Экологические воздействия и иммунобиологический надзор

Вилочковая железа (тимус).

Вилочковой железе отводят важное место во взаимодействии иммунной системы с нервной и эндокринной. В пользу такого заклю- чения приводят ряд аргументов:

- недостаточность тимуса не только замедляет формирование иммунной системы, но и приводит к нарушению эмбрионального развития передней доли гипофиза;

- связывание гормонов, синтезируемых в ацидофильных клетках гипофиза, с рецепторами эпителиальных клеток тимуса (thymus epithelial cells - TECs) увеличивает освобождение имиin vitro тимических пептидов;

- повышение в крови концентрации глюкокортикоидов при стрессе вызывает атрофию коры тимуса благодаря удвоению тимоцитов, подвергающихся апоптозу;

- паренхима тимуса иннервируется веточками вегетативной нервной системы; действие ацетилхолина на ацетилхолиновые рецепторы эпителиальных клеток тимуса увеличивает белково-синтетическую активность, связанную с образованием тимических гормонов.

Белки тимуса представляют собой гетерогенное семейство полипептидных  гормонов, не только оказывающих регуляторное действие как на иммунную, так и на эндокринную системы, но и находящихся под контролем гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы и других желёз внутренней секреции. Так, образование вилочковой железой тимулина регулирует ряд гормонов, включая пролактин, гормон роста и тиреоидные гормоны. В свою очередь, выделенные из тимуса белки регулируют секрецию гормонов гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системой и могут непосредственно воздействовать на железы-мишени этой системы и ткани гонад.

Регуляция иммунной системы.

Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система - мощный механизм регуляции иммунной системы. Кортикотропин-рилизинг- фактор, АКТГ, α-меланоцитостимулирующий гормон, β-эндорфин - иммуномодуляторы влияющие как прямо на лимфоидные клетки, так и через иммунорегулирующие гормоны (глюкокортикоиды) и нервную систему.

Иммунная система  посылает сигналы нейроэндокринной системе через цитокины, концентрация которых в крови достигает  значимых величин при иммунных (воспалительных) реакциях. IL-1, IL-6 и TNFa - основные цитокины, вызывающие глубокие нейроэндокринные и метаболические изменения во многих органах и тканях.

Кортикотропин-рилизинг-фактор выступает в качестве основного  координатора реакций и ответственен за активацию АКТГ-адреналовой оси, повышение температуры и реакции ЦНС, определяющих симпатические эффекты. Увеличение секреции АКТГ ведёт к повышению продукции глюкокортикоидов и a-меланоцитостимулирующего гормона - антагонистов цитокинов и антипиретических гормонов. Реакция симпатоадреналовой системы связана с накоплением катехоламинов в тканях.

Иммунная и  эндокринная системы перекрёстно  взаимодействуют, используя сходные  или тождественные лиганды и  рецепторы. Так, цитокины и гормоны  тимуса модулируют функцию системы гипоталамус-гипофиз.

•  Интерлейкин (IL-l) непосредственно регулирует продукцию кортикотропин-рилизинг-фактора. Тимулин через адреногломерулотропин и активность гипоталамических нейронов и клеток гипофиза повышает продукцию лютеинизирующего гормона.

•  Пролактин, воздействуя на рецепторы лимфоцитов, активирует синтез и секрецию клетками цитокинов. Он действует на нормальные киллеры и индуцирует их дифференцировку в пролактинактивированные клетки-киллеры.

•  Пролактин и гормон роста стимулируют лейкопоэз, (в том числе лимфопоэз).

Клетки гипоталамуса и гипофиза могут продуцировать  цитокины, такие как IL-1, IL-2, IL-6, γ-интерферон, β-трансформирующий ростковый фактор и другие. Соответственно, гормоны, включая гормон роста, пролактин, лютеинизирующий гормон, окситоцин, вазопрес- син и соматостатин образуются в вилочковой железе. Рецепторы к различным цитокинам и гормонам выявлены как в тимусе, так и в оси гипоталамус-гипофиз.

Возможная общность регуляторных механизмов ЦНС, нейроэндокринной и иммунологической систем выдвигают новый аспект гомеостатического контроля многих патологических состояний (рис. 3, 4). В поддержании гомеостаза при действии на организм различных экстремальных факторов все три системы действуют как единое целое, дополняя друг друга. Но, в зависимости от природы воздействия, в регуляции адаптивных и компенсаторных реакций ведущей становится одна из них.

 

Рис. 3. Взаимодействие нервной, эндокринной и иммунной систем в регуляции физиологических функций организма.

Многие функции иммунной системы обеспечены дублирующими механизмами, с чем связаны дополнительные резервные возможности защиты организма. Защитная функция фагоцитоза дублируется гранулоцитами и моноцитами/макрофагами. Способностью усиливать фагоцитоз обладают антитела, система комплемента и цитокин           γ-интерферон.

Цитотоксическое действие против клеток-мишеней, инфицированных вирусом или злокачественно трансформированных, дублируют естественные киллеры  и цитотоксические Т-лимфоциты (рис. 5). В противовирусном и противоопухолевом иммунитете защитными клетками-эффекторами могут служить либо естественные киллеры, либо цитотоксические Т-лимфоциты.

Рис. 4. Взаимодействие системы иммунитета и регуляторных механизмов с факторами окружающей среды в условиях экстремальных воздействий.

Рис. 5. Дублирование функций в иммунной системе обеспечивает её резервные возможности.

При развитии воспаления несколько цитокинов-синергистов  дублируют функции друг друга, что  позволило объединить их в группу провоспалительных цитокинов (интерлейкины 1, 6, 8, 12 и TNFa). В завершающей стадии воспаления участвуют другие цитокины, дублирующие эффекты друг друга. Они служат антагонистами провоспалительных цитокинов и называются противовоспалительными (интерлейкины 4, 10, 13 и трансформирующий ростовой фактор-β). Цитокины, продуцируемые Th2 (интерлейкины 4, 10, 13, трансформирующий ростовой фактор-β), антагонистичны по отношению к цитокинам, продуцируемым ТЫ (γ-интерферона, TNFa).

Онтогенетические изменения иммунной системы.

В процессах онтогенеза иммунная система претерпевает постепенное развитие и созревание: сравнительно медленное в эмбриональный период, оно резко ускоряется после рождения ребенка в связи с поступлением в организм большого количества чужеродных антигенов. Тем не менее, большинство защитных механизмов несёт черты незрелости на протяжении всего периода детства. Нейрогормональная регуляция функций иммунной системы начинает отчётливо проявляться в пубертатный период. В зрелом возрасте иммунная система характеризуется наибольшей способностью к адаптации при попадании человека в изменённые и неблагоприятные условия внешней среды. Старение организма сопровождается различными проявлениями приобретённой недостаточности иммунной системы.

 

IV. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ И ИММУННАЯ СИСТЕМА.

Современные представления  о воздействии экологических  факторов на организм, среди которых  можно выделить физические, химические, биологические, психологические и  социальные, представлены на рис. 6. Реакции адаптации проявляются на уровне различных, в первую очередь, регуляторных систем (нервной, эндокринной, иммунной, системы неспецифической резистентности). Антропогенные факторы вносят свой дополнительный вклад в раздражительную нагрузку и нередко приводят к срыву нормальных адаптационных процессов. Варианты реализации экологических воздействий на иммунную систему приведены на рис. 7.

Результат экогенных  влияний - адаптация иммунной системы  или её дисфункция. Варианты адаптации  следующие:

- отклонения в иммунограмме отсутствуют, клинических проявлений нет;

- отклонения в иммунограмме установлены, клинических проявлений нет.

Дисфункция  иммунной системы или развитие экологически обусловленного вторичного иммунодефицита возникает в результате срыва  адаптационных механизмов.

 

Рис. 6. Экологические воздействия и системы поддержания гомеостаза организма

Экстремальные производственные факторы.

Примером профессиональной вредности, оказывающей существенное влияние на иммунную систему, может служить асбестоз. Подвергавшиеся контакту с асбестосодержащими материалами рабочие отличаются усиленной продукцией иммуноглобулинов G, А и М, компонентов комплемента С3 и С4, трансферрина на фоне угнетения неспецифических механизмов защиты. Эти изменения иммунологических показателей намного опережают клинические проявления асбестоза, в патогенезе которых велика доля иммунопатологических механизмов.

Рис. 7. Возможные варианты экогенных отклонений в состоянии иммунной системы.

Люди, по роду своей  работы контактирующие с полициклическими ароматическими углеводородами в металлургии, отличаются существенным снижением уровней иммуноглобулинов G, А, М, а также повышением уровня иммуноглобулина Е в сыворотке крови. Эти иммунологические сдвиги предшествуют клиническим проявлениям профпатологии.

Хроническое отравление свинцом задолго до клинических проявлений поражения почек вызывает существенное нарастание количества циркулирующих В-лимфоцитов.

Одна из весьма распространённых профессиональных вредностей - гипоксия, которая угнетает метаболизм и функции всех иммунокомпетентных клеток и клеток сосудистого эндотелия.

Наиболее выраженное повреждающее действие на иммунную систему  оказывает сочетание двух или  трёх факторов риска, например профессиональных в комбинации с курением или с  алкоголизмом. Сочетание профессиональных контактов с органическими растворителями и курения оказывает синергичное угнетающее действие на иммунную систему: в крови людей снижается концентрация IgA и IgG, лизоцима, а также нарушается баланс субпопуляций Т-лимфоцитов.

 

 

Экологически обусловленное вторичное иммунодефицитное состояние.

Общий результат  иммунологических исследований позволяет  сделать следующий вывод: антропогенные  факторы влияют на фун- кционирование  иммунной системы и могут приводить  к развитию экологически обусловленного вторичного иммунодефицитного состояния. Выделяют следующие четыре формы:

- дефицит Т-системы иммунитета;

- дефицит В-системы иммунитета (изолированно встречается крайне редко);

- дефицит системы фагоцитоза;

- комбинированные расстройства (чаще дисфункции Т-системы и фагоцитарной системы).

В процессе адаптации  к новым климатическим и экологическим  условиям мобилизуются многочисленные резервные механизмы иммунной системы, изменяются иммунорегуляторные связи. В период адаптации иммунной системы  повышен риск её поломок и нарушений  иммунорегуляции, которые проявляются повышением частоты инфекций, опухолей и аутоиммунных заболеваний.

Особенно велико значение процессов адаптации в  тех случаях, когда человек на протяжении длительного времени  подвергается воздействию экстремальных  условий. Под экстремальными принято понимать условия, находящиеся на грани переносимости. К числу таковых относят климатические условия циркумполярных областей, высокогорья и аридной зоны.

Сочетанное действие экстремальных  техногенных и климатогеографических  условий.

Степень экстремальности  может усугубляться неблагоприятной  экологической обстановкой, например радиоактивным загрязнени- ем территорий Крайнего Севера или химическими  ксенобиотиками (гербицидами и пестицидами) региона Аральского моря. В конкретных условиях на организм действует не один фактор, а их комплекс: высокие или низкие температуры, недостаточная или избыточная инсоляция, недостаток воды, радионуклиды или инсектициды и гербициды.

Сезонные колебания.

Сезонные колебания  характеристик иммунной системы происходят в разных климатических поясах. Зимний период, как правило, несёт с собой целый комплекс факторов риска: низкие температуры воздуха, пониженную инсоляцию и др. В связи с этим при переходе в зимний сезон, с сокращением светового дня, у жителей Крайнего Севера повышается уровень IgG в сыворотке крови, возрастают и другие иммунологические показатели, что можно рассматривать как адаптацию иммунной системы, позволяющую ей противостоять сезонным факторам риска.

 

V. ИММУННЫЙ СТАТУС НАСЕЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕГИОНОВ.

Иммунный статус здорового населения.

Показатели  иммунного статуса характеризуются  вариабельностью. На основе обобщённых иммунологических характеристик прак- тически здорового взрослого  населения ряда городов, регионов России и стран СНГ была создана классификация нескольких вариантов иммунного статуса здорового населения.

•  Нормоиммунограмма - средние обобщённые значения, которые можно рассматривать только как временные, требующие дальнейшей доработки. Истинной нормоиммунограммы, соответствующей средним обобщённым значениям, не выявлено ни в одном регионе. Больше всего к нормоиммунограмме приближается иммунный статус практически здорового населения России. В этом случае основные параметры иммунного статуса примерно соответствуют данным ВОЗ.

•  Иммунный статус с супрессией Т-клеточного иммунитета установлен у жителей Норильска, регионов Крайнего Севера, Красноярского края с экстремальными климатическими условиями, г. Курчатова Семипалатинской области, хотя по соотношению показателей гуморального иммунитета иммунный статус его жителей приближается к нормоиммунограмме.