ДЕФИЦИТ ЦИНКА ИНДУЦИРУЕТ Fas-ОПОСРЕДОВАННЫЙ АПОПТОЗ

Медицинская Иммунология 2005, Т. 7, Ms 4, стр 441-443 © 2005, СПб РО РААКИ

Краткие сообщения

ДЕФИЦИТ ЦИНКА ИНДУЦИРУЕТ Fas-ОПОСРЕДОВАННЫЙ АПОПТОЗ

Карзакова Л.М.

Чувашский государственный университет, Россия

Резюме. Изучалась экспрессия Fas-рецептора и антигенов CD3, CD4, CD8, CD16, CD20 на мононукле-арных клетках периферической крови в группе людей с асимптомно протекающим дефицитом Zn, обусловленным геохимическими условиями (уровень Zn в почве <0,1 мг/кг, в пищевом рационе 9,1 мг/сут при норме 15 мг/сут). Параллельно оценивали пролиферативную активность лимфоцитов. Обнаружена ассоциация дефицита Zn с недостаточностью Т-клеточного звена иммунной системы, обусловленная, по всей видимости, ускорением апоптоза Т-лимфоцитов.

Ключевые слова: дефицит цинка, активационный апоптоз, иммунодефицит.

Karzakova L.M.

ZINC DEFICIENCY INDUCES FAS-MEDIATED APOPTOSIS

Abstract. The aim of the present research was to study the expression of Fas-receptor and differentiation antigens CD3, CD4, CD8, CD16, CD20 on mononuclear cells of peripheral blood in the group of people with asim-ptomatic Zn-deficiency caused by geochemical conditions (the Zn level in the soil < 0,1 mg/kg and in human diet

9,1 mg /d at norm 15 mg/d). Simultaneously, we estimated lymphocyte proliferative activity characterizing the cell functional state contrary to apoptosis. We found the association of Zn - deficiency with insufficiency of the T-cell compartment of the immune system most likely caused by accelerated apoptosis of T-lymphocytes.

Введение

Эссенциальный микроэлемент цинк (Zn) имеет решающее значение для становления и осуществления иммунных функций. Иммунологические расстройства являются самими ранними, доклиническими признаками дефицита Zn [6]. Показано, что дефицит Zn вызывает лимфопению, атрофию тимуса и угнетение Т-клеточных иммунных функций [8]. Во многих работах обсуждаются возможные механизмы цинкзависимой депрессии Т-системы иммунитета. Наиболее убедительно объясняет этот эффект гипотеза об апоптозопос-редованном влиянии дефицита Zn на иммунную систему. В экспериментах на животных и исследованиях in vitro показано, что дефицит Zn индуцирует Fas/Apo1 - опосредованный апоптоз мно-

Адрес для переписки:

Карзакова Л.М., доцент кафедры внутренних болезней, медицинский факультет,

428015, г.Чебоксары, Чувашский госуниверситет, Московский пр., д.15

Тел.: (8352) 42-14-19. е-таіі: luizak58@mail.ru

гих линий клеток, в то время как восполнение недостатка Zn ингибирует этот механизм программированной гибели клеток [7]. Однако в доступной литературе мы не встретили работ, содержащих сведения о влиянии Zn на Fas-зависимый апоптоз клеток периферической крови (ПК) людей. Вышеизложенное побудило нас провести обследование людей, живущих в условиях естественного дефицита Zn, с целью изучения экспрессии Fas-рецептора на мононуклеарных клетках (МНК) ПК в сопоставлении с показателями экспрессии других антигенов, а также - пролиферативной активности лимфоцитов.

Материалы и методы

В связи с поставленной целью мы обследовали практически здоровое население (основная группа из 40 чел.) Прикубнино-цивильского субрегиона Чувашской Республики, характеризующегося низким содержанием подвижного Zn в почве (<0,1 мг/ кг) и, следовательно, в водно-пищевом рационе (до

9,1 мг/сут, при рекомендованной норме - 15 мг/сут). 60 % населения Прикубнино-цивильского субрегиона испытывает экзогенный дефицит Zn [2, 3]. Груп-

Карзакова Л.М.

Медицинская Иммунология

пу сравнения составили жители (40 чел.) соседнего Присурского субрегиона с нормальным содержанием Zn в почве (>0,2 мг/кг) и в суточном водно-пищевом рационе (15,9 мг). Исследование включало иммунофенотипирование МНК в реакции иммунофлюоресценции с использованием МАТ к антигенам CD3, CD4, CD8, CD16, CD20, CD95. Пролиферативную активность Т-системы изучали в РБТЛ в двух сериях: 1) в присутствии ФГА «Difco» (5 мкг/ мл) и 2) в присутствии ФГА и ZnSO х7Н O (50 мкМ Zn++). Результаты оценивали радиометрическим методом по включению 3Н-тимидина (1 мкКи/мл) на Р-счётчике “Tri-Carb” (’’Packard”, США). Результаты выражали в индексах стимуляции (ИС). Параллельно проводили оценку цинкового статуса методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Статистическую обработку осуществляли с помощью программы «Statistica»-версия 6 для Windows.

Результаты и обуждение

Настоящее исследование выявило существенное отличие “цинкового” статуса основной группы от такового в группе сравнения. В основной группе уровень Zn в сыворотке составил 8,32 ± 2,47 мкмоль/ л, что достоверно ниже (p<0,001) показателя в группе сравнения (13,24 ± 3,89 мкмоль/л), в МНК - 15,26 ± 5,68 мкмоль/1010кл против 21,01±7,21 мкмоль/1010 кл в группе сравнения (p<0,001).

Результаты фенотипирования МНК показали, что в основной группе уменьшена численность CD3+-, CD4+ - клеток как в относительных, так и в абсолютных значениях. В то же время показатель CD8+ и CD20+ - клеток уменьшался в абсолютном выражении, а процентное значение оставалось без изменения. Уровни CD16+- клеток в исследуемых

группах не различались (табл. 1).

Приведенные данные свидетельствуют о том, что проживание в условиях геохимически обусловленного дефицита Zn приводит к уменьшению количества Т-лимфоцитов преимущественно за счет клеток Т-хелперной субпопуляции.

Количественный дефицит Т-клеточного звена иммунной системы сочетался у лиц основной группы с существенным снижением ИС в РБТЛ, составившего 15,13 ± 5,16, что вдвое ниже соответствующего показателя в группе сравнения (36,11 ± 5,06, р<0,0001). Экспрессия Fas-рецептора (CD95), напротив, у представителей цинкдефицитного субрегиона была почти в 2 раза выше, чем у обследованных из группы сравнения (табл.1).

Согласно гипотезе программы клеточной гибели, клетки погибают, если в микроокружении отсутствуют «факторы выживания», роль которых могут выполнять ионы Zn, ростовые факторы - ^-4, ^-2, №N7 [4, 9]. Ранее нами сообщалось о снижении уровней ^-2, №N7 и сохранении продукции ^-4 у населения, живущего в условиях естественного дефицита Zn [1]. Наиболее чувствительны к отсутствию «факторов выживания» незрелые клетки. Видимо, в условиях дефицита Zn большая часть молодых лимфоцитов, в основном, предшественников Т-лим-фоцитов, погибает из-за дефицита ионов Zn и факторов роста - ^-2 и №N7. Предшественники В-лим-фоцитов менее уязвимы, благодаря сохранению специфичного для них ростового фактора - ^-4. Зрелые же клетки, экспрессируя Вс1-протеины, становятся более устойчивыми к апоптотическому действию [5]. Активированные клетки вновь приобретают чувствительность к апоптозу. Антигенный стимул или подобный ему сигнал (лектины, анти-CD3-антитела и др.) переводит Т-клетку из состояния

Табл.1. РЕЗУЛЬТАТЫ ИММУНОФЕНОТИПИРОВАНИЯ МНК У ЖИТЕЛЕЙ ЦИНКДЕФИЦИТНОГО СУБРЕГИОНА

Показатель Группа сравнения (n=40) Основная группа (n=40) Р

Лимфоциты % 36,24±7,10 32,9±9,09 NS

х106/л 2011±570 1752±571 0,035

CD3+ % 61,9±6,3 55,4±7,8 0,001

х106/л 1247±370 952,2±301,2 0,0001

CD4+ % 37,78±6,20 32,25±5,60 0,0001

х106/л 757±236 555±208 0,0001

CD8+ % 24,36±3,40 23,25±3,86 NS

х106/л 471±170 401 ±134 0,037

CD4+/CD8+ 1,576±0,312 1,42±0,35 0,026

CD16+ % 15,26±4,33 16,48±5,53 NS

х106/л 313±135 303±189 NS

CD20+ % 14,34±4,49 14,72±4,33 NS

х106/л 292±145 260±117 NS

CD95+ % 19,96±6,061 28,42±7,831 0,0001

х106/л 393±137 498±220 0,006

Примечание: NS - различия не достоверны

2005, Т. 7, № 4

Дефицит цинка индуцирует апоптоз

покоя в активное состояние. Активированные клетки, включившись в клеточный цикл, могут ответить пролиферацией («позитивная активация»). В то же время возможен и другой исход активации - индукция апоптотической смерти клетки («негативная активация») [10]. Присутствие ионов Zn, а также IL-2 и IFNy направляет ответ активированных клеток в сторону пролиферации.

Обнаруженное у жителей цинкдефицитного субрегиона двукратное снижение пролиферативной активности Т-лимфоцитов можно объяснить вызванной дефицитом Zn «негативной активацией» стимулированных митогеном клеток. В этой же группе, при добавлении в среду культивирования 50 мкМ Zn++ в 1,5 раза повышалась пролиферация клеток в ответ на ФГА. У большинства лиц из группы сравнения лимфоциты были инертны к добавлению Zn, а у 25 % отвечали уменьшением пролиферативной активности. Видимо, в последнем случае добавление Zn в среду культивирования приводило к превышению физиологической концентрации этого микроэлемента, и избыток ионов Zn вызывал индукцию апоптоза. Высказанное предположение подтверждается исследованиями Telford W., Fraker P. [11], в которых показана индукция апоптоза в 30-40 % мышиных тимоцитов при внесении в культуральную среду солей цинка в концентрации 80 - 200 мкМ, превышающей физиологические пределы.

Таким образом, есть основания полагать, что сокращение численности Т-лимфоцитов, а также снижение их пролиферативной активности у лиц цин-кдефицитной территории реализуется через апоп-тотическое действие дефицита цинка. При этом, Т-лимфоциты CD4+-фенотипа более чувствительны к апоптозу, нежели CD8+-клетки.

Список литературы

1. Карзакова Л.М. Естественный дефицит цинка и иммунологическая реактивность /Патофизи-

ология и современная медицина: Мат-лы Второй междунар. конф.- М.:Изд-во РУДН, 2004. - С.180-181.

2. Карзакова Л.М., Мохирева Л.В., Еленкина Ж.В. Туберкулез легких в условиях естественного дефицита цинка: Метод. рекоменд., утв. Минздравом Чуваш. Респ. - Чебоксары, 2004. - 49 с.

3. Петров Р.В., Соколова Е.В., Карзакова Л.М., Сусликов В.Л., Сапожников С.П.. Оценка иммунного статуса у населения, проживающего в условиях естественного дефицита цинка //Иммунология. - 1989. - №3.- С.72-75.

4. Das T., Sa G., Sinha P., Ray P.K. Induction of cell proliferation and apoptosis: dependence on the dose of the inducer// Biochem. Biophys. Res. Com-mun. -1999. - Vol.260. - №1. - P.105-110.

5. Hawkins C.J., Vaux D.L.The role of the Bcl-2 family of apoptosis regulatory proteins in the immune system // Sem.Immunol. - 1997. - Vol.9. - P.25-33.

6. Kilic I., Ozalp I., Coskun T., Tokatli A., Emre S., Saldamli I., Koksel H., Ozboy O. The effect of zinc-supplemented bread consumption on school children with asymptomatic zinc deficiency //J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. - 1998. - Vol.26. - №2. - P.167-71.

7. Nodera M., Yanagisawa H., Waldce O. Increased apoptosis in a variety of tissues of zinc-deficient rats //Life Sce. - 2001. - Vol. 69. - №14. -P.1639-1649.

8. Prasad A.S. Zinc and immunity // Molecular and Cellular Biochemistry. - 1998. - Vol. 188. - №1-

2. - P. 63-69.

9. Steller H. Mechanisms and Genes of Cellular Suicide // Science. - 1995. - Vol. 267. - P. 1445-1449.

10. Swain S.L. The activation and differentiation of T cells // Immunologist. - 1995. - Vol.3. - P. 209211.

11. Telford W., Fraker P. Preferential induction of apoptosis in mouse CD4+CD8+ alpha beta TCR-loCD3 epsilon lo thymocytes by zinc // J.Cell Physiol. - 1995. - Vol.164. -№2. - P.259-270.

поступила в редакцию 29.11.2004 принята к печати 22.12.2004