Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

МЕХАНИЗМ ИЗМЕНЕНИЯ ИММУННОГО СТАТУСА ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ДЕСИНХРОНОЗЕ В УСЛОВИЯХ СВЕТОДИОДНОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Огнева О.И. 1 Осиков М.В. 1 Гизингер О.А. 1 Федосов А.А. 1
1 ГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России
Изменение образа жизни и искусственное увеличение продолжительности светового дня, увеличение количества людей, проживающих в мегаполисах и крупных городах, а также переход на энергосберегающие источники света приводит к высокому риску возникновения десинхроноза в условиях светодиодного освещения. Десинхроноз рассматривается как инициирующий фактор развития патологии сердечно-сосудистой, центральной нервной систем, желудочно-кишечного тракта и др., в том числе в связи с изменением иммунного статуса. Для разработки патогенетически обоснованных методов и средств коррекции и профилактики последствий десинхроноза необходимо понимание механизма изменения иммунного статуса при десинхронозе. Цель работы – исследовать механизм изменения адаптивного иммунитета при экспериментальном десинхронозе в условиях светодиодного искусственного освещения. Исследование выполнено на 130 нелинейных половозрелых морских свинках, разделенных на 2 группы. Группа 1 – животные в условиях стандартного фиксированного освещения, генерируемого светодиодными носителями с цветовой температурой 4500 К (белый свет). Группа 2 – десинхроноз в условиях светодиодного освещения. Световой десинхроноз создавали путём содержания лабораторных животных при круглосуточном светодиодном освещении в течение 30 суток. В периферической крови на 10, 20 и 30 сутки оценивали количество лейкоцитов, концентрацию интерлейкина – 4, интерферона-гамма, мелатонина, кортизола. Оценку Th1-зависимого иммунного ответа проводили по количеству антителообразующих клеток (АОК) в селезенке крыс, иммунизированных аллогенными эритроцитами, Th1-зависимого иммунного ответа – по реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) у крыс, иммунизированных аллогенными эритроцитами. Установлено, что при экспериментальном десинхронозе в условиях светодиодного освещения установлена лимфоцитопения, депрессия Th1- и Th2-зависимого адаптивного иммунитета, снижение концентрации интерлейкина-4, интерферона-гамма на 20 и 30 сутки наблюдения. Экспериментальный десинхроноз в условиях светодиодного освещения сопровождается снижением концентрации мелатонина и повышением концентрации кортизола в периферической крови на 10, 20 и 30 сутки наблюдения. Угнетение Th1- и Th2-зависимого адаптивного иммунитета происходит по мере снижения количества лимфоцитов в периферической крови, снижения концентрации интерлейкина-4, интерферона-гамма, мелатонина в крови и повышения концентрации кортизола в крови.
светодиодные источники освещения
мелатонин
десинхроноз
иммунный статус
иммунитет
1. Анисимов, В.Н. Мелатонин, роль в организме, применение в клинике / В.Н. Анисимов. – СПб.: Изд-во «Система», 2007. – 40 с.
2. Осиков, М.В. Влияние альфа-1-кислого гликопротеина на процессы свободнорадикального окисления при экспериментальной печеночной недостаточности / М.В. Осиков // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2007. – Т. 144, № 7. – С. 29-31.
3. Осиков, М.В. Влияние гемодиализа на процессы свободно-радикального окисления у больных хронической почечной недостаточностью / М.В. Осиков, В.Ю. Ахматов, Л.В. Кривохижина // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Образование, здравоохранение, физическая культура. – 2007. – № 16 (71). – С. 95-97.
4. Осиков, М.В. Гемостазиологические эффекты альфа-1-кислого гликопротеина при экспериментальном септическом перитоните / М.В. Осиков, Е.В. Макаров, Л.В. Кривохижина // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2007. – Т. 144, № 8. – С. 143-145.
5. Осиков, М.В. Реактивные изменения клеточно-гуморальной системы организма как типовой патологический процесс и его регуляция реактантами острой фазы: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. – Челябинск, 2008. – 44 с.
6. Осиков, М.В. Эритропоэтин как регулятор экспрессии тромбоцитарных гликопротеинов / М.В. Осиков, Т.А. Григорьев, А.А. Федосов, Д.А. Козочкин, М.А. Ильиных // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 1. – URL: www.science-education.ru/107-7731 (дата обращения: 25.05.2015).
7. Осиков, М.В. Современные представления о гемостазиологических эффектах эритропоэтина / М.В. Осиков, Т.А. Григорьев, А.А. Федосов // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 5-1. – С. 196-200.
8. Cernysiov V. The expression of MTNR3 and nuclear receptors in murine leucocytes / V. Cernysiov, R. Bozaite, M. Mauricas et al. // In Vivo. – 2014. –Vol. – 24 (5). – P. 827-830.
9. Claustrat A. The basic physiology and pathophysiology of melatonin / A. Claustrat, J. Brunand, G. Chazot // Sleep Medicine Reviews. – 2005. – Vol. 9. – Р.11-24.
10. Zlotos D.P. MT1 and MT2 melatonin receptors: ligands, models,oligomers, and therapeutic potential / D.P. Zlotos, R. Jockers, E. Cecon et al. // J. Med. Chem. – 2014. – Vol. – 57 (8). – Р. 3161-3185.
Изучение механизма нарушений гомеостаза, поиск и апробация патогенетически обоснованных средств и методов его коррекции является актуальной проблемой современной медицины [3, 5]. Коррекция нарушений гомеостаза с использованием эндогенных биорегуляторов предполагает воздействие на ключевые этапы патогенеза и минимальный набор побочных эффектов [2, 4, 6, 7]. Особое значение в патофизиологии имеют пограничные, переходные между здоровьем и болезнью состояния, которые можно рассматривать как предшествующие развитию серьезной патологии сердечно-сосудистой, центральной нервной и др. систем. В настоящее время все большее число людей находится в ситуациях, когда их привычный жизненный уклад полностью или частично перестраивается: перемещения через несколько часовых поясов с большими скоростями, работа в условиях вахтовой организации труда в приполярных областях и на Крайнем Севере, работа в ночные смены или по «скользящему» графику и другие обстоятельства, частично или полностью ломающие привычный уклад жизни. Использование искусственного освещения в ночное время удлиняет световой период и может приводить к возникновению десинхроноза, развитие которого связывают с изменением синтеза мелатонина [1, 8]. Показано, что изменение цикличности синтеза и секреции мелатонина нарушает процессы пролиферации, дифференцировки, миграции, кооперации иммунокомпетентных клеток [9]. Цель работы - исследовать механизм изменения адаптивного иммунитета при экспериментальном десинхронозе в условиях светодиодного искусственного освещения.

Материалы и методы исследования. Исследование выполнено на 130 нелинейных половозрелых морских свинках массой 300±50 г, которых содержали в стандартных условиях вивария, в соответствии с правилами гуманного отношения к животным, методическими рекомендациями по их выведению из опыта и эвтаназии. Морская свинка в отличие от других экспериментальных животных (крысы, мыши) по образу жизни и световосприятию является наиболее адекватным объектом для изучения свет-ассоциированных измененных состояний гомеостаза с экстраполированием на организм человека. Животные случайным образом были распределены на 2 группы. Группа 1 (n=66) - животные, находящиеся в условиях стандартного фиксированного (12 ч свет/12 ч темнота) освещения (СФО), генерируемого светодиодными носителями («Открытые инженерные системы», Россия), цветовая температура 4500 К (белый свет), мощность светового потока 0,03 Вт/м2 при длине волны 360 нм, коэффициент пульсации светового потока 1 %, освещенность 400 лк. Группа 2 (n=64) - десинхроноз в условиях светодиодного освещения. Световой десинхроноз создавали искусственно путём содержания лабораторных животных при круглосуточном освещении [1]. Кровь у животных забирали путем пункции левого желудочка сердца на 10 сутки, 20 сутки, 30 сутки эксперимента. Количество лейкоцитов в крови определяли общепринятым меланжерным методом в камере Горяева. Лейкоцитарную формулу подсчитывали в мазках крови, окрашенных по Романовскому - Гимзе, количество клеток выражали в относительных (%) и в абсолютных (•109/л) величинах. Оценку гуморального иммунного ответа проводили по количеству антителообразующих клеток (АОК) в селезенке крыс, иммунизированных аллогенными эритроцитами, в абсолютных величинах и в пересчете на ядросодержащие клетки (ЯСК) селезенки. Реакцию гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) у крыс, иммунизированных аллогенными эритроцитами, оценивали по выраженности воспалительного отека стопы. Методом иммуноферментного анализа на аппарате «Иммулайт 2000» (США) определяли в сыворотке концентрацию интерлейкина - 4 (ИЛ-4), интерферона-гамма (ИФН-гамма) с помощью специфичных для морских свинок тест-систем «USCN Life Science Inc.» (Китай), концентрацию мелатонина, кортизола - с помощью тест-систем «Сusabio» (Китай). Статистический анализ проведен с использованием пакета прикладных программ Statistica for Windows v.10.0. Проверку статистических гипотез проводили с использованием критериев Краскела - Уоллиса, Манна - Уитни, Вальда - Вольфовитца, наличие связи между показателями исследовали с помощью коэффициента корреляции Спирмена.

Результаты исследования и их обсуждение. При экспериментальном десинхронозе в условиях светодиодного освещения отмечено снижение интенсивности реакции ГЗТ на 20 и 30 сутки эксперимента по сравнению с данными группы стандартного фиксированного светодиодного освещения (табл. 1). Кроме этого, наблюдается уменьшение абсолютного количества АОК в селезенке на 20 и 30 сутки. Снижение количества АОК в селезенке на 20 и 30 сутки сохраняется при пересчете на ядросодержащие клетки селезенки. Данные изменения косвенно указывают на угнетение Th1- и  Th2-зависимого иммунного ответа морских свинок при экспериментальном десинхронозе. При исследовании концентрации в периферической крови ИЛ-4 и ИФН-γ установлено, что у лабораторных животных при десинхронозе значимо при сравнении с группой стандартного фиксированного светодиодного освещения снижается концентрация ИЛ-4 на 20 сутки и  30 сутки эксперимента (табл. 2). Концентрация ИФН-γ снижается на 30 сутки по сравнению с группой контроля.

Установлено, что при десинхронозе в условиях светодиодного освещения концентрация мелатонина в крови снижается во все сроки наблюдения - на 10 сутки, 20 сутки и 30 сутки (табл. 2). Концентрация кортизола в периферической крови повышается на 10 сутки, 20 сутки и 30 сутки.

Итак, при экспериментальном десинхронозе в условиях светодиодного освещения наблюдается угнетение Th1- и Th2-зависимого иммунного ответа, снижение концентрации в периферической крови ИЛ-4 и ИФН-γ, мелатонина, повышение концентрации в периферической крови кортизола.

Механизм депрессии адаптивного иммунитета при десинхронозе является многофакторным. Во-первых, для реализации полноценного иммунного ответа необходимо достаточное количество в периферической крови его эффекторов - лимфоцитов. Нами при экспериментальном десинхронозе установлена лимфоцитопения.  Количество лимфоцитов в периферической крови  значимо снижается на 30 сутки наблюдения (3,46•109/л±0,25•109/л; в контрольной группе 4,09•109/л±0,16•109/л; р<0,05). С использованием корреляционного анализа на 30 сутки эксперимента установлено наличие прямой слабой связи между количеством лимфоцитов в периферической крови и показателями интенсивности реакции ГЗТ (коэффициент корреляции Спирмена R=0,98; p<0,05) и абсолютным количеством АОК в селезенке (R=0,96; p<0,05).

Во-вторых, при экспериментальном десинхронозе зафиксирована дизрегуляция иммунного ответа в связи с уменьшением концентрации в крови ИЛ-4 и ИФН-гамма. Снижение концентрации цитокинов в крови, с одной стороны, может быть связано угнетением их продукции лимфоцитами вследствие уменьшения их количества. С другой стороны, снижение концентрации мелатонина в крови приводит к снижению продукции цитокинов иммунокомпетентными клетками,  т.к. мелатонин, связываясь со специфичными к нему рецепторами на иммунокомпетентных клетках, участвует в регуляции продукции цитокинов [10]. Снижение концентрации в крови ИЛ-4 и ИФН-гамма имеет значение не только в угнетении адаптивного иммунитета, но и в снижении количества лимфоцитов. Снижение концентрации ИФН-γ и ИЛ-4 ассоциировано со снижением концентрации мелатонина, а угнетение Th1- и Th2-зависимого иммунного ответа прогрессирует по мере снижения уровня ИФН-γ и ИЛ-4 соответственно. Нами обнаружена обратная слабая связь между концентрацией мелатонина и концентрацией ИФН-γ в плазме (R=0,42; p<0,05). Зафиксированная при экспериментальном десинхронозе депрессия адаптивного иммунитета ассоциирована с изменением концентрации ИЛ-4 и ИФН-γ. При проведении корреляционного анализа на 30 сутки десинхроноза установлена прямая сильная связь между интенсивностью реакции ГЗТ и концентрацией ИФН-γ (R=0,93; p<0,05), прямая сильная связь между количеством АОК в селезенке и концентрацией ИЛ-4 (R=0,97; p<0,05).

В-третьих, изменения адаптивного иммунитета при десинхронозе обусловлены дефицитом эндогенного мелатонина в условиях функциональной пинеалэктомии. Имеются данные о наличии на лимфоцитах рецепторов к мелатонину, связываясь с которыми, мелатонин оказывает влияние на их функциональную активность [8]. Известно, что сами лимфоциты способны вырабатывать мелатонин, имеющий значение в ауто- и паракринной регуляции функциональной активности клеток. В связи со снижением количества лимфоцитов при десинхронозе, можно предположить, что участие  экстрапинеального мелатонина в регуляции функции лимфоцитов ограничено и вносит вклад в формирование дисфункции лимфоцитов. Нами на 20 и 30 сутки эксперимента установлена прямая средней силы связь между концентрацией мелатонина в крови и показателями интенсивности реакции ГЗТ (на 20 сутки R=0,75; p<0,05; на 30 сутки R=0,95; p<0,05) и абсолютным количеством АОК в селезенке (на 20 сутки R=0,50; p<0,05; на 30 сутки R=0,97; p<0,05).

В-четвертых, если десинхроноз рассматривается как стресс-реакция, то  сопровождающее ее повышение концентрации катехоламинов и кортизола в крови приводит к угнетению пролиферации и дифференцировки клеток лимфоидного ряда в тимусе и в селезенке. Как было указано выше, одним из проявлений экспериментального десинхроноза выступает повышение концентрации кортизола в крови - непременный атрибут стресс-реакции. С использованием корреляционного анализа на 30 сутки эксперимента установлено наличие обратной слабой связи между концентрацией кортизола в периферической крови и показателями интенсивности реакции ГЗТ (R=-0,23; p<0,05) и абсолютным количеством АОК в селезенке (R=-0,26; p<0,05).

Выводы

1. При экспериментальном десинхронозе в условиях светодиодного освещения установлена лимфоцитопения, депрессия Th1- и  Th2-зависимого адаптивного иммунитета, снижение концентрации интерлейкина-4, интерферона-гамма на 20 и 30 сутки наблюдения.

2. Экспериментальный десинхроноз в условиях светодиодного освещения сопровождается снижением концентрации мелатонина и повышением концентрации кортизола в периферической крови на 10, 20 и 30 сутки наблюдения.

3. Угнетение Th1- и  Th2-зависимого адаптивного иммунитета происходит по мере  снижения количества лимфоцитов в периферической крови, снижения концентрации интерлейкина-4, интерферона-гамма, мелатонина в крови и повышения концентрации кортизола в крови.

Таблица 1

Показатели адаптивного иммунитета при экспериментальном десинхронозе в условиях светодиодного освещения (M±m)

Показатели

10 сутки эксперимента

20 сутки эксперимента

30 сутки эксперимента

Группа 1

 (n=16)

Группа 2

 (n=14)

Группа 1

(n=14)

Группа 2

(n=14)

Группа 1

(n=16)

Группа 2

 (n=16)

ГЗТ, мл

0,44±0,02

0,39±0,01

0,41±0,02

0,30±0,03

*

0,42±0,03

0,34±0,03 *

АОК в селезенке,

  • 104 ед.

33,48±2,20

 

30,71±5,93

31,16±2,83

 

25,79±1,36 *

 

31,29±2,42

 

22,61±2,02 *

 

АОК в селезенке,

  • 106 ЯСК

346,6±36,4

360,0±42,8

323,0±23,1

281,9±38,2 *

 

319,1±33,1

244,2±34,7 *

 

Примечание. Здесь и в табл. 2 * - статистически значимые (р<0,05) различия с группой 1.

Таблица 2

Концентрация цитокинов и гормонов в крови при экспериментальном десинхронозе в условиях светодиодного освещения (M±m)

Показатели

СДО 10 сутки

СДО 20 сутки

СДО 30 сутки

Группа 1

 (n=6)

Группа 2

 (n=6)

Группа 1

 (n=6)

Группа 2

(n=6)

Группа 1

 (n=8)

Группа 2

(n=8)

ИФН-гамма, пг/мл

10,46±2,31

8,77±1,82

8,30±3,75

7,32±0,77

 

6,38±1,70

3,47±0,37

*

ИЛ-4, пг/мл

23,20±5,98

20,58±4,60

21,63±3,52

15,77±2,02

*

16,57±3,72

12,22±1,62

*

Мелатонин, нг/мл

5,10±0,10

4,31±0,11

*

4,45±0,17

3,75±0,24

*

4,71±0,12

3,12±0,11

*

Кортизол, нг/мл

178,89±2,43

186,35±1,87 *

181,81±2,62

187,60±2,59 *

183,29±1,12

188,58±2,42 *

Рецензенты:

Куренков Е.Л., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой анатомии человека ГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Челябинск;

Савочкина А.Ю., д.м.н., профессор кафедры микробиологии, вирусологии, иммунологии и клинической лабораторной диагностики ГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Челябинск.


Библиографическая ссылка

Огнева О.И., Осиков М.В., Гизингер О.А., Федосов А.А. МЕХАНИЗМ ИЗМЕНЕНИЯ ИММУННОГО СТАТУСА ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ДЕСИНХРОНОЗЕ В УСЛОВИЯХ СВЕТОДИОДНОГО ОСВЕЩЕНИЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 3. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=19791 (дата обращения: 23.05.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074