CC BY
26
© Соколенко В. Л., Соколенко С. В.
УДК 577.3+612.017:612.118+616-092.12
Соколенко В. Л., Соколенко С. В.
ПАТОФ1ЗЮЛОПЧН1 ОСОБЛИВОСТ1 СТРЕС-1НДУКОВАНОТ 1МУНОСУПРЕСП, ЗУМОВЛЕНОТ ПРОЖИВАННЯМ НА РАД1АЦ1ЙНО ЗАБРУДНЕНИХ ТЕРИТОР1ЯХ
Черкаський нацiональний унiверситет iM. Богдана Хмельницького (м. Черкаси)
До^дження е фрагментами кафедральних на-уково-дослщних програм, виконаних за замовлен-ням МОН Укра!ни: «Дослiдження впливу вггам^в i 1х комплексiв на обмЫы процеси в органiзмi та його захисн функцiI в нормальних фiзiологiчних умовах та в умовах дм малих доз радiацií» (№ державно! ре-естрацiI 0101и004466) i «Доотдження впливу окре-мих вiтамiнiв та !х комплексiв на iмунозахиснi функцiI органiзму i обмiн вуглеводiв у процес розвитку дiа-бету в нормальних умовах та при дм малих доз рад^ ацiI» (№ державно! реестрацiI 0102и007101); «Бюх^ мiчнi, iмуногенетичнi та екологiчнi аспекти адаптаци органiзму людини до екзогенних чинникiв» (№ державно! реестрацiI 011би003828).
Вступ. Вiдомо, що стресовi впливи на оргаызм людини створюють ризики розвитку чи загострення захворювань рiзно! етюлоги, такi ризики зростають за умов хроычного стресу [15].
Значна частина населення Укра!ни з народження й до повнолiття проживае на територiях, забрудне-них радiонуклiдами внаслщок авари на ЧАЕС. Згщ-но даних лггератури, у осiб, що зазнали гострого впливу факторiв дано! техногенно! катастрофи, вже в раны термши пiсля радiацiйного ураження зрос-тала функцiональна активнiсть адаптацмно! трiади «гiпоталамус-гiпофiз-наднирки», зумовивши стiйке пiдвищення секреци АКТГ та кортизолу. При цьому у в^алений перiод функцiональнi проби демонстру-вали зниження резервних можливостей ппоталамо-гiпофiзарно! системи та кори наднирниюв [3]. Ло-гiчно припустити, що тривалi адаптацiйнi процеси, на фон хронiчного радiацiйно-iндукованого стресу, зумовленого проживанням на територiях, забруд-нених радюнуклщами, призводять до формування певних особливостей iмунного статусу з ризиком розвитку дисфункцм природно! резистентностi ор-ганiзму.
Мета дослiдження: з'ясувати особливост стрес-iндуковано! iмуносупресi! у осiб вком 18-24 роки, зумовлено! пролонгованим впливом малих доз юызуючого випромiнювання.
Об'ект i методи дослiдження. Протягом 2000-2015 рр. нами проаналiзовано показники 350 студенев ЧНУ (145 осiб чоловiчо! статi та 205 осiб жЫочо! статi, обстежених у фолiкулярну стадт менструального циклу), серед них видтили когор-ти мешканцiв радiацiйно незабруднених райоыв (контрольна група, 150 оЫб) та мешканцiв територiй
посиленого радюеколопчного контролю (IV радiа-цiйна зона, щтьнють забруднення фун^в iзотопами 137Cs 3,7И04 - 18,5И04 Бк/м2, 200 осiб). Вiк обстежених - 18-24 роюв, на перiод забору кровi вони не мали гострих захворювань.
Роль фактору додаткового психоемоцмного на-вантаження для студентiв вщграла зимова екза-менацiйна сесiя. Перший аналiз показникiв iмунно,i системи проводили у мiжсесiйний перiод, другий - у юнц сесп, пiсля останнього юпиту.
Загальне число лейкоцитiв пщраховували в ка-мерi Горяева, лiмфоцитiв - на основi кров'яного мазка (фарбування за Романовським-Пмзою). Фа-гоцитарний шдекс (Ф1) та фагоцитарне число (ФЧ) нейтроф^в i моноцитiв пщраховували за ix здат-нiстю поглинати бактерп S. aureus (штам № 209, еталонний тест-Державного науково-контрольного шституту бютехнологп i штамiв мiкроорганiзмiв) з наступним фарбуванням мазкiв за Романовським-Пмзою. ЕкспреЫю поверхневих антигенiв лiмфоци-тами периферично, кровi визначали iмунофлуорес-центним методом з використанням моноклональних антитiл до поверхневих маркерiв клггин iмунноi системи LT1, LT3 (для оцЫки експресii пан-Т-клiтинниx мар^в CD3 та CD5), LT4, LT8, LNK16 (для оцЫки експресii антигеыв CD4+, CD8+, CD16+ та CD72+) та Р(аЬ)2 - фрагментiв овечих антитт до iмуноглобулiну G (IgG) мишi, мiчениx FITC («Сорбент», РоЫя).
Рiвень Ig у сироватцi кровi визначали методом радiальноi iмунодифузii з використанням моноспе-цифiчниx сироваток проти IgG (H), IgM (H), IgA (H), вмiст кортизолу - iмуноферментним методом з використанням набору «BIO-RAD» (США).
Отриман результати обробили методами ва-рiацiйноi статистики з використанням програми Microsoft Excel i подали у виглядк середне арифме-тичне ± похибка середнього арифметичного (M±m). Вiрогiднiсть рiзницi мiж вибiрками визначали за t-критерiем Стьюдента.
Результати дослщжень та Ух обговорення. Встановлено, що у оЫб, котрi зазнали пролонго-ваного впливу малих доз радiацii, вмiст кортизолу перебував на верхнм межi гомеостатичноi норми (637,15±12,094 нмоль/л) i був достовiрно пщвище-ний, порiвняно з контролем (345,51±5,931 нмоль/л) (табл.). Тобто, у обстежених наявний хроычний стресовий стан. Отриман данi узгоджуються з по-вщомленнями щодо зростання рiвня тривожностi на
межi депресiI у 10,0-20,6% (за рiзними критерiями i залежно вщ вiку) укра1нських школярiв вiком 7-17 роюв, котрi проживали на територiях, забруднених радiонуклiдами [16]. Наявнiсть хроычного емоцм-ного стресу вiдмiчена i для лiквiдаторiв аварiI на ЧАЕС [9,10,11].
Також у обстежених iз територм посиленого ра-дiоекологiчного контролю спостер^алося досто-вiрне зростання вщносно! та абсолютно! кiлькостi паличкоядерних та сегментоядерних нейтроф!тв на фонi зниження вщносно! i абсолютно! юлькос-т лiмфоцитiв (табл.). Виявлений ефект е типовим проявом стресово! реакцi! помiрно! iнтенсивностi, що узгоджуеться iз даними лггератури про хронiчне опромiнення малими дозами, як потенцмний стре-совий чинник [2,3,8,9,10,11,15,16].
Таким чином, зростання рiвня нейтроф!тв, одного з провщних факторiв неспецифiчно! резистентности можна розглядати як компенсаторну реакцю, направлену на пiдтримання антигенного гомеоста-зу в умовах стресово! ситуацп, коли запускаються механiзми енергозбереження [13,14,18,21]. Проте, у нашому випадку компенса^я виявилася неповно-цiнною, оскiльки паралельно спостер^алося зниження фагоцитарного шдексу нейтрофiлiв. Можли-во, ефект зумовлюеться формуванням нейтрофiлiв iз радiацiйно шдукованими патологiями, можливiсть яких описана в науковм лiтературi [5].
Протягом останых рокiв отриманi численнi данi щодо ролi вродженого iмунiтету у единм системi iмунобiологiчного нагляду, зокрема, за умов дм екс-тремальних факторiв середовища, тому, виявленi тенденцi! свщчать про потенцiйну загрозу оптимально! роботи iмунiтету вже на етап неспецифiч-них реакцiй [4,20].
За умов впливу стресових факторiв у розвиток адаптацмно! вiдповiдi включаються вс компоненти iмунно! вiдповiдi [12,19]. Тенденци, вiдмiченi нами для показникiв специфiчного iмунiтету, не можна по-яснити лише мiграцiйними процесами рiзних попу-ляцiй лейкоцитiв. Зокрема, характер-ним проявом iмуносупресi! Т-кJliтинно! ланки iмунiтету е зниження iмунорегу-ляторного шдексу С04+/С08+, що ком-пенсуеться пщвищеною концентрацiею сироваткового 1дО (табл.).
Проаналiзували вплив на показни-ки iмунно! системи студентiв, котрi зазнали пролонгованого впливу малих доз юызуючого випромiнювання, ек-заменацiйно! сеси, як додаткового емоцiйного навантаження. Виявили посилення тенденцм, характерних для мiжсесiйного перiоду. Зокрема, ще бiльше знизилися вщносна та абсолютна юлькють лiмфоцитiв на фонi пщ-вищення рiвня нейтрофiлiв у перифе-ричнм кровi. 1мунорегуляторний iндекс у значно! частини обстежених досяг значень, нижчих вщ гомеостатично! норми. Рiвень !дй, пiдвищений у мiж-сесiйний перюд, став вiрогiдно нижчим як вщ контрольних значень, так i вщ
даних, отриманих за вiдсутностi додаткового психо-емоцiйного навантаження (табл.).
1мунорегуляторний iндекс е важливим фактором штегративно! роботи iмунно! системи. Його вихщ за межi клiнiчно! норми свщчить про радiацiйно-iндуко-ванi передумови формування дисбалансу дiяльностi рiзних ланок природно! резистентностi, який запус-каеться додатковим стресовим впливом. Варто вра-ховувати, що порушення iмунорегуляторного шдек-су С04+/С08+ створюе ризик активацi! апоптозно! вiдповiдi лiмфоцитiв на iонiзуюче випромшювання, i, як наслiдок, подальшого пригычення Т-клiтинно,|, ланки iмунiтету [17] (табл.).
Пройшло бiльше 80 рокiв з часу формулювання Гансом Селье теорп стресу, як неспецифiчно! реакцi! оргаызму на будь-якi зовнiшнi та внутршн впливи, та видiлення ним основних етатв розвитку адапта-цiйного синдрому - реакцп тривоги, стадi! резистентной та стадi! виснаження [7,12]. На той час не було можливост розглянути особливост ще одного визнаного нин стресового фактору - радiацiйного. Багатьма авторами вказуеться, що для людини ра-дiацiйно-iндукований компонент включае як емоцм-ну складову, так i фiзiологiчну, зумовлену, у першу чергу, активацiею вiльнорадикальних процеЫв, зм^ нами окислювального метаболiзму, енергетичними порушеннями [1,6].
Нами показано, що радiацiйно-iндукований стрес, зумовлений пролонгованою дiею у малих дозах, мае ще одну особливють - затяжний другий перюд, що накладаеться на приховану стадю виснаження. Саме так можна пояснити ефекти перебу-вання багатьох показниюв iмунно! системи мешкан-цiв територiй, забруднених радiонукJliдами, у межах норми ^ у той же час, на рiвнi, вiрогiдно нижчому вiд контрольних значень. Додаткове навантаження стресово! природи викликае демаскування стади виснаження i прогресуюче зниження показниюв. Компенсаторнi та адаптацiйнi мехаызми, якi повиннi пiдтримувати iмунологiчний гомеостаз у стресових
Таблиця.
Вмют кортизолу та окремi показники iмунноí системи у оЫб, котрi зазнали пролонгованого впливу малих доз iонiзуючого випромшювання
Показники Контрольна група (п=150) Досл1дна група, IV зона (п=200)
до сесИ тсля останнього екзамену
Кортизол, нмоль/л 345,51+5,931 637,15+12,094* 899,1+10,214*,**
Л1мфоцити, % 26,56+0,245 23,55+0,245* 18,45+0,415*,**
Л1мфоцити, х109/л 1,81+0,025 1,65+0,032* 1,21+0,058*,**
Нейтроф1ли, пал., % 3,60+0,245 4,57+0,055* 7,10+0,099*,**
Нейтр., пал., 109/л 0,25+0,015 0,31+0,020* 0,41+0,029*,**
Нейтр., сегм., % 62,88+0,463 65,11+0,478* 67,01+0,510*,**
Нейтр., сегм., х109/л 4,19+0,044 4,49+0,049* 5,99+0,074*,**
Фагоцит. 1нд., нейт. 5,72+0,298 4,71+0,296* 4,02+0,305*
Сй4+/Сй8+ 1,65+0,029 1,36+0,028* 1,04+0,025*,**
!дй, мг/мл 10,01+0,173 11,44+0,417* 7,89+0,845*,**
Р<0,05 пор1вняно з показниками до емоцйного навантаження.
умовах (мнгращя ¡мунних клiтин, компенса^я дiяль-HOCTi Т-клiтинноI ланки продук^ею iмуноглобулiнiв), виявляються за даних умов малоефективними.
Висновки. У осiб, raTpi з народження проживали на територiях, забруднених радюнуклщами, спосте-рiгаеться вичерпування можливостей адаптацiйних механiзмiв природноУ резистентности що проявля-
еться за умов додаткових навантажень стресовоУ природи супреЫею рiзних ланок iмунноI вiдповiдi. Перспективи подальших дослiджень. По-
дальшi дослiдження варто провести для мешканцiв територм посиленого радiоекологiчного контролю вiком 18-24 роки з вираженими патолопями iмунно,i системи.
Лiтература
1. Барабой В.А. Чернобыль: десять лет спустя. Медицинские последствия радиационных катастроф / В.А. Барабой. - Киев: Чорнобилынтершформ, 1996. - 188 с.
2. Бурлакова Е.Б. Перекисное окисление липидов мембран и природные антиоксиданты / Е.Б. Бурлакова, И.Г. Храпова // Успехи химии. - 1990. - № 9. - С. 1540-1557.
3. 1Кжшчш аспекти ЧорнобильськоУ катастрофи. Ендокринна система / [Н.Д. Тронько, А.К. Чебан, В.А. Олмник, 6.В. Епштейн] // Чорнобильська катастрофа / Пщ ред. В.Г. Бар'яхтара. - К.: Наук. думка, 1996. - С. 475-476.
4. Литвицкий П.Ф. Врожденный иммунитет: механизмы реализации и патологические синдромы / П.Ф. Литвицкий, Т.Г. Синельникова // Вопросы современной педиатрии. - 2009. - Т. 8, № 1. - С. 52-58.
5. Пшчук Л.Б. Змши в системi кютково-мозкового кровотворення у тварин, яю постмно утримувались у Чорнобильськш зон вщчуження / Л.Б. Пшчук, Н.К. Родюнова // Чорнобиль. Зона вщчуження: Зб. наук. праць / Пщ ред. В.Г. Бар'яхтара. - К.: Наук. думка, 2001. - С. 429-435.
6. Порядин Г.В. Регуляция экспрессии поверхностных структур мембраны пуриновыми соединениями в норме и при патологи / Г.В. Порядин, А.И. Макаров, Ж.М. Салмаси // Пат. физиол. и эксперим. терапия. - 1997. - № 1. - С. 42-45.
7. Селье С. Очерки об адаптационном синдроме / С. Селье. - М., 1960. - 120 с.
8. Хаитов Р.М. Иммунитет и стресс / Р.М. Хаитов, В.П. Лесков // Рос. физиол. ж. - 2001. - Т. 87, № 8. - C. 1060-1072.
9. Чапля М.М. Особливост стану захисних систем оаб, пщлеглих дм малих доз 137Cs i хрошчного стресу та Ух комбшацп / М.М. Чапля // Чорнобиль, пристосувально-захисн системи, реабУжта^я. - К.: Комп'ютерпрес, 2006. - С. 155-190.
10. Чапля М.М. Роль факторiв ЧорнобильськоУ катастрофи - шкорпорованих радюнуклщв 137Cs та хрошчного психо-емоцмного стресу - у порушеннях iмунiтету / М.М. Чапля // Медична гщролопя та реабшп"ащя. - 2004. - Т. 2, № 3. - С. 18-28.
11. Чапля М.М. Роль факторiв ЧорнобильськоУ катастрофи - шкорпорованих радюнуклщв 137Cs та хрошчного психо-емоцмного стресу - у порушеннях природженого i набутого iмунiтету / М.М. Чапля, 1.Л. Попович // Трускавецький бальнеолопчний альманах: V конф. Асощацп учених, присвячена 180^ччю курорту та 60^ччю м. Трускавця, 7 вер. 2007 р.: матерiали конф. - Трускавець, 2007. - С. 121-131.
12. Bailey M.T. Psychological Stress, Immunity, and the Effects on Indigenous Microflora / M.T. Bailey // Advances in Experimental Medicine and Biology. - 2016. - V. 874. - P. 225-246.
13. Beta2 adrenergic receptor activation stimulates pro-inflammatory cytokine production in macrophages via PKA- and NF-kappaB-independent mechanisms / K.S. Tan, A.G. Nackley, K. Satterfield [et al.] // Cell Signal. - 2007. - V. 19. - P. 251-260.
14. Campisi J. Acute stress decreases inflammation at the site of infection. A role for nitric oxide / J. Campisi, T.H. Leem, M. Fleshner // Physiol. Behav. - 2002. - V. 77. - P. 291-299.
15. Cohen S. Keynote Presentation at the Eight International Congress of Behavioral Medicine: the Pittsburgh common cold studies: psychosocial predictors of susceptibility to respiratory infectious illness / S. Cohen // Int. J. Behav. Med. - 2005. - V. 12. - P. 123131.
16. Contis G. Depression, Suicide Ideation, and Thyroid Tumors Among Ukrainian Adolescents Exposed as Children to Chernobyl Radiation / G. Contis, T.P. Foley // J. Clin. Med. Res. - 2015. - V. 7, № 5. - P. 332-338.
17. Differential apoptotic response to ionizing radiation in subpopulations of human white blood cells / R.C. Wilkins, D. Wilkinson, H.P. Maharaj [et al.] // Mutat. Res. - 2002. - V. 513. - P. 27-36.
18. Lyte M. Microbial endocrinology and infectious disease in the 21st century / M. Lyte // Trends. Microbiol. - 2004. - V. 12. - P. 14-20.
19. Microbial endocrinology: how stress influences susceptibility to infection / P.P. Freestone, S.M. Sandrini, R.D. Haigh, M. Lyte // Trends. Microbiol. - 2008. - V. 16. - P. 55-64.
20. Paul W. Fundamental immunology / W. Paul, 7th ed. - Philadelphia: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins, 2013. -1283 p.
21. Regulation of phagocytic process of macrophages by noradrenaline and its end metabolite 4-hydroxy-3-metoxyphenyl-glycol. Role of alpha- and beta-adrenoreceptors / J.J. Garcia, S.M. del Carmen, FM. de La, E. Ortega // Mol. Cell. Biochem. - 2003. - V. 254. - P. 299-304.
УДК 577.3+612.017:612.118+616-092.12
ПАТОФ1ЗЮЛОПЧН1 ОСОБЛИВОСТ1 СТРЕС-1НДУКОВАНОТ 1МУНОСУПРЕСП, ЗУМОВЛЕНОТ ПРО-ЖИВАННЯМ НА РАД1АЦ1ЙНО ЗАБРУДНЕНИХ ТЕРИТОР1ЯХ Соколенко В. Л., Соколенко С. В.
Резюме. Доогмджували особливос^ стресчндуковано! ¡муносупресп, викликаноУ тривалим проживан-ням на радiацiйно забруднених територiях. Встановили, що хроычний стрес, зумовлений пролонгованою дiею радiацií у малих дозах, мае затяжний перюд адаптаци, який накладаеться на приховану стадю висна-ження. Любе додаткове навантаження стресовоУ природи викликае демаскування стади виснаження при-родноУ резистентной оргаызму i прогресуюче зниження ¡мунних показниюв. Компенсаторы та адаптацмы
мехаызми, якi повинн пiдтримувати iмунологiчний гомеостаз пiд час стресу, виявляються за даних умов малоефективними.
K^40Bi слова: пролонгований вплив малих доз радiацiI, стрес, дезадаптацiя, iмуннi дисфункци.
УДК 577.3+612.017:612.118+616-092.12
ПАТОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СТРЕСС-ИНДУЦИРОВАННОЙ ИММУНОСУПРЕССИИ, ОБУСЛОВЛЕННОЙ ПРОЖИВАНИЕМ НА РАДИАЦИОННО ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ
Соколенко В. Л., Соколенко С. В.
Резюме. Исследовали особенности стресс-индуцированной иммуносупрессии, вызванной длительным проживанием на загрязненных радионуклидами территориях. Установили, что хронический стресс, обусловленный пролонгированным воздействием радиации в малых дозах, имеет долговременный период адаптации, накладывающийся на скрытую стадию истощения. Любая дополнительная нагрузка стрессовой природы вызывает демаскирование стадии истощения природной резистентности организма и прогрессирующее снижение иммунных показателей. Компенсаторные и адаптационные механизмы, которые должны поддерживать иммунологический гомеостаз во время стресса, оказываются в данных условиях малоэффективными.
Ключевые слова: пролонгированное влияние малых доз радиации, стресс, дезадаптация, иммунные дисфункции.
UDC 577.3+612.017:612.118+616-092.12
THE PATHOPHYSIOLOGICAL FEATURES OF STRESS-INDUCED IMMUNOSUPPRESSION CAUSED BY LIVING IN RADIOACTIVE CONTAMINATED AREAS
Sokolenko V. L., Sokolenko S. V.
Abstract. We studied the features of stress-induced immunosuppression caused by prolonged effects of low doses of ionizing radiation.
A significant part of Ukraine's population is living in areas contaminated with radionuclides from birth and to the full age. It happened due to the Chornobyl catastrophe. According to the literature data, the people who have suffered an acute influence of the technological disaster, showed an increase in functional activity of adaptive triad «hypothalamus-pituitary-adrenal» in early terms after radiation damage. And that predetermined steady increase of ACTH secretion and cortisol. However, in the remote period of time functional tests displayed decreasing of spare capacity of the adrenal cortex and hypothalamic-pituitary system.
It is logical to assume that long-term adaptation processes on the background of chronic radiation-induced stress caused by living in areas contaminated with radionuclides, lead to the formation of certain features of the immune status with the risk of natural resistance dysfunctions development.
We have analyzed the data of 350 students of Cherkasy State University, aged 18-24, including control group of 150 persons. The rest are residents of areas of enhanced radiation monitoring (IV radiation zone, the density of soil contamination with isotopes 137Cs is 3.7 1 04 - 18.5 1 04 Bq/m2), 200 people. We determined the leukocyte formula, phagocytic activity, the major subpopulations of lymphocytes of the peripheral blood, levels of serum immunoglobulins and cortisol.
It was found out that people, who had experienced prolonged exposure of low doses of radiation, were marked with cortisol at the upper limit of homeostatic norm, which indicates the presence of chronic stress. Herewith, the increase in neutrophils against the background of lymphocytes reducing was observed. A discovered effect is a typical display of stress-induced compensatory processes implementation.
However, the increase in neutrophils was accompanied by a decrease of phagocytic index, which indicates the failure in compensation mechanisms.
Another display of adaptive-compensatory effects in the patients may be an increase of serum IgG level against the background of immunoregulatory index CD4+/CD8+ decline.
However, this effect does not work in conditions of additional emotional stress when immunoregulatory index falls below the clinical standards.
Immunoregulatory index is an important factor of integrative work of immune system. Its going beyond the norms is the evidence of radiation-induced prerequisites in formation of natural resistance imbalance that can be activated by additional stress factors. It should be taken into consideration that, according to the literature, breach of immunoregulatory index CD4+/CD8+ creates the risk of activating the apoptotic lymphocytes response to ionizing radiation, and as a result, further inhibiting T-cell immunity.
It has been over 80 years since Hans Selye's formulation of the theory of stress as a nonspecific reaction to any external and internal influences, and highlighting the main stages of adaptation syndrome - anxiety reaction, resistance stage and exhaustion stage. Thus, we make a conclusion, that chronic stress, caused by prolonged small dose radiation exposure, has a protracted adaptation period being superimposed on the latent stage of exhaustion. Any additional stress causes development of the stage of exhaustion and progressive dropping in immune parameters. Compensatory and adaptive mechanisms called to maintain immunological homeostasis under conditions of stress, here are ineffective.
Keywords: prolonged effect of low doses of radiation, stress, deadaptation, immune dysfunction.
Рецензент — проф. Боечко Ф. Ф.
Стаття надшшла 06.12.2016 року
