Особенности иммунного ответа у работающих в условиях воздействия производственной пыли
Б.Б.Фишман, В.Г.Артамонова, О.К.Лежнев, А.С.Раздобреев
Представлен анализ изменений в клеточном звене иммунитета у работающих в условиях высокой запыленности рабочей зоны. Установлено достоверное снижение относительного содержания CD3-клеток в периферической крови обследованных, дефицит CD-4 и CD-8 клеток с одновременным снижением функциональной активности T-лимфоцитов, а также напряжение защитной киллерной функции лимфоцитов у высокостажированных рабочих. Выявлен дисбаланс концентрации основных классов сывороточных иммуноглобулинов. Показано, что преимущественная гиперпродукция иммуноглобулина класса а является весьма характерной для развития именно пылевых заболеваний легких.
Введение
Многочисленные исследования свидетельствуют о важной роли в патогенезе пылевой бронхолегочной патологии иммунологических механизмов [1-4]. При нарушении гомеостаза одной из первых реагирует иммунокомпетентная система [4-6]. Первичные механизмы очищения органов дыхания от пылевых частиц связаны с моноцитарно- макрофагальной системой клеток как передней линией иммунной защиты. Образование активных форм кислорода с развитием в кониофагах энергодефицитного состояния и внутриклеточной гипоксии приводит к ослаблению функции киллинга и деструкции со стороны фагоцитирующих клеток при одновременном снижении гуморальных факторов неспецифической защиты [5-9]. Это определяет неэффективность антимикробного иммунитета в первую очередь при воздействии высокофиброгенных пылей, содержащих диоксид кремния со свойствами иммунологического адъюванта [3,10,11].
Накопление метаболических продуктов распада клеток является мощным антигенным стимулом, определяющим аутоиммунные механизмы развития пылевых заболеваний легких [12].
Задачей настоящего исследования являлось изучение иммунологической реактивности организма в условиях воздействия производственной фиброгенной пыли с целью выявления ранних иммунологических критериев формирования бронхолегочной патологии.
Материалы и методы исследования
Изучение иммунного статуса проводилось у рабочих ОАО «Боровичский комбинат огнеупоров» на базе клиники профессиональных болезней Санкт- Петербургской государственной медицинской академии им. И.И.Мечникова с использованием комплекса методов 1 и 2 уровня, характеризующих параметры основных систем иммунитета.
Функциональная активность Т-лимфоцитов оценивалась по реакции торможения миграции лейкоцитов (РТМЛ) в пятиканальных кассетных медицинских капиллярах с фитогемогглютинином (ФГА) и подсчетом индекса миграции (ИМ). При оценке В- системы проводился подсчет абсолютного и относительного количества В-лимфоцитов (ЕАС-РОК) с активированными комплементом частицами зимозана
. Функциональная активность В-лимфоцитов оценивалась по концентрации сывороточных иммуноглобулинов основных классов А, М и G в реакции иммунодиффузии по Манчини [13]. Уровень циркулирующих иммунных комплексов в сыворотке определялся по методике Ю.А.Гриневича и А.Н.Алферова [4]. Определялись различные субпопуляции Т-лимфоцитов по нагрузочному тесту с теофиллином (теофиллинчувст- вительные и теофиллинрезистентные лимфоциты) [4]. Неспецифическая резистентность оценивалась по количеству нейтрофилов фагоцитирующих частиц латекса (фагоцитарное число (ФЧ)), по среднему количеству частиц латекса, поглощенных одним нейтрофилом (фагоцитарный индекс (ФИ)).
Для характеристики функционального состояния лимфоцитарной и Т-систем иммунитета определяли активность спонтанной миграции мононуклеаров, лимфоцитов и моноцитов, активность локомоторной функции мононуклеаров в РТМЛ, стимулированной ФГА, характеризующих неспецифическую медиатор- ную активность, в основном Т-лимфоцитов [4].
Для характеристики функционального состояния В-системы иммунитета определяли концентрацию иммуноглобулинов А, М, G в плазме крови по Манчини и концентрацию циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК).
По возрасту все работники были разбиты на 4 группы: первая — до 20 лет, вторая — 20-29 лет, третья — 30-39 лет, четвертая — 40-49 лет и более.
По стажу выделяли следующие группы: от 1 до 5 лет работы в данной профессии, от 5 до 10 лет, от 10 до 15 лет, 15 лет и более. Были сформированы три группы в соответствии с единым технологическим процессом, наличием общих неблагоприятных производственных факторов и сходным характером труда.
Группа риска, в которую вошли лица с начальными признаками патологии органов дыхания.
Больные с хроническими проявлениями респираторной патологии, которым при настоящем обследовании или ранее были выставлены диагнозы как профессионального, так и непрофессионального гене- за (хронический бронхит, бронхиальная астма, пнев- мокониоз, а также другие заболевания бронхолегочного аппарата).
Практически здоровые (группа контроля).
Математико-статистическая обработка осуществлена на базе параметрической статистики, причем в случае использования критерия Стьюдента применялась поправка Бонферрони.
Результаты исследования и их обсуждение
При оценке клеточного звена иммунитета работающих выявлено достоверное снижение относительного количества CD3-клеток у рабочих 1 и 2 групп, которое составило соответственно 67,2±1,8% и 65,7±1,9% при контроле 71,2±0,52% (табл.1).
Анализ относительного содержания CD3- клеток в зависимости от стажа работы на предприятии показал достоверное различие между содержанием CD3-клеток у низкостажированных (до 5 лет) и высокостажированных рабочих (более 21 года) (табл.2).
Установлено достоверное различие в содержании CD4-клеток у обследованных 1 и 2 групп при сравнении с показателями контрольной группы (43±1,1%; 37,9±2,4%; 45,3±0,27% соответственно). Кроме того, отмечалось достоверное различие в содержании CD4-клеток у рабочих со стажем работы до 5 лет (48,86±1,24%) и у работающих со стажем более 21 года (39,9±2,6%).
Изменение содержания CD4-клеток у работающих в зависимости от стажа работы имело сложный характер: при стаже до 5 лет относительное содержание CD4-клеток было достоверно выше контроля (48,86±1,24%), что указывало на активацию иммунной системы работающих в условиях воздействия антигена — высокофиброгенной пыли. Затем наметилась тенденция к снижению количества CD4- клеток у рабочих со стажем 5-10 лет и 11-20 лет, достигшая своего минимума у высокостажированных рабочих (свыше 21 года) — 39,9±2,6%, при контрольном показателе 45,3±0,27%. Это свидетельствует о декомпенсации защитных механизмов иммунной системы, проявляющейся отсутствием активации макро-
Таблица 1
| Показатели Т-звена иммунной
|
Г
|
руппы наблюдения
|
| системы
|
1 группа
|
2 группа
|
Контрольная
|
| CD3 (зрелые Т-лимфоциты)
|
67,2±1,8*
|
65,7±1,9*
|
71,2±0,52
|
| CD4 (Т-хелперы / индукторы)
|
43±1,1*
|
37,9±2,4*
|
45,3±0,27
|
| CD8 (Т-цитотоксические клетки)
|
26±1*
|
27,6±1,8*
|
23,5±0,23
|
| CD4/CD8 (иммунно-регулярный индекс)
|
1,69±0,086*
|
1,42±0,131*
|
1,91±0,015
|
| CD16 (NK-клетки)
|
18,1±1,3*
|
14,7±1,18*
|
11,43±0,41
|
*Достоверно различимы с контрольной группой (р < 0,05)
Таблица 2
| Показатели
|
Стаж
|
| до 5 лет
|
5-10 лет
|
11-20 лет
|
Более 21 года
|
| CD3
|
70,14±1,22
|
67,7±1,1
|
63,6±1,5*
|
64,9±1,9*
|
| CD4
|
48,86±1,24
|
41±2,6*
|
42,4±1,5*
|
39,9±2,6*
|
| CD8
|
22±1,22
|
16,3±1,3*
|
14,4±1,2*
|
13,9±1,2*
|
| CD4/CD8
|
2,28±0,17
|
1,6±0,17*
|
1,64±0,1*
|
1,54±0,15*
|
| CD16
|
7,57±0,48
|
18,9±2,3*
|
17,6±1,3*
|
12,9±2,1*
|
*Достоверно различимы с группой до 5 лет (р < 0,05)
Показатели субпопуляций лимфоцитов работающих (М ± m), в %
Показатели субпопуляций лимфоцитов обследованных в зависимости от стажа работы (М±m), в %
фагов в случае, если затронуты Т-лимфоциты, выполняющие хелперную функцию 1 типа, а также резким снижением активности гуморального иммунитета с образованием плазматических клеток, продуцирующих антиген специфические антитела, если затронуты Т-хелперы 2 типа.
Следует отметить достоверное различие показателей Т-цитотоксических супрессоров (CD8- клеток), осуществляющих противоопухолевый иммунитет, в стажевых группах: если до пяти лет 22±1,22%, то со стажем более 21 года — 13,9±1,2%.
Обращает на себя внимание повышение количества нормальных киллеров (CD16-клеток) как в первой (18,1±1,3%), так и во второй группе (14,7±1,18%) по сравнению с контрольной (11,43±0,41%). Кроме того, отмечается достоверное различие в содержании CD16- клеток у лиц с низким стажем работы (7,57±0,48%) и лиц с высоким стажем (12,9±2,1%). Достоверное снижение NK-клеток у лиц с низким стажем возможно связано со значительным апоптозом клеток в результате их гиперфункции.
Изучение гуморального звена иммунной системы лиц, имеющих контакт с высокофиброгенной пылью, содержащей диоксид кремния, выявило достоверное снижение относительного содержания CD19-клеток как у рабочих первой, так и второй групп по сравнению с показателями контрольной группы (см. табл.3).
У рабочих всех стажевых групп содержание CD19-клеток было низким (табл.4). Нами была установлена линейная корреляция (r = 0,44, p < 0,05) между содержанием CD19-клеток и стажем работы в условиях воздействия промышленной пыли.
Таким образом, изучение клеточного иммунитета методом идентификации лимфоцитов и их субпопуляции с помощью моноклональных антител к их поверхностным дифференцировочным маркерам позволило установить высокую частоту вторичной иммунологической недостаточности, являющейся результатом массивного поступления производственного антигена — промышленной пыли в организм работающих.
Выявлен глубокий дефицит абсолютного содержания клеток разного фенотипа в переферической крови: по общим Т-лимфоцитам (CD3-клетки), иммуннорегуляторным субпопуляциям Т-хелперов и Т- супрессоров (CD4 и CD8 соответственно) при резком дисбалансе иммуннорегуляторного индекса (CD4/CD8) и по В-лимфоцитам фенотипа CD19. При этом наблюдается комбинированный характер вторичного иммуннодефицита — одновременно по Т- и В-лимфоцитам. Обращает на себя внимание тенденция к повышению у высокостажированных рабочих количества нормальных киллеров (CD16), которым отводится важная роль в противоопухолевом иммунитете, т. е. у обследованных имеет место напряжение защитной киллерной функции лимфоцитов в отношении возможных отдаленных предраковых процессов на фоне пневмосклероза от промышленных пылей.
При сравнительном анализе показателей обследованных, работающих в различных условиях интенсивности пыли, были выявлены изменения, которые выражались в повышении уровня иммуноглобулина класса А на фоне достоверно высоких концентраций иммунных комплексов, а также фазовый характер изменений Ig G при сравнении их с контролем. Установлена достоверная прямая линейная корреляция между содержанием Ig A в сыворотке крови обследованных и стажем работы на производстве (r = 0,41, p < 0,05).
Таблица 3
| Показатели В-звена
|
Г
|
руппы наблюдения
|
| 1 группа
|
2 группа
|
Контрольная
|
| CD 19 (В-лимфоциты), %
|
10,87±0,55*
|
10,2±0,61*
|
12,1±0,44
|
| Ig A, г/л
|
2,32±0,07*
|
2,23±0,11*
|
1,99±0,04
|
| Ig М, г/л
|
1,31±0,046*
|
1,27±0,07*
|
1,46±0,05
|
| Ig G, г/л
|
11,18±0,074*
|
12,1±0,09*
|
11,68±0,23
|
| ЦИК, у.е.
|
109,76±10,83*
|
113,18±21,47*
|
67,23±2,9
|
*Достоверно различимы с контрольной группой (р < 0,05)
Таблица 4
| Показатели
|
Стаж
|
| В-звена
|
до 5 лет
|
5-10 лет
|
11-20 лет
|
Более 21 года
|
| CD19, %
|
6,86±0,71
|
10,9±1,52*
|
11,53±1,6*
|
11,9±1,2
|
| Ig A, г/л
|
2,43±0,18
|
2,12±0,08*
|
2,03±0,061*
|
2,04±0,045*
|
| Ig M, г/л
|
1,51±0,13
|
1,49±0,12
|
1,43±0,11
|
1,2±0,08
|
| Ig G, г/л
|
14,2±1,21
|
11,71±0,91
|
12,44±0,87
|
10,26±0,94*
|
| ЦИК, у.е.
|
71,43±9,71
|
100±10,51*
|
115,71±11,47*
|
111,82±10,98*
|
*Достоверно различимы с группой до 5 лет (р < 0,05)
Показатели гуморального ответа у работающих (М ± m)
Показатели гуморального ответа обследования в зависимости от стажа работы (М ± m)
Заключение
В результате оценки влияния высокой запыленности производства на иммунологическую реактивность рабочих выявлены изменения в клеточном звене иммунитета, проявляющиеся достоверным снижением относительного содержания CD3-клеток в периферической крови обследованных, достоверным дефицитом CD4- и CD8-клеток с одновременным снижением функциональной активности Т-лимфоцитов, а также напряжение защитной киллерной функции лимфоцитов у высокостажированных рабочих. Установлен дисбаланс концентрации основных классов сывороточных иммуноглобулинов. Преимущественная гиперпродукция иммуноглобубина класса А является весьма характерной для развития пылевых заболеваний легких. В условиях запыленности воздуха рабочей зоны слизистые дыхательных путей подвергаются пылевой агрессии и для препятствия процессам адгезии и абсорбции возбудителей и аллергенов синтезируется повышенное количество Ig A плазматическими клетками, находящимися на слизистых эпителиальной поверхности. Разнонаправленные отклонения от нормальных значений концентрации Ig G и, в частности, снижение его свидетельствуют об истощении защитной роли антител этого класса при длительном хроническом аллергенном воздействии на организм работающих.
Перечисленные изменения в гуморальном звене иммунной системы рабочих производства могут свидетельствовать о развитии гиперчувствительности 3-го типа по классификации Coombs, Gell [14].
Список литературы
Авербах М.М. Иммунологические аспекты легочной патологии. М.: Медицина, 1980. 280 с.
Артамонова В.Г., Фишман Б.Б. Силикатозы (особенности медицины труда, этиопатогенеза, клиника, диагностика, терапия, профилактика). СПб.: Мед. пресса, 2003. 328 с.
Измеров Н.Ф., Дуева Л.А., Милишникова В.В. Иммунологические аспекты современных форм пневмокониозов // Медицина труда и промышленная экология. 2000. №6. С.1-5.
Петров Р.В. Иммунология. М.:Медицина, 1987. 416 с.
Величковский Б.Т. Патогенетическая классификация профессиональных заболеваний органов дыхания, вызываемых воздействием фиброгенной пыли // Пульмонология. 2008. №4. С.93-101.
Величковский Б.Т. Экологическая пульмонология (Роль свободнорадикальных процессов). Изд. 2-е, перераб. и доп. Екатеринбург: МНЦ, 2003. 140 с.
Величковский Б.Т., Фишман Б.Б. Каталитические свойства пыли как критерии ее профессиональной опасности // Гигиена и санитария. 2000. №3. С.25-28.
Величковский Б.Т., Фишман Б.Б. Фиброгенность пыли высокоглиноземистых муллитовых огнеупоров // Медицина труда и промышленная экология, 2000. №10. С.13-17.
Фишман Б.Б., Артамонова В.Г., Величковский Б.Т. Мул- литоз. Т.2 (клиника, патогенез, профилактика).
В.Новгород: НовГУ, 1998. 203 с.
Артамонова В.Г., Фишман Б.Б., Величковский Б.Т. Новое в учении о пылевой болезни при воздействии муллита // Мед. акад. журн. 2001. Т.1. №1. С.99-106.
Фишман Б.Б. Особенности хронических заболеваний легких у рабочих на производстве высокоглиноземистых муллитовых огнеупорных изделий // Медицина труда и промышленная экология. 2003. №7. С.25-29.
Фишман Б.Б., Артамонова В. Г., Лашина Е.Л., Вебер В.Р. Клинические особенности заболеваний органов дыхания при воздействии муллитовой пыли // Медицина труда и промышленная экология. 2000. №10. С.17-21.
Возрастные нормы показателей реактивности. Метод радиальной иммунодиффузии по G.Manchini et al., 1965 — http://www.imm.org.ua>sprav/norm_01 .htm
Gell P.G.H., Coombs R.R.A., eds. Clinical Aspects of Immunology. 1st ed. Oxford, England: Blackwell; 1963.
|
