков и др. // Современная медицина: актуальные вопросы. - 2013. - № 19. - С. 46-51.
7. Мониторинг функционально-метаболического статуса фагоцитирующих клеток под действием квантов света, генерируемых лазером низкой интенсивности ИК-диапазона (850 нм) / О А. Гизингер, О.И. Огнева, М.В. Осиков, М.О. Матвеев // Современные наукоемкие технологии. -
2013. - № 3. - С. 77-78.
8. Оптические свойства гранулярных клеток крови: нейтрофилы / Д.Ю. Орлова, М.А. Юркин, К.А. Семьянов и др. // Вестник Новосибир. гос. ун-та. Серия «Физика». - 2007. - Т. 2, № 4. -С. 83-87.
9. Организация межвузовского мониторинга безопасности использования светодиодного освещения в условиях мегаполиса / Л.Ф. Телешева, О.А. Гизингер, М.В. Осиков и др. // Вестник Челяб. гос. ун-та. - 2013. - № 7. - С. 197-198.
10. Осиков, М.В. Роль орозомукоида в регуляции активности систем плазменного протео-лиза при экспериментальной почечной недостаточности / М.В. Осиков // Бюл. эксперим. биологии и медицины. - 2009. - Т. 148, № 7. - С. 27-30.
11. Пинегин, Б.В. Нейтрофилы: структура и
Проблемы здравоохранения
функция / Б.В. Пинегин, А.Н. Маянский // Иммуно- фагоцитов / Н.Г. Плехова //Журн. микробиологии,
логия. - 2007. - Т. 28, № 6. - С. 374-382. эпидемиологии и иммунобиологии. - 2006. - № 6. -
12. Плехова, Н.Г. Бактерицидная активность С. 89-96.
Гизингер О.А., доктор биологических наук, профессор кафедры микробологии, вирусологии, иммунологии и клинической лабораторной диагностики, Южно-Уральский государственный медицинский университет (Челябинск), [email protected].
Осиков М.В., доктор медицинских наук, профессор кафедры патологической физиологии, ЮжноУральский государственный медицинский университет (Челябинск), [email protected].
Телешева Л.Ф., доктор медицинских наук, профессор кафедры микробиологии, вирусологии, иммунологии и клинической лабораторной диагностики, Южно-Уральский государственный медицинский университет (Челябинск), [email protected].
Огнева О.И., аспирант научного образовательного центра «Проблемы фундаментальной медицины», Южно-Уральский государственный медицинский университет (Челябинск), [email protected].
Bulletin of the South Ural State University Series “Education, Healthcare Service, Physical Education” _________________________________2013, vol. 13, no. 3, pp. 94-98
COMPARATIVE ANALYSIS OF LIGHT EFFECT GENERATED BY VARIOUS LIGHT SOURCES ON THE CAPACITY OF NEUTROPHILS
O.A. Gizinger, South Ural State Medical University, Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected],
M.V. Osicov, South Ural State Medical University, Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected],
L.F. Telesheva, South Ural State Medical University, Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected],
O.I. Ogneva, South Ural State Medical University, Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected]
Using the whole blood of 60 healthy volunteers the effect of light generated by incandescent lamps, luminescent lamps and light-emitting diode carriers on the capacity of neutrophils considering the indices of lysosomal, phagocytic and NBT-reducing activities after 10, 20 and 30 minutes of influence at the temperature of 37 °C has been studied. The light temperatures were 4000-5000 K, the radiation intensity was 0,03 W/m2, the wave length was 320-400 nm. It’s stated that the light generated by incandescent and light-emitting diodelamps doesn’t have a statistically significant effect on the capacity of neutrophils. The increase of cells number has been recorded in the spontaneous and induced NBT-test after the effect of luminescent lamps.
Keywords: light-emitting diode lamps, neutrophils, phagocytosis.
Поступила в редакцию 10 июля 2013 г.
