Взаимодействие общих и местных иммунных реакций улиц, родившихся и проживающих на севере

Проведено исследование показателей местного и общего иммунитета у практически здоровых лиц и лиц с воспалительными реакциями. При воспалении частота дефицита ^ в крови резко возрастает, уровень регистрации дефицита sIgA снижается. Особенно четко реакция со стороны sIgA выявляется при воспалении на фоне аллергии. Содержание sIgA в секретах слизистых больных с инфекционно-аллергическими процессами выше, чем у лиц с воспалительными процессами без признаков аллергии. При воспалительном процессе на слизистых оболочках повышается интенсивность фагоцитоза без существенного увеличения количества активных фагоцитов [1, 6]. При фактически одинаковой активности фагоцитов в крови и в отделяемом слизистых установлены различия в интенсивности фагоцитоза с повышением фагоцитарного числа при активизации реагинов. Ключевые слова: местный иммунитет, слизистые, воспаление, sIgA, ^ фагоцитоз.

УДК 612.017.1

взаимодействие общих и местных иммунных реакций у лиц, родившихся и проживающих на севере

© 2010 г. В. А. Штаборов, А. И. Леванюк

Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН, г. Архангельск

Согласно современной научной теории о сетевой структуре организации живых систем, свойства и функции целостного организма не сводятся к сумме его частей, а являются следствием их взаимодействия и организованности. Одной из важнейших проблем в области биологии являются вопросы взаимодействия и соотношения местных и системных реакций, в том числе в органах иммунитета.

Методы

Обследованы 154 человека, не имеющие острых заболеваний и обострений хронических воспалительных процессов. Иммунологическое обследование 394 больных с воспалительными процессами (назофа-рингит, цистит, гастродуоденит) в период обострения проведено в медицинской компании «Биокор». Изучение соотношения содержания сывороточных и секреторных IgA проводили одновременным определением указанных иммуноглобулинов у 100 родильниц.

Комплекс иммунологического исследования включал изучение гемограммы, лимфоцитограммы, цитограмм отделяемого слизистых, фагоцитарной активности нейтрофильных лейкоцитов периферической крови, отделяемого слизистых зева, желудочно-кишечного тракта и мочевыделительной системы. Изучали фенотипы лимфоцитов периферической крови (CD5+, CD3+, CD4+, CD8+, CD10+, CD16+, CD25+, CD71+, CD95+, HLA-DR+, CD22+) методом непрямой иммунопероксидазной реакции для оценки уровня активизации пролиферации и дифференцировки иммунокомпетент-ных клеток. Содержание IgA, IgM, IgG, IgE и циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК) изучали методом иммуноферментного анализа в сыворотке крови, секреторных IgA (sIgA) и ЦИК — в отделяемом слизистой зева, кале и моче. Для характеристики функциональной активности эпителия слизистых рассматривали его сорбционную способность в отношении аутомикрофлоры из расчета среднего содержания бактерий на клетку, а также процент активных фагоцитов и среднее фагоцитарное число.

Статистическую обработку данных проводили с помощью программ Statistica 6.0 и Excel. Количественные данные представлены в виде средних значений и их стандартных ошибок (M + m), качественные — в виде относительных величин (проценты). Сравнение групп по количественным признакам в условиях подчинения данных закону нормального распределения проводили по t-критерию Стьюдента. Корреляционный анализ параметров сделан с учетом коэффициента корреляции Пирсона (r). Критический уровень значимости (p) принимался равным 0,05.

Результаты

Местную иммунную защиту чаще всего ассоциируют с содержанием иммуноглобулина класса А, который находится в сыворотке и секре-

тах [15]. Известно, что у жителей северных территорий распространен дефицит sIgA [2]. У практически здоровых взрослых людей уровень дефицита sIgA регистрировали в 21,06 % случаев. Тот факт, что большинство индивидов с дефицитом содержания IgA остаются совершенно здоровыми, вероятно, объясняется наличием на слизистых и коже антител других изотипов. При иммунизации вирусом через нос в выделениях слизистой оболочки носа при любом дефекте IgA появляются антитела IgM и IgG [8]. Антитела класса IgM, но не IgG могут связывать содержимое секрета и, таким образом, эффективно защищать дыхательные пути, кишечник, слизистые мочеполовых органов. Подверженность заболеваниям индивидов с дефицитом IgA, вероятно, теснее связана не с неспособностью синтезировать необходимое количество IgA, а со степенью других скрытых дефектов, обусловленных функциональной недостаточностью фагоцитов и Т-лимфоцитов [2].

В наших исследованиях наиболее высокие концентрации IgA регистрировали в грудном молоке (1,52 + 0,14) г/л в диапазоне 0,93—2,08 г/л; в секрете кишечника их содержание было значительно ниже (0,81 ± 0,16) г/л с пределами колебания 0,53—1,49 г/л. В бронхах с учетом разведения при бронхоскопии концентрации IgA находились в пределах 0,37—1,16 г/л, составив в среднем (0,98 ± 0,24) г/л; самые низкие уровни содержания выявлены в слюне и секрете влагалища, соответственно (0,28 ± 0,06) и (0,19 ± 0,02) г/л, а также моче (0,31 ± 0,04) г/л.

Низкому содержанию IgA в периферической крови не всегда соответствует низкая концентрация IgA в секретах. Низкие (менее половины среднего содержания) уровни содержания sIgA установлены у 29 человек из 82 (35,36 %). В то же время при относительно высоких концентрациях IgA в сыворотке крови случаи дефицита его в секрете довольно редки; из 65 обследуемых с содержанием IgA в сыворотке крови более 2 г/л дефицит иммуноглобулинов данного класса в секрете выявлен только у 4 (6,15 %). Итак, установлено, что содержание IgA в секрете и периферической крови прямо взаимосвязаны (г = 0,61, p < 0,05), что свидетельствует о наличии трансфузии данного класса иммуноглобулинов в слизистые оболочки.

Выработка иммуноглобулинов осуществляется прежде всего в селезенке и лимфатических узлах. Затем иммуноглобулины попадают в периферическую кровь или в лимфатические протоки. Между внутри- и внесосудистым пространствами существует динамическое равновесие, определяемое проницаемостью сосудов для соответствующего иммуноглобулина. Концентрации IgA и IgE вне сосудистого русла крайне высоки, так как они сосредоточиваются в основном в слизистых оболочках. В связи с различной васкуляризацией и вероятной возможностью локальной выработки IgA и IgE их концентрации в органах и тканях существенно различаются, например, в брюш-

ной полости находится более 80 % всего содержания иммуноглобулинов данных классов [11].

При воспалительных процессах различной локализации частота дефицита ^А в крови резко возрастает вне зависимости от наличия или отсутствия аллергической реакции со стороны ^Е, соответственно до 79,59 и 72,22 %. Частота регистрации дефицита ^А в секрете, напротив, резко уменьшается. Так, при воспалении частота дефицита ^А в крови резко возрастает, уровень регистрации дефицита sIgA снижается, что свидетельствует об увеличении их местных концентраций. Частота дефицита sIgA в кишечном содержимом при гастродуодените по сравнению с уровнем такового у практически здоровых лиц уменьшилась в 2,5 раза. Наиболее выраженное увеличение содержания sIgA наблюдали в оделяемом кишечника при гастродуодените (0,80 ± 0,04) г/л, отделяемом слизистой носа при назофарингите (0,71 ± 0,06) г/л; менее выраженное увеличение концентрации sIgA выявлено в моче при цистите и пиелите (0,60 ± 0,04) г/л. Установленная закономерность довольно четко указывает на трансфузию ^А в слизистые из крови и лимфатической системы.

Особенно четко реакция со стороны sIgA выявляется при воспалении на фоне аллергии: увеличение содержания секреторных иммуноглобулинов в среднем статистически подтверждается при цистите и гастроэнтерите, а частота регистрации дефицита sIgA уменьшается в 1,3—2,8 раза при воспалительных процессах в носоглотке и желудочно-кишечном тракте. Правомочность данного заключения подтверждается еще и тем, что среднее содержание sIgA в секретах слизистых больных с инфекционноаллергическими процессами выше, чем у лиц с воспалительными процессами без признаков аллергии. Так, при обострении цистита концентрация sIgA на слизистой составила в среднем (0,60 ± 0,04) г/л, при цистите на фоне аллергии — (0,76 ± 0,05) г/л. Повышение концентраций sIgA в отделяемом кишечника при гастродуодените на фоне увеличения содержания в крови реагинов было более значительным, чем при гастродуодените, не связанном с инфекционноаллергическим процессом, соответственно (0,80 ±

0,04) и (1,23 ± 0,05) г/л. Подобная закономерность выявлена при сравнении уровня содержания sIgA при назофарингите с аллергическим компонентом и без него, (0,63 ± 0,07) и (0,79 ± 0,06) г/л соответственно. Полученные нами данные свидетельствуют о перераспределении иммуноглобулинов данного класса в очаг воспаления при воспалительных процессах наряду с активизацией их местного синтеза.

Известно, что у больных с атопией практически всегда наблюдается аномальное содержание ^А и sIgА [12]. О существовании более специфической связи между относительно низким содержанием ^А и атопией свидетельствует тот факт, что при атопии уровень содержания специфических к аллергену антител класса всегда выше, чем уровень ^А [4, 14]. Это

косвенно указывает на причинно-следственную связь между двумя данными факторами, но вполне вероятно, что Т-клеточные механизмы, ответственные в норме за ограничение синтеза ^Е, играют не менее важную роль в организации синтеза ^А. Антитела класса ^А, присутствующие в секретах слизистых оболочек, эффективно уменьшают количество антигена, попадающего в организм; когда этот механизм оказывается неэффективным, большее количество антигена, вероятно, стимулирует предшественников плазматических клеток, синтезирующих ^Е. Есть указания на то, что низкий уровень sIgА может допустить проникновение аллергена через слизистые оболочки к продуцирующим ^Е плазматическим клеткам, находящимся преимущественно в лимфоидных тканях слизистых [10, 11]. Помимо повышенной чувствительности к аллергенам окружающей среды и вне связи с этим свойством индивиды с дефицитом ^А нередко продуцируют антитела против ^А, которые выявляются в 2— 2,5 раза чаще, чем у индивидов с нормальными уровнями иммуноглобулинов данного класса.

Процент активных фагоцитов в периферической крови и на слизистых практически одинаков как по средним данным, так и по частоте регистрации дефицита фагоцитирующих клеток. Дефицит фагоцитарной защиты у практически здоровых людей выявлен в 48,18 % случаев; при обострении воспалительного процесса низкая активность фагоцитов установлена в 70,42 % случаев и практически не отличается по локализации очага и варианту осложнения. Статистически значимых различий в активности фагоцитов слизистых при фарингите, гастродуодените, цистите не установлено: (45,61 ± 1,74), (45,82 ± 1,17) и (44,78 ± 2,37) % соответственно. В случаях воспалительного ответа на фоне аллергии активность фагоцитов также статистически не отличается, соответственно (46,15 ± 3,75), (45,25 ± 1,08) и (48,68 ± 2,62) %.

Интенсивность фагоцитоза по фагоцитарному числу у здоровых людей на слизистых оболочках выше, чем в крови: 15,25 ± 0,49 в желудочно-кишечном тракте, 9,03 ± 0,72 в мочевыводящих путях и 7,52 ± 0,75 в отделяемом слизистой зева против 8,59 ± 0,34 в крови; р < 0,01 (рисунок). При воспалительных процессах на слизистых происходит повышение уровня активных фагоцитов и интенсивности фагоцитоза. Наиболее значимое увеличение интенсивности фагоцитоза происходит при воспалении на фоне аллергии (фагоцитарное число в желудочно-кишечном тракте 15,12 ± 0,61, в мочевыделительных органах 10,74 ± 1,40 и на слизистой зева 14,69 ± 2,62 против 9,51 ± 0,44 в крови; р < 0,05—0,01). Более активный захват без увеличения количества фагоцитирующих клеток на фоне активизации синтеза ^Е объясняет физиологическую роль данного класса иммуноглобулинов. Известно, что повышение содержания в крови ^Е довольно часто выявляется при бактериальных и вирусных хронических инфекциях. При хронических персистирующих рино-синуситах и ринитах в 12—30 % случаев выявлено по-

Фагоцитарное число

Кровь Кишечник Носоглотка Мочевыделительные

органы

Здоровые  Воспаление  Аллергия

Фагоцитарное число в периферической крови и отделяемом слизистых у здоровых и больных людей с воспалением и аллергией

Примечание. Различия статистически значимы между группами здоровых людей и людей с воспалительными процессами при х — р < 0,05, хх — р < 0,01; между группами здоровых людей и людьми с аллергией при о — р < 0,05, оо — р < 0,01.

вышение ^Е к стафилококковым энтеротоксинам [3]. Иммуноглобулин Е, являясь типичным секреторным иммуноглобулином, синтезируется преимущественно в слизистых и региональных лимфатических узлах. Функция реагинов как секреторных антител состоит в защите слизистых, синовиальных оболочек и кожи. Учитывая, что ^Е-опосредованная реакция включает выброс активированными тучными клетами и базофи-лами медиаторов, вызывающих повышение сосудистой проницаемости, отёк тканей и последующий приток в эту зону эозинофилов, моноцитов, нейтрофилов, тромбоцитов, то есть клеток, осуществляющих антителозависимую цитотоксичность, можно бы было ожидать увеличения процента активных фагоцитов. В то же время имеются литературные сведения о клиническом значении дефекта опсонизации при атопии и активизации реагинового механизма [9, 13]. Кроме того, установлено, что у больных с повторяющимися бактериальными инфекциями обнаруживают аномалии хемотаксиса [ 1]. Снижают хемотаксис гипергаммаглобулиненмия реагинов [7] и аутоиммунные патологии [16]. Наличие ре-агиновой реакции на фоне воспаления ассоциируется с более высокими уровнями содержания ЦИК в крови (р < 0,01) и повышением интенсивности фагоцитоза нейтрофилами (р < 0,001).

Обсуждение результатов

Таким образом, установлено, что при воспалительном процессе на слизистых оболочках повышается интенсивность фагоцитоза без существенного увеличения количества активных фагоцитов. При фактически одинаковой активности фагоцитов в крови и отделяемом слизистых установлены различия в интенсивности фагоцитоза с повышением фагоцитарного числа при активизации реагинов.

Секреторные иммуноглобулины содержатся прежде всего в секретах. К внутренним секретам относятся ликвор, синовиальная, плевральная, перитонеальная и амниотическая жидкости. По составу иммуноглобулинов внутренние секреты соответствуют сыворотке

крови, исключение составляют IgM из-за меньшей их способности к диффузии ввиду большого молекулярного веса. Внешние секреты (слюна, слезная жидкость, трахеобронхиальный и носовой секреты, секреты органов пищеварения, молоко) содержат преимущественно IgA и IgE, а концентрации их значительно варьируют из-за того, что секреторные иммуноглобулины во внешних секретах определяются не только степенью транссудации, но и уровнем местного синтеза.

Иммуноглобулины А могут быть в форме мономера, димера и тримера; наиболее часто встречаемыми формами являются димер и тример. Обычно димер и секреторный компонент, называемый транспортным, связаны с транспортной цепью, или Т-цепью. Секреторный компонент является гликопротеином (71 hD, 6 % углеводов) и содержится в слюне (»100 мг/л) и носовом секрете. Как это ни удивительно, он выделяется не только эпителиальными клетками, но и клетками Гассаля тимуса, эпителия паращитовидных желез и клетками почек. Поскольку тесное взаимодействие эпителиальных клеток делает фактически невозможной простую диффузию иммуноглобулинов во внешнюю среду, их транспорт осуществляется вну-триклеточно с помощью активного переноса, конечной фазой которого является обратный пиноцитоз и освобождение транспортного компонента. Так как секреторный компонент обнаруживается в составе IgM и IgE, справедливо говорить о существовании sIgM и sIgE. При иммунодефиците IgA в слизистых увеличивается содержание IgM- и IgE-продуцирующих клеток. Большая часть sIgA синтезируется в слизистой (Lamina propria). IgA-продуцирующие клетки кишечника происходят из пейеровых бляшек, попадая в слизистую через мезентериальные лимфатические узлы и периферическую кровь. 10S-IgA димер может проникать в секрет как через слизистую, так и через лимфатические сосуды. Преобладание мономера в сыворотке мономерной формы IgA объясняется тем, что он легче диффундирует из лимфатических сосудов, а димер транспортируется через слизистую при связывании с секреторным компонентом [16].

Биологическая роль sIgA на слизистых, естественно, состоит в защите от патогенных микроорганизмов и антигенов. Известно, что антитела данного класса снижают адгезию бактерий и вирусов на поверхности эпителиальных клеток [5]. Однако в наших исследованиях имелась прямая корреляция содержания sIgA и особенно IgE с сорбционной способностью эпителия, соответственно r = 0,61 и 0,58.

Итак, воспалительный процесс на слизистой обусловливает повышение sIgA в сывороточном секрете, что происходит за счет перераспределения иммуноглобулинов данного класса в очаг воспаления из периферической крови и в результате активизации местного синтеза. Вероятно, при воспалении слизистых возрастает роль сывороточных иммуноглобулинов, которые образуют второй иммунный барьер после секреторных. Включение секреторных иммуноглобу-

линов в состав муциновой слизи создает также чисто механическую преграду для проникновения антигенов и микроорганизмов. Хотя sIgA и не активируют систему комплемента, необходимую для специфического бактериолиза, имеются сведения об их участии в этих реакциях совместно с лизоцимом, а также в активизации комплемента по альтернативному пути, начиная с С3с [6]. Кроме того, дефицит sIgA в сочетании с возрастной функциональной недостаточностью слизистых оболочек у детей и пожилых лиц приводит к повышенной проницаемости слизистых для антигенов с последующей сенсибилизацией и появлению сывороточных антител, в том числе IgE.

Список литературы

1. Абакумова Т. В. Метаболическая и фагоцитарная активность нейтрофилов асцитической жидкости и периферической крови женщин при раке яичников / Т. В. Aбаку-мова, И. И. Aнтонеева // Сибирский консилиум. — 2007. — № 7(62). - С. 20.

2. Добродеева Л. К. Иммунологическое районирование / Л. К. Добродеева. — Сыктывкар, 2001. — 1 10 с.

3. Мокроносова М. А. Определение IgE антител к стафилококковым энтеротоксинам SEA и SEB у больных пер-систитующим аллергическим ринитом и хроническим ри-носинуситом / М. A. Мокроносова, E. В. Смольникова // Лллергология. — 2006. — № 1. — C. 25—36.

4. Петреня Н. Н. Содержание общего сывороточного иммуноглобулина E и физиологическая значимость реагиново-го механизма иммунной защиты у детей и взрослых на севере Eвропейской территории России : автореф. дис. ... канд. биол. наук / Петреня Н. Н. — Aрхангельск, 2005. — 18 с.

5. Шварцман Я. С. Местный иммунитет / Я. С. Шварцман, Л. Б. Хазенсон. — Л. : Медицина, 1978. — 224 с.

6. Alper C. A. Studies in vitro and in vivo of abnormality in the metabolism of C3 in a patient with increased susceptibility to infection / C. A. Alper et al. // J. Clin. Invest. — 1970. — Vol. 49. — Р. 1975—1985.

7. Descamps-Latscha B. Cytokines pro-inflammatoires et cellules phagocytaires / B. Descamps-Latscha, V Witko-Sarsat // Rev. Fr. Allergol. et Immunol. Clin. — 1996. — Vol. 36, N 3. — P. 310—314.

8. Dobrodeeva L. K. The effects of protein malnutrition on macrophage function and the amount and affinity of antibody response / L. K. Dobrodeeva, J. H. Passwell, M. W Steward, et al. // Clin. Exp. Immunol. — 1974. — Vol. 17. — P. 491—453.

9. Hill H. R. Raised IgE levels and defective neutrophil chemotaxis in three children with eczema, and recurrent bacterial infections / H. R. Hill, P. C. Quie // Lancet. — 1974.

— Vol. 1. — Р. 183—198.

10. Kaufmann H. S. Immunologic defects in an atopic population / H. S. Kaufmann, J. R. Hobbs // Lancet. — 1970.

— Vol. 11. — Р. 1061 — 1076.

11. Mestecky J. The human IgA system: a reassessment / J. Mestecky, M. W Russeli, S. Jackson // Clin. Immunol. Immunopathol. — 1996. — Vol. 40. — P. 94—103.

12. Saba T. M. Involvement of the opsonic system in starvation-induced depression of the reticuloendothelial system / T. M. Saba, N. R. DiLuzio // Proc. Sos. Exp. Biol. — 1968. — Vol. 128. — Р. 869—873.

13. Soothill J. F. Immunodeficiency and common allergic disease / J. F Soothill, D. K. Peters // Proc. 12th Symposium of Advanced Medicine. — Pitman Medical. — 1976. — P. 328.

14. Tanphaichtr P. Impaired plasma opsonic activity in malnourished children / P. Tanphaichtr, V. Mekanandha, A. Valyasevi // J. Med. Assoc. Thai. - 1973. - Vol. 56. -P. 116-125.

15. Tomasi T. B. Structure and function of immunoglobulin A / T. B. Tomasi, H. M Grey // Prog. Allergy. - 1972. -Vol. 16. - P. 81-93.

16. Winkelhake J. F. Immunoglobulin structre and effecror functions / J. F Winkelhake // Immunochem. - 1978. -Vol. 15. - P. 695-699.

INTERACTION OF GENERAL AND LOCAL IMMUNE REACTIONS IN PERSONS BORN AND LIVING IN THE NORTH

V. A. Shtaborov, A. I. Levanuyk

Institute of Environmental Physiology, Ural Branch RAS, Arkhangelsk

A study of indices of local and general immunity in healthy humans and persons with inflammatory reactions has been implemented. During inflammation, frequency of IgA

deficiency in blood increased sharply, the level of registration of sIgA deficiency decreased. sIgA reaction was especially pronounced against allergy. sIgA content in secretions of patients with infectious-allergic processes was higher than in patients with inflammatory processes without allergy signs. During inflammation of mucous membranes, intensity of phagocytosis increased without essential increase of quantity of active phagocytes. With the same activity of phagocytes in blood and in mucous discharge, there have been established differences in phagocytosis intensity with high phagocytic number in IgE activation.

Key words: local immunity, mucous membranes,

inflammation, sIgA, IgE, phagocytosis.

Контактная информация:

Штаборов Вячеслав Анатольевич — кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории регуляторных механизмов иммунитета Института физиологии природных адаптаций Уральского отделения PAH

Лдрес: 163000, г. Aрхангельск, пр. Ломоносова, д. 249 Тел. (8182) 21-04-58 E-mail: schtaborov@mail.ru

Статья поступила 24.05.2010 г.