CC BY
8ТЕРРИТОРИАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТА СЕЛЕНА в ЦЕНТРАЛЬНОМ ТЯНЬ-ШАНЕ И МОНИТОРИНГ
ИММУНИТЕТА
К.А. Собуров, А.А. Вишневский, Н.Б. Тюмонбаева, А.А. Казыбекова, И.А. Абрамова, К.К. Касымалиева
институт горной физиологии нАн Кр
Резюме. Обнаружена выраженная вариабельность территориального распределения микроэлемента селена (Se) в горах Центрального Тянь-Шаня в зависимости от высоты местности. Состояние иммунитета и перекисного окисления липидов у жителей горных территорий детерминировано уровнем Se в крови.
Ключевые слова: Высотное распределение селена, иммунный статус, перекисное окисление липидов.
Селен микроэлементинин Борбордук Тянь-Шанда аймактык белунушу жана иммунитеттин мониторинги
К.А. Собуров, А.А. Вишневский, Н.Б. Тюмонбаева, А.А. Казыбекова, И.А. Абрамова, К.К. Касымалиева
Корутунду: Борбордук Тянь-Шандын тоолорунда жердин бийиктигине жараша селен элементинин аймактык белунушунун керунуктуу турдуулугу табылган. Тоолуу жерде жашагандардын иммунитети жана липидтердин перекистик кычкылдануу абалы кандагы селендин децгээли ^е) менен тыгыз байланышта болот.
Негизги сездер: Селендин бийиктиктеги белунушу, иммундук статус, липиддердин перекистик кычкыл-дануусу.
Territorial distribution of microelement selenium in Central Tyen-Shan and monitoring of immunity
K.A. Soburov, A.A. Vishnevskii, N.B. Tumonbaeva A.A. Kazybekova, I.A. Abramova, K.K. Kasymalieva
Rezume. The features of indicators of immune reactivity and lipid peroxidations at aboriginal population of Central Tyen-Shan (2200 m at seelev.), living under deficient of selenium in the environment are showed in this investigation
Keywords: high altitude distribution of selenium, immune status, lipid peroxidation
Селен ^е) - жизненно важный микроэлемент с уникальными биологическими функциями и широким спектром биологического действия его соединений. В зоне Центрального Тянь-Шаня наиболее часто встречаются биогеохимические провинции с недостатком Se [5]. На основании общих региональных закономерностей биогеохимии Se, сопоставлении его концентрации в растениях, водах и почве в настоящем исследовании предпринята попытка оценки содержания этого элемента в значении высотного распределения. Этот аспект проблемы изучен недостаточно. Одновременно был проведен мониторинг состояния иммунитета и окислительного гомеостаза в популяциях жителей изучаемых регионов, поскольку известно, что Se увеличивает производство лейкоцитов и защищает их от свободных радикалов, которые образуются в процессе борьбы с инфекцией. Он также способствует образованию антител, контролирующих рост различного рода опухолей [4,10]. С целью выявления особенностей распределения Sе на различных высотах и определения степени детерминированности иммунного статуса и окислительного гомеостаза у местных жителей от данного были осуществлены биогеохимические исследования контрастных территорий Центрального Тянь-Шаня.
Материалы и методы
Se определяли спектрофлуориметрическим
методом. Для дифференцированного определения форм микроэлемента в растениях, почвах и воде, а также в образцах сыворотки кров использовали методику последовательного извлечения и фракционирования его соединений в лаборатории "Стюарт Эссей энд Инвайронментал Леборэторис" (г. Кара-Балта, Кыргызская Республика) [13, 16, 17] .
Показатели иммунного статуса и окислительного гомеостаза были определены у постоянных жителей различных природно-климатических горных регионов Центрального Тянь-Шаня: в низкогорье (с. Таш-Дюбе, Аламудунского района, 1200 м над ур. моря), среднегорье (с. Суусамыр, Суусамырская долина - 2200 м над ур. моря) и в высокогорье (с. Ак-Кыя, Кочкорский район- 2800-3000 м над ур. моря). Всего 214 человек. Обследуемые были благополучны по инфекционным заболеваниям и не были в стадии обострения хронических заболеваний. Забор крови производился утром, натощак, в 7-9 часов.
Иммунологическое обследование полноты функционирования иммунной системы включало дифференцированное изучение Т- и В-звеньев иммунитета и естественной резистентности организма. Определяли содержание Т- и В-лимфоцитов, в также хелперных Т-лимфоцитов и цитотоксических Т-лимфоцитов [11, 14]. Лизоцимную активности сыворотки крови определяли нефелометрическим методом, основанным на способности лизоцима
1У/ЕД1ЛЦУ1НА ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ ЖУРНАЛ
Таблица 1 - Биогеохимическое районирование селена, его содержание в почвенно-растительном покрове и сыворотке крови у жителей горной местности
Объект с. Таш-Дюбе Аламединский р-н, 1200м над ур.м. с. Суусамыр Жайыл-ский р-н, 2200м над ур.м. с. Ак-Кыя Коч- корский р-н, 2800м над ур.м. Примечание
Сыворотка 85,5 ±1,3мкг/л 77,85 ±1,1*мкг/л 64,2 ±1,3*мкг/л Определение селена методом ЮР-М^ после микроволнового разложения
Растения 103,3±3,6мкг/кг 50,6±4,3*мкг/кг 44,1±2,2*мкг/кг Определение селена методом ЮР-М^ после в микроволнового разложения
Почва 0,136±0,0037мг/кг 0,072±0,0066*мг/кг 0,061±0,0048*мг/кг Определение методом 1СР-AES после водяной вытяжки
Вода <0,001 мг/мл <0,001мг/мл <0,001мг/мл Определение селена методом ЮР-М^.
Примечание: *-результат статистически достоверно отличается от данных полученных в низкогорье (с.Таш-Дюбе) Р<0,05. Таблица 2 - Т- и В- система иммунитета у постоянных жителей горной местности (М±т)
Показатели Низкогорье с. Таш-Дюбе 1200м над ур.м. среднегорье с. Суусамыр, 2200м над ур.м. высокогорье с. Ак-Кыя 2800м над ур.м.
СД3+ - Т-клетки 46,8±0,40 34,55±0,54* 31,7±0,48**
СД20+ - В-клетки 19,42±0,61 19,72±0,42 22,6±0,46**
СД4+ - Т-хелперы/ индукторы 19,26±0,34 15,58±0,28* 14,0±0,24**
СД8+ - цитотоксические Т-клетки 14,52±0,18 13,04±0,31* 17,4±0,54**
СД16+ - натуральные киллеры 12,00±0,11 10,38±0,13* 10,46±0,16
Циркулирующие иммунные комплексы, % 87,4±2,5 110,4±3,6* 113,0±3,8**
Примечание:*- результат отличается от данных полученных в низкогорье (р<0,05);** - результат отличается от данных полученных в среднегорье (р<0,05).
сыворотки крови вызывать лизис бактерий. Фагоцитарные реакциинейтрофилов проводились с культурой золотистого стафилококка (штамм 209) [6, 9]. Определяли процент активных нейтрофилов с захваченными микробами (фагоцитарный индекс) и среднее число микробов, поглощенных одной клеткой (фагоцитарное число). Активность восстановления нитросинего тетразолия (НСТ-тест) выявляли по количеству диформазан-положитель-ных клеток в тесте с монодисперсными частицами латекса и вычисляли индекс активации [15]. Интенсивность процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) оценивали, исследуя содержание гидроперекисей липидов и диенокетонов [12] в плазме крови. Интегральным показателем интенсивности ПОЛ является окислительный индекс, который рассчитывали по отношению оптической плотности гидроперекисей к оптической плотности общих липидов [12]. Разницу средних величин оценивали по критерию Стьюдента и вероятности р, которую признавали статистически значимой при р<0,05.
Результаты и их обсуждение
Распределение Se. Установлены особенности селенового статуса у жителей, проживающих на различных высотах Центрального Тянь-Шаня. По сравнению с данными для жителей низкогорья и
среднегорья у высокогорного контингента отмечено пониженное содержание Se в сыворотке крови (р<0,01). Известно, что средняя концентрация селена в норме в сыворотке крови у жителей России приближается к 0,100 мкг/мл [4], что в целом несколько выше зафиксированного нами уровня Se для обследованных групп населения (0,085; 0,0779 и 0,064 мкг/мл, соответственно в низко-, средне- и высокогорье).
Статистически достоверное отличие в содержании селена в крови жителей с. Суусамыр и с. Ак-Кыя от контрольной группы свидетельствует об остром недостатке этого микроэлемента в среде обитания и пищевых продуктах, используемых жителями указанных районов (табл. 1). Кроме того, это явление может быть связано с тенденцией приуроченности Se-дефицитных провинций к зонам выхода кислых изверженных горных пород. Эти регионы биосферы отличаются не только содержанием селена в растениях, но и степенью аккумулирования его другими организмами [7, 13].
В геохимическом аспекте и Суусамырская долина и район с. Ак-Кыя относятся к неблагополучным в отношении эссенциального микроэлемента Seре-гионам, в отличие от района с. Таш-Дюбе, жители которого составили контрольную группу [5]. Обнаружена важная закономерность: с повышением
уровня высотности дефицит этого микроэлемента обостряется.
Из таблицы 1 видно, что содержание Se в растениях и почве в среднегорье и высокогорье было практически вдвое ниже по сравнению с районом с. Таш-Дюбе, но без существенных различий концентрации Se в воде. Вероятно, это связано с тем, что почвообразующим элементом в Суусамырской и Кочкорской долинах являются вулканические породы, а в районе с. Таш-Дюбе - сланцы Мелового периода, формировавшиеся в условиях полуаридного и аридного климата, и в отличие от вулканических пород, богаты селеном [11]. Эти регионы биосферы отличаются не только содержанием Se в растениях, но и степенью аккумулирования его другими организмами [13, 17].
Мониторинг иммунитета. Динамика показателей иммунной системы у горных популяций свидетельствовала об иммунологическом полиморфизме. У обследованных жителей Суусамырской долины, в сравнительном аспекте, обнаружены не только количественные дефекты Т-лимфоцитарного звена иммунитета, но и снижение его Т-хелперной цитотоксической функциональной составляющей. Снижение числа клеток отражается на способности реагировать на митогены, на выработке Т-клеточных факторов роста, на интенсивности экспрессии поверхностных рецепторов [11]. В то же время, у жителей высокогорья (с. Ак-Кыя) отмечено некоторое уменьшение количества натуральных киллеров ^К-клетки), обладающих природными свойствами - разрушать опухолевые и некоторые инфицированные вирусами клетки (табл. 2).
У коренных жителей высокогорья резко снижены поглотительная способность нейтрофилов, их кислородзависимый метаболизм, а также по-
казатели литической активности сыворотки крови (табл. 3).
Выявлено, что уровень циркулирующих иммунных комплексов сыворотки крови у жителей средне- и высокогорья был достоверно выше, чем у жителей низкогорья, что возможно, связано с неполноценностью поглотительной функции макро- и микрофагов.
Оостояние Пол и дефицит Se. Определение содержания гидроперекисей и диенокетонов в крови имеет важное диагностическое значение для оценки уровня оксидативного стресса, который часто наблюдается при экстремальных состояниях [3]. Так, нами было выявлено увеличение содержания этих продуктов в крови жителей Суусамырской долины, постоянно проживающих на высоте 2200 м, в местности характеризующейся как Se-дефицитной. Результаты измерений содержания гидроперекисей и диенокетонов в крови жителей высокогорья (с. Ак-Кыя, 2800 м) представлены в таблице 4. Как отмечено выше, в данном регионе селеновая обстановка была еще менее благоприятной по сравнению Суусамырской долиной (таблица 1).
Обнаружено, что у жителей высокогорья содержание гидроперекисей в плазме крови было достоверно выше показателей контрольной группы, но несколько ниже уровня среднегорной группы. В то же время, расчет окислительного индекса, который является интегральным индикатором состояния окислительного гомеостаза свидетельствовал о выраженном оксидативном стрессе, как у постоянных жителей среднегорья, так и высокогорья, причем во втором случае - в большей степени. Данное нарушение связано не только с более экстремальными условиями существования на высотах 2800-3000 м, но и,
Таблица 3 - Фагоцитарные реакции лейкоцитов у постоянных жителей разных горных высот (М±т)
Низкогорье Среднегорье Высокогорье
Показатели с. Таш-Дюбе с. Суусамыр с. Ак-Кыя
930м над ур.м. 2200м над ур.м. 2800м над ур.м.
Фагоцитарный индекс, % 58,91±0,86 44,16±0,54* 38,9±0,93**
Фагоцитарное число, усл.ед. 5,94±0,11 5,05±0,13 4,17±0,17**
Показатель активных нейтрофилов, % 7,37±0,35 5,74±0,20* 4,69±0,15**
Индекс активации нейтрофилов, усл.ед. 0,065±0,0021 0,060±0,0018 0,049±0,0017**
Примечание:*- результат отличается от данных, полученных в низкогорье (р<0,05); ** - результат отличается от данных, полученных в среднегорье (р<0,05).
Таблица 4 - Показатели ПОЛ в крови у жителей, проживающих в горной местности
Показатели низкогорье с. Таш-Дюбе Аламединс-кий р-н, 930м над ур.м. Среднегорье с. Суусамыр Жайылс-кий р-н, 2200м над ур.м. Высокогорье с. Ак-Кыя Кочкорский р-н, 2800м над ур.м.
Гидроперекиси, усл.ед. 0,014±0,002 0,020±0,004* 0,0185±0,0021*
Нейтральные липиды, ед опт. пл А=234нм 0,0029±0,0006 0,003±0,0004 0,014±0,00056*
Диенокетоны, ед опт. пл А=234нм 0,01±0,008 0,02±0,0055* 0,01±0,00042*
Окислительный индекс 1,023±0,25 2,04±0,45* 3,69±0,55*
Примечание: *- статистически значимое различие (Р<0,05) по сравнению с контролем (низкогорье).
МЕДИЦИНА
ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ ЖУРНАЛ
вероятно, с недостатком Se в организме человека, обладающего антиоксидантными свойствами [2]. Дело в том, что активация энергетических трат у жителей гор осуществляется в значительной степени за счет липидных энергоносителей [15]. Это приводит к интенсификации процессов ПОЛ в организме, что в свою очередь, обусловливает значимость Se, входящего в активный центр ключевого фермента антиоксидантной системы глютатион-пероксидазы [2]. Для горных популяций проживание в экстремальных условиях требует определенного напряжения управляющих систем [1]. Накопление продуктов ПОЛ в крови, при недостатке Se, являются неблагоприятными последствиями этого напряжения.
Известно, что усиление ПОЛ снижает потенциал иммунной реактивности [8]. Кроме того, оксидативный стресс может быть вреден для приобретенного иммунитета за счет активации ядерного фактора kappa В, который регулирует экспрессию генов цитокинов, хемокинов, молекул клеточной адгезии и других [18, 20]. В то же время, антиоксидантное обеспечение существенно необходимо для предотвращения иммунодефицитных состояний, ведущее к изменению уровня интер-лейкина-2, который необходим для оптимизации численности популяций лимфоцитов и Т-клеток, способен усиливать их митогенную реактивность, киллерную активность, ответ антител на антигенную стимуляцию [18]. По мере нарастания уровня ПОЛ мембран и дефицита антиоксидинатной защиты снижаются такие свойства Т-лимфоцитов, способность к оптимальной дифференцировке, перегруппировке генов Т-клеточного рецептора [8,19].
Приведенный экспериментальный материал наводит на мысль о суммации неблагоприятных влияний двух стрессорных факторов вызывающих существенные отличия в иммунном статусе и окислительном гомеостазе от контрольной группы. Второй вывод, вытекающий из первого заключается в наличии корреляции между пищевой потребностью Sе и уровнем нарушений иммунного механизма, на различных высотах горной местности. Следовательно, выраженная вариабельность территориального распределения Sе может служить одним из главных факторов риска в провоцировании иммунодефицитных состояний и оксидативного стресса.
В целом, наши данные совпадают с данными литературы о корреляционной зависимости уровня оксидативного стресса от интенсивности и длительности адаптогенных факторов [3]. В данном случае - гипоксии и дефицита Se.
Таким образом, недостаток селена непосредственно участвует в иммунопатогенезе многих заболеваний, характеризующихся как иммуноде-фицитными, так иммунопрогрессивными явлениями. Активация ПОЛ, как непременный атрибут экстремальных состояний, может вызвать неблаго-
приятные метаболические, энергетические и пластические эффекты. В свою очередь усиление ПОЛ снижает потенциал иммунной реактивности. В этой связи, факторы, обеспечивающие нейтрализацию перекисной деградации липидов, являются универсальными и надежными средствами повышения адаптационных возможностей организма. К одному из таких существенных факторов можно отнести достаточное содержание Se в организме.
Литература:
1. Агаджанян, Н.А. Физиология человека /Н.А Агаджанян.
- М.: РУДН, 2002. - 346 с.
2. Балаболкин, М.И. Роль окислительного стресса в пато-
генезе диабетической нейропатии и возможность его коррекции препаратами а-липоевой кислоты /М.И. Балаболкин, В.М. Креминская, Е.М. Клебанова// Проблемы эндокринологии. - 2005. - Т.51, №3. - С.22-31.
3. Бойко, Е.Р. Физиолого-биохимические основы жизнеде-
ятельности человека на Севере /Е.Р. Бойко.- Екатеринбург: УрО РАН, 2005. - 188 с. 4 Голубкина, Н.А. Селен в медицине и экологии/ Н.А Голубкина, А.В. Скальный, Я.Л. Соколов - М.: Изд-во КМК, 2002. - 136с.
5. Дженбаев, Б.М. Селеновая биогеохимическая провинция
Чуйской долины/Б.М. Дженбаев, В.В. Ермаков, А.М. Мур-салиев //Наука и техника. -1995. - № 1-2. - С. 87-91
6. Дорофейчук, В.Г. Определение активности лизоцима не-
фелометрическим методом/В.Г. Дорофейчук//Лаб. дело. -1988. -№1. - С.28-30.
7. Ермаков, В.В. Биогеохимическое районирование континен-
тов /В.В. Ермаков. - М.: Наука, 1993.- С.24
8. Жетписбаева, Х.С. Состояние ПОЛ, антиоксидантной
защиты и гуморального иммунитета при действии хронического стресса/Х.С. Жетписбаева //Известия Вузов, Поволжский регион. -2008. - Вып.3. - С.3-7.
9. Маянский, А.Н. Очерки о нейтрофиле и макрофаге /А.Н.
Маянский, Д.Н. Маянский - Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1983.- 254 с.
10. Решетник, Л.А. Биогеохимическое и клиническое значение селена для здоровья человека/ Л.А. Решетник, Е.О. Парфенова//Микроэлементы в медицине. - 2001. -Т.2, Вып.2. - С.2-9.
11.Смирнов, В.С. Иммунодефицитные состояния/В.С. Смирнов, И.С Фрейдлин. - СПб.: Фолиант, 2000. - 257с.
12. Субанова, Т.А. Использование микрогидрина и углекислой минеральной воды "Кара-Шоро" в восстановительном лечении эктомии шейки матки/ Т.А. Субанова: Автореф. дис. канд. мед.наук. - Бишкек, 2009. - 27 с.
13. Тамбиев, А.Х. Изменение концентраций некоторых химических элементов в клетках Spirulinaplatensis при добавлении в среду селена/АХ. Тамбиев, Н.Н. Кирикова, О.А. Лябушева, А.В. Скальный//Микроэлементы в медицине.
- 2003. -№4(2). - С.19-23.
14. Иммунология: учебник / Р.М. Хаитов., Г.А. Игнатьева, И.Г. Сидорович.; под ред. Р.М. Хаитова - М.: Медицина, 2001. - 432 с.
15. Шляхов, Э.Н. Иммунология. / Э.Н.Шляхов, Л.П. Андриеш
- Кишинев, 1985. - 279 с.
16. Barany, E. Mercury and selenium in whole blood and serum
in relation to fish consumptions and amalgam fillings in adolescents/ E. Barany, I. Bergdahi, L. Bratteby // J. of Trace Elements in Medicine and Biology. - 2003.- Vol.17., Iss.3.-p.165-170.
17. Canton, S.P. Acute aquatic life criteria for selenium/ S.P. Canton //Environ.Toxicol.Chem. - 1999. -Vol.18. - P.1425-1432.
18. Rhee, S.C. Cellular regulation by hydrogen peroxide/ S.C. Rhee T.S. Chang //J. Am. Soc. Nephrol. - 2003. -Vol.14.
- P.211-215.
19. Upritchard, J. E. Effect of supplementation with tomato juice, vitamin E, and vitamin C on LDL oxidation and products of inflammatory activity in type 2 diabetes /J. E. Upritchard, W. H. Sutherland, J. HMann//Diabetes Care. - 2000. - Vol. 23.
- P.733-738
20. Zhao, J. The relationship among reactive oxygen species hypoxia-inducible factor 1 and cell proliferation under hypoxia /J. Zhao, Z. Zhou, H. Hu // ActaPhysiological S. - 2007.
- Vol.59, №3. -P.319-324.
Сведения об авторах:
Собуров Канчырбек Алгасиевич- заслуженный деятель науки КР, доктор биол. наук, профессор, зав. лаб. Института горной физиологии НАН КР, тел. 0312449885
Вишневский Александр Александрович- доктор биол. наук, с.н.с. Института горной физиологии НАН КР, тел 0558 494907, е-таП: polonis @Ьк.ги
Тюмонбаева Насира Бектурсуновна- к.б.н., с.н.с. Института горной физиологии НАН КР, тел. 0312478202
Казыбекова Астра Ажымудуновна - научный сотрудник Института горной физиологии НАН КР, тел. 0312449885
Абрамова Ирина Александровна- научный сотрудник Института горной физиологии НАН КР, тел. 0312449885
Касымалиева К.К.- к.б.н., доцент Института горной физиологии НАН КР, тел. 0312449885
