Взаимосвязь процессов апоптоза, пролиферации лимфоцитов и уровней гормонов у практически здоровых мужчин Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 576.36:[612.017.1:612.018]-055.1(470.1)

взаимосвязь процессов апоптоза, ПРОЛИФЕРАЦИИ ЛИМФОЦИТОВ И УРОВНЕЙ ГОРМОНОВ У ПРАКТИЧЕСКИ ЗДОРОВЫХ МУЖЧИН

© 2009 г. О. А. Ставинская, В. П. Репина

Институт физиологии природных адаптаций Уральского отделения РАН, г. Архангельск

Процессы апоптоза и пролиферации являются основными регуляторными механизмами, контролирующими иммунный гомеостаз. Значительное влияние на данные процессы оказывают гормоны [3, 5]. Адренергические соединения посредством продукции ряда цитокинов регулируют развитие клеточно-опосредованного или гуморального иммунного ответа, влияя, таким образом, на пролиферацию Т-хелперов 1 типа и Т-хелперов 2 типа [8, 10]. Катехоламины способны сокращать пролиферативную активность клеток и подавлять их способности продуцировать IL-4 и IFNy [12]. При этом основу катехоламинзависимой ингибиции функциональной активности Т- и В-лимфоцитов составляет процесс апоптоза, индуцированный через включение Bcl-2/Bax и Fas/ FasL [9]. Имеются данные о выявлении разнонаправленного влияния адреналина на клетки периферической крови при бронхиальной астме, так, адреналин индуцирует апоптоз мононуклеаров, но тормозит апоптоз гранулоцитов. Проапоптотическое влияние адреналина на мононуклеа-ры может быть опосредован а-адренергической стимуляцией, причем на фоне дисбаланса в сторону антиапоптотических цитокинов, усугубляющих p-адреноблокаду, и дисбаланса в сторону Bcl-2 [2]. Однако катехоламины способны оказывать подавляющее влияние на пролиферацию Т-клеток и способны ускорять дифференцировку Т-супрессоров. В работе R. Oberbeck [11] показано, что при моделировании сепсиса у мышей с последующим введением адреналина отмечается увеличение параметров апоптоза на фоне снижения пролиферативной активности спленоцитов и продукции IL-2. Известно, что норадреналин дозозависимо снижает Кон-А и анти-CD3-ицдуцированную пролиферацию лимфоцитов [13]. Но в исследованиях A. P. Kohm [10] показано, что норадреналин подавляет пролиферацию интактных Т-лимфоцитов, но стимулирует деление активированных клеток. Известно, что гистамин через Н2-рецептор подавляет пролиферацию и цитотоксическую активность лимфоцитов, секрецию ими цитокинов, резистентность тучных клеток к апоптозу [1]. В последние годы получены данные о том, что серотонин обладает митогенным действием и может регулировать пролиферативную активность эпителиальных, эндотелиальных и лимфоидных клеток [6, 14, 15].

Таким образом, анализируя литературные данные, можно отметить неоднозначность эффекта катехоламинов, гистамина и серотонина на пролиферацию и апоптоз клеток.

Методы

Исследовалась иммунологическая реактивность 100 мужчин в возрасте от 26 до 55 лет, родившихся и проживающих на территории Архангельской области, практически здоровых на момент обследования.

Изучено соотношение пролиферации и апоптоза лимфоцитов у практически здоровых мужчин. Установлено, что в подавляющем большинстве случаев лимфопролиферации соответствовало увеличение активности апоптоза. При преобладании лимфопролиферации наблюдается увеличение уровня TNFa, CD5+, усиление клеточной цитотоксичности посредством CD8+, снижение количества ^-6 и активированных лимфоцитов ^25+, CD71+ и HLADR+). Лимфопролиферацию стимулирует повышение содержания в крови дофамина, норадреналина и подавляет увеличение концентраций гистамина и серотонина.

Ключевые слова: пролиферация, апоптоз, лимфоцит, адреналин, норадреналин, дофамин, гистамин, серотонин.

Иммунологические методы исследования включали определение содержания в периферической крови лимфоцитов фенотипов CD3+, CD4+, CD5+, CD8+, CD10+, CD16+, CD25+, CD71+, CD95+, HLADR+ с помощью непрямой иммунопероксидазной реакции с использованием препаратов лимфоцитов типа «высушенной капли» (реактивы НПЦ «МедБиоСпектр», г. Москва). Концентрации катехоламинов, гистамина и серотонина определены в сыворотке крови методом ИФА с реактивами IBL и LDN (Германия). Содержание цитокинов (^-6, TNFa) определяли методом ИФА тест-наборами BЮSOURCE (Германия). Учет результатов проводили на спектрофотометре серии Ми1^сап (Финляндия). Результаты исследования обработаны с использованием пакета прикладных программ SPSS 11.5 (США). Тип исследования ретроспективный, выборки случайные, одномоментные. Генеральная совокупность — мужчины Архангельской области. Проведено определение границ нормального распределения количественных показателей при помощи критерия Шапиро — Уилка. Достоверность различий между группами оценивали с помощью параметрического ^критерия Стьюдента для независимых выборок и непараметрического критерия Уилкоксона. Корреляционный анализ параметров проведен с учетом ранговой корреляции Спирмена с определением коэффициента корреляции (г) и оценки его достоверности. Статистическая достоверность присваивалась при значении р < 0,05 [4].

Результаты исследования и их обсуждение

Пролиферация лимфоцитов сопровождается увеличением их общей концентрации в крови: при содержании относительно высоких уровней CD10+ (2,04 ± 0,13) х109 кл/л общее количество лимфоцитов составляет (2,04 ± 0,13) х109кл/л; низкие уровни CD10+ (0,67 ± 0,03) х109 кл/л ассоциируются с меньшим уровнем лимфоцитов в крови — (1,74 ± 0,05) х109 кл/л, р < 0,05. Пролиферативная реакция развивается на фоне повышенных уровней провос-палительного цитокина ^-6, концентрация которого в этих случаях достоверно выше: (26,30 ± 0,75) и (21,22 ± 0,22) пг/мл, р < 0,01. ^-6 активирует пролиферацию Т- и В-лимфоцитов, повышает экспрессию ^-2 на цитотоксических Т-клетках. Интересно, что повышение концентрации ^-6 ассоциировано с увеличением содержания норадреналина в крови со (141,02 ± 0,13) до (148,05 ± 0,33) пг/мл, р < 0,05. Известно, что норадреналин способен подавлять пролиферацию интактных Т-клеток, но стимулировать деление активированных лимфоцитов [10].

Пролиферация лимфоцитов сопровождается увеличением концентрации катехоламинов (рис. 1) в пределах физиологический нормы (г = 0,27—0,31, р < 0,05): дофамина с (31,46 ± 0,28) до (35,15 ± 1,76) пг/мл; норадреналина со (139,37 ± 0,57) до (203,10 ± 0,45) пг/мл, р < 0,05. Подобной закономерности не установлено относительно адреналина: при возрастании уровней CD10+ содержание адреналина

Концентрация

катехоламинов,

пг/мл

* 203,1

57,97 *

щ Пи

Дофамин

Норадреналин

Адреналин

Рис. 1. Содержание катехоламинов в крови при различном уровне лимфопролиферации

Примечания: В — группа с пониженным уровнем СО 10+, ^ — группа с повышенным уровнем СО 10+; * — уровень значимости различий р < 0,05.

даже снижается с (57,97 ± 3,01) до (38,61 ± 1,77) пг/ мл, р < 0,05. Вероятно, адреналин в концентрации, не превышающей физиологическую норму, не оказывает стимулирующего влияния на лимфопролиферацию.

Увеличение концентраций гистамина и серотонина подавляет пролиферативную активность Т-лимфоцитов (рис. 2). Так, содержание CD10+ при высоких уровнях гистамина — (0,82 ± 0,03) нг/мл значительно ниже — (0,35 ± 0,02) х109 кл/л таковых при низких его концентрациях: соответственно (0,65 ± 0,01) нг/мл и (0,45 ± 0,02) х109 кл/л. При относительно высоких уровнях серотонина — (45,62 ± 1,83) нг/мл концентрации CD10+ составляют (0,35 ± 0,03) х109 кл/л; снижение содержания серотонина до (34,82 ± 1,80) нг/мл влечет за собой повышение числа пролиферирующих лимфоцитов — (0,52 ± 0,01) х109 кл/л.

Таким образом, удалось подтвердить сведения о лимфопролиферативном влиянии ^-6, норадреналина и установить это свойство у дофамина, который так

Рис. 2 . Содержание лимфоцитов CD10+ в крови при различном уровне гистамина 1^еротонина

Примечания: — группа с пониженным уровнем гиста-

мина, 811 — группа с повышенным уровнем гистамина,

— группа с пониженным уровнем серотонина, — группа с

повышенным уровнем серотонина; личий р < 0,01.

: уровень значимости раз-

же, как норадреналин, способствует повышению уровней CD10+. Это подтверждается тем, что дофамин и норадреналин имеют большее сходство во влиянии через а-адренорецепторы, в отличие от адреналина, который в одинаковой степени стимулирует как Р-, так и а-адренорецепторы. Что свидетельствует о стимуляции лимфопролиферации за счет активизации системы фермента фосфолипазы С через а-адренорецепторы. Что касается вазомоторных аминов, то изменение их мито-генных свойств в зависимости от дозы известно [7].

Среди обследуемых лиц выделено 75 человек с содержанием CD95+ ниже нормы (0,39 ± 0,01) х109 кл/л, р < 0,001; с относительно повышенными концентрациями клеток, меченных к апоптозу (0,78 ± 0,03) х109 кл/л, было 25 человек. В этой группе выше содержание 1Ь-6: (17,38 ± 1,36) против (13,42 ±

1,11) пг/мл; CD3+: (0,75 ± 0,04) и (0,52 ± 0,01) х 109 кл/л, р < 0,01; CD5+: (0,74 ± 0,03) и (0,56 ± 0,02) х 109 кл/л, р < 0,01; Т-хелперов: (0,69 ± 0,03) и (0,52 ± 0,03) х 109 кл/л, р < 0,01; цитотоксических лимфоцитов: (0,56 ± 0,02) и (0,38 ± 0,02) х 109 кл/л, р < 0,05, и натуральных киллеров: (0,44 ± 0,03) и (0,37 ± 0,01) х 109 кл/л, р < 0,05.

Концентрация

катехоламинов,

пг/мл

Дофамин Норадреналин Адреналин

Рис. 3. Содержание катехоламинов в крови при различном уровне апоптоза лимфоцитов

Примечания: — группа с пониженным уровнем CD95+,

— группа с повышенным уровнем CD10+; * — уровень значимости различий p < 0,05.

Известно, что адреналин вызывает индукцию апоптоза мононуклеаров. Проапоптотическое влияние адреналина на мононуклеары может быть опосредовано а-адренергической стимуляцией, причем на фоне дисбаланса в сторону антиапоптотических цитокинов, усугубляющих р-адреноблокаду, и дисбаланса в сторону Bcl-2 [2]. Нам не удалось подтвердить влияние катехоламинов на уровень апоптоза лимфоцитов (рис. 3): при высоком и низком уровне CD95+ концентрации дофамина были практически одинаковыми — (32,72 ± 2,76) и (29,50 ± 2,41) пг/мл; подобные результаты получены относительно адреналина (57,92 ± 2,91) и (54,58 ± 3,38) пг/ мл и норадреналина (144,06 ± 6,08) и (137,27 ± 4,91) пг/мл. При снижении содержания гистамина и серотонина (рис. 4) повышается содержание CD95+: с низкими уровнями медиаторов, соответственно

(0,б5 ± 0,01) и (34,82 ± 1,80) нг/мл, ассоциируют относительно высокие концентрации Т-лимфоцитов, меченных к апоптозу — соответственно (0,37 ±

0,01) и (0,72 ± 0,03) x 109 кл/л; (0,42 ± 0,02) и (0,б9 ± 0,03) x 109 кл/л.

1

1 1 0,4

-1 0,69

ф o 37 I —1 0,72

Концентрация

CD95*. хЮ’кл/л

Рис. 4. Содержание лимфоцитов CD95+ в крови при различном уровне гистамина и серотонина

Примечания:;;;;; — группа с пониженным уровнем серотонина, Н — группа с повышенным уровнем серотонина, =! — группа с пониженным уровнем гистамина, Я — группа с повышенным уровнем гистамина; ** уровень значимости различий p < 0,01.

Итак, активность апоптоза лимфоцитов у практически здоровых людей отражает уровень активизации, дифференцировки Т-клеток и натуральных киллеров, чем обеспечивает стабильность лимфоидного профиля. Установлено ингибирующее влияние гистамина и серотонина на апоптоз лимфоцитов.

Список литературы

1. Бережная Н. М. Эозинофилы, базофилы и иммуноглобулин Е в противоопухолевой защите / Н. М. Бережная, В. Ф. Чехун, Р. И. Сепиашвили // Аллергология и иммунология. — 2005. — Т. 6, № 1. — С. 38—49.

2. Минеев В. Н. Проапоптотическое и антиапоптотиче-ское влияние адреналина на мононуклеары и гранулоциты периферической крови при бронхиальной астме / В. Н. Минеев, И. И. Нестерович, А. Л. Тафеев // Аллергология.

- 2006. - № 4. - С. 31-36.

3. Репина В. П. Влияние различных концентраций катехоламинов на функционирование иммунокомпетентных клеток / В. П. Репина // Экология человека. - 2008. -№ 2. - С. 30-33.

4. Сергиенко В. И. Математическая статистика в клинических исследованиях / В. И. Сергиенко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2006. -304 с.

5. Ставинская О. А. Серотониновая депривация как фактор регуляции иммунологической реактивности / О. А. Ставинская // Экология человека. - 2008. - № 1.

- С. 22-25.

6. Трофимов А. В. Гормоны, синтезируемые в желудочнокишечном тракте, и их физиологичесие эффекты / А. В. Трофимов, И. В. Князькин, И. М. Кветной // Нейроэндокринные клетки желудочно-кишечного тракта в моделях преждевременного старения. - СПб., 2005. - С. 52-64.

7. Agarwal S. K. Р-Adrenergic modulation of human type-1/ type-2 cytokine balance // S. K. Agarwal, G. D. Marshal // J. Allergy Clin. Immunol. - 2000. - Vol. 105. -Р 91-98.

8. Bergquist J., Jossefsson E., Tarkowski A., et al. // Electrophoresis. - 1997. - Vol. 18, N 10. -P. 1760.

9. Elenkov I. J. The sympathetic nerve an integrative interface between two supersystems: the brain and the immune system // I. J. Elenkov, R. L. Wilder, G. P. Chrousos, E. S. Vizv // Pharmacol. Rev. — 2000. — Vol. 52. — P. 595-638.

10. Kohm A. P. Norepinephrine and 2-adrenergic receptor stimulation regulate CD4+ T and B lymphocyte function in vitro and in vivo // A. P. Kohm, V. M. Sanders // Pharmacol. Rev. - 2001. - Vol. 53, N 4. - P. 487-525.

11. Oberbeck R., Schmitz D., Wilsenak K., et al. // Neuroimmunomodulation. - 2004. - Vol. 11, N 4. -P. 214.

12. Qiu Y. Immunoregulatory role of neurotransmittes // Y. Qiu, Y. Peng, J. Wang // J. Adv. Neuroimmunol. - 1996.

- Vol. 6, N 3. - P. 223-231.

13. Sempere T., Urbina M., Lima L. // Neuroimmunomodulation. - 2004. - Vol. 11, N 5. - P. 307.

14. Shenkin A. Complete parenteral nutrition and its use in diseases of the alimentary tract / A. Shenkin, A. Wretlind // Progressin food and Nutrition Science. - 1979. - Vol. 3, N 25-26. - P. 141-202.

15. Watson R. R. Modification of humoral and sellular host defense system by malnutrition in humans // Ariz. Med. -1984. - Vol. 41, N 11. - P. 734-738.

INTERRELATION OF PROCESSES APOPTOSIS, PROLIFERATION LYMPHOCYTE AND LEVELS OF HORMONES AT PRACTICALLY HEALTHY MEN

O. A. Stavinskaya, V. P. Repina

Institute of Environmental Physiology Ural Branch RAS, Arkhangelsk

The ratio proliferation and apoptosis of lymphocytes at practically healthy men is studied. It is established, that in overwhelming majority of cases lymphoproliferation there corresponded increase in activity apoptosis. At prevalence lymphoproliferation the increase in level TNFa, CD5+, strengthening cellular cytotoxicity by means of CD8+, decrease in quantity IL-6 and activated lymphocytes CD25+, CD71+ and HLADR+ is observed. Lymphoproliferation stimulates increase of the maintenance in blood dopamine, noradrenaline and suppresses increase in concentration histamine and serotonin.

Key words: proliferation, apoptosis, lymphocyte, adrenaline, noradrenaline, dopamine, histamine, serotonin.

Контактная информация:

Ставинская Ольга Александровна - научный сотрудник Института физиологии природных адаптаций Уральского отделения РАН

Адрес: 163061, г. Архангельск, пр. Ломоносова, д. 249

Тел. (8182) 21-04-58, факс (8182) 65-29-95

E-mail: [email protected]

Отатья поступила 06.05.2009 г.