УДК 681.1:687.02(575.2)(04)
ИММУНОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ АДАПТАЦИИ ПРИ ГОРНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ И СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Тюмонбаева Н.Б.1, Казыбекова А.А.1, Бейшеева Г.2
1Институт горной физиологии и медицины Национальной академии наук Кыргызской Республики, Кыргызстан, г. Бишкек,
2Кыргызский национальный университет им.Ж.Баласагына
ipknacira@mail.ru, kazastra2021@mail.ru
Аннотация: В данной работе представлены результаты оценки изменений в иммунной системе коренных жителей, проживающих на разных горных высотах (930-3200 м над уровнем моря), при переезде в низкогорную и высокогорную среду с разными сроками адаптации. Обсуждаются данные о влиянии факторов окружающей среды на иммунную систему населения. У горцев иммунный статус по целому ряду показателей ниже, чем у жителей низкогорной местности. Очевидно, можно говорить о своеобразной перестройке иммунной системы соответствующей экологическим особенностям высокогорной местности.
Ключевые слова: климатогеографические факторы, переезд, иммунный статус, Т- лимфоциты, В-лимфоциты, циркулирующие иммунные комплексы, фагоцитоз, комплемент, лизоцим, низкогорье, высокогорье.
ТОО-КЛИМАТТЫК ЖАНА СОЦИАЛДЫК-ЭКОНОМИКАЛЫК ТААСИРЛЕРГЕ ЫҢГАЙЛАШУУНУН ИММУНОФИЗИОЛОГИЯЛЫК МЕХАНИЗМДЕРИ
Тюмонбаева Н.Б.1, Казыбекова А.А.1, Бейшеева Г.2
1Кыргыз Республикасынын Улуттук илимдер академиясынын Бийик Тоо физиологиясы жана медицина институту, Кыргызстан, Бишкек,
2Ж.Баласагын атындагы Кыргыз улуттук университети
ipknacira@mail.ru, kazastra2021@mail.ru
Аннотация: Бул эмгекте ар кандай тоо бийиктиктеринде (деңиз деңгээлинен 930-3200 м бийиктикте) жашаган түпкүлүктүү калктын жапыз тоо жана бийик тоолуу чөйрөлөргө ыңгайлашуу мезгили ар кандай болгон жерлерге көчүп барганда иммундук системасынын өзгөрүшүнө баа берүүнүн натыйжалары берилген. Калктын иммундук системасына экологиялык факторлордун таасири жөнүндө маалыматтар талкууланат. Бийик тоолуу аймактардын тургундарына караганда бир катар көрсөткүчтөр боюнча иммундук статусу төмөн. Албетте, биз бийик тоолуу экологиялык өзгөчөлүктөрүнө ылайык иммундук системанын өзгөчө кайра түзүлүшү жөнүндө айтууга болот.
Негизги сөздөр: климаттык-географиялык факторлор, жер которуу, иммундук статус, Т-лимфоциттер, В-лимфоциттер, циркуляциялык иммундук комплекстер, фагоцитоз, комплемент, лизоцим, жапыз тоо, бийик тоолор.
IMMUNOPHYSIOLOGICAL MECHANISMS OF ADAPTATION TO MOUNTAIN-CLIMATIC AND SOCIO-ECONOMIC INFLUENCES.
Tiumonbaeva N.B., Kazybekova A.A., Beyisheeva G.
1Institute of Mountain Physiology and Medicine, National Academy of Sciences of the Kyrgyz Republic, Kyrgyzstan, Bishkek,
2Kyrgyz National University named after J. Balasagyn
ipknacira@mail.ru, kazastra2021@mail.ru
Abstrac: This paper presents the results of an assessment of changes in the immune system of indigenous people living at different mountain altitudes (930-3200 m above sea level) when moving to low-mountain and high-mountain environments with different adaptation periods. Data on the influence of environmental factors on the immune system of the population are discussed. Highlanders have a lower immune status for a number of indicators than residents of low-mountain areas. Obviously, we can talk about a peculiar restructuring of the immune system corresponding to the environmental characteristics of the highlands.
Key words: climatic and geographic factors, relocation, immune status, T-lymphocytes, B-lymphocytes, circulating immune complexes, phagocytosis, complement, lysozyme, low mountains, high mountains.
Введение
В настоящее время не вызывает сомнения, что в сложной ответной реакции организма человека и животных на действие климатогеографических факторов горной среды определенная роль принадлежит иммунной системе [1]. Многочисленные авторы определяют, что иммунная система, играющая ключевую роль в обеспечении генетического постоянства внутренней среды организма, является сложной, многокомпонентной и саморегулирующейся системой, находящейся под контролем нейрогуморальной регуляции [2, 3, 4]. В связи с этим можно констатировать, что иммунология адаптационного процесса и изучение его механизмов в условиях миграции является одной из основных задач экологической иммунологии, предметом которой является изучение изменений иммунореактивности под действием факторов окружающей среды [5].
Вопросы иммунитета и неспецифической резистентности организма при адаптационном процессе в сложных и экстремальных природных условиях горного климата привлекают в последние годы все больше внимания.
Известно, что комплексное влияние климатических факторов горной среды на организм человека создает условия для формирования вторичных иммунодефицитов и аутоиммунных заболеваний, вследствие разбалансировки иммунных структур организма [6, 7, 5].
В исследованиях М.И. Китаева и К.А. Собурова (2009) определены методические подходы и принципы оценки нормы в иммунологических исследованиях, вопросы разграничения нормы и патологии с учетом границ физиологических колебаний иммунных показателей. Проанализирована возможность комплексной оценки иммунного статуса у жителей горных регионов и определены маркеры системы HLA в популяции кыргызов [8].
Есть сведения, что нормы референтных величин зависят от экологических факторов и носят приспособительный характер, направленный на обеспечение оптимальной жизнедеятельности организмов в конкретных условиях среды. Состояние иммунитета у различных групп населения в значительной степени связано с влиянием на него условий внешней среды и зависит от многих факторов. Значительную роль в изменении состояния иммунной системы играют социально-экономические условия проживания человека, некоторые экологически неблагоприятные и вредные факторы среды [9].
При систематическом, происходящем на протяжении нескольких поколений, воздействии экстремальных факторов горной среды возможны изменения иммунного статуса населения, тех или иных регионов. В этом и заключаются особенности иммунологической структуры местных популяций, в значительной мере определяющие характер иммунологических сдвигов.
Цель исследования: изучение функциональных изменений иммунной системы и естественной резистентности у жителей разных высот, в зависимости от стажа проживания в условия низко- и высокогорья. Задачей исследования была изучение иммунной реактивности у жителей разных высот, переезжающих в низко- и высокогорную среду с различными сроками адаптации.
Объект и методы исследования
Нами изучались особенности функционирования иммунной системы у постоянных жителей разных горных высот, расположенных на высотах 930-3200 м над ур. м., что представляет существенный не только теоретический, но и практический интерес. Эти исследования необходимы как для сохранения здоровья местных жителей, так и здоровья значительного числа пришлого населения, занятых добычей каменного угля, золота, ртути и других ископаемых, или наоборот, в силу определения социально-экономического статуса люди спускаются в низкогорье, например, стремление родителей обеспечить детей лучшими условиями жизни, обосноваться в столице или других городах, поскольку в городе много перспектив и возможностей, лучшие вузы страны и меньше проблем с зачислением ребенка в школу или детский сад и многое другое. Изучение системы иммунитета и иммунологических процессов, причины изменения реактивности, развития иммунодефицитов, персистенции вирусов является одной из фундаментальных медико-биологических проблем горных регионов [10].
При проведении иммуноэкологических обследований населения выделяли группы людей, у которых на основании клинической картины и изменений в основных компонентах иммунной системы (иммуноглобулинах, Т-, В- лимфоцитах и фагоцитах) отмечались существенные сдвиги, определяющие стратегию иммунокоррекции.
Результаты, полученные в ходе проведенных исследований, были обработаны с помощью прикладного пакета программ SPSS Statistics. В качестве основного критерия был использован параметрический критерий Стьюдента.
Результаты исследования и их обсуждение
Проведенные наблюдения показали, что в ходе адаптации и деадаптации коренных жителей горных регионов к условиям низкогорья развиваются существенные изменения факторов естественного и клеточного иммунитета. У горцев, по сравнению с постоянными жителями низкогорья, развиваются изменения в специфическом иммунитете и факторов естественной защиты.
Наши исследования показывают, что через год пребывания в условиях низкогорья количество Т-лимфоцитов, субпопуляций хелперных Т-лимфоцитов и их цитокин-продуцирующий потенциал значительно снизились; изменения в В-лимфоцитах проявились в снижении концентрации IgA, хотя исходное количество CD22+-лимфоцитов сохранялось.
В то же время наблюдалось повышение уровня циркулирующих иммунных комплексов и дестабилизация уровня комплемента, лизоцима, процента активных нейтрофилов и поглотительной активности. Снижались фагоцитарные показатели микрофагов, характеризующие, прежде всего, фазу поглощения и переваривания.
Снижение литической активности комплемента и сывороточного лизоцима связано с накоплением антител в крови и снижением фагоцитарного ответа, поскольку источником сывороточного лизоцима являются лейкоцитарные клетки. В то же время, концентрация циркулирующих иммунных комплексов несколько увеличилась, что может быть связано с неполноценностью поглотительной функции фагоцитов [11].
Антимикробный потенциал функциональной активности полиморфноядерных лейкоцитарных клеток, в ходе исследования НСT, показывает, что респираторный «взрыв», зарегистрированный в первый год, демонстрирует наибольшее напряжение в цитоцидной активности фагоцитарных клеток. Нагрузка на B- систему иммунитета тех, кто прибыл в низкогорье, была менее значительной и транзиторной [12]. Показатели иммунной системы варьировали в пределах среднестатистической нормы, хотя отмечалось снижение содержания СД4+, СД5+ лимфоцитов в течение первых 3-х лет. В этот же период достоверно возрастала концентрация циркулирующих иммунных комплексов. В В-лимфоцитах проявлялись изменения, характеризующиеся снижением концентрации IgА в сравнении с показателями коренных жителей низкогорья.
К концу 3-го года пребывания в низкогорье отмечались наиболее глубокие изменения таких показателей естественного иммунитета, как комплемент, лизоцим, фагоцитоз.
Установлено, что в процессе деадаптации (в течение 5 лет), после приезда в низкогорье, изменения сдвигов в изученных параметрах гомеостаза также сохраняются и носят разнонаправленный характер. Так, происходит угнетение активности Т-системы с преобладанием субпопуляции с фенотипами СД8+ лимфоцитов; снижается активность естественных киллерных клеток, спонтанная продукция интерлейкина-2 и специфических механизмов защиты. У части обследованных дисбаланс иммунных показателей сопровождается увеличением концентрации иммунных комплексов в сыворотке крови, дисиммуноглобулинемией, повышением метаболической активности по НСТ-тесту, что является реакцией организма приезжих на новые климатические условия.
При изучении клеточного иммунитета оказалось, что количество Т-, В- и NК-клеток было неоднородно. У жителей высокогорья (2200 - 3200) чаще выявляли снижение абсолютного содержания лимфоцитов, что сопровождалось снижением абсолютного содержания зрелых CD3+Т-лимфоцитов, а также CD4+Т-хелперов, CD8+ Т-цитотоксических лимфоцитов. Количество естественных киллеров (CD16+ NК-клеток) было на нижней границе нормы. А у жителей низкогорье (930-1560) абсолютные и относительные показатели лимфоцитов были в пределах нормы, отклонения в иммунограмме чаще касались снижения абсолютных показателей CD3+Т-лимфоцитов и CD4+Т-хелперов, в тоже время абсолютное содержание CD8+Т-цитотоксических и CD16+ NК обычно не снижалось.
Снижение реактивности, наблюдающееся в раннем периоде (от 1-го года до 4-х лет), сопровождается понижением Т- клеточных рецепторов и повышением уровня продуктов циркулирующих иммунных комплексов. Таким образом, процессы адаптации сопровождаются изменениями реактивности организма, и устойчивости к инфекционным агентам [13].
Известно, что в природных условиях высокогорья происходит интегральное влияние на организм многих слагающих компонентов горного климата при ведущем значении горной гипоксии. Снижение количества клеток, экспрессирующих СД3+, СД4+ лимфоцитов, было 36-40% у мигрирующего населения, наиболее часто такой характер иммунных сдвигов наблюдался в группе обследуемых без нарушений в системе цитотоксических лимфоцитов.
В- звеньях иммунитета, также как и в других компонентах иммунной системы, наблюдались разнонаправленные процессы: снижение и повышение количества В-клеток, усиление их способности к пролиферации.
Таким образом, приведенные данные при перемещении высокогорных жителей в условия низкогорья подтверждают длительный характер адаптации и показывают необходимость проведения ряда профилактических мероприятий в период смены места жительства с целью предупреждения возникновения инфекционных заболеваний и их осложнений.
Как этот сложный спектр положительных и отрицательных влияний сказывается на формировании и возрастной динамике иммунной реактивности у жителей горных районов остается во многом неясным.
Возможными причинами иммунодефицита, связанного с нарушением взаимосвязей между компонентами, могут быть неблагоприятное воздействие антропогенных факторов в горных районах, возрастные, гормональные изменения, стрессы и другие причины дисфункции иммунной системы. В результате изменяются взаимосвязи, соответствующие гиперстимуляции функций иммунной системы, закрепляется иммунный гомеостаз и возможно, снижается эффективность работы иммунной системы. Такой иммунодефицит подразумевает нарушение взаимосвязей между компонентами иммунной системы и интеграцию этих неэффективных взаимосвязей [9].
Заключение:
Полученные результаты показывают, что, несмотря на региональные различия, иммунный статус населения Кыргызстана, особенно в горных регионах, можно отнести к стандартному «сниженному» типу, с подавленными клеточным и гуморальным иммунитетами и фагоцитарными реакциями. Поэтому необходимо изучить «иммунный полиморфизм» горных народов в целом, и в каждом регионе для выявления групп риска по иммунодефициту.
Отмечено, что развивающееся с возрастом истощение иммунной системы, проявляющееся уменьшением числа Т-лимфоцитов и нарушением дифференцировки В-лимфоцитов в продуцирующие антитела плазматические клетки, способствует развитию аутоиммунных заболеваний и злокачественных новообразований [14].
Длительное действие биоклиматических факторов горной среды приводит к возрастному прогрессирующему снижению в общей циркуляции уровня Т-лимфоцитов и их субпопуляций – хелперных и цитотоксических Т-лимфоцитов. Замечено что, дефицит Т-звена иммунитета возникает раньше, чем дефицит В-лимфоцитов. Также прогрессирует с возрастом снижение уровня сывороточных иммуноглобулинов.
Количественное исследование показателей субпопуляций Т- и В-лимфоцитов, а также NК-клеток исследовали с использованием моноклональных антител.
Наши результаты позволяют предположить, что вследствие этого механизма, у жителей высокогорья В-лимфоциты, которые являются предшественниками клеток, образующих антитела, слабо распознают свободный антиген, а также предшественника эффекторных Т-клеток – антиген, связанный с молекулами главного комплекса гистосовместимости (МНС), в частности на поверхности инфицированных или мутагенных собственных клеток организма.
Изменение параметров гуморального и клеточного звена иммунной системы, проявление в селективной недостаточности, видимо, происходит под влиянием комплекса неблагоприятных природно-климатических условий горных факторов. Распространенность вторичных иммунных дефицитов зависит от степени дискомфортности природно-климатических условий проживания [9].
С высокой вероятностью можно говорить о своеобразном напряжении и перестройке иммунной системы, адекватной экологическим особенностям высокогорной местности, иным средовым условиям, что является необходимыми приспособительными механизмами.
Литература:
1. Гришина Т.И., Филатова Г.А. Иммунная система человека как механизм обеспечения жизнедеятельности //Вестник РГМУ, 2013. -№5-6. -С.96-100.
2. Китаев М.И., Тулебеков Б.Т., Собуров К.А. Неспецифическая резистентность организма при адаптации к высокогорью и дезадаптации. Фрунзе, 1990. -118 с.
3. Меерсон Ф.З. Адаптация, стресс и профилактика. М.: Наука, 1981. -278 с,
4. Джунусова Г.С. Центральные сеханизмы адаптации человека в горах /Г.С.Джунусова. -Бишкек: Изд.КРСУ им. Б.Ельцина, 2013. -280 с.
5. Собуров К.А. Иммунитет и экология. - Б.: 2015. -150 с.
6. Тулебеков Б.Т. Иммунологические и иммуногенетические основы здоровья населения Кыргызстана. – Б., 2003. - 178 с.
7. Китаев М.И., Собуров К.А. Региональные нормы показателей иммунитета и иммуногенетические маркеры у горного населения Кыргызстана. – Б.: ОсОО «Гулчынар», 2009. -147с.
8. Китаев М.И., Тарасенко О.М.,1998 Генетические маркеры системы HLA в Кыргызской популяции // Известия НАН КР. -1998.-№1.-С.42-46.
9. Черешнев В.А., Юшков Б.Г., Клитин В.Г., Лебедева Е.В. Иммунофизиология. - Екатеринбург: УрОРАН, 2002. - 258 с.
10. Тюмонбаева Н.Б., Казыбекова А.А., Абрамова И.А., Мамытова Н.Ж., Майназарова Э.С., Вишневский А.А. Сравнительные показатели клеточного иммунитета у жителей в условиях гор Кыргызстана // Медико-физиологические проблемы экологии человека: Материалыы IX Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 35-летию Ульяновского государственного университета. - Ульяновск: УлГУ, 2023. – С.333-336.
11. Медуницын Н.В., Покровский В.И., Основы иммунопрофилактики и иммунотерапии инфекционных болезней, учебное пособие, М.: Изд. «ГЭОТАР-Медиа». -2005.-512 с.
12. Тюмонбаева Н.Б., Казыбекова А.А., Абрамова И.А., Вишневский А.А. Изменения Т-звена иммунитета у горцев в зависимости от длительности проживания в низкогорье // Известия НАН КР. – Б., 2022. -№6. - С.99-102.
13. Ахунбаев С. М., Казыбекова А. А., Тумонбаева Ж. С. Возрастные изменения иммунной реактивности у жителей горной местности Кыргызстана // Бюллетень науки и практики. - 2020. - Т. 6. - №7. - С. 139-146. https://doi.org/10.33619/2414-2948/56/16
14. Ватутин Н.Т., Ещенко Е.В. Лимфопения: основные причины развития //Архивъ внутренней медицины, 2016 .-№ 2(28). -С.22-27.
15. Казыбекова А..А, Тюмонбаева Н.Б., Абрамова И.А., Жапарова Н.Б. Показатели неспецифического иммунитета у жителей различных высот с учетом биоклиматического зонирования территории Кыргызской Республики // Вестник Международного Университета Кыргызстана, №2. -С.203-207.