Влияние гелиогеофизических факторов на инфекционный процесс

НАУЧНЫЕ ОБЗОРЫ

© КОСТРЮКОВА Н.К., КАРПИН В.А., ГУДКОВ А.Б. -

ВЛИЯНИЕ ГЕЛИОГЕОФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ИНФЕКЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС

Н.К. Кострюкова, В. А. Карпин, А.Б. Гудков (Научно-практический центр «Геоэкология», директор — канд. геол.-минерал, наук Н.К. Кострюкова, г. Сургут;

Сургутский государственный университет, ректор — проф. Г.И. Назин; Северный государственный университет, ректор — проф. П.И. Сидоров, г. Архангельск)

Резюме. Представленный анализ литературы показал существенную связь инфекционного процесса в человеческой популяции с периодами гелиогеомагнитных возмущений. Вспышки эпидемических заболеваний при этом обусловлены как нарушениями в иммунной системе организма, так и повышением активности болезнетворных микроорганизмов. Иммунная система млекопитающих является одной из наиболее радиочувствительных систем. Несмотря на защитно-приспособительный характер выявленных изменений, в случае продолжающегося гелиогеофизического воздействия в малых дозах они могут стать базой для формирования широкого спектра патологических процессов. Гелиогеофизические факторы влияют на вирулентность, токсичность и репродуктивную активность микроорганизмов. В периоды спокойного магнитного поля она угнетается, а при его возмущении может увеличиваться в тысячи раз. Показано явление радиостимуляции физиологических реакций микроорганизмов в условиях низкоинтенсивного ионизирующего излучения.

Ключевые слова. Инфекционный процесс, гелиофизические факторы, иммунитет.

В фундаментальных работах АЛ. Чижевского [18| показана взаимосвязь солнечной активности с эпидемическими заболеваниями. Он описывал и прямое влияние солнечной активности на состояние организма человека. До сих пор остается актуальным вопрос о том, что является причиной наблюдаемых вспышек эпидемических заболеваний - повышение активности болезнетворных микроорганизмов, снижение активности иммунной системы организма человека под действием флуктуаций солнечной активности или суммация обоих факторов [4|. Авторами показано существование корреляций между параметрами солнечной активности (количеством пятен на Солнце и солнечными флуктуациями) и количеством и качеством (синтетической активностью) иммунокомпетентных клеток периферической крови человека. Выявленный отрицательный коэффициент корреляции между показателем активности лимфоцитов и величиной солнечного потока свидетельствует о том, что с повышением солнечной активности снижается функциональная активность лимфоцитов крови, и, возможно, это снижение является одной из причин возникновения эпидемий в периоды повышенной солнечной активности.

Ионизирующее излучение также рассматривается как фактор, способный индуцировать и модифицировать ключевые события иммунного процесса, в том числе и процессы, связанные с формированием иммунной системы [24|.

Иммунная система является одной из наиболее радиочувствительных систем [8|. Л.Х. Эйдус (221 также подчеркивает, что тимоциты и другие лимфоидные клетки особо радиочувствительны, ил в отличие от других клеток, уже при малых дозах облучения развивается их интерфазная гибель. Таким образом, тимус и тимусзависимые лимфоциты являются важнейшей

мишенью действия ионизирующей радиации на иммунную систему, причем лимфоциты могут воспринимать малые дозы облучения как сигнал к дифферен-цировке и пролиферации, а на большие дозы реагируют развитием апоптоза [23, 241. По мнению А.Н. Ша-рецкого с соавт. [20|, малые дозы ионизирующей радиации, индуцируя так называемый эффект гормези-са, в действительности извращают иммунную реактивность организма и снижают устойчивость системы иммунитета к воздействию повреждающих факторов.

Давно установлено, что в пострадиационном периоде повышается вероятность развития аутоиммунных процессов, что связывают с нарушением отрицательной селекции клонов лимфоцитов в тимусе. Вмешательство ионизирующей радиации в функционирование цитокиновой сети оказывает негативное влияние на ряд важнейших интегративных процессов, вызывая дисбаланс в иммунной системе [23|.

Экспериментальные исследования, проведенные М.Б. Самбур с соавт. [13|, показали, что хроническое облучение крыс в малых дозах вызывает существенные изменения в системе иммунитета, проявляющиеся в основном элиминацией лимфоидных клеток из тимуса и селезенки. По мнению авторов, эти изменения носят характер неспецифического адаптационного синдрома, возникающего при действии стрессор-ных факторов любой этиологии, и направлены на мобилизацию приспособительных механизмов иммунной системы. Однако, несмотря на защитно-приспособительный характер выявленных изменений, в случае продолжающегося радиационного воздействия в малых дозах они могут стать базой для формирования широкого спектра патологических состояний.

Согласно исследований Л.А. Сергиевича с соавт. (141, в механизмах развития патологических процессов в иммунной системе большое значение принадле-

жит угнетению функции тимуса. Авторы показали, что в результате хронического гамма-облучения в малых дозах у большинства животных наблюдалось снижение функциональной активности тимоцитов, что свидетельствует о депрессии синтетических процессов в клетках, а также накопление повреждающего действия радиации.

Т.И. Житкевич и П.П. Мурзенок [3| также обнаружили угнетение пролиферативной активности тимоцитов у животных, подвергавшихся низкодозовому ионизирующему облучению (< 1 Гр), что может'свиде-тельствовать о нарушении функций тимуса, обеспечивающих дифференцировку иммунокомпетентных клеток, а также о гибели основной массы кортикальных тимоцитов.

Клинические проявления иммунной недостаточности определяются в 75,3% случаев у лиц, профессионально контактирующих с радиоактивным альфа-излучателем плутонием-239 [8|. Ведущим клиническим синдромом иммунной недостаточности при этом является инфекционный синдром (62,3%), частота которого увеличивается при нарастании лучевой нагрузки. Отмечена повышенная частота сочетанных проявлений инфекционно-аллергического синдрома.

По данным Л.Г. Борткевич [2|, у жителей загрязненных радионуклидами районов наблюдается повышение иммунозависимых заболеваний: возрастает

число и утяжеляется течение ОРВИ, туберкулеза легких, существенно увеличивается число аллергических заболеваний, ухудшается течение аутоиммунных болезней.

Малые дозы радиации, в отличие от высоких доз, индуцируют гибель клеточных элементов тимуса, которая не сопровождается фрагментацией ДНК. Можно предполагать, что дозы около 10 сГр — это порог, ниже которого процессы, приводящие к гибели клеточных элементов тимуса, не зависят от ядра, а, согласно известным представлениям, локализуются в клеточных и внутриклеточных мембранах [19|.

В настоящее время довольно широко исследуется влияние ионизирующего излучения на биологические мембраны. Существует мнение, что изменения в мембранах играют важную роль в радиационных эффектах. При действии низкодозовой радиации происходит активация процессов перекисного окисления липидов, ослабление антиоксидантной системы клеток, нарушение ионного транспорта через мембраны (111. Авторами в экспериментах на крысах установлено, что хроническое облучение в малых дозах вызывает изменения структурного состояния мембран лимфоцитов периферической крови животных через изменение конформационного состояния мембранных белков, причем установленные изменения практически не зависели от дозы.

Вся живая материя пронизана полями космического и земного происхождения и существует, развивается и эволюционирует, подчиняясь сложной ритмической структуре этих полей. Микроорганизмы, подобно высшим растениям и животным, также чутко реагируют на изменение внешних условий существования (121. Показано, что порог магниточувствитель-ности бактерий соизмерим с пульсациями напряжен-

ности геомагнитного поля Земли, возникающими во время магнитных бурь, вызванных повышенной активностью Солнца [10|.

В литературе имеется большое число данных, свидетельствующих о том, что гелиогеофизические факторы могут влиять на вирулентность, токсичность и репродуктивную активность микроорганизмов: в период спокойного геомагнитного поля репродуктивная активность микробных клеток угнетается, а при возмущении может увеличиваться в тысячи раз [10, 17|.

Результаты экспериментальных исследований подтвердили связь между изучаемыми явлениями: наибольшие изменения ферментативной активности микробов наблюдались в периоды наиболее резких колебаний солнечной и геомагнитной активности; они носили циклический характер с выраженной око-логодовой периодичностью [9, 10|.

Поданным Я.Ф. Ашкалиева с соавт. [1|, минимум показателей активности природных очагов эпизоотий чумы наблюдается за год до минимума солнечной и геомагнитной активности: при переходе к максимуму гелиогеофизических возмущений все показатели активности природных очагов возрастают в 3-4 раза.

Наблюдения за вирусом показали, что его резкие изменения наблюдались при максимальной и при минимальной солнечной активности. Именно в эти периоды значительно увеличивается и качественно меняется биоэффективный поток солнечного излучения. При этом возрастает вариабельность признаков вируса. Когда эти изменения затрагивают те структуры вируса, которые ответственны за его способность вызывать эпидемии, в это время и происходит вспышка эпидемического процесса [6|.

Установлено, что гелиогеомагнитные возмущения проявляют свое стимулирующее влияние через активацию клеточного метаболизма микробных клеток [5,

151-

Выя вленная зависимость может быть использована для разработки методов прогнозирования вероятности вспышек инфекционных заболеваний у человека и животных [211.

В ряде работ показано явление радиостимуляции физиологических реакций микроорганизмов в условиях низкоинтенсивного облучения ионизирующей радиацией. При определенных диапазонах доз показано влияние облучения на процессы размножения, старения и отмирания бактерий, вызывая снижение динамики старения и отмирания [7|.

В.В. Цетлиным и Е.А. Дешевой [16| установлены статистически закономерные связи между радиационными условиями в отсеках космической станции «Мир» и численностью микромицетов (колониеобразующих единиц — КОЕ) на поверхности оборудования и интерьера. Обнаружено, что в условиях хронического облучения космическим излучением число КОЕ микроорганизмов возрастало в тысячу и более раз в диапазоне мощности поглощенных доз от 0,2 до 1 Гр/сут. Результаты наземных модельных экспериментов подтвердили возникновение морфологических изменений у «полетных» штаммов грибов при повторном воздействии подобных доз гамма-излучения.

Приведенные результаты научных исследований убедительно свидетельствуют о несомненной роли структурно-функциональных нарушений в иммунной системе млекопитающих, в том числе человека, в патогенезе болезненных состояний, развившихся под длительным воздействием периодических гелиогео-

физических возмущений. Представленные данные позволяют утверждать, что феномен развития инфекционных болезненных состояний в человеческой популяции в периоды гелиогеофизических возмущений может быть также нанрямую связан с усилением роста и метаболизма микробных клеток.

INFLUENCE OF GELIOGEOPHYSICAL FACTORS ON INFECTIOUS PROCESS

N,K, Kostijukova, V,A, Karpin, A,B, Gudkov

The presented scientific literature analysis has shown essential relation between population infectious process and periods of geliogeomagnetic disturbances. Epidemic outbreaks are caused both by human immune system disorders and microbe aggression intensification. Immune system of mammals is one of the most radiosensitive systems. In spite of an adaptive character of afore said alterations, they may be a base for the formation of the wide spectrum of pathological processes in case of continued geliogeophysical influence. Geliogeomagnetic factors influence on the virulence, toxicity and reproduction of microorganisms. It's oppressed in periods of quiet geomagnetic field and it's increased by thousands times in periods of geomagnetic disturbances. Phenomenon of radiostimulation of physiological reactions of microorganisms in conditions of ionizing irradiation of low intensity is showed.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ашкалиев Я.Ф., Дробжев В.И., Сомсиков B.M. и др. Влияние гелиогеофизических параметров на экологическую обстановку // Биофизика. — 1995. — Т. 40, № 5. - С. 1031-1037.

2. Борткевич Л.Г. Ионизирующее излучение и иммунодефициты // Ядерная энциклопедия. — М., 1996. — С. 344-349.

3. Житкевич Т.Н., Мурзепок П.П. Функциональное состояние иммунокомнегентных клеток у животных в разные сроки после хронического действия облучения и тепла // Радиац, биология. Радиоэкология. —

1996. - Т. 36, № 3. - С. 338-343.

4. Карнаухова Н.А., Сергиевич Л.А., Карнаухов А. В. и др. Количество и качество иммунокомнегентных клеток животных в сопоставлении с вариациями солнечной акгивности // Биофизика. — 1999. — Т. 44, № 2. — С. 313-317.

5. Макаревич А.В. Влияние магнитных нолей магнито-нластов на процессы роста микроорганизмов // Биофизика. - 1999. - Т. 44, JV« 1. - С. 70-74.

6. Мизуп Ю.Г. Космос и здоровье. — М.: Вече, ACT,

1997. - 608 с.

7. Морозов И.И.. Петин В.Г., Морозова Г.В. Влияние низкоинтенсивного ионизирующего излучения на процессы размножения, старения и отмирания бактерий Escherichia coli // Радиац. биология. Радиоэкология. — 2002. - Т. 42, № 2. - С. 159-163.

8. Орадовская И.В., Радзивил Т. Т., Антипин В. Т.,Левенко Ю.Н. Состояние иммунной реактивности лиц, профессионально контактирующих с Ри-239 // Радиац. биология. Радиоэкология. — 1997. — Т. 37, № 6. — С. 843-854.

9. Поликарпов Н.А Гелиогеомагнитная активность и биологические свойства Staphylococcus aureus II Журн, микробиол. 1995. - № 6. - С. 8-9.

10. Поликарпов Н.А. О связи показателей солнечно-геомагнитной акгивности и автоколебаний биологических свойств у субкультур Staphylococcus aureus 209 in vitro/Н.А. Поликарнов//Журн, микробиол. — 1996.— JY« 1. - С. 27-30.

//. Прищеп С.Г., Герасимович И. В., Буланова К.Я., Милю-тип А.А. Влияние ионизирующего излучения в малых

дозах на физико-химические характеристики мембран лимфоцитов периферической крови крыс // Радиац. биология. Радиоэкология. — 2000. — Т. 40, № 2. —

С. 154-159.

12. Савельев А.П., Карнаухов В.И. Ритмика зонообразова-ния колоний стреитомицета и состояние околоземного космического пространства// Биофизика. — 1999. — Т. 44, №2.-С. 318-324.

13. Самбур М.Б., Калиновская Л.П., Мельников О.Ф., Ро-зенфельд Л.Г. Морфологическая характеристика центральных и периферических органов системы иммунитета крыс в динамике адаптации к внешнему гамма-облучению в малых дозах // Радиац. биология. Радиоэкология. - 1998. - Т. 38, № 2. - С. 191-200.

14. Сергиевич Л.А., Карнаухова Н.А. Изменение функциональной акгивности синтетического аппарата гимо-цитов крыс под действием острого и хронического гамма-излучения // Радиац. биология. Радиоэкология. - 2002. - Т. 42, JV« 1. - С. 48-53.

15. Фараоне П. Ежедневные наблюдения (1970—1992 гг.) флуктуаций частоты появления секторной структуры в колониях бактерий, отобранных из окружающего воздуха и из кулыур S. Aureus // Биофизика. — 1995. — Т. 40, № 4. - С. 786-792.

16. Петлип В. В., Дешевая Е.А. Влияние хронического облучения низкими дозами космического ионизирующего излучения на харакгер формирования микробного сообщества в среде обитания орбитальных станций // Радиац. биология. Радиоэкология. — 2003. — Т. 43, JY« 2 . - С . 172-175.

17. Чернощеков К.А., Лепехин А.В., Черпощеков М.А. Некоторые закономерности образования новых экоформ энтеробактерий в условиях геомагнитных возмущений // Корреляции биол. и физ.-хим. процессов с косм, и гелиогеофиз. факгорами: Матер. 4-го Меж-дународ. Пущ. симн, — Пущино, 1996. — С. 88—89.

18. Чижевский А.Л. Космический пульс жизни. — М.: Мысль, 1995.- 767 с.

19. ШарецкийА.Н., Кулиш Ю.С., Абрамова М.Р. Действие ионизирующей радиации в диапазоне малых доз нежизнеспособность кортикальных гимоцигов // Радиац. биология. Радиоэкология. - 2000. - Т. 40, JY« 1. - С. 71-75.

20. Шарецкий А.Н., Сурипов Б.П., Абрамова М.Р. Влияние малых доз ионизирующей радиации на гимусзависи-

мый гуморальный иммунный ответ и поликлональную активацию В-лимфоцитов // Радиац. биология. Радиоэкология. - 2000. - Т. 40, № 2. - С. 168-172.

21. Шестопапов П.П., Поликарпов Н.А., Бреус Т.К. Влияние гелиогеофизических факторов на биологическую активность Staphylococcus aureus // Биофизика. —

1997. - Т. 42, № 4. - С. 919-925.

22. Эйдус JI.X. О едином механизме инициации различных эффектов ма лых доз ионизирующих излучений

// Радиац. биология. Радиоэкология. — 1996. — Т. 36, № 6. - С. 874-882.

23. Ярилин А.А. Радиация и иммунитет: Современный взгляд на старые проблемы // Радиац. биология. Радиоэкология. - 1997. - Т. 37, № 4. - С. 597-603.

24. Ярилин А.А. Радиация и иммунитет: Вмешательство ионизирующих излучений в ключевые иммунные процессы // Радиац. биология. Радиоэкология. — 1999. - Т. 39, № 4. - С. 181-189.

© ПЛЕХАНОВ А.Н., СОБОЛЕВА Н.И., ТОВАРШИНОВ А.И., ХИЛАЕВ Р.А. -

ИЗМЕНЕНИЯ ИММУННОГО СТАТУСА ПРИ ПЕЧЕНОЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ

А.Н. Плеханов, Н.И. Соболева, А.И. Товаршинов, Р.А. Хилаев

Резюме. В обзоре литературы рассматриваются современные взгляды на нарушение иммунной системы при печеночной недостаточности, обусловленной заболеваниями печени. Обосновываются механизмы действия ци-токинов, их влияние на течение печеночной недостаточности и на вероятность развития послеоперационных осложнений.

Ключевые слова. Печеночная недостаточность, цитокины, иммуноглобулины, прогноз.

Острая печеночная недостаточность является тяжелым осложнением различных заболеваний печени 13,16,17,18|. Эта проблема всегда находилась в центре внимания многих научных и экспериментальных исследований и остается острой темой для дискуссий.

Гепатоцеребральная недостаточность является одной из самых частых причин смерти больных, оперированных по поводу механической желтухи на фоне желчно-каменной болезни (ЖКБ) или опухолей панкреатодуоденальной зоны 13,51. Впервые подробно описал гепатоцеребральную недостаточность Griffin в 1834 г. [4|. В настоящее время летальность у этой категории больных остается высокой (15—25 %), даже, несмотря на появление новых малоинвазивных хирургических методов лечения [19|.

Основным пусковым фактором в развитии печеночной недостаточности до недавнего времени считалась гипоксия печеночных клеток в результате холес-таза, угнетения процессов тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования, снижения биоэнергетических процессов в митохондриях гепатоцитов (1,3,4,51. Однако сегодня все больше внимания уделяется изменению иммунного статуса у больных с печеночной недостаточностью.

Все больные, страдающие заболеваниями печени, отличаются высокой восприимчивостью к инфекции вследствие нарушений иммунной и неспецифической реактивности [6|. При механической желтухе на иммунную реактивность организма воздействуют токсический (холемия), инфекционный (холангит, холецистит), опухолевый (при новообразованиях гепатопан-креатодуоденальной зоны) факторы.

В исследованиях [2,7,11| показано, что ведущей причиной снижения фагоцитоза при механической желтухе является холемия. Это проявляется прогрессивным уменьшением фагоцитарной активности лейкоцитов примерно в 2 раза, угнетением внутриклеточного переваривания микроорганизмов, снижением

бактерицидной активности сыворотки крови, которые не имеют тенденции к улучшению в раннем послеоперационном периоде после желчеотводящих операций. Однако к нормальным величинам фагоцитарная активность приближается только к концу 2-3 недели послеоперационного периода. Показатель завершенности фагоцитоза возрастает, но не достигает нормы. Улучшение показателей фагоцитоза идет параллельно снижению уровня билирубина, уменьшению желтухи, улучшению общего состояния больных.

Некоторые авторы [6| отмечают, что фагоцитарная активность лейкоцитов и показатель завершенности фагоцитоза у больных желчнокаменной болезнью выше, чем у больных опухолями гепатопанкреатодуоде-нальной зоны из-за влияния опухолевого фактора. Присоединение инфекции (холангит, абсцесс печени, нагноение послеоперационной раны) и почечно-печеночной недостаточности снижает показатели фагоцитоза в еще большей степени [6,8|.

В настоящее время известно нарушение функции лейкоцитов, включая хемотаксис [26,28|. Действие протеолитических ферментов этих клеток, при их гиперактивации приводит к повреждению эндотелиальных клеток и органов, что отмечается в течение сепсиса и полиорганной недостаточности [33|.

Один из потенциальных посредников нарушающих функции лейкоцитов является эндотоксин. Известно, что после резекции печени, печеночная фагоцитарная система, как главный механизм клиренса для эндотоксина, уменьшена [32,35,43,57|. У больных, перенесших другую абдоминальную операцию, эндотоксин в плазме не обнаруживается [59|. Значительно выше окислительный процесс был найден у больных с послеоперационными инфекционными осложнениями, нежели без таковых [34,46|.

Уровень экспрессии CD lib лейкоцитов, существенный рецептор для процесса экстравазации и перемещения к участку инфекции, был предложен как по-