91036 (Гипоксия и иммунитет)

Гипоксия и иммунитет

Особенности функционирования иммунной системы в условиях горной гипоксии мало освещены в литературе. Горный климат имеет ряд специфических особенностей, отличающих его от климата равнинных регионов. Одним из важнейших факторов в воздействии на организм горного климата является низкое атмосферное давление и соответствующее ему сниженное парциальное давление кислорода, которое проявляет свое действие на фоне низкой температуры воздуха и его сухости, высокой ультрафиолетовой радиации, резких суточных и сезонных перепадов температур и многих других природных факторов.

В то время как низкое парциальное давление кислорода является общим для любого горного комплекса, другие климатические факторы в разных широтах неоднородны и изменчивы. Поэтому на одинаковых высотах различных горных районов климат заметно отличается. Очевидно, в природных условиях речь может идти только об интегральном влиянии компонентов горного климата при ведущем значении низкого парциального давления кислорода (Миррахимов М.М., Гольдберг П.Н., 1978).

Значительный интерес представляет зависимость между горными условиями и связанными с ними медико-биологическими эффектами. Большинство исследователей соответственно влиянию на организм ведущего гипоксического фактора подразделяет горные уровни на низкогорье, среднегорье и высокогорье.

Клинические исследования свидетельствуют о том, что акклиматизация к высотной гипоксии повышает выносливость организма к ряду экстремальных факторов и может быть использована в целях профилактики и лечения многих заболеваний (Миррахимов М.М., 1977; Березовский В.А., Дейнега В.Г., 1988). Однако положительная сторона горного климата проявляется в основном на высотах до 2000 м, а высоты, превышающие 3000 м, могут оказывать отрицательное влияние на здоровье населения вплоть до развития дизадаптационной патологии (Миррахимов М.М., Гольдберг П.Н., 1978).

Иммунитет рассматривается сегодня не только как способ защиты от инфекции, но и как комплекс механизмов, направленных на сохранение постоянства антигенного состава внутренней среды организма и тем самым его целостности (Петров Р.В., 1976).

Одна из основных функций иммунитета состоит в осуществлении иммунологического надзора, т.е. в распознавании «своих» и «чужих» антигенов и элиминации последних из организма. Поэтому при изучении общих закономерностей перестройки реактивности в гипоксических условиях важным является исследование способности организма реагировать на генетически чужеродную антигенную информацию. По мнению I.L. Trapani (1966), иммунные реакции являются адекватной моделью для исследования влияния окружающей среды на реактивность организма.

Высотная гипоксия и устойчивость организма к инфекции

Влияние высотной гипоксии на противоинфекционную резистентность организма наиболее полно исследовано в условиях натурных и модельных экспериментов на животных.

Умеренная барокамерная гипоксия, по мнению многих авторов, приводит к активации механизмов иммунитета, устойчивость экспериментальных животных к инфекции при этом не снижается или возрастает. При высокой же и длительной гипоксии у адаптируемых к «высоте» животных резистентность к бактериальной и протозойной инфекции, напротив, заметно уменьшается (Капланский А.С., 1974). Имеются надежные данные о том, что в условиях продолжительной и глубокой барокамерной гипоксии, имитирующей высоту 5000 – 6000 метров, возрастает чувствительность экспериментальных животных к стрептококковой, стафилококковой, пневмококковой, брюшнотифозной, сальмонеллезной инфекциям, к трипаносомам и плазмодиям малярии, возбудителям туляремии, газовой гангрены (Сиротинин Н.Н., 1951; Кроткова М.П., 1966.) У таких животных тяжелее протекает катар верхних дыхательных путей, пневмония (Сиротинин Н.Н., 1951), сальмонеллез (Berry L.J., 1957; Seres-Sturm L., Peter M., 1965), септицемия и эндокардиты (Highman В., Altland P., 1964). Адаптация животных к гипоксии снижает превентивные свойства иммунных сывороток животных, иммунизированных живой туляремийной вакциной в отношении Bact. Tularensis (Ступницкий В.П., Музалевский А.Е., 1967). При этом можно считать установленным, что величина и «знак» наблюдаемых эффектов зависит, прежде всего, от степени гипоксии. Среди бактериозов исключение составляет туберкулезная инфекция, резистентность к которой в горных условиях на высоте свыше 4500 м несколько повышается (Trapani I.L., 1966). Согласно наблюдениям В.М. Давыдовой (1963, 1964), ежедневная, в течение месяца прерывистая барокамерная гипоксия с четырехчасовыми «подъемами» па «высоту» 4500 м смягчает у белых мышей течение экспериментального туберкулеза и увеличивает продолжительность жизни. По данным Г.С. Кана (1966), предварительная адаптация в течение 1 месяца к барокамерной гипоксии («высота» 4500 м и 7600 м) повышает резистентность белых мышей к последующему заражению туберкулезом за счет активации неспецифических механизмов противоинфекционной резистентности. Средняя продолжительность жизни таких животных на 48% превышает наблюдаемую в контрольной группе.

В то же время предварительная вакцинация мало сказывается на устойчивости животных к кислородному голоданию (Вайншельбаум Е.В., 1963).

Горные высоты выше 4700 м не снижают специфической вакцинирующей активности БЦЖ и не влияют на вызываемый ею защитный эффект (Trapani I.L., Cohn M.L., 1963). В эксперименте на морских свинках, вакцинированных БЦЖ, показано, что специфические факторы иммунитета в горных районах Тянь-Шаня (3200 м) формируются на уровне, обеспечивающем достаточно высокую устойчивость организма к туберкулезной инфекции (Есенаманов Т.А., 1977). Высокогорная гипоксия не влияет существенно на приживаемость и иммуногенность вакцины БЦЖ, т.е. на факторы, определяющие целесообразность применения вакцины с профилактической целью. Вакцина БЦЖ создает у экспериментальных животных в высокогорье выраженную защиту от туберкулеза (Есенаманов Т.А., 1980).

Кроме туберкулеза, в клинических условиях было показано благоприятное для организма влияние разреженного воздуха на течение коклюша. Терапевтический эффект в этом случае связан, по мнению Н.Н. Сиротинина (1951), с активацией механизмов общей резистентности.

Своеобразная картина выявляется в случае вирусных инфекций. В отличие от патологических процессов, вызываемых бактериями и простейшими, пребывание экспериментальных животных в условиях высокогорья повышает их резистентность к вирусным инфекциям. Об этом, в частности, говорят данные I.L. Trapani (1969), свидетельствующие об относительно высокой, связанной с интенсивным синтезом иммуноглобулинов 7S, устойчивости животных к некоторым вирусам при гипоксии (4500–4700 м). Объектом исследования служили линейные мыши, интраназально зараженные вирусом гриппа. При нормальном атмосферном давлении (контрольная группа) 50% животных погибли на 6-й, а на высоте – лишь на 28-й день после заражения. Титры антивирусных антител в горах были выше, чем на равнине, причем максимума они достигали через две недели после заражения. Эти данные согласуются с результатами Т.А. Крупиной с соавт. (1974), наблюдавшей у здоровых лиц, находившихся кратковременно на высоте 2100–2300 м, нарастание уровня антител, специфичных к вирусу гриппа. Барокамерная тренировка также повышала устойчивость животных к вирусной инфекции (Berry L.J., 1957).

Другие исследователи (Katler S.S., 1955) сообщают о том, что невысокая барокамерная гипоксия (3000 м) немного задерживает размножение вируса гриппа, а «подъем на высоту» 7000 м утяжеляет течение гриппозной пневмонии (Сиротинин Н.Н, 1951). Конкретные пути реализации указанных явлений остаются пока невыясненными, непонятно, например, почему у адаптирующихся к гипоксии животных снижение сопротивляемости к бактериальной и протозойной инфекциям сочетается с ее нарастанием по отношению к туберкулезу и заболеваниям вирусной этиологии.

Сравнительно высокую чувствительность животных к острым бактериальным инфекциям при значительных степенях разрежения воздуха можно связать с недостаточным снабжением кислородом системы иммунокомпетентных клеток и, вследствие этого, с угнетением синтеза антител, однако сам вопрос о наличии прямой корреляции между устойчивостью животных к инфекции и содержанием в крови антител далек от своего решения (Капланский А.С, 1971). Достаточно проблематична и высказанная Н.Н. Сиротининым (1951) точка зрения о том, что снижение устойчивости организма к патогенным анаэробам может быть следствием их усиленного размножения и повышения инвазивности в атмосфере с низким парциальным давлением кислорода, т. к. эти физические условия явно недостаточны для обеспечения развития таких облигатных анаэробов, как группа Perfringens. Более вероятным является объяснение снижения защиты от бактериальной инфекции частичным подавлением иммунобиологический реактивности организма вследствие нарушения при гипоксии окислительных процессов в цикле Кребса. Усиление резистентности к вирусной инфекции также, возможно, связано с энергетическим голоданием при блокаде цикла Кребса, приводящим к торможению репродукции вирусов (Berry L.J. с соавт., 1955). Большое значение для интерпретации указанных явлений имеет изучение влияния гипоксии на выработку интерферона, ингибирующего репродукцию вирусов, однако эта сторона вопроса в литературе пока не освещена.

Степень влияния гипоксии на противоинфекционную резистентность зависит в большей мере от генотипа животных. Показано, что при подъеме на одну и ту же высоту 3500 м. устойчивость различных линий мышей к инфекции, вызываемой Е. Coli, меняется по-разному. Однако в рамках экологической иммунологии использование только чистолинейных животных вряд ли оправдано, так как эксперимент при этом отрывается от естественных условий смешанных популяций (Васильев Н.В., 1974).

Учитывая, что в горах низкое парциальное давление кислорода проявляется на фоне интегрального действия многих других климатических факторов, представляет интерес изучить устойчивость животных к инфекции в условиях природной гипоксии. При этом следует помнить, что особенности противоинфекционного иммунитета у горцев могут быть связаны не только с горной гипоксией, но и с генетическими факторами, а также с рядом социально-бытовых моментов.

Иммунный статус и неспецифическая резистентность организма у жителей разных высот

Природные условия высокогорья весьма специфичны и это накладывает отпечаток на деятельность различных физиологических систем организма, включая систему иммунитета. К особенностям природной обстановки высокогорья, помимо гипоксии и гелиогеографических моментов, следует отнести также бедность окружающей среды растительными аллергенами и низкую загрязненность местности бактериальной флорой.

У горцев Центрального Тянь-Шаня (1840, 2600–2800 м), в отличие от жителей низкогорья (760 м), снижены бактерицидность сыворотки крови и такие показатели ее литической потенции, как активность комплемента, лизоцима и бета-лизинов. У них снижены также фагоцитарный индекс нейтрофилов и моноцитов и интенсивность восстановления ими нитросинего тетразолия в диформазан соответственно высоте местности проживания. Все это создает впечатление, что у аборигенов гор напряженность неспецифических факторов резистентности организма ниже, чем у жителей равнины.

Поскольку основным продуцентом лизоцима являются фагоциты, Р.С. Саалиева (1975) провела сопоставление этих показателей у горцев Тянь-Шаня (1760 м). Было замечено снижение активности лизоцима параллельно падению фагоцитарной функции лейкоцитов. У этих лиц также был снижен комплементарный титр сыворотки крови. Подобные исследования проводились и в возрастном аспекте. У детей, проживающих постоянно в условиях высокогорной гипоксии Тянь-Шаня, также наблюдалось снижение фагоцитарной и лимфоцитарной активности сыворотки крови (Комаров Г.А., Григорьева Ф.М., 1979).

Таким образом, у постоянных жителей разных горных высот снижение неспецифических факторов резистентности организма коррелирует с высотой местности их проживания и тем самым с парциальным давлением кислорода.

Существенные изменения отмечены и в различных звеньях приобретенного иммунитета, замкнутых как на Т-, так и на В-субпопуляциях лимфоцитов. Например, у коренных жителей Тянь-Шаня, проживающих на высоте 2600 м над уровнем моря, уровень IgM, а также титры стафилококкового антитоксина и антистрептолизина-О ниже, чем у жителей низкогорья, – скорее всего, за счет меньшей обсемененности окружающей среды бактериальной микрофлорой (Тулебеков Б.Т., 1977). Не исключено, что именно низким антистафилококковым иммунитетом можно объяснить выявленную нами у жителей гор относительно высокую – примерно в два раза выше, чем в низкогорной местности, – неспецифическую заболеваемость легких.

Большое значение для оценки иммунологического статуса жителей гор имеет определение содержания у них Т- и В-популяций лимфоцитов. Исследования, проведенные в горах Тянь-Шаня и Восточного Памира (760, 1700–1800, 2020, 3600 м), показали, что для постоянных жителей высокогорья характерно снижение содержания в крови Т-розеткообразующих лимфоцитов и их функциональной активности в Ф1 А-тесте соответственно высоте местности проживания. Т-лимфопения у горцев., проживающих на высоте 3600 м, сочеталась с возрастанием удельного содержания в крови В-лимфоцитов и уровня иммуноглобулинов А и G. В данном случае, очевидно, можно говорить о своеобразной перестройке иммунитета у горцев соответственно экологическим особенностям высокогорной местности.

Согласно другим исследованиям, у аборигенов западных Гималаев (3692 м) и уроженцев уровня моря, проживающих на той же высоте в течение 2 лет, имеет место усиление бласттрансформации лимфоцитов с ФГА и интенсификация иммунного ответа на внутрикожное введение динитрохлорбензола, по сравнению с постоянными жителями уровня моря. Нарастание титра ВИ-агглютининов после введения ТАБ – вакцины у них также выше, чем у жителей уровня моря.

Есть серьезные основания полагать, что сложная картина иммунологических сдвигов, выявленная у жителей высокогорья, не может быть интерпретирована прямолинейно и упрощенно в терминах «повышение» или «понижение». Речь идет скорее о перестройке системы иммунитета и формирования новой «нормы», адекватной средовым условиям. При этом, естественно, одни звенья иммунологической реактивности могут быть снижены, а другие, напротив, повышены.

Хорошо известно, что в природных условиях высокогорья происходит интегральное влияние на организм многих слагающих компонентов горного климата при ведущем значении горной гипоксии. Нами изучались особенности функционирования иммунной системы у постоянных жителей различных горных высот (Китаев М.И., Собуров К.А., Гончаров А.Г., 1998).

Иммунологическое обследование включало определение в крови Т-и В-лимфоцитов и субпопуляций Т-клеток методом непрямой поверхностной иммунофлюоресценции с помощью моноклональных антител. Оценку фагоцитарной активности моноцитов проводили в тесте с монодисперсными частицами латекса. Для постоянных жителей высокогорья Тянь-Шаня и Памира (3200–3600 м) оказалось характерным снижение содержания в крови Т-лимфоцитов с экспрессированными на них мембранными антигенами СД 5⁺ (все Т-лимфоциты), СД 3⁺ (зрелые Т-лимфоциты), СД4⁺ (Т-хелперы-индукторы), что свидетельствует о более низком уровне функционирования у них Т-звена иммунитета по сравнению с таковым у жителей низкогорной и среднегорной местности.