Механизмы влияния катехоламинов на регуляцию иммунного гомеостаза
На правах рукописи
РЕПИНА Вероника Павловна
МЕХАНИЗМЫ ВЛИЯНИЯ КАТЕХОЛАМИНОВ НА РЕГУЛЯЦИЮ
ИММУННОГО ГОМЕОСТАЗА
03.00.13 – Физиология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Архангельск – 2008
Работа выполнена в отделе экологической иммунологии
Института физиологии природных адаптаций Уральского отделения Российской академии наук
Научный руководитель: заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор Лилия Константиновна Добродеева Официальные доктор медицинских наук, профессор оппоненты: Валерия Ивановна Макарова кандидат биологических наук, доцент Людмила Владимировна Морозова
Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Петрозаводский государственный университет»
Защита диссертации состоится «» _ 2008 г. в _ часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.191. при Поморском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу:
163045, г. Архангельск, ул. Бадигина, д.3.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Поморского государственного университета имени М.В. Ломоносова.
Автореферат разослан «»_ 2008 г.
Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.191.01, кандидат медицинских наук, доцент Н.В. Афанасенкова
Общая характеристика работы
Актуальность исследования. Функционирование иммунной системы тесно связано с нейроэндокринной, что подтверждается рядом исследований (В.В. Абрамов, 1996;
Л.А. Захарова, А.М. Василенко, 1984;
J.E. Blalock, 1992;
K. Madden, 1995;
R.L. Wilder, 1995). Эти системы активно участвуют в процессах адаптации организма к неблагоприятным условиям обитания, регулируя процессы роста, жизнедеятельности и функционирования клеток (Т.К. Давтян, 2006;
H. Besedovsky, 1983). На мембранах иммунокомпетентных клеток присутствуют дофаминовые и адренорецепторы, по средствам которых нейротрансмиттеры участвуют в регуляции иммунных реакций, воздействуя на пролиферацию лимфоцитов и макрофагов, модулируя продукцию лимфокинов и цитокинов (В.В. Абрамов, 2006;
И.Г. Соловьева, 2002). Нервные клетки, также снабжены высокоспецифичными рецепторами для различных цитокинов, являющихся своеобразными медиаторами иммунной системы (В.В. Абрамов, 1995).
Особенности проживания на Севере способствуют формированию изменений реактивности со стороны иммунной и нейроэндокринной систем, а также взаимодействия между ними. Исходные иммунодефициты, регистрируемые у людей, проживающих в неблагоприятных климатических условиях, влияют на возможность организма формировать адекватный иммунный ответ (Л.К. Добродеева, 2003). Известно, что нарушение взаимосвязи нервной и иммунной систем при адаптации организма может инициировать развитие и способствовать прогрессированию различных заболеваний (онкопатологии, иммунодефицитных, аллергических, аутоиммунных заболеваний и др.) (Л.А. Захарова, Р.В. Петров, 1990).
Считается, что катехоламины, являясь стрессовыми медиаторами, оказывают исключительно подавляющий эффект на развитие иммунных реакций, путем снижения активности макрофагов, натуральных киллеров (Е.В.Гонсалес, 2006;
I.J. Elenkov, 1998). Однако в последнее время стали появляться единичные сведения и о возможной их иммуностимулирующей роли. В частности указывается, что катехоламины способны активизировать Т-хелперную активность и изменять активность клеток макрофагально-моноцитарного ряда (Л.А. Захарова, 1984;
I.J. Elenkov, 2000). Существуют механизмы, через которые катехоламины способны стимулировать как клеточный, так и гуморальный иммунные ответы, влияя на содержание провоспалительных и противовоспалительных цитокинов в крови (Симбирцев А.С., 2007;
Maimone D., 1993).
Таким образом, механизм и вектор влияния катехоламинов, на развитие иммунного ответа до сих пор остается спорным, а имеющиеся единичные сведения немногочисленны и достаточно противоречивы. В связи с этим представляет интерес изучение влияния катехоламинов на показатели иммунного статуса, с учетом особенностей иммунной системы у людей, проживающих на Севере.
Цель исследования: установить роль катехоламинов в регуляции иммунного гомеостаза у практически здоровых людей, родившихся и проживающих на Севере.
Задачи исследования:
1. Определить содержание катехоламинов в крови у практически здоровых людей, родившихся и проживающих на Севере.
2. Выявить действие катехоламинов на активизацию (CD25+, CD71+, HLADR+), пролиферацию (CD10+) и дифференцировку иммунокомпетентных клеток (CD4+, CD8+, CD16+).
3. Установить влияние катехоламинов на содержание в крови провоспалительных цитокинов IL-6, TNF, растворимого рецептора к TNF (sTNF-RI) и противовоспалительного цитокина IL-10.
4. Выявить влияние катехоламинов на содержание иммуноглобулинов в крови.
Положения, выносимые на защиту:
1. Повышение в процессе иммунного ответа активности пролиферации и дифференцировки иммунокомпетентных клеток сопровождается увеличением уровней катехоламинов в крови.
2. Катехоламины регулируют развитие воспалительных реакций, увеличивая содержание провоспалительных цитокинов и снижая концентрации противовоспалительного цитокина IL-10, при повышении активности Т лимфоцитов с рецептором к IL-2.
3. Снижение антителообразования, на фоне повышения уровней реагинов в крови ассоциировано с нарастанием концентрации катехоламинов.
Научная новизна исследования. Впервые установлено стимулирующее влияние катехоламинов на содержание провоспалительных цитокинов (TNF, IL 6) и ингибирующее действие на концентрации противовоспалительного цитокина (IL-10) в крови у людей, проживающих на Севере. Выявлено стимулирующее влияние катехоламинов на лимфопролиферацию (CD10+), активизацию иммунокомпетентных клеток с рецептором к IL-2 (CD25+) и их дифференцировку (CD4+, CD8+). Установлено иммуносупрессивное влияние катехоламинов на содержание сывороточных IgA на фоне компенсаторного повышения концентрации IgE.
Научно-практическая значимость исследования. Получены новые данные о содержании в периферической крови катехоламинов у практически здоровых людей, проживающих в условиях Европейского Севера. Выявлены особенности взаимодействия иммунной и нейроэндокринной систем, проанализировано их значение, что позволяет повысить адаптационные возможности организма с учетом региональных особенностей иммунного статуса.
Результаты исследования внедрены в практику работы врачей-иммунологов медицинской компании «Биокор» для профилактики экологически зависимых иммунодефицитов (акт о внедрении от 16.01.08). Материалы работы включены в курс лекций по экологической физиологии на естественно-географическом факультете Поморского государственного университета им. М.В. Ломоносова (акт о внедрении от 18.02.08).
Диссертационное исследование выполнено в соответствии с комплексным планом НИР Института физиологии природных адаптаций УрО РАН (номер государственной регистрации 01.2.00101811).
Апробация работы и публикации. Основные положения работы представлены и обсуждены на заседании Ученого Совета Института физиологии природных адаптаций УрО РАН (Архангельск, 2006 - 2008);
заседании проблемной комиссии по медико-биологическим наукам Поморского государственного университета им. М.В. Ломоносова (Архангельск, 2008);
Международном симпозиуме «Interaction of neuro and immune systems in normal and pathology» (Санкт-Петербург, 2007);
XI Всероссийском научном форуме с международным участием имени академика В.И. Иоффе «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге» (Санкт-Петербург, 2007);
VI Молодежной научной конференции Института физиологии КНЦ УрО РАН «Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике» (Сыктывкар, 2007);
VI Конференции иммунологов Урала «Актуальные вопросы фундаментальной и клинической иммунологии и аллергологии» (Ижевск, 2007);
Международной молодежной научной конференции «Экология 2007» (Архангельск, 2007);
Ежегодной научно-практической конференции «Вопросы сохранения и развития здоровья населения Севера и Сибири» (Красноярск, 2007);
X Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2007);
XIII Конгрессе «Современные проблемы аллергологии, иммунологии и иммунофармакологии» (Москва, 2007);
Международном конгрессе «World immune regulation meeting» (Davos, 2007);
Национальной конференции «Аллергология и клиническая иммунология – междисциплинарные проблемы» (Москва, 2008);
Международном конгрессе «World immune regulation meeting» (Davos, 2008).
По материалам диссертации опубликовано 22 печатные работы, в том числе в рецензируемых журналах.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 115 страницах машинописного текста и состоит из введения, трех глав (обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты исследований и их обсуждение), заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Работа иллюстрирована 11 таблицами и 11 рисунками. Список литературы включает источников, из них 115 отечественных и 113 зарубежных публикаций.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Все исследования проведены в период с 2005-2007 гг. Проанализированы результаты иммунологического обследования 95 практически здоровых человек.
На момент обследования не было выявлено хронических, острых и рецидивирующих заболеваний. Забор крови проводился из локтевой вены, в утренние часы (9-10ч), натощак.
Комплекс исследований включал определение гемограммы, интенсивности и активности фагоцитоза, содержания фенотипов лимфоцитов (CD3+, CD4+, CD5+, CD8+, CD10+, CD16+, CD25+, CD71+, HLADR+), иммуноглобулинов классов M, G, A, E, провоспалительных цитокинов IL-6, TNF, растворимого рецептора к TNF (sTNF-RI) и противовоспалительного цитокина IL-10, катехоламинов (дофамин, норадреналин, адреналин).
Количество клеток гемограммы подсчитывали в мазках крови, окрашенных по Романовскому-Гимзе, производили подсчет 100 клеток.
Для определения фагоцитарной активности нейтрофилов и интенсивности фагоцитоза в пробирку вносили 100 мкл латекса + 100 мкл крови с гепарином, перемешивали и ставили в термостат на 30 мин (при температуре 37°С).
Предметные стекла с мазками высушивали при комнатной температуре, фиксировали смесью Никифорова – 20 мин и окрашивали по Романовскому Гимзе 40 мин. Полученные результаты оценивались по фагоцитарному показателю и фагоцитарному числу.
Для фенотипирования лимфоцитов использовали непрямую иммунопероксидазную реакцию с применением моноклональных антител (НПЦ «МедБиоСпектр», г. Москва).
Методом твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА) изучали концентрацию фактора некроза опухоли альфа (TNF-), растворимого рецептора к TNF- (sTNF-RI), интерлейкина-6 (IL-6), интерлейкина-10 (IL-10) (диагностические наборы BioSourse Europe S.A.);
адреналина и норадреналина наборы Германия);
дофамина (диагностические «IBL» Hamburg, (диагностический набор «LDN», Германия);
IgE (диагностический набор Dr.
Fooke Laboratorien GMBH, Германия);
IgM, IgG, IgA (диагностические наборы Seramune Diagnostica GmbH, Германия). Оценка результатов проводилась с помощью фотометра «Multiscan MS» фирмы «Labsystems» (Финляндия).
Результаты исследования обработаны с использованием пакета прикладных программ «Microsoft Excel MX» и «Statistica 6.0». Проведено определение границ нормального распределения показателей. Достоверность различий между группами оценивали с помощью параметрического t-критерия Стьюдента и непараметрического критерия Уилкоксона. Корреляционный анализ параметров проведен с учетом ранговой корреляции Спирмена с определением коэффициента корреляции (r) и оценки его достоверности. Статистическая достоверность присваивалась при значении p0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Проведенные исследования показали, что содержание дофамина и норадреналина в периферической крови практически здоровых людей, родившихся и проживающих на Севере, не превышает верхних границ физиологических норм (дофамин до 100 нг/мл;
норадреналин до 600 нг/мл). Для адреналина отмечено превышение концентраций у 4,65% обследованных (норма до 125 нг/мл). Среднее содержание дофамина в крови составило – 31,87±3, нг/мл, норадреналина – 142,11±1,18 нг/мл, адреналина – 57,67±1,63 нг/мл. Для анализа влияния биологически активных аминов результаты исследования разделены на группы по уровню их содержания относительно среднего значения, характерного для всей группы и в соответствии с гистограммами распределения.
Согласно этому средние концентрации катехоламинов в дифференцированных группах составили соответственно для дофамина 60,7±1,91 и 8,22±0,66 нг/мл (p0,01), для норадреналина - 211,49±1,60 и 92,53±6,83 нг/мл (p0,01), для адреналина - 85,27±1,99 и 24,64±2,66 нг/мл (p0,01).
Одним из экологически зависимых иммунных дисбалансов у жителей Севера является относительно невысокий уровень процента активных фагоцитов при достаточно высокой интенсивности фагоцитоза. Это находит свое отражение в высокой частоте распространения у обследованных дефицита фагоцитарной защиты, выявленного в 45,26 % случаев, на фоне достаточно высокого уровня фагоцитарного числа, среднее значение которого составило 9,7. Установлено, что повышение концентраций дофамина ассоциируется со снижением активности фагоцитоза, снижая процент активных нейтрофилов с 56,56±2,28 до 51,44±2, (p0,01) и интенсивность фагоцитарной реакции с 9,24±1,92 до 7,83±0,52 (p0,01).
Для норадреналина и адреналина не определено статистически значимых различий. Увеличение концентраций норадреналина незначительно изменяет показатели фагоцитарной защиты: интенсивность фагоцитоза с 8,6±0,59 до 9,01±0,52 (p0,05) и процент активных нейтрофилов с 51,96±3,06 до 54,17±3,69 % (p0,05). Для адреналина характерна также закономерность с тенденцией к подавлению интенсивности фагоцитоза с 9,42±0,66 до 8,22±0,77 и снижению процента активных фагоцитов с 53,35±3,02 до 52,48±3,56% (рис. 1, 2).
Адреналин Норадреналин Дофамин 0 20 40 60 среднее значение (%) Рис. 1. Влияние катехоламинов на активность фагоцитоза.
Примечание: - группы с повышенными концентрациями катехоламинов;
- группы с пониженными концентрациями катехоламинов;
p0,05, p0, – достоверность различий в сравниваемых группах.
Адреналин Норадреналин Дофамин 0 2 4 6 8 10 среднее значение (частиц/кл) Рис. 2. Влияние катехоламинов на интенсивность фагоцитоза.
Примечание: - группы с повышенными концентрациями катехоламинов;
- группы с пониженными концентрациями катехоламинов;
p0,05, p0,01 достоверность различий в сравниваемых группах.
Таким образом, дофамин ингибирующе влияет на фагоцитарные показатели, что связано с влиянием катехоламина на продукцию цАМФ, активизирующей деятельность фагоцитов.
Катехоламины не оказывают влияния на содержание фенотипов лимфоцитов CD3 и CD5+. Изменение их уровней, в группах обследованных с пониженным и + повышенным содержанием катехоламинов, составило соответственно для дофамина с 0,57±0,04 до 0,55±0,02109кл/л и с 0,57±0,02 до 0,59±0,03109кл/л;
для норадреналина с 0,50±0,03 до 0,55±0,03109кл/л и с 0,56±0,03 до 0,60±0,04109кл/л;
для адреналина с 0,52±0,03 до 0,52±0,02109кл/л и с 0,58±0, до 0,57±0,03109кл/л.
Взаимосвязь и влияние катехоламинов на процессы активизации лимфоцитов изучена на моделях фенотипов с рецепторами к IL-2 (СD25+), трансферину (СD71+) и антигенам главного комплекса гистосовместимости класса II (HLАDR+) (рис. 3). Регистрируется достоверное увеличение экспрессии активированных молекул СD25+, при повышении уровней адреналина с 0,31±0,01 до 0,35±0,02109кл/л (p0,05) и дофамина – с 0,32±0,01 до 0,36±0,01109кл/л (p0,05). Не установлено достоверного изменения содержания клеток HLАDR+ при повышении уровней катехоламинов.
0, среднее содержание (109 кл/л) 0, 0,4 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, Норадреналин Норадреналин Адреналин Норадреналин Адреналин Адреналин Дофамин Дофамин Дофамин CD25+ CD71+ HLADR+ Рис. 3. Влияние катехоламинов на активизацию иммунокомпетентных клеток.
Примечание: - группы с повышенными концентрациями катехоламинов;
- группы с пониженными концентрациями катехоламинов;
p0,05, p0, – достоверность различий в сравниваемых группах.
Под влиянием дофамина концентрация HLАDR+ изменяется с 0,39±0,03 до 0,40±0,02, под действием норадреналина снижается 0,42±0,04 до 0,39±0,03, адреналин не оказывает влияния на данные клетки, уровень их в обеих группах сравнения составил 0,41±0,04109кл/л.
В группах обследованных с пониженными концентрациями дофамина, норадреналина и адреналина содержание активированных клеток с рецептором к трансферину было примерно на одном уровне и составило соответственно 0,30±0,02;
0,30±0,02 и 0,31±0,03109кл/л. В то время как в группах с повышенным содержанием катехоламинов концентрации их составили: для дофамина – 0,33±0,02;
для норадреналина – 0,30±0,03;
для адреналина – 0,30±0,03109кл/л.
Следовательно, увеличивая концентрации активированных иммунокомпетентных клеток, катехоламины, стимулируют повышение уровня иммунной реакции, при этом механизмом такого действия является повышение чувствительности к IL-2, без существенных изменений активности лимфоцитов с рецептором к трансферину и антигенам главного комплекса гистосовместимости класса II.
Влияние дофамина и норадреналина на лимфопролиферацию клеток иммунной системы проявляется в повышении содержания CD10+ в периферической крови соответственно с 0,36±0,01 до 0,41±0,02109 кл/л (r=0,27;
p0,05) и с 0,30±0,02 до 0,41±0,03109 кл/л (r=0,31;
p0,01). Не удалось установить стимулирующего действия адреналина на пролиферацию лимфоцитов (0,35±0,02 и 0,33±0,03109 кл/л;
p0,05), что может быть опосредовано либо регуляцией по типу обратной связи и проявляется в снижении чувствительности клеток к действию адреналина, либо потерей данной способности у конечного продукта метаболизма катехоламинов.
Роль биологически активных аминов в дифференцировке иммунокомпетентных клеток определена на фенотипах лимфоцитов CD4+, CD8+ и CD16+ (рис. 4). Увеличение концентраций адреналина ассоциируется с повышением уровня нормальных киллеров (CD16+) с 0,34±0,02 до 0,40±0,03109кл/л (r=0,22;
p0,05).
Дофамин и норадреналин, вероятно, не обладают этим свойством, изменение содержания CD16+, при возрастании их концентрации составило соответственно с 0,40±0,02 до 0,37±0,01109кл/л и с 0,36±0,03 до 0,37±0,04109кл/л (p0,05). Таким образом, влияя на содержание CD16+, катехоламины регулируют активность антителозависимой цитотоксичности, так как известно, что натуральные киллеры выполняют цитотоксическую функцию, но из-за отсутствия в их мембране антигенспецифических рецепторов, цитолиз является антителозависимым.
Содержание CD8+ увеличивается в группах с относительно высоким уровнем норадреналина (0,43±0,02109кл/л) по сравнению с данными обследования групп с низкими их концентрациями (0,38±0,03109кл/л, p0,05). При этом адреналин не оказывает существенного влияния на данные клетки, изменяя их концентрации с 0,39±0,03 до 0,41±0,03109кл/л, (p0,05). Для дофамина также не установлено влияния на активизацию цитотоксических клеток, их уровень в обеих группах составил 0,42±0,02109кл/л.
Итак, норадреналин, действуя на CD8+ Т-лимфоциты, участвующие в распознавании чужеродных антигенов, регулирует цитотоксическую активность лимфоцитов.
0, среднее содержание (109кл/л) 0, 0, 0, 0, 0, 0, Норадреналин Дофамин Дофамин Норадреналин Норадреналин Адреналин Адреналин Адреналин Дофамин CD4+ CD8+ CD16+ Рис. 4. Влияние катехоламинов на дифференцировку иммунокомпетентных клеток.
Примечание: - группы с повышенными концентрациями катехоламинов;
- группы с пониженными концентрациями катехоламинов;
p0,05, p0, –достоверность различий в сравниваемых группах.
Все изучаемые в работе биологически активные амины повышают содержание Т-хелперов в периферической крови. Отмечается возрастание уровней CD4+ с 0,52±0,02 до 0,56±0,02109 кл/л (r=0,33;
p0,01) при увеличении концентрации дофамина. Такая же закономерность отмечена для норадреналина и адреналина - соответственно уровни Т-хелперов составили 0,52±0,01 и 0,54±0,01109 кл/л (r=0,31;
p0,05);
0,51±0,02 и 0,55±0,02109 кл/л (r=0,26;
p0,05).
Влияние катехоламинов на CD4+ клетки подтверждается и тем, что в группе обследованных с не компенсированным Т-хелперным дефицитом, установлено достоверное снижение содержания всех изучаемых в работе биологически активных аминов: дофамина с 31,87±1,21 до 29,98±1,16 нг/мл (p0,05);
норадреналин - с 142,33±1,19 до 135,42±1,60 нг/мл (p0,05);
адреналин - с 57,07±1,63 до 53,23±1,52 нг/мл (p0,01). Известно, что Т-хелперы играют значительную роль в активизации иммунного ответа, как клеточного, так и гуморального. Установленное нами влияние вероятно опосредовано за счет дифференцировки CD4+ по второму типу, что согласуется с литературными данными о том, что катехоламины выборочно подавляют функционирование Т хелперов первого типа, стимулируя T-хелперы второго типа (Абрамов В.В. 2006, Elenkov I. 2000, Kohm A.P. 2001). Следовательно, катехоламины посредствам активизации CD4+, способны стимулировать антителообразование, развитие гуморального иммунного ответа, в том числе инициировать реагиновый вариант защиты. Таким образом, установлено стимулирующее влияние катехоламинов на процесс дифференцировки Т-хелперов и цитотоксических лимфоцитов.
Анализируя содержание цитокинов в периферической крови, установлено, что концентрации IL-10 и TNF находятся в пределах физиологической нормы. В 11% случаев выявлено повышение уровней провоспалительного цитокина IL-6. У 13% обследованных установлено превышение уровня растворимого рецептора к TNF-. Известно, что цитокины обеспечивают взаимодействие клеток иммунной системы, влияют на процессы антителообразования, обладают способностью регулировать рост, дифференцировку и функционирование иммунокомпетентных клеток.
Установлено, что повышение содержания катехоламинов ассоциировано с увеличением концентрации провоспалительного IL-6, что вероятно опосредуется за счет активизации протеинкиназы и циклического АМФ, через адренорецепторы (рис. 5). В группе обследованных лиц с относительно высоким содержанием дофамина концентрации IL-6 были достоверно выше (23,75±0,35 и 21,11±0,28 пг/мл, p0,01). Также как и в случае анализа содержания дофамина определена прямая взаимосвязь концентраций норадреналина и цитокина IL-6.
При повышении уровней данного амина отмечается значительное увеличение содержания IL-6 (соответственно с 13,39±0,35 до 15,15±0,38 пг/мл, p0,05). Для групп, обследованных с относительно высокой концентрацией адреналина в крови, уровень данного цитокина составил 15,25±0,37 пг/мл, в то время как в группе с относительно пониженными концентрациями отмечаются более низкие уровни IL-6 – 12,83±0,36 пг/мл (p0,05).
Участие катехоламинов в развитии воспалительных реакций проявляется также во влиянии их на содержание в крови такого провоспалительного цитокина как TNF и растворимого рецептора к нему (sTNF-RI). В ходе исследования, установлено достоверное повышение уровней TNF и sTNF-RI в крови в группе обследованных с концентрацией дофамина более 20 нг/мл. Увеличение содержания растворимого рецептора к TNF наблюдалось с 2,95±0,24 до 3,28±0,26 пг/мл, p0,05;
TNF – с 15,02±0,91 до 15,50±0,99 пг/мл, p0,05. При увеличении содержания норадреналина в крови регистрируется повышение концентраций TNF и sTNF-RI соответственно с 11,94±0,38 до 12,64±0,39 пг/мл (p0,01) и с 2,12±0,14 до 2,50±0,19 пг/мл (p0,05). Адреналин в отличие от своих предшественников увеличивает содержание только растворимого рецептора к TNF с 2,08±0,11 до 2,46±0,19 пг/мл, (p0,01).
Таким образом, катехоламины, посредствам TNF и sTNF-RI способны влиять на активность натуральных киллеров усиливая их, модулировать эффективность механизмов противоопухолевой и противовирусной защиты клеток, усиливать экспрессию молекул адгезии для лейкоцитов. Известно, что повышение концентраций растворимого рецептора, является результатом «щетинга», сбрасывания рецептора с поверхности клетки. Следовательно, адреналин, как конечный продукт метаболизма катехоламинов способствует активизации этого процесса, тем самым, снижая чувствительность клеток к TNF, регулируя активность и уровень иммунного ответа.
средняя концентрация (пг/мл) Норадреналин Норадреналин Норадреналин Адреналин Адреналин Адреналин Дофамин Дофамин Дофамин TNF sTNF-RI IL- Рис. 5. Изменение содержания провоспалительных цитокинов при различных концентрациях катехоламинов.
Примечание: - группы с повышенными концентрациями катехоламинов;
- группы с пониженными концентрациями катехоламинов;
p0,05, p0, – достоверность различий в сравниваемых группах.
Противоположная закономерность выявлена относительно влияния на содержание противовоспалительного цитокина IL-10 (рис. 6). Доказано ингибирующее действие дофамина и адреналина на уровень данного цитокина.
Концентрация IL-10 была заметно выше у лиц с низким уровнем дофамина в крови (5,74±0,24 пг/мл) при сравнении с группой обследованных с высоким его содержанием (4,60±0,41 пг/мл;
p0,01);
значительное снижение концентрации противовоспалительного цитокина IL-10 (с 8,58±2,76 до 3,26±0,66 пг/мл;
p0,01) отмечается при повышении уровней адреналина.
Учитывая, что противовоспалительный цитокин обеспечивает торможение иммунной реакции, прекращение её и возвращение уровня иммунного реагирования на исходную, фоновую позицию, можно сказать, что дофамин и адреналин обеспечивают иммунный гомеостаз путем понижения продукции противовоспалительного цитокина, что, вероятно, является механизмом регулирования катехоламинами уровней провоспалительных цитокинов и в первую очередь IL-6. Таким образом, изучаемые биологически активные амины, способные регулировать содержание провоспалительных и противовоспалительных цитокинов, а также процесс «щетинга» рецепторов к TNF, стабилизируют цитокиновый профиль.
Адреналин Норадреналин Дофамин 0 2 4 6 8 10 средняя концентрация IL-10 (пг/мл) Рис. 6. Влияние катехоламинов на содержание противовоспалительного цитокина IL-10.
Примечание: - группы с повышенными концентрациями катехоламинов;
- группы с пониженными концентрациями катехоламинов;
p0,05, p0, – достоверность различий в сравниваемых группах.
Возрастание концентраций дофамина и адреналина взаимосвязано с повышением содержания IgM, что свидетельствует о стимулирующем влиянии катехоламинов на инициальный синтез антител (рис. 7). При возрастании уровней дофамина повышается содержания IgM с 2059,89±1,92 мкг/мл в группе с относительно пониженной концентрацией до 2129,74±1,67 мкг/мл в группе с относительно повышенным его уровнем. В группах сравнения адреналина наблюдается сходный эффект, т.е. увеличение концентрации IgM с 2132,38±2, до 2350,08±2,80 мкг/мл (p0,01). Норадреналин оказывает противоположное действие, снижая концентрацию IgM с 2427,19±2,97 до 2084,65±2,80 мкг/мл.
При этом регистрируется явный дисбаланс с низкими уровнями содержания IgG и IgА. Учитывая последовательность смены синтеза классов иммуноглобулинов, можно полагать, что стимулируя повышение концентрации IgМ, катехоламины могут формировать дисбаланс содержания иммуноглобулинов с избирательным дефицитом IgG и IgА. Повышение уровня дофамина связано со снижением концентрации иммуноглобулина G с 7523,16±5,08 до 6987,19±4, мкг/мл (p0,01). Норадреналин и адреналин, оказывая такой же эффект, понижают уровень IgG соответственно с 7395,33 ±8,65 до 6733,75±1,07 мкг/мл (p0,05) и с 10710,39±1,23 до 9486±8,03 мкг/мл (p0,05). Высокие концентрации всех изучаемых в работе катехоламинов ассоциированы со снижением содержания IgA. При возрастании уровней адреналина концентрация IgA понижается с 3511,63±2,88 до 2961,5±3,16 мкг/мл (p0,01), при увеличении содержания норадреналина – с 3183,17±3,94 до 3135,6±2,09 мкг/мл, дофамина – с 3465,14±2,43 до 3210,39±2,03 мкг/мл (p0,05).
Установлено, что адреналин, по сравнению с двумя другими катехоламинами оказывает более значимое ингибирующее влияние на уровень данного иммуноглобулина. Известно, что на Севере наиболее распространен дефицит IgА и он формируется ещё в детстве за счет отставания возрастного формирования иммунной системы. Вполне возможно, что высокие концентрации катехоламинов и сезонные колебания имеют непосредственное отношение к развитию экологически зависимых иммунодефицитов на Севере, по крайней мере относительно IgА.
12000 средняя концентрация (мкг/мл) Норадреналин Норадреналин Норадреналин Норадреналин Адреналин Адреналин Адреналин Адреналин Дофамин Дофамин Дофамин Дофамин IgM IgG IgA IgE Рис. 7. Изменение содержания иммуноглобулинов в зависимости от концентрации катехоламинов.
Примечание: - группы с повышенными концентрациями катехоламинов;
- группы с пониженными концентрациями катехоламинов;
p0,05, p0, – достоверность различий в сравниваемых группах.
На фоне сокращения уровней IgA отмечается увеличение содержания IgE в крови обследуемых. Концентрация реагинов в группе с относительно высоким уровнем адреналина составила 238,20±10,12 МЕ/мл, при относительно низких – 82,57±3,58 МЕ/мл (p0,01). Такая же закономерность установлена для дофамина – повышение концентрации реагинов в группе обследованных с относительно повышенным его содержанием – 209,06±6,26 МЕ/мл, по сравнению с группой с относительно пониженным уровнем дофамина – 148,45±4,69 МЕ/мл (p0,01). При сравнении изменения концентрации реагинов в зависимости от содержания норадреналина также отмечается положительная взаимосвязь, что проявляется в возрастании уровней IgE с 110,36±3,39 до 249,71±12,23 МЕ/мл (p0,01) при повышенных концентрациях норадреналина. Вероятно данные иммуноглобулины, являясь местными антителами, компенсируют снижение уровней IgА. Подобная реакция, как было сказано выше, активизируется посредством Т-хелперов второго типа.
Таким образом, результаты исследования свидетельствуют о том, что катехоламины оказывают свое влияние на всех этапах развития иммунного ответа, что проявляется в увеличении лимфопролиферативных реакций (CD10+), повышении содержания клеток, активированных IL-2 (CD25+), стимуляции дифференцировки Т-хелперов и цитотоксических лимфоцитов, в том числе нормальных киллеров. Участие биологически активных аминов в регуляции цитокиновых реакций обусловлено повышением содержания провоспалительных цитокинов (IL-6 и TNF) и снижением уровня противовоспалительного цитокина IL-10, что свидетельствует о стимулирующем влиянии их на развитие воспалительных процессов и усилении реактивности со стороны иммунной системы. Установлено влияние катехоламинов на антителообразование, за счет снижения содержания IgG, IgA, на фоне компенсаторного повышения концентрации реагинов в сыворотке крови.
ВЫВОДЫ 1. Содержание катехоламинов в периферической крови практически здоровых мужчин не превышает верхние пределы физиологических норм: средняя концентрация дофамина составила – 31,87±3,21;
норадреналина – 142,11±1,18;
адреналина – 57,67±1,63 нг/мл.
2. Дофамин и норадреналин стимулируют лимфопролиферацию с увеличением содержания в крови CD10+ (соответственно с 0,36±0,01 до 0,41±0, и с 0,30±0,02 до 0,41±0,03109кл/л);
адреналин не оказывает подобного влияния.
3. Дофамин и адреналин повышают содержание в крови активированных Т лимфоцитов с рецептором к IL-2 (соответственно с 0,32±0,01 до 0,36±0,01 и с 0,31±0,01 до 0,35±0,02109кл/л), не изменяя концентрацию CD71+ и HLADR+;
норадреналин существенно не изменяет концентрации активированных Т-клеток.
4. Норадреналин увеличивает содержание в крови дифференцированных Т лимфоцитов CD8+ (с 0,38±0,03 до 0,43±0,02109кл/л), концентрации CD16+ повышает только адреналин (0,34±0,02 и 0,40±0,03109кл/л);
уровень содержания CD4+ увеличивается при повышении концентрации всех трех катехоламинов (дофамин повышает содержание Т-хелперов с 0,52±0,02 до 0,56±0,02, норадреналин и адреналин соответственно с 0,52±0,01 до 0,54±0,01 и с 0,51±0, до 0,55±0,02109кл/л).
5. При не компенсированных Т-клеточных дефицитах, ассоциированных с недостатком Т-хелперов, секреторных IgА и дефицитом фагоцитарной защиты, содержание всех катехоламинов снижается в пределах нормы.
6. Катехоламины повышают содержание провоспалительных цитокинов в крови (IL-6, TNF), концентрации растворимого рецептора к TNF sTNF-RI (дофамин с 2,95±0,24 до 3,28±0,26, норадреналин - с 2,12±0,14 до 2,50±0,19, адреналин – с 2,08±0,11 до 2,46±0,19 пг/мл) при снижении уровня противовоспалительного цитокина IL-10.
7. Катехоламины, сокращают период антителообразования IgG и IgА, с компенсаторным увеличением концентраций IgЕ (под влиянием дофамина с 148,45±4,69 до 209,06±6,26, норадреналина – с 110,36±3,39 до 249,71±12,23 и адреналина – с 82,57±3,58 до 238,20±10,12 МЕ/мл).
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 1. Полученные результаты о среднем содержании и пределах колебаний дофамина, норадреналина и адреналина в периферической крови практически здоровых северян рекомендуются для использования в качестве фоновых нормативов при определении уровня катехоламинов у больных.
2. Выявленные в работе механизмы влияния катехоламинов на иммунную реактивность необходимо учитывать при использовании указанных веществ в качестве лекарственных форм.
3. Приведенные в работе новые сведения о механизмах влияния катехоламинов на иммунную реактивность рекомендуется использовать в учебном процессе преподавания физиологии, эндокринологии и иммунологии.
Список научных работ, опубликованных по теме диссертации 1. Штаборов В.А. Соотношение местных и общих реакций на Севере / В.А. Штаборов, В.П. Репина, О.А. Ставинская // Russian Journal of Immunology – 2006. – Vol.9. – Supp.3. – Р. 109.
2. Репина В.П. Влияние катехоламинов на иммунный гомеостаз / В.П. Репина, О.А. Ставинская, В.А. Штаборов // Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике: тез. докл. VI молодежной научной конференции Института физиологии Коми НЦ УрО РАН. – Сыктывкар. – 2007. – С. 101-103.
3. Штаборов В.А. Соотношение местных и общих иммунных реакций при воспалительных процессах / В.А. Штаборов, Е.А. Меньшикова, В.П. Репина // Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике: тез. докл. VI молодежной научной конференции Института физиологии Коми НЦ УрО РАН. – Сыктывкар. – 2007. – С. 137 138.
4. Ставинская О.А. Роль серотонина в регуляции иммунологической реактивности человека / О.А. Ставинская, В.П. Репина, В.А. Штаборов // Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике: тез. докл. VI молодежной научной конференции Института физиологии Коми НЦ УрО РАН. – Сыктывкар. – 2007. – С. 119-120.
5. Штаборов В.А. Местные иммунные реакции при воспалении / В.А. Штаборов, В.П. Репина, О.А. Ставинская // Фундаментальная и клиническая медицина: десятая Всероссийская медико-биологическая конференция молодых исследователей «Человек и его здоровье». – С. Петербург. – 2007. – С. 527-528.
6. Репина В.П. Влияние катехоламинов на иммунный статус практически здоровых людей / В.П. Репина, О.А. Ставинская, Е.А. Меньшикова // Фундаментальная и клиническая медицина: десятая Всероссийская медико биологическая конференция молодых исследователей «Человек и его здоровье». – С.-Петербург. – 2007. – С. 374-375.
7. Ставинская О.А. Влияние гистамина и серотонина на иммунологическую реактивность / О.А. Ставинская, Л.К. Добродеева, В.П. Репина, В.А. Штаборов // Медицинская иммунология. – 2007. – том 9. – № 2-3. – С.
314.
8. Репина В.П. Влияние различных концентраций адреналина на иммунные показатели / В.П. Репина, О.А. Ставинская, Е.А. Меньшикова, Л.К. Добродеева // Медицинская иммунология. – 2007. – том 9. – № 2-3. – С. 309-310.
9. Repina V. Participation of catecholamine in regulation of immune status / V. Repina, L. Dobrodeeva, A. Levanyuk, A. Mozer // World immune regulation meeting. – Davos, Switzerland. – 2007. – Р. 229.
10. Репина В.П. Роль катехоламинов в регуляции иммунного гомеостаза / В.П. Репина, О.А. Ставинская, В.А. Штаборов, Л.К. Добродеева // Экология-2007: материалы докладов международной молодежной конференции. – Архангельск. – 2007. – С. 319-320.
11. Ставинская О.А. Влияние вазомоторных аминов на активность иммунокомпетентных клеток крови / О.А. Ставинская, В.П. Репина, В.А. Штаборов, Л.К. Добродеева / Экология-2007: материалы докладов международной молодежной конференции. – Архангельск. – 2007. – С. 323 325.
12. Репина В.П. Влияние адреналина и норадреналина на регуляцию иммунного гомеостаза / В.П. Репина, О.А. Ставинская, В.А. Штаборов, Л.К. Добродеева // Актуальные вопросы охраны здоровья населения регионов Сибири: материалы научно-практической конференции молодых ученых. – Красноярск. – 2007. – С. 117-118.
13. Ставинская О.А. Участие серотонина в поддержании иммунного гомеостаза / О.А. Ставинская, Л.К. Добродеева, В.П. Репина // Актуальные вопросы охраны здоровья населения регионов Сибири: материалы научно практической конференции молодых ученых. – Красноярск. – 2007. – С.
330-332.
14. Repina V.P. Regulation activity of immunocompetentive cells of catecholamine / V.P. Repina, L.K. Dobrodeeva, O.A. Stavinskaya, E.A. Menshikova // Interaction of neuro and immune systems in normal and pathology. – С.-Пб. – LBI. – 2007. – С. 74.
15. Stavinskaya O.A. The correlation of levels of the immune induces and maintenance of histamine in blood / O.A. Stavinskaya, L.K. Dobrodeeva, V.P. Repina, A.G. Kalinin // Interaction of neuro and immune systems in normal and pathology. – С.-Пб. – LBI. – 2007. – С. 86.
16. Репина В.П. Иммуномодулирующие эффекты катехоламинов / Иммунология Урала. – г. Ижевск. – 2007. – №1. – С. 26-27.
17. Репина В.П. Влияние катехоламинов на уровень иммунной реактивности // В.П. Репина, О.А. Ставинская, В.А. Штаборов // Российский аллергологический журнал. Приложение 1. – Москва. – 2007. - №3. – С.
355.
18. Ставинская О.А. Соотношение иммунных показателей и вазомоторных аминов у практически здоровых мужчин северян / О.А. Ставинская, В.П. Репина, Е.В. Сергеева // Российский аллергологический журнал.
Приложение 1. – Москва. – 2007. – №3. – С. 363.
19. Штаборов В.А. Соотношение содержания ЦИК и функциональной активности иммунокомпетентных клеток / В.А. Штаборов, В.П. Репина, О.А. Ставинская, Е.А. Меньшикова, Л.К. Добродеева // Российский аллергологический журнал. Приложение 1. – Москва. – 2007. - №3. – С.
366.
20. Репина В.П. Влияние различных концентраций катехоламинов на функционирование иммунокомпетентных клеток // Экология человека.
– Архангельск. – 2008. - №2. – С. 30-33.
21. Репина В.П. Влияние катехоламинов на уровень иммуноглобулинов и цитокинов в крови // Российский аллергологический журнал. – Москва.
– 2008. - №1. – С. 242-243.
22. Dobrodeeva L. Relations between biological amines and immune characteristics / L. Dobrodeeva, E. Sergeeva, V. Repina, O. Stavinskaya, G.
Lyutfalieva // World immune regulation meeting. – Davos, Switzerland. – 2008.
– Р. 100.
Подписано в печать 07.04.2008. Бумага писчая. Формат 60 84/16.
Тираж 100 экз. Объем 1,0 п.л. Заказ № Издательский центр ПГУ 163002, Архангельск, пр. Ломоносова, E-mail: [email protected]