CC BY
39
УДК 614.72:616-053.5 + 612.017.1
Л.Б. Маснавиева, И.В. Кудаева, Л.А. Бударина, Н.В. Ефимова
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ АДАПТАЦИИ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ ПОДРОСТКОВ, ПРОЖИВАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
Ангарский филиал Восточно-Сибирского научного центра экологии человека СО РАМН - Научноисследовательский институт медицины труда и экологии человека (Ангарск)
Проведено изучение показателей гемограммы и содержания естественных аутоантител, отражающих состояние иммунной системы у подростков, проживающих в районах с различным уровнем загрязнения промышленного города. Обследовано 76 старшеклассников из района, расположенного вблизи промышленной зоны. Контрольная группа —111 подростков из района, удаленного от промплощадки. У школьников из основной группы коэффициент фагоцитарной защиты достоверно выше, а специфический иммунный лимфоцитарный потенциал и уровни ауто-антителкнДНК, бета2-гликопротеину I и Fc-фрагменту IgGниже, чем в группе сравнения, что может свидетельствовать о более низкой активности иммунологической защиты.
Ключевые слова: подростки, иммунореактивность, естественные аутоантитела, гемограмма
SOME ASPECTS OF ADAPTATION OF IMMUNE SYSTEM OF TEEN-AGER LIVING UNDER CONDITION OF CHEMICAL AIR POLLUTION
L.B. Masnavieva, I.V. Kudaeva, L.A. Budarina, N.V. Efimova
Angarsk Branch of East Siberian Scientific Center of Human Ecology SB RAMS - Scientific Institute
of Occupational Medicine and Human Ecology, Angarsk
The index study of the hemogram and the content of the natural autoantibodies displaying the state of the immune system in the teen-agers living in the areas with the different pollution levels of an industrial city has been performed. 76 teen-agers, the schoolchildren of the elder-age, living in the area near the industrial zone have been examined. The control group consistent of 111 teen-agers living in the area distant from the industrial production. The coefficient of the phagocytar defense was found to be significantly higher in the schoolchildren of the main group, and the specific immune lymphocytar potential and the levels of the autoantibodies to nDNA, beta 2-glycoprotein 1 and the IgG Fc-fragment were lower than in the control group which may testify the more lower activity of the immunological defense in the adaptive process.
Key words: teenagers, immunoresponsiveness, natural autoantibodies, hemogram
Существование всех живых организмов, в том числе и человека, неразрывно связано с внешней средой, в которой он живет и развивается. Чаще всего условия окружающей среды не являются непосредственной причиной изменений показателей здоровья населения, однако, они могут стать предпосылками для развития тех или иных патологических процессов у лиц, проживающих в экологически неблагополучных районах. Выбросы предприятий химического и нефтеперерабатывающего комплексов Иркутской области, представляют реальную опасность для здоровья населения, проживающего в зоне их воздействия [2]. Причем, некоторые промышленные центры Иркутской области (Ангарск, Иркутск, Зима, Черемхово) постоянно входят в число территорий Российской федерации с высоким уровнем загрязнения воздушного бассейна [2, 4]. Как и в большинстве населенных пунктов, в городе Ангарске от стационарных источников и автотранспорта в воздух поступают вещества, которые способны оказывать как общетоксическое и рефлекторное, так и специфическое действие. В частности формальдегид, диоксид азота обладают аллергическим действием, диоксиды серы и азота, аммиак, сероводород — раздражающим, оксид хрома, никель, фенол, формальдегид,
свинец — мутагенным действием [2, 9].
Поскольку растущий и развивающийся организм является наиболее чувствительным к внешним воздействиям, изучение состояния здоровья подростков, проживающих в условиях техногенной нагрузки, является одной из актуальных задач современной медицины [2]. На основании вышеизложенного цель данной работы — изучение общей иммунореактивности организма подростков, проживающих в районах с различным уровнем загрязнения атмосферного воздуха.
МЕТОДИКА
Для изучения влияния загрязнения атмосферного воздуха на состояние общей иммунореактивности организма были обследованы две группы школьников (13 — 17лет), постоянно проживающих и посещающих общеобразовательные учебные заведения в районах с различными уровнями загрязнения воздуха. Выбор районов города осуществлялся с учетом расположения изучаемых территорий по отношению к главному стационарному источнику аэровыбросов (нефтеперерабатывающего комбината), направления розы ветров. Для оценки степени загрязнения атмосферного
воздуха были использованы данные комитета по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за 2000 — 2009 гг., на основании которых были рассчитаны индексы опасности общетоксического риска, риска нарушений иммунной системы, аллергических реакций в соответствии с Р 2.1.10.1920-04 [7].
Основную группу обследуемых составили старшеклассники, проживающие вблизи (1 км) предприятия нефтеперерабатывающей промышленности (76 человек). В группу сравнения вошли 111 подростков из района, удаленного на5 — 6 км от вышеуказанного источника загрязнения.
Для оценки общего реактивного потенциала организма подростков использовалась традиционная гемограмма, по которой были рассчитаны интегральные коэффициенты [8], характеризующие неспецифическую защитную функцию. Клеточно-фагоцитарная защита (КФЗ) = ((палочкоядерные + сегментоядерные нейтрофилы + моноциты) / общее количество лейкоцитов) х 100; специфический иммунный лимфоцитарно-моноцитарный потенциал (СИАМП) = ((лимфоциты + моноциты) / общее количество лейкоцитов) х 100; аллергическая настроенность организма (АНО) = ((эозинофилы + базофилы) / общее количество лейкоцитов) х 100.
Уровень общего иммуноглобулина Е (IgE) в сыворотке крови определяли твердофазным конкурентным методом иммуноферментного анализа (ИФА) с использованием соответствующей тест-системы («Human», Германия).
Особенности сывороточной иммунореактивности (ИР) оценивали по содержанию аутоантител (ауто-АТ) класса IgG в сыворотке крови обследуемых, направленных на антигены, характеризующие общее состояние иммунной системы (нативная ДНК, Fc-фрагмент иммуноглобулинов IgG и бета2-гликопротеин I), которое изучали методом ИФА при помощи «ЭЛИ-Висцеро-Тест-16» (МИЦ «Иммункулус», Москва). Измерение оптической плотности конечных продуктов иммунофермент-ных реакций осуществляли при помощи ридера BioTek (США).
Данные о сывороточной ИР анализируемых проб, полученные в абсолютных единицах оптической плотности, пересчитывали в условные
100), где ОП(аг) — оптическая плотность реакции образца сыворотки крови с соответствующим антигеном; ОП(к) — оптическая плотность реакции контрольной сыворотки с тем же антигеном. При этом если ИР анализируемого образца была выше реакции «внутреннего стандарта», она выражалась в У.Е. со знаком «плюс» (например, 150 % от ИР реакции «внутреннего стандарта» соответствовало + 50 У.Е.), если же ИР была ниже реакции «внутреннего стандарта» — со знаком «минус» (например, 80 % от ИР реакции «внутреннего стандарта» соответствовало 20 У.Е.). В качестве «внутреннего стандарта» использовали контрольную сыворотку [5].
Поскольку, патологические изменения в организме могут отражаться в изменениях соотношений между различными ауто-АТ, поэтому для каждого подростка была рассчитана средняя индивидуальная иммунореактивность (СИР) образца сыворотки. Оценивали СИР с использованием результатов по 16 антигенам данного теста
ИР (ari) — ИР (ari6) — иммунореактивность образцов с каждым из 16-ти антигенов. Затем вычислялось отклонение(в процентах от среднего нормального уровня) ИР образца сыворотки с каждым из анти-
СИР), где ОП(аг) — оптическая плотность реакции образца сыворотки крови с данным антигеном, ОП(к) — оптическая плотность реакции контрольной сыворотки с данным антигеном [5].
ществляли при помощи пакета прикладных программ «Statistica 6.0». Результаты исследований представлены в виде медианы (Med), верхнего и нижнего квартилей (Q25 —Q75). После анализа соответствия изучаемых показателей закону о нормальном распределении (тест Шапиро — Уилка) был использован непараметрический критерий Манна-Уитни. Различия считали статистически значимыми при р < 0,05. Частоты отклонений исследуемых показателей от референтных уровней представлены с указанием доверительного интервала, сравнение осуществляли методом оценки распространенности признака в выборке.
РЕЗУЛЬТАТЫ
В атмосферном воздухе г. Ангарска выявлены взвешенные вещества, формальдегид, диоксиды азота и серы, оксид углерода, аммиак, фенол, бенз(а)перен, хром, цинк, никель [9]. В соответствии со среднегодовыми концентрациями загрязнителей, для каждого района были рассчитаны коэффициенты опасности, а также суммарные риски развития патологии иммунной системы и аллергических заболеваний. Так, для «условно грязного» района риск развития иммунологических нарушений составил 3,7, для «контрольного» — 0,4, риск развития аллергопатологии — 1,5 и 1,7 соответственно. Индекс опасности веществ, обладающих общетоксическим действием, в «условно грязном» районе составил 12,2, в «чистом» — 10,8. Полученные данные свидетельствуют о незначительном различии уровня экспозиции на жителей двух районов города, однако, выявлена специфичность воздействия примесей, содержащихся в атмосферном воздухе.
Исследование интегральных коэффициентов, рассчитанных по показателям традиционной гемограммы, позволило выявить достоверно более высокие значения КФЗ у школьников из экологически более загрязненного района по сравнению с подростками из контрольного района (табл. 1). Поскольку данный коэффициент отражает относительное содержание нейтрофилов в общем пуле лейкоцитов, основной функцией которых
Таблица 1
Показатели общей иммунореактивности подростков, проживающих в промышленном центре, Мед (025-075)
Показатель Основная группа (п = 76) Контрольная группа (п = 111) Р
сил МП 0,47 (0,40-0,53) 0,51 (0,45-0,55) 0,012
КФЗ 0,58 (0,53-0,65) 0,53 (0,50-0,59) 0,000
АНО 0,57 (0,34-0,89) 0,68 (0,35-1,04) 0,000
Ауто-АТ к нДНК, у.е. 17,4 (0,5-26,3) 26,0 (12,4-35,9) 0,001
Ауто-АТ к бета2-гликопротеину 1, у.е. 16,0 (4,6-30,0) 33,7 (24,6-43,5) 0,001
Ауто-АТ к Fc-фрагменту IgG, у.е. 13,5 (-0,5-25,8) 24,6 (13,2-33,3) 0,002
IgE, МЕд/мл 43,8 (3,0-113,4) 26,8 (2,0-75,4) 0,140
Таблица 2
Аллергическая настроенность организма подростков в зависимости от уровня общего 1дЕ в сыворотке крови подростков промышленного города, Мес1 (025-075)
Показатель Уровень общего IgE Основная группа Контрольная группа Р
АНО < 100 МЕд/мл 0,51 (0,34-0,74) 0,57 (0,33-0,88) 0,601
АНО > 100 МЕд/мл 0,69 (0,51-1,06) 0,94 (0,53-1,39) (п = 19) 0,193
является защита от инфекций путем хемотаксиса и фагоцитоза чужеродных микроорганизмов, сдвиги в сторону его повышения могут свидетельствовать о повышенной активности процессов фагоцитоза в ответ на перманентное негативное воздействие внешних факторов. Изучение СИАМП обследованных выявило более низкие значения данного коэффициента в основной группе по сравнению с контролем. Лимфоциты и моноциты посредством выделения цитокинов участвуют в регуляции иммунного ответа и координации работы всей иммунной системы в целом, поэтому снижение их относительного содержания в крови может свидетельствовать о снижении адекватного ответа иммунной системы в ответ на неблагоприятное воздействие факторов окружающей среды.
Оценивая аллергическую настроенность организма, следует отметить несколько моментов. Несмотря на то, что расчетный риск развития аллергопатологии незначительно выше в «чистом» районе, уровень общего IgE в сыворотке крови подростков контрольной группы имел более высокие значения, чем у школьников основной группы. При этом у группы старшеклассников, проживающих вблизи промплощадки, коэффициент АНО был достоверно ниже, чем у контроля. В обеих группах выявлены случаи с уровнем IgE выше 100 МЕд/мл (табл. 2). В основной группе таковых 26 % случаев, в контрольной — 18 % (р = 0,234). Среди данных лиц эозинофилия встречалась в 26 % (5/19) и 11 % (2/18) случаев для «чистого» и «грязного» районов соответственно (р = 0,251). У лиц из контрольной группы, имеющих высокий уровень данного иммуноглобулина, АНО был в 1,4 раза выше, чем в основной группе, что и обусловило более высокие значения коэффициента АНО в группе в целом.
Оценка содержания аутоантител к антигенам, характеризующим состояние иммунной системы,
позволила выявить однонаправленные изменения данных показателей у обследованных (табл. 1). Уровень ауто-АТ к нативной ДНК у группы школьников, проживающих в «условно грязном» районе был в 1,5 раза ниже, чем в группе сравнения. Содержание ауто-АТ к бета2-гликопротеину I у старшеклассников из экологически неблагополучного района было ниже, чем у их сверстников из «контрольного» района более чем в 2 раза. Количество ауто-АТ к Бс-фрагменту в сыворотке крови подростков основной группы в 1,8 раза ниже по сравнению с контролем.
Выявлено, что сниженный среднегрупповой уровень ауто-АТ к нДНК и к Бс-фрагменту в сыворотке подростков из экологически неблагополучного района является следствием того, что в данной группе значимо больше лиц, у которых их относительное содержание ниже референтных
(18 / 76) соответственно), чем в контроле (9
р = 0,0005 соответственно). Исследуя отклонения от референтных значений содержания ауто-АТ к бета2-гликопротеину I, выявили, что в группе проживающих вблизи промплощадки достоверно реже встречались случаи повышенной ИР к антигенам данной специфичности (11 [2 — 19] % (8/76), р = 0,003). В группе сравнения данный показатель
сти относительного содержания ауто-АТ к бета2-гликопротеину I ниже референтных значений не различалась в обследуемых группах (16 [13 — 35] %
соответственно, р = 0,189).
При оценке отклонения ИР от среднего уровня выявлены достоверные различия по всем исследуемым показателям (рис. 1). Обращает на себя внимание разнонаправленность отклонений в
□ основная группа в контрольная группа
Рис. 1. Отклонение иммунореактивности аутоантител от индивидуального среднего уровня сывороточной реактивности у подростков, проживающих в промышленном городе: * - различия статистически значимы по сравнению с контролем (р < 0,05).
относительном содержании ауто-АТ к нДНК, которые, как правило, отражают интенсификацию процессов апоптоза клеток организма. Однако, отклонения исследуемых показателей не выходило за пределы референтных значений (±20 %).
В настоящее время принято включать иммунную систему, наряду с эндокринной и нервной, в единый коммуникативно-интегративный регуляторный аппарат, действующий на основе комплементарных взаимодействий. Продукция антител в небольших количествах является естественным процессом, способствующим удалению из организма продуктов клеточного метаболизма, поэтому в небольших количествах аутоантитела обнаруживаются в составе циркулирующих иммунных комплексов у здоровых лиц. С этой точки зрения, к аутоиммунной патологии следовало бы относить как усиление, так и ослабление аутоиммунных реакций [1, 3, 5]. Известно, что внешние неблагоприятные действия могут модулировать выработку цитокинов Т-лимфоцитами, которые, в свою очередь, влияют на пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов и продукцию аутоантител, контролирующих выраженность и продолжительность иммунного ответа. Описанные выше изменения относительного содержания ауто-АТ, характеризующих состояние иммунной системы, могут свидетельствовать об особенностях
у подростков, проживающих в промышленном городе.
Известно, что при развитии практически любого патологического процесса в каком-либо органе уровни продукции ауто-АТ соответствующей специфичности начинают меняться, так как сопровождаются локальными изменениями интенсивности процессов апоптоза/регенерации специализированных клеток. Это ведет к изменениям поступления и презентации соответствующих аутоантигенов, что сопровождается реакцией иммунной системы в виде изменений продукции ауто-АТ нужной специфичности [6]. Поэтому выявленное нами снижение относительного со-
держания ауто-АТ к нативной ДНК, Fc-фрагменту иммуноглобулинов IgG и бета2-гликопротеину I можно рассматривать как возможный индикатор снижения активности иммунной системы.
Таким образом, вредные вещества, обладающие специфическим действием, поступающие в атмосферный воздух из источников химического и нефтеперерабатывающего комплекса города Ангарска, способствуют формированию повышенного риска развития патологии иммунной системы и аллергических реакций у населения, проживающего вблизи промышленной зоны. Изменение содержания ауто-АТ, характеризующих общее состояние иммунной системы, на фоне повышенного коэффициента фагоцитарной активности, уподростков, проживающих в экологически неблагополучном районе города, может свидетельствовать о более низкой активности иммуной защиты в адаптивных процессах.
ЛИТЕРАТУРА
2. Ефимова Н.В. и др. Ингаляционный риск здоровью населения на территориях размещения химических предприятий (на примере Иркутской области) // Сибирский медицинский журнал. —
3. Леках И.В. Скрытые антитела из сыворотки крови здоровых доноров, перекрестно реагирующих с ДНК и бактериальными липополисахари-
4. Нагорный С.В. и др. Гигиеническая диагностика экологически обусловленных инфекционных
5. Поверенный А.М. и др. Развитие травматического шока, сопровождающееся повышением активности полиспецифических антител, реагирующих с ДНК и эндотоксинами // Бюл. эксп. биол.
6. Полетаев А.Б. и др. О возможных механизмах нарушения развития нервной системы ребенка при диабетической фетопатии // Вест. Рос. ассоц.
7. Р 2.1.10.1920-04 «Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду» Федеральная служба по надзору в сфере прав потребителей и благополучия человека. — М., 2004. — 130 с.
8. Третьякова H.H. Клинико-патогенетическая характеристика частых респираторных заболеваний у детей дошкольного возраста: автореф. дис....
9. Шимсияров H.H. и др. Количественная оценка влияния загрязнений атмосферного воздуха на заболеваемость детей острыми респираторными
Сведения об авторах
Маснавиева Людмила Борисовна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник биохимической лаборатории Ангарского филиала ВСНЦ экологии человека СО РАМН - НИИ медицины труда и экологии человека (тел.: 8 (3955) 55-40-86, факс: 8 (3955) 55-40-77, 8 (3955) 55-40-75; e-mail: [email protected])
Бударина Лидия Александровна - кандидат медицинских наук, врач клинико-диагностической лаборатории Ангарского филиала ВСНЦ экологии человека СО РАМН - НИИ медицины труда и экологии человека.
Кудаева Ирина Валерьевна - кандидат медицинских наук, доцент, заведующая клинико-диагностической лабораторией Ангарского филиала ВСНЦ экологии человека СО РАМН - НИИ медицины труда и экологии человека (665827, г. Ангарск, а/я 1170; тел.: 8 (3955) 55-40-86, 8 (3955) 55-96-63)
Ефимова Наталья Васильевна - доктор медицинских наук, профессор, заведующая лабораторией медицинской экологии Ангарского филиала ВСНЦ экологии человека СО РАМН - НИИ медицины труда и экологии человека (665827, г. Ангарск, а/я 1170; тел.: 8 (3955) 55-40-85, факс: 8 (3955) 55-40-77)
