CC BY
42
УДК [612.11+612.0171+616-097](470.1/2)
роль аутоантител в адаптивных механизмах регуляции функциональной Активности тиреоидных гормонов и тиреотропного гормона гипофиза у жителей севера
© 2010 г. Г. Т. Лютфалиева, Т. С. Чуркина
Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН, г. Архангельск
Сущность адаптационных перестроек у северян заключается в расширении физиологических границ отдельных эндокринных и иммунологических показателей, напряженности регуляторного иммунноэндокринного контроля метаболических процессов [3, 4, 9]. Неблагоприятные климатогеографические условия Севера влияют на увеличение концентраций и многообразие продуктов тканевого обмена со свойствами аутоантигенов [2, 5].
Проведенные нами ранее исследования показали, что у жителей Севера европейской территории Российской Федерации определяется широкий спектр аутоантител различной специфичности, регистрируются более высокий уровень средних концентраций и частота повышенного их содержания [5, 6]. Одной из причин расширения лимитов норм являются внутригодовые флюктуации уровней тиреоидных гормонов и аутоантител, связанных с годовой цикликой экстремальных природноклиматических факторов [4, 7—9]. Расширение предела физиологического отклонения делает грань между физиологической реакцией и патологией хрупкой, прозрачной, увеличивая риск для лиц, менее приспособленных к дискомфортным условиям, обусловливает рост аутоиммунной патологии щитовидной железы в регионе.
Вопрос о разграничении нормы и патологии содержания аутоантител, их спектра и концентраций остается открытым; роль аутоантител в механизмах функциональной регуляции активности тиреоидных гормонов и тиреотропного гормона гипофиза у практически здоровых людей не изучена.
Все вышеизложенное определило цель и задачи настоящего исследования — определить физиологические условия, пределы содержания и механизмы регуляции функционального состояния системы гипофиз — щитовидная железа аутоантителами у жителей Архангельской области.
Методы
Объектом исследования явились клинически здоровые добровольцы, родившиеся и постоянно проживающие на территории Архангельской области, которые на момент обследования не страдали острыми инфекционными заболеваниями и, судя по анамнестическим данным, не обладали признаками аутоиммунных и лимфопролиферативных заболеваний. Все были поставлены в известность о проводимом исследовании и дали согласие на участие в нем. Обследованы 177 жителей г. Архангельска от 20 до 80 лет, разделенных на возрастные группы: 20—39 лет (22 женщины и 21 мужчина), 40—55 лет (22 женщины и 21 мужчина), 60—69 лет (23 женщины и 23 мужчины) и 70—79 лет (21 женщина и 24 мужчины).
Кровь для иммунологического исследования получали путем пункции локтевой вены в строго стерильных условиях. Взятие крови осущест-
Непрерывный характер воздействия внешних природно-климатических факторов на организм человека в условиях Севера, не имеющих нозологической специфики, диктует необходимость постоянной коррекции функционирования иммунногормональных взаимодействий.
У практически здоровых жителей Архангельской области методом им-муноферментного анализа определено содержание тиреотропного гормона гипофиза и антител к его рецептору, а также тиреоидных гормонов.
С учетом разносторонней биологической активности аутоантител показано, что участие их в регуляции функции системы гипофиз - щитовидная железа обусловлено необходимостью частичного возмещения функциональной недостаточности тех или иных гормонов или блокирования их активности. Содержание аутоантител отражает активность своеобразных механизмов регуляции, направленных на смягчение нарастающих патологических изменений и поддержание гомеостаза организма в неблагоприятных условиях Севера. Ключевые слова: аутоантителообра-зование, аутоантитела к рецептору тиреотропного гормона, иммунноэндокринные взаимодействия.
вляли в утренние часы (8—9 ч) строго натощак. Для получения сыворотки 5 мл крови помещали в пробирку Vacutainer. Для иммунофенотипирования кровь забирали в пробирку Vacutainer, содержащую литиевую соль гепарина.
Оценку субпопуляционной структуры лимфоцитов проводили методом микроскопии с использованием моноклональных антител («МедБиоСпектр», Москва и ООО «Сорбент» НИИ иммунологии РФ).
Основным методом исследования является «конкурентный» иммуноферментный анализ в микро-планшетном формате. Исследования проводились на автоматическом иммуноферментном анализаторе Evоlis, фирмы «Био-Рад» (Германия). Количественное определение общего тироксина, трийодтиронина, тиреотропного гормона (ТТГ), антител к рецептору тиретропного гормона (АТ- рТТГ) проводили с использованием реактивов фирмы «Medipan» (Германия). Значения АТ-рТТГ ниже 1 МЕ/л оценивались, согласно рекомендациям фирмы-производителя, как отрицательные, от 1 до 1,5 МЕ/л — пограничные, выше 1,5 МЕ/л — положительные. Антитела к тиреоидной пероксидазе (ТПО) определялись реактивами фирмы «Orgentec» (Германия), при этом, согласно рекомендациям фирмы-производителя, значения до 50 МЕ/ мл оценивались как отрицательные, 50—75 МЕ/мл
— пограничные, выше 75 МЕ/мл — положительные. Уровень содержания иммуноглобулинов (IgA, IgM, IgG, IgE) определяли реактивами фирмы «Вектор Бест» (Новосибирск), концентрацию циркулирующих иммунных комплексов — стандартным методом преципитации с использованием 3,75 % ПЭГ-6000. Определение популяционного количественного клеточного состава крови и фенотипирование лимфоцитов проводили в непрямой иммунопероксидазной реакции с использованием панели моноклональных антител отечественного производства («МедБиоСпектр»).
Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью программы SPSS, Version 11 с использованием методов непараметрического анализа. Исследованные количественные показатели представлены в виде Me (L — H), где Me — медиана, L — нижний квартиль, H — верхний квартиль. Достоверность различий между группами определяли по критерию t Стъюдента и с использованием непараметрических тестов — Mann-Whitney Test, Kruskal-Wallis Test. Для выявления взаимосвязи переменных проводили расчет коэффициента ранговой корреляции по Спирмену.
Результаты
Уровень содержания АТ-рТТГ гипофиза у взрослых жителей Архангельской области составляет 1,23 (0,65—1,86) МЕ/л, что не превышает верхнего физиологического предела (до 1 МЕ/л), с частотой выявления повышенных (выше 1,5 МЕ/мл) концентраций в 31,82 % случаев. У мужчин содержание АТ-рТТГ 1,33 (0,78—2,19) МЕ/л выше, чем у женщин
0,68 (0,28-1,29) МЕ/л (р < 0,001) (таблица). При
этом уровень содержания ТТГ у мужчин 1,01 (0,57—
1,51) мкМЕ/мл ниже, чем у женщин 1,56 (1,07 — 2,45) мкМЕ/мл (р < 0,001), а содержание общего тироксина 7,85 (4,41—9,24) мкг/дл и трийодтиронина 1,47 (1,17—1,72) нг/мл выше — 4,68 (3,77—9,30) мкг/ дл и 1,39 (1,19—1,62) нг/мл соответственно (р < 0,05).
Уровень содержания и частота регистрации повышенных концентраций антител к рецептору тиреотропного гормона у обследованных
Обследованные Медиана, МЕ/л 25-75 перцентили Частота аномальных концентраций, %
Общая группа, n = 177 1,23 0,65-1,86 31,82
Женщины, n=88 0,68** 0,28-1,29** 3,37**
Мужчины, n=89 1,33 0,79-2,20 15,17
Примечание. Различия статистически достоверны при сравнении значений у мужчин и женщин: ** — р < 0,001.
Анализ содержания АТ-рТТГ в исследуемых возрастных группах северян показал, что пик их концентраций регистрируется в 40—55 лет — 2,41 (1,94-2,59) МЕ/л, на фоне достоверного снижения концентраций ТТГ — 0,78 (0,43-1,28) мкМЕ/ мл и трийодтиронина — 1,38 (1,16—1,58) нг/мл. Отмечается снижение содержания АТ-рТТГ у лиц после 60 лет до значений 0,77 (0,37—1,26) МЕ/л, на фоне повышения уровня ТТГ до 1,48 (0,89— 2,30) мкМЕ/мл и тироксина до 9,09 (7,76— 10,66) нг/мл (р < 0,001). Зарегистрированная динамика содержанияАТ-рТТГ висследуемых возрастных группах идет в зеркальном отражении от уровня содержания ТТГ гипофиза, что подтверждается установленной обратной корреляционной взаимосвязью (г = —0,26; р < 0,05). Методом множественного сравнения установлено, что выделенные возрастные группы достоверно отличаются по уровню содержания АТ-рТТГ (сЫ^ = 40,97; df = 2, sig = 0,000), ТТГ (сЫ^ = 26,63; df = 3, sig = 0,000), общему тироксину (сЫ^ = 52,12; df = 3, sig = 0,000).
На фоне повышенных концентраций АТ-рТТГ уровни содержания общего тироксина, трийодтиронина и антител к ТПО были достоверно выше, чем в группе лиц с нормальным содержанием АТ-рТТГ: трийодтиронин
— 1,63 (1,40—1,72) против 1,46 (1,13—1,67) нг/мл (р < 0,05); общий тироксин — 8,81 (7,71—9,63) мкг/ дл против 4,88 (3,72—9,10) мкг/дл (р < 0,001); антитела к ТПО — 8,17 (4,08—13,51) против 4,78 (2,26—
13,51) МЕ/мл (р < 0,05).
Установлено, что повышение уровней аутоантител у северян сопряжено с достоверным снижением содержания лимфоцитов (г = —0,31; р < 0,01), фенотипов лимфоцитов CD95+ (г = —0,27; р < 0,01), ^А DR (г = —0,26; р < 0,05) и сочетается с процессами пролиферации в системе моноцитов (г = 0,25; р < 0,05).
Напряжение иммунных механизмов вызывает длительную активизацию гуморального звена, что ведет
за собой повышение концентрации. Как известно, иммуноглобулины являются одним из факторов, регулирующих пролиферацию. В анализируемых группах практически здоровых лиц регистрируется прямая взаимосвязь уровней и спектра содержания аутоантител с IgG (г = 0,34, р < 0,05), ^М (г = 0,16, р < 0,05).
Обсуждение результатов
Выявление повышенных концентраций аутоантител в большинстве случаев не считается физиологическим процессом, признается признаком аутосенсибилизации и рассматривается в основном с позиции развития аутоиммунных патологических процессов. Вместе с тем установлено, что наличие в организме аутоантител не всегда является фактором, достаточным для запуска аутоиммунного процесса [1, 2, 5, 6, 10, 11].
Увеличение концентраций и многообразия продуктов тканевого обмена со свойствами аутоантигенов под влиянием неблагоприятных климатических факторов известно [2, 4]. Проведенное исследование показало, что содержание АТ-рТТГ у жителей Архангельской области от 20 до 80 лет не превышает физиологических пределов, однако границы колебания их значений смещены в сторону более высоких концентраций, с частотой выявления повышенных концентраций в 31,82 % случаев. Установленная большая вариабельность концентраций исследуемых аутоантител у практически здоровых лиц свидетельствует о напряжении иммунных механизмов регуляции в неблагоприятных климатогеографических условиях. Возможно, что именно сокращение границы между нормой и патологией увеличивает степень риска развития аутоиммунной патологии на Севере.
Достоверность мнения о повышенном содержании аутоантител у северян подтверждается сезонными изменениями их концентрации в зависимости от фотопериодики. Установленные ранее сезонные колебания уровня аутоантител к тиреоглобулину показали, что среднее их содержание в период полярной ночи резко возрастает до (114 ± 3,57) МЕ/мл, а количество случаев превышения физиологического предела увеличивается с 16,67 % летом до 45,68 % зимой [2, 3, 7].
Известно, что вследствие контрастных изменений продолжительности светового дня происходит дисбаланс эндокринных функций, прослеживается неоднородность изменений уровней гормонов внутри системы гипофиз — щитовидная железа [8, 9]. Непрерывный характер воздействия внешних природноклиматических факторов на организм человека в условиях Севера, не имеющих нозологической специфики, диктует необходимость постоянной коррекции функционирования иммунно-гормональных взаимодействий. В основе антителообразования в процессе развития иммунной системы лежит процесс регуляции на уровне субстрат — антитело. Механизмы регулирующего влияния аутоантител вряд ли отличаются от таковых при индукции иммунного ответа экзогенными антигенами и зависят от детерминанты аутоантигена. Аутонтитела, как любые антитела, имея про-
исхождение от транспортных белков, едины в одном
— они могут специфически, но обратимо связывать антигены, вызвавшие их образование [1, 5]. В этом смысле по механизму влияния аутоантитела могут быть ингибирующими или активирующими.
Анализ содержания АТ-рТТГ у взрослого населения Архангельской области в зависимости от возраста показал, что выделенные возрастные группы достоверно отличаются по уровню содержания ТТГ, АТ-рТТГ, а также содержанию общего тироксина (р < 0,001). На фоне повышенных концентраций АТ-рТТГ уровни содержания общего тироксина, трийодтиронина и антител к ТПО были достоверно выше, чем в группе лиц с нормальным содержанием антител. Установлено, что пик концентраций АТ-рТТГ регистрируется в 40—55 лет на фоне невысоких концентраций ТТГ и трийодтиронина. Достоверное снижение содержания антител происходит с 60 лет и сопряжено с повышением уровня ТТГ и тироксина. Зарегистрированная динамика содержания АТ-рТТГ в исследуемых возрастных группах идет в зеркальном отражении от уровня содержания ТТГ гипофиза.
Таким образом, взаимодействие антител с рецепторами может приводить к стимуляции синтеза и высвобождения тиреоидных гормонов в кровь, аналогичного действию, оказываемому ТТГ. Однако, как было представлено, продукция антител к лигандсвязывающему сайту рецептора тиреотропина оказывает и ингибирующее влияние на продукции гормонов щитовидной железы. Ингибирующее действие аутоантител связано с тем, что образующийся комплекс антитело — биологически активное вещество перестает быть активным.
При сравнении уровня содержания и частоты регистрации повышенных концентраций аутоантител у лиц мужского и женского пола вне зависимости от возраста выявлены различия в содержании АТ-рТТГ. Более высокий уровень аутоантител у мужского населения Архангельской области регистрируется на фоне относительно низких уровней содержания ТТГ гипофиза и повышенных концентраций тироксина, трийодтиронина по сравнению с данными показателями у женщин (р < 0,001). Предполагается, что именно продукция антител к лигандсвязывающему сайту рецептора тиреотропина, функционально «мимикрирующих» под ТТГ, активирует рецептор и, таким образом, стимулирует синтез и секрецию тиреоидных гормонов клетками железы.
При анализе взаимосвязи особенностей аутоиммунных процессов и состояния иммунной системы человека, проживающего в дискомфортных климатогеографических условиях Севера, установлено, что повышение АТ-рТТГ у северян сопряжено с достоверным снижением содержания лимфоцитов, подавлением процессов дифференцировки и апоптоза иммунокомпетентных клеток.
Таким образом, непрерывный характер воздействия внешних природно-климатических факторов на организм человека в условиях Севера, не имеющих
нозологической специфики, диктует необходимость постоянной коррекции функционирования иммунногормональных взаимодействий. Принимая во внимание разностороннюю биологическую активность аутоантител, мы показали, что участие их в регуляции адаптационного эндокринного гомеостаза обусловлено необходимостью частичного возмещения функциональной недостаточности тех или иных гормонов или блокирования их активности и направлено на повышение компенсаторного потенциала и резервных возможностей функциональной активности системы гипофиз — щитовидная железа.
Мы полагаем, что именно легко детектируемые количественные изменения в содержании аутоантител отражают активность своеобразных механизмов компенсации, направленных на смягчение нарастающих патологических изменений и поддержание гомеостаза организма на молекулярном уровне в неблагоприятных условиях Севера.
Список литературы
1. Грабар П. Н. Аутоантигены и возможность образования аутоантител / П. Н. Грабар // Врачебное дело. — 1960.
— № 1. — С. 1 — 12.
2. Добродеева Л. К. Аутоантитела у практически здоровых людей / Л. К. Добродеева, Г. А. Суслонова // Иммунология. — 1990. — № 2. — С. 52—55.
3. Добродеева Л. К. Иммунологическая реактивность, состояние здоровья населения Архангельской области // Л. К. Добродеева, Л. П. Жилина. — Екатеринбург, 2004. — С. 230.
4. Добродеева Л. К. Иммунологическое районирование // Л. К. Добродеева. — Сыктывкар, 2001. — С. 110.
5. Добродеева Л. К. Содержание аутоантител у практически здоровых людей / Л. К. Добродеева, Л. В. Сенькова, Г. Т. Лютфалиева и др. // Физиология человека. — 2006. — № 1. — С. 99—107.
6. Лютфалиева Г. Т. Аутоантитела: физиологическое значение в регуляции гомеостаза / Г. Т. Лютфалиева, Л. К. Добродеева // Экология человека. — 2007. — № 8.
— С. 38—42.
7. Лютфалиева Г. Т. Влияние сезона года и фотопериодичности на частоту регистрации повышенных концентраций аутоантител у практически здоровых людей // Г. Т. Лютфалиева, Л. К. Добродеева // Научные труды I съезда физиологов СНГ, Дагомыс. — Дагомыс, 2005. — Т. 2. — С. 117.
8. Раменская Е. Б. Влияние сезонности и фотопериодизма на гормональный профиль жителей Севера / Е. Б. Раменская // Адаптация и резистентность организма на Севере. — Сыктывкар : Коми НЦ Уро РАН, 1992. — С. 35.
9. Ткачев А. В. Эндокринная система и обмен веществ у человека на Севере / А. В. Ткачев. — Сыктывкар : Коми НЦ УрО РАН, 1992. - С. 156.
10. Abuaf isen N. Autoimmunite normale et pathologique: рhysiologie et genetigue // N. Abuaf isen, A.-M. Rouquette, B. Rajoely // Eurobiologiste. — 2001. — N 255-256. — P. 3—13.
11. Ноорer B. Autoimmunity in a real community / B. Ноорer, G. Frion, P. Chandra // Clin. Exp. Immunology. — 1972. — Vol. 12, N 1. — P. 79—83.
AUTOANTIBODIES’ ROLE IN ADAPTIVE MECHANISMS OF REGULATION OF FUNCTIONAL ACTIVITY OF THYROID HORMONE AND THYROTROPIN HORMONE OF HYPOPHISIS IN NORTHERN INHABITANTS
G. T. Lutfalieva, T. S. Churkina
Institute of Environmental Physiology, Ural Branch RAS, Arkhangelsk
Continuous character of external climatic factors’ influence on a human body in the North makes it necessary to correct constantly functioning of immune-hormonal interactions. In healthy inhabitants of the Arkhangelsk region, content of thyrotropin stimulating hormones and antibodies to its receptor as well as thyroid hormones was studied with the use of the method ELISA. Taking into account autoantibodies’ biological activity, it has been shown that their participation in regulation of the system the hypophysis — the thyroid gland was caused by the necessity of partial compensation of functional insufficiency of some hormones or blocking of their activity. The content of autoantibodies reflected activity of regulation mechanisms directed at mitigation of growing pathologic changes and maintenance of organism homeostasis in uncomfortable conditions of the North.
Key words: autoantibodies to thyrotropin stimulating hormone’s receptor, immune-hormonal interactions.
Контактная информация:
Лютфалиева Гюльнара Тельмановна — кандидат биологических наук, зав. лабораторией иммунологии Института физиологии природных адаптаций Уральского отделения РАН
Адрес: 163000, г. Архангельск, пр. Ломоносова, д. 249
Тел. (8182) 21-04-58, факс (8182) 21-02-42
E-mail: [email protected]
Статья поступила 24.05.2010 г.
