THE CHANGE OF CERTAIN INDICATORS OF IMMUNITY FROM THE MILITARY, DEPENDING ON THE NORTHERN EXPERIENCE

Full Text

ВВЕДЕНИЕ Основатель научной школы полярной медицины В. И. Хаснулин, посвятивший более 500 научных трудов изучению особенностей здоровья коренных и пришлых жителей Севера, научно обосновал, что перемещение жителей средних широт в дискомфортные климатогеографические условия Севера вызывает у человека так называемый северный стресс (синдром полярного напряжения), важное проявление которого выражается в синдроме психоэмоционального напряжения. Благодаря своим многолетним исследованиям академик В. И. Хаснулин пришел к заключению о том, что психоэмоциональный стресс является как важным механизмом адаптации, так и механизмом истощения адаптивных резервов человека в экстремальных условиях [1-4]. Эффективность адаптации пришлого населения и устойчивость коренных жителей Севера к инфекционным и неинфекционным заболеваниям во многом зависит от состояния иммунной системы организма [5-7]. Исследования авторов показали, что большинство людей, приезжающих на Север из средней полосы России, реагирует на северный стресс появлением сезонных вторичных иммунодефицитов [8-10]. Проведенное комплексное клинико-лабораторное, функциональное, биохимическое, гормональное и иммунологическое обследование практически здоровых пришлых жителей Севера в сравнении с практически здоровыми жителями средних широт того же возраста показало, что у жителей Севера отмечается снижение как клеточного, так и гуморального звеньев иммунитета [11]. Этот процесс выражен в снижении реактивности иммунокомпетентных клеток - уменьшении содержания Т-лимфоцитов (CD3+), Т-хелперов (CD4+), цитотоксических Т-лимфоцитов (CD8+) и в угнетении их функциональной активности, а также в изменении гуморального иммунитета - уменьшении в сыворотке крови иммуноглобулинов M и G. Содержание циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК) у пришлых северян было увеличено по сравнению с жителями средних широт примерно в 2 раза, что может быть причиной антителозависимой цитотоксичности, способствующей повреждению цитоплазматических мембран и тканевых структур [12]. Изучение динамики показателей иммунной системы в зависимости от «северного стажа» показало, что на первых этапах пребывания на Севере у людей, прибывших из средних широт, происходит снижение иммунного ответа, развивается вторичный иммунодефицит. Впоследствии короткие периоды стабилизации иммунных показателей перемежаются с периодами их снижения. Выявлено несколько критических периодов адаптации, характеризующихся значительным снижением и дисбалансом иммунных показателей в сроки проживания на Севере 4 года, 7 лет и 14-15 лет, которые циклически сменяются периодами стабилизации (5-6, 11-13 и 20 лет и более) [2, 4, 7]. Надо отметить, что именно в срок пребывания на Севере до 3 лет наблюдается максимальное напряжение иммунных реакций. В эти сроки происходит максимальный «выброс» Т-лимфоцитов (CD3+, CD4+, CD8+). В первые 3 года пребывания в экстремальных условиях Крайнего Севера защитные механизмы наиболее напряжены, и то, как будет развиваться ситуация в последующие периоды, во многом определяется феногенотипическими особенностями конкретного человека. Так, в срок проживания на Севере 7-8 лет этот показатель статистически значимо меньше, чем в предыдущие периоды. Периодами же максимального выражения вторичного иммунодефицита являются сроки около 4, 7 и 14-15 лет северного стажа [13]. Обнаружено, что устойчивость к психоэмоциональному стрессу в период долговременной адаптации у жителей Севера зависит от индивидуальной способности организма минимизировать продукцию гормонов стресса в пределах физиологической нормы [14-17]. По мере увеличения времени пребывания в экстремальных климатогеографических условиях снижение иммунной защиты становится постоянным. Высокий уровень психоэмоционального стресса, сочетающийся с функциональными иммунодефицитными состояниями, способствует снижению адаптивно-восстановительного потенциала у пришлых жителей Севера. Показано, что важными элементами северного стресса, интегрально отражающими уровень общей стресс-реакции, являются психоэмоциональное напряжение и концентрация в крови стрессового гормона кортизола [18-20]. Существующие на сегодняшний день научные данные позволяют предполагать, что именно с высоким уровнем этих показателей связано формирование северных функциональных иммунодефицитов [21]. В работах ученых Новосибирска показано, что при проживании человека в экстремальных климатогеографических условиях наряду с возникающими психоэмоциональными реакциями, запускающими каскад эндокринных, метаболических и клеточных адаптивных процессов, существенную роль в развитии психоэмоционального стресса играют индивидуальные феногенотипические возможности эндокринной системы эффективно регулировать нервные, метаболические и клеточные механизмы адаптивного ответа организма [18]. Наибольший уровень эмоционального стресса наблюдается при значительном увеличении стрессового гормона в крови. Эффективность адаптивной устойчивости к психоэмоциональному стрессу зависит не только и не столько от уровня иммунной защиты, но и в большей степени от сочетания показателей иммунитета с концентрацией стресс-гормона кортизола в крови [20-23]. Именно повышение или понижение концентрации кортизола вызывает дисбаланс системы, приводящий к общему снижению адаптивной устойчивости. Снижение иммунитета у пришлых жителей Севера отмечено на фоне повышения стрессового гормона кортизола в 2 раза [7]. Результаты исследования стали еще одним свидетельством зависимости снижения клеточных показателей иммунной защиты от экстремальных климатогеографических факторов, а также определенной роли клеточного иммунитета в сочетании с другими адаптивными механизмами в формировании устойчивости к психоэмоциональному стрессу на Севере [15]. У пришлых жителей Севера, отличающихся сниженными показателями количества Т-лимфоцитов с фенотипами CD3+ и CD4+ и CD8+ в сочетании с высокой концентрацией в крови кортизола, отмечается самый высокий среди обследованных групп уровень психоэмоционального напряжения [14]. Сочетание достаточного уровня клеточного иммунитета с нормальными физиологичными концентрациями стрессового гормона кортизола в крови оказывается достаточно эффективным звеном для обеспечения адаптивной устойчивости к психоэмоциональному стрессу. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Лабораторные исследования были выполнены в научно-исследовательской лаборатории (военной терапии) научно-исследовательского отдела (экспериментальной медицины) научно-исследовательского центра Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова. Отбор проб крови для иммунологического исследования осуществлялся из локтевой вены в две пробирки объемом 10 мл: в сухую стерильную пробирку и в стерильную пробирку, содержащую гепарин в конечной концентрации 25 Ед./мл крови. В ходе выполнения работы был использован комплекс методик оценки состояния основных компонентов иммунной системы (клеточный и гуморальный иммунитет) по их количественным параметрам. Количественные параметры состояния клеточного иммунитета оценивали по содержанию различных субпопуляций лимфоцитов путем иммунофенотипирования. Количественное определение иммуноглобулинов классов M, G и A в сыворотке крови проводили по методу радиальной иммунодиффузии с мануальной регистрацией колец преципитации [24]. Расчет концентрации иммуноглобулинов выполняли с использованием компьютерной программы «IMMUN», разработанной О. Д. Долгим [25]. Определение уровня ЦИК средней массы проводили методом преципитации в полиэтиленгликоле [26]. Определение в сыворотке крови кортизола осуществляли методом иммуноферментного анализа. Для этого использовались коммерческие тест-системы ЗАО «Вектор-Бест-Балтика». Полученные в процессе исследования экспериментальные данные были обработаны с использованием стандартного пакета прикладных программ статистического анализа методами параметрической и непараметрической статистики с применением критерия Стьюдента. Исследуемые показатели представлены в виде среднего значения и его статистической ошибки: M ± m. Доверительная вероятность p < 0,05 считалась достаточной для вывода о статистической значимости различий данных, полученных в исследовании. Были обследованы военнослужащие (30 человек) - мужчины в возрасте от 22 до 40 лет, прибывшие на воинскую службу из средних климатогеографических районов России и прослужившие в условиях Крайнего Севера от 6 до 12 мес. Они составили I группу обследуемых. Также были отобраны 30 военнослужащих мужчин в возрасте 24-40 лет, прослуживших в условиях Крайнего Севера от года до 2 лет; они составили II группу. В контрольную группу вошли военнослужащие мужчины (56 человек) в возрасте 24-40 лет, проходившие службу в средних климатогеографических районах России. Проявления иммунологической недостаточности, сопровождающие различные неблагоприятные воздействия, многообразны и проанализированы еще недостаточно полно. Тем не менее все гипотезы патогенеза вторичных иммунодефицитных состояний объединяет фундаментальное положение, которое в качестве основы таких нарушений определяет отклонения со стороны клеток иммунной системы [8, 9]. При этом иммунодефициты могут проявляться гибелью иммунокомпетентных клеток, их функциональной неполноценностью, дисбалансом клеточных популяций, а также комбинацией этих нарушений. Анализ состояния иммунной системы военнослужащих, проходящих службу на Крайнем Севере, показал, что наиболее характерные нарушения затрагивали структурно-функциональные параметры иммунокомпетентных клеток. Эти изменения проявлялись пониженным содержанием иммунокомпетентных клеток, определяющих их принадлежность к популяции Т-лимфоцитов, а также клеток CD20+, составляющих популяцию клетокэффекторов (табл. 1, 2). Снижение общего количества лейкоцитов и относительного содержания отдельных субпопуляций иммунокомпетентных клеток в обеих группах обследуемых обусловило достоверное снижение абсолютного содержания клеток с фенотипами CD3+, CD4+, CD8+ по сравнению с аналогичными показателями группы контроля. Данными сравнения (контроль) служили результаты углубленного иммунологического обследования 56 человек из состава призывного контингента учебного центра «Сертолово». Исходя из полученных данных основными закономерностями изменения количественных параметров клеточного иммунитета являются снижение относительного содержания лимфоцитов с фенотипами CD3+, CD4+ и увеличение содержания клеток CD56+. Эта тенденция была характерна для всех групп обследованных и не имела существенных различий в зависимости от стажа службы на Севере. Тем не менее такие изменения структурности способствуют дегармонизации и функциональной неполноценности всей системы, что является основой патогенетических механизмов ряда заболеваний, ассоциированных с иммунопатологическими процессами [8, 27]. Индивидуализация результатов иммунологического обследования показала, что более 40% всех военнослужащих, принимавших участие в исследовании, имели достоверное в сравнении с контролем снижение содержания абсолютного и относительного количества лимфоцитов. Повышение индекса CD4+/CD8+ было выявлено у 6% обследованных, а снижение данного показателя отмечалось в 18% случаев. Вариации относительного содержания NK-клеток (CD56+) отмечались примерно с одинаковой частотой как в сторону увеличения (6%), так и в сторону уменьшения (10%) показателя. Однако основным признаком неблагоприятного воздействия комплекса факторов Крайнего Севера на иммунную систему может служить снижение абсолютного содержания практически всех популяций Т-лимфоцитов, обеспечивающих основные механизмы клеточной иммунной защиты. Основные изменения количественных характеристик клеточного иммунитета I группы обследуемых заключались в снижении содержания общей популяции зрелых Т-лимфоцитов (CD3+), а также регуляторных клонов - Th (CD4+) и CTL (CD8+). Ввиду несинхронного изменения субпопуляций клеток регуляторных клонов происходит уменьшение индекса дифференцировки, что служит показателем супрессии клеточных механизмов иммунного ответа. Количественные и структурные параметры клеточного иммунитета как в I группе, так и во II группе сопровождались снижением функциональной активности. Таким образом, состояние иммунитета военнослужащих, прослуживших в условиях Крайнего Севера до 1 года и до 2 лет, можно оценить как Т-иммунодефицитное с нарушением количественных, структурных и функциональных параметров иммунокомпетентных клеток. Оценка состояния гуморального иммунитета в нашем исследовании проводилась по содержанию в периферической крови популяции зрелых В-лимфоцитов (CD20+), иммуноглобулинов классов М, G, А и ЦИК средней массы (табл. 2). Анализ гуморального звена иммунитета у обследованных военнослужащих выявил наличие статистически значимых изменений большинства показателей по сравнению с данными контрольной группы. Достоверные межгрупповые отличия были характерны для содержания сывороточной фракции IgA, которое у I группы обследуемых превышало контрольное значение данного показателя более чем в 2,26 раза. Это не удивительно, ведь иммуноглобулин А отвечает за первый защитный барьер, стоящий на пути инфекций, проникающих в организм через слизистые покровы дыхательных путей. В условиях Крайнего Севера, и особенно в первые годы пребывания здесь, дыхательные пути страдают от сухого и холодного воздуха. Как следствие этого - частые респираторные заболевания. Концентрация IgG превышала контрольный уровень в I группе почти на 40%, а во II группе - более чем на 70%, что значительно выше верхней границы интервала нормы взрослого населения Северо-Западного региона РФ. Обычно отношение IgM и IgG используют для дифференциальной диагностики острых и хронических патологических процессов. В данном случае мы можем предполагать, что стрессорные условия службы в условиях Крайнего Севера провоцируют обострение хронических заболеваний. Повышение IgM свидетельствует в пользу острого воспаления. Увеличение содержания IgG служит характерным признаком хронизации процесса. Подобная дисиммуноглобулинемия может служить основанием предполагать в обследованных группах наличие хронических воспалительных процессов. Повышение содержания сывороточной фракции IgA сопровождается снижением отношения IgM/IgA, которое также может быть косвенным свидетельством наличия хронических заболеваний. По нашему мнению, изменение гуморального иммунитета при мультифакторном воздействии особенностей воинской службы на Крайнем Севере имеет опосредованный характер и определяется нарушениями клеточных механизмов иммунного ответа. Во всех случаях (в обеих группах обследованных военнослужащих) нарушения иммуноглобулинового «пейзажа» были ассоциированы с характерными структурно-функциональными нарушениями клеточного иммунитета. У большинства военнослужащих со сроком службы в условиях Крайнего Севера от 1 года до 2 лет была повышена концентрации IgG, что является, как было отмечено ранее, характерным признаком хронических процессов. В общей структуре заболеваемости обследованных лиц наблюдался высокий уровень хронических воспалительных заболеваний ЛОР-органов (ринит, ринофарингит, фарингит, синуситы). Развитие этих заболеваний в большинстве случаев обусловлено нарушением механизмов местного и общего иммунитета и сопровождается нарушением иммуноглобулинового «пейзажа». Содержание ЦИК средней массы в обеих группах обследуемых в основном соответствовало состоянию иммунной системы и служило отражением адаптационно-приспособительных реакций иммунной системы к воздействию комплекса факторов Крайнего Севера. Даже при максимальной величине вариационных изменений содержание ЦИК относительно контрольного значения не превышало 14%, что соответствует интервалу нормы реакции. Незначительное повышение ЦИК в начальный период службы на Севере может быть проявлением ранних механизмов адаптации иммунной системы, обусловленных сенсибилизацией слизистых оболочек и лимфоидных структур верхних отделов респираторного тракта. Важным элементом северного стресса, интегрально отражающим уровень общей стресс-реакции, является высокий уровень концентрации в крови стрессового гормона кортизола (табл. 3). При сниженном уровне клеточного иммунитета для военнослужащих, прослуживших в условиях Крайнего Севера от 6 до 12 и от 12 до 24 мес, характерно достоверное повышение концентрации кортизола по сравнению с военнослужащими, проходившими службу в средних климатогеографических районах России. Снижение иммунитета у военнослужащих, проходящих службу на Севере, отмечено на фоне таких проявлений северного стресса, как повышение стрессового гормона кортизола в 2 раза, что вело к увеличению психоэмоционального напряжения. Результаты нашего исследования стали еще одним свидетельством зависимости снижения клеточных показателей иммунной защиты от экстремальных климатогеографических факторов, а также от определенной роли клеточного иммунитета в сочетании с другими адаптивными механизмами в формировании устойчивости к психоэмоциональному стрессу на Севере. Эффективность адаптивной устойчивости к психоэмоциональному стрессу зависит не только и не столько от уровня иммунной защиты, но и, в большей степени, от сочетания показателей иммунитета с концентрацией стресс-гормона кортизола в крови [19, 22, 23]. Именно повышение или понижение концентрации кортизола вызывает дисбаланс системы, провоцируя общее снижение адаптивной устойчивости. Сочетание достаточного уровня клеточного иммунитета с нормальными физиологичными концентрациями стрессового гормона кортизола в крови оказывается эффективным звеном для обеспечения адаптивной устойчивости к психоэмоциональному стрессу. ВЫВОДЫ Первичным патогенетическим механизмом нарушений иммунной системы при профессиональном воздействии комплекса факторов Крайнего Севера является декомпенсированная гибель иммунокомпетентных клеток, происходящая вследствие длительного психоэмоционального напряжения, комплекса климатических факторов и других неблагоприятных воздействий региона службы. Повреждения других элементов иммунной системы являются вторичными и способствуют самоподдержанию патологического процесса, при котором характер и выраженность клинико-лабораторных нарушений зависят от индивидуальных феногенотипических особенностей, других личностных характеристик, условий проживания и характера служебной деятельности, продолжительности работы на Севере. Результаты проведенного нами исследования согласуются с данными других исследователей, которые полагают, что для большинства показателей неспецифического иммунитета двухлетний срок пребывания людей на Севере является недостаточным для восстановления их фоновых значений. Полученные нами данные подтверждают ранее высказанную точку зрения других исследователей [1, 10, 21, 27], утверждавших, что первые процессы адаптации к условиям Крайнего Севера начинают формироваться не ранее чем через 5 лет. Авторы сомневаются в возможности полной реабилитации иммунного фона у людей на Севере, полагая, что новые значения показателей естественного иммунитета стабилизируются на уровне, представляющем «северную норму».

About the authors

E. G. Bogdanova

S. M. Kirov Military Medical Academy of the Russian Defense Ministry

Saint Petersburg, Russia

A. V. Bolekhan

S. M. Kirov Military Medical Academy of the Russian Defense Ministry

Saint Petersburg, Russia

A. I. Gubanov

S. M. Kirov Military Medical Academy of the Russian Defense Ministry

Saint Petersburg, Russia

A. E. Korovin

S. M. Kirov Military Medical Academy of the Russian Defense Ministry

Saint Petersburg, Russia

References

Supplementary files