СПОСОБ ОЦЕНКИ АДАПТИРОВАННОСТИ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ ПО УРОВНЮ ЛИМФОПРОЛИФЕРАЦИИ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ АРКТИКИ Российский патент 2021 года по МПК G01N33/48 

Изобретение относится к физиологии, иммунологии, лабораторной диагностике, патофизиологии и предназначено для оценки адаптированности иммунной системы по уровню лимфопролиферации человека к неблагоприятным воздействиям внешней среды в условиях экстремального климата Арктики.

Проблема оценки и сохранения функциональных резервов организма в условиях Севера является важнейшей в концепции здоровья. Поддержание достаточных приспособительных возможностей организма, т.е. обеспечение здоровья, находится в прямой зависимости от функциональных резервов организма, от его способности мобилизовать эти резервы для поддержания и сохранения гомеостаза в изменяющихся условиях среды.

Известно, что трансферрин поддерживает клеточную пролиферацию, обеспечивая клетки железом для осуществления важнейших метаболических процессов. При лимфопролиферативных процессах лимфоциты автономно синтезируют трансферрин и также утилизируют железо. Подверженные влиянию антигена или митогена лимфоциты, экспрессируя рецепторы к ИЛ-2, запускают в определенном клеточном цикле рецепторы к трансферрину. Эффекты трансферрина, как промотора клеточной пролиферации, отличаются от эффектов свободного и ионизированного железа [Элементный статус населения России. Ч. 1-5. под ред. Скального А.В., Киселева М.Ф. - Спб.: Медкнига «ЭЛБИ-Спб», 2011-2014- ISBN 978-5-91322-017-2: Микроэлементы и спорт. Персонализированная коррекция элементного статуса спортсменов: монография. Скальный А.В., Зайцева И.П., Тиньков А.А.; под общ. ред. Скального А.В. - М.:Спорт, 2018 - ISBN 978-5-9500181-9-0: Иммунореактивность жителей Западной Сибири / В.В. Пастухов, Т.Ф.Соколова, Ю.В. Редькин, Д.Н. Тарасевич. - Омск: Изд-во мед. ин-та, 1992. - 90 с; Смирнов B.C. Иммунодефицитные состояния / B.C. Смирнов, И.С. Фрейдлин. - СПб: Фолиант, 2000. - 568 с]. При различных воспалительных процессах ФНО-альфа вызывает деградацию трансферрина. Снижение уровня содержания железа в организме обусловливает резкое снижение цитотоксичности киллеров и продукции интерферона моноцитами [Динамика изменений параметров углеводного обмена, биоэлементов и инсулярного аппарата у детей и подростков в зависимости от стадий полового развития на юге Архангельской области / О.С. Власова, Ф.А. Бичкаева, А.В. Ткачев и др. // Биологические аспекты экологии человека: Материалы Всерос.конф. с междунар. участием. - Архангельск, 2004. - Т. 1. - С.88-91. - (Прил. к журн. "Экология человека"; №4); Конончук К.С. Состояние некоторых показателей клеточного и гуморального иммунитета у больных с хронической неспецифической легочной патологией / К.С. Конончук, А.Ф. Гариб, Ш.Г. Гаппаров // Методология, организация и итоги массовых иммунологических обследований: Тез. докл. Всесоюз. конф. - Ангарск, 1987. - С.137-138]. Кроме промоторной функции трансферрин сам по себе способен давать иммуномодулирующие эффекты: фрагменты консервативной области его молекулы обладают иммуносупрессивным влиянием, а фрагменты, участвующие в ассоциации с ТФ-рецептором оказывают блокирующий эффект на бластгрансформацию. Увеличение содержания трансферрина в плазме оправдано его ролью в окислительно-восстановительных процессах и с точки зрения повышения иммунологической реактивности. Наличие трансферрина у жителей Севера определяет направленность возможных компенсаторных действий и является основой для разработки эффективных профилактических мер. Комплекс их должен быть направлен на поддержание окислительных процессов в организме и обеспечение стимуляции Т-лимфоцитов. У северян чаще развиваются заболевания, сопровождающиеся извращенными окислительными процессами (преобладают формы вредного для клеток и тканей перекисного окисления), происходят другие изменения обмена веществ. Сохранение гомеостаза в значительной степени зависит от эффективности иммунной системы, обеспечивающей поддержание внутренней целостности организма и защиту от влияний внешней среды [Щеголева Л.С. Резервные возможности иммунного гомеостаза у человека на Севере. - Екатеринбург: УрО РАН, 2007. - 207 с; Добродеева Л.К. Эколого-физиологические подходы в решении вопросов районирования северных территорий // Экология человека. - 2010. - №10. - С.3-11; Сергеева Т. Б. Физиологическая значимость содержания цитотоксических лимфоцитов (CD8⁺, CD16⁺) в периферической крови у человека на севере: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. биол. наук. - Архангельск, 2015. - 18 с; Щеголева Л.С. Формирование иммунологической недостаточности человека на Севере: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. биол. наук. - Архангельск, 1996. - 14 с].

Архангельская область в отличие от других северных регионов РФ имеет очень серьезную антропогенную нагрузку в виде атомного полигона на архипелаге Новая Земля, центра атомного судостроения в г. Северодвинск, Плесецкого космодрома и целлюлозно-бумажного производства. Совместное влияние дискомфортных климатических параметров и плохих экологических условий резко усугубляет неблагоприятное воздействие на организм, обусловливает развитие тяжелых стрессовых реакций вместо тренирующего и закаливающего влияния. В этой обстановке адаптация человека к постоянно меняющимся условиям жизни проходит более напряженно, с повышенными затратами, с использованием альтернативных, иногда не экономичных путей регуляции и сохранения постоянства внутренней среды. В конечном итоге происходит перенапряжение и нарушение адаптационных механизмов организма, что предполагает развитие предболезненных и хронизации основных патологических процессов [Черешнев В.А. Физиология иммунной системы и экология / В.А. Черепшев, Н.Н. Кеворков, Б.А. Бахметьев и др. // Иммунология. - 2001. - №3. - С.12-16; Федоров А.И. Иммунологическая реактивность трудоспособного населения в природно-климатических условиях Якутии: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. биол. наук.-Архангельск, 2010. - 18 с; L.S. Shchegoleva et al 2019. The immune status of Subarctic residents with different professional backgrounds / L.S. Shchegoleva, E.Yu. Shashkova, O.E. Filippova, M.V. Nekrasova, T.B. Sergeeva and M.V. Menshikova // Published under licence by IOP Publishing Ltd // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 263 012049; doi:10.1088/1755-1315/263/1/012049; M.S. Kabbani and L.S. Shchegoleva 2019. Differentiated T-Cells Ratio in the Immune Response in Residents of Arctic and the Middle Zone of the Russian Federation // Published under licence by IOP Publishing Ltd // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 263 012031; doi:10.1088/1755-1315/263/1/012031].

Известны аналогичные исследования о влиянии дискомфортных климатических параметров Севера на организм человека, что обусловливает в основном 3 группы изменений: повышенный уровень метаболических затрат для поддержания гомеостаза и баланса обмена веществ; торможение возрастного развития ряда систем; и более раннее сокращение резервных возможностей [Vlasova О.S., Tretyakova Т.V., Bichkaeva F.А., Baranova N.F. Associations between Polyunsaturated Fatty Acids and Parameters of Carbohydrate Metabolism in Girls of the North. Ekologiya cheloveka [Human Ecology]. 2019, 6, pp.51-58]. Более интенсивно приходится работать, вероятно, почти всем жизнеобеспечивающим системам. В иммунной системе регистрируется повышенная активность, что выражается высокими концентрациями в крови активированных иммунокомпетентных клеток, сывороточных иммуноглобулинов, циркулирующих иммунных комплексов, аутоантител. Особенностью эндокринного статуса является более высокие уровни содержания АГТГ и кортизола, как будто бы человек находится в условиях хронического стресса [Добродеева Л.К. Влияние природных факторов Севера на эндокринную и иммунную системы организма / Л.К. Добродеева, А.В. Ткачев // Материалы 18 съезда физиологов. - Казань, 2001. - С.509-510; Добродеева Л.К. Влияние среды обитания на иммунологическую реактивность, медико-демографические показатели и заболеваемость населения Архангельской области / Л.К. Добродеева, Л.П. Жилина. - Архангельск, 2003. - 250 с].

Постоянные небольшие отклонения, значительные суточные и сезонные температурные изменения внешней среды вызывают различные поведенческие и терморегуляторные реакции приспособления временного и более стойкого характера. Климатофизиологические реакции рассматриваются как благоприятные или адекватные, если отклонения в реакциях функциональных систем от обычного уровня служат стимулом к развертыванию процессов саморегуляции, возвращающих данные системы к оптимальному режиму функционирования. Исследования И.С. Кандрора [Кандрор И.С. Очерки по физиологии и гигиене человека на Крайнем Севере / И.С. Кандрор. - М.: Медицина, 1968. - 280 с] показали, что в условиях полярного дня наступает удлинение периода дневного возбуждения и перевозбуждения центральной нервной системы; в период полярной ночи - удлинение фазы ночного торможения. Происходит снижение основного обмена в полярную ночь. Начальный период акклиматизации характеризуется угнетением функции кроветворения и ослаблением функции коры надпочечников, хотя возможно и некоторое повышение функции коры надпочечников и увеличение содержания предшественников катехоламинов, повышающих потенциальные возможности организма и предупреждающе истощение симпатико-адреналовой системы при чрезмерном охлаждении тела. По окончании полярной ночи наблюдается снижение компенсаторных реакций на физическую нагрузку у менее тренированных людей [И.С. Кандрор, Д.М. Демина, Е.М. Ратнер. Физиологические принципы санитарно-климатического районирования территории СССР, С.5-6, 42-46].

Иммунитет как система защиты контролирует сохранение постоянства гомеостаза, определяемое фенотипической индивидуальностью данного конкретного человека. Поэтому состояние иммунной системы и уровень ее реактивности интегрально отражают функциональное состояние организма, его реальные возможности адаптироваться в дискомфортных условиях жизни.

Иммунобиохимическая адаптация организма относится к первой фазе адаптации организма к развитию резких погодных условий; ко второй фазе относятся клинико-физиологическая аллергизация, или проявление повышенной чувствительности организма (3 и 4 тип), включающая нейрогуморальные, иммуноаллергические и психосоматические изменения; третья фаза - развитие клинико-физиологических проявлений (реакция или обострение заболевания). Количество лиц, проявляющих чувствительность в отношении отдельных элементов погоды не превышает 12-18% [Н.В. Васильев. О путях изучения иммунологической реактивности организма в условиях севера. // Сборник научных трудов «Климато-медицинские проблемы и вопросы медицинской географии Сибири». Сибирский филиал академии медицинских наук СССР. Том 1. 1974 г. Под ред. Проф. Васильева Н.В. - С.34-37].

Кроме того, известно, что адаптационные возможности организма можно определить, как способность приспосабливаться к окружающим условиям. Для перестройки уровня функционирования важных систем или сохранения заданного уровня в новых условиях требуется мобилизация ресурсов и соответствующая активация регуляторных механизмов. Достигнутый результат может быть недостаточным для обеспечения полной адаптации организма к новым условиям или адаптация может быть достигнута ценой значительного напряжения механизмов регуляции. Наконец в ряде случаев, при низких адаптационных возможностях организма или при незначительной силе стрессорного воздействия, гомеостатические реакции не достигают своей цели. Такие состояния характеризуют как дизадаптацию, так и нарушение гомеостаза. Таким образом, в представленных работах функциональные состояния организма в интервале между нормой и патологией, между полной адаптацией к условиям окружающей среды и дизадаптацией включают целый ряд переходных состояний, так называемых донозологических и преморбидных состояний, но не рассматривается вариант иммунной адаптации [Здоровье населения Европейского Севера России на рубеже XXI века / Авт.-сост. Л.А. Соколова; Под ред. Р.В. Банниковой и др. - Архангельск: Издат.центр СГМУ. 2002. - 580 с; Данилова Р.И. Стратегия адаптивных реакций женского организма в экстремальных условиях жизнедеятельности: Дис. … д-ра биол. наук / Р.И. Данилова. - Архангельск, 1996. - 387 с; L.S. Shchegoleva et al 2019. The immune status of Subarctic residents with different professional backgrounds / L.S. Shchegoleva, E.Yu. Shashkova, O.E. Filippova, M.V. Nekrasova, T.B. Sergeeva and M.V. Menshikova // Published under licence by IOP Publishing Ltd // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 263 012049; doi: 10.1088/1755-1315/263/1/012049 (Scopus, Q); M.S. Kabbani and L.S. Shchegoleva 2019. Differentiated T-Cells Ratio in the Immune Response in Residents of Arctic and the Middle Zone of the Russian Federation // Published under licence by IOP Publishing Ltd // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 263 012031; doi: 10.1088/1755-1315/263/1/012031 (Scopus, Q)]. При дальнейшем напряжении регуляторных систем, в состоянии неудовлетворительной адаптации к внешним условиям, гомеостаз сохраняется только благодаря значительному напряжению регуляторных систем либо за счет включения компенсаторных механизмов. При этом высока вероятность развития специфических патологических изменений на органо-системном уроне. Подобные исследования достаточно полно описаны только для космической медицины [Баевский P.M. Концепция физиологической нормы и критерии здоровья / P.M. Баевский // Рос.физиол. журн. им. И.М. Сеченова. - 2003. - Т. 89, №4. - С.473-487.; Баевский P.M. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний / P.M. Баевский, А.П. Берсенева. - М.: Медицина, 1997. - 236 с; Баранов В.М. Адаптационные возможности организма как показатель здоровья / В.М. Баранов, P.M. Баевский // Экология человека. Архангельск. - 2004. - Прилож №4. - С.28-32.].

Исходя из вышеизложенного, функциональное состояние человека должно оцениваться с учетом индивидуальных, типологических и возрастно-половых особенностей, реального функционального резерва. Высокие адаптационные возможности организма и значительные функциональные резервы позволяют выбирать наиболее оптимальную стратегию при разнообразных воздействиях. Чем ниже адаптационные возможности, тем однотипнее реакции, тем меньше арсенал вероятных ответов организма на изменения окружающей среды. Авторы указывают, что прогнозирование поведения больного организма неизмеримо проще, чем здорового. Речь должна идти не о выявлении болезни, а об оценке уровня здоровья, об определении запаса резервных возможностей [Баранов В.М. Адаптационные возможности организма как показатель здоровья / В.М. Баранов, P.M. Баевский // Экология человека Архангельск. - 2004. - Прилож №4. - С.28-32.].

Информация об иммунологической реактивности резервных возможностях иммунного гомеостаза у человека на Севере заслуживает особого внимания в виду дискомфортности климатических условий жизни. Выяснение общих закономерностей изменений иммунологической реактивности человека на Севере, выявление резервных и компенсаторных возможностей иммунного гомеостаза в конкретных условиях или в связи с определенными факторами дает возможность предвидения и управления. А поскольку иммунитет значим в любой патологии, то только знание региональных особенностей иммунологической реактивности может обеспечить достаточно рациональную специфику лечебно-профилактических мер для предотвращения осложнений, деструкций, генерализации, хронизации патологических процессов и онкогенеза.

Важнейшими вопросами, стоящими перед физиологией, экологией и биоклиматологией человека на современном этапе являются: изучение механизмов адаптации людей, резервных и компенсаторных возможностей организма в различных климатогеографических зонах и районах на индивидуальном, групповом и организменном уровне; выявление специфических и неспецифических реакций организма человека; разработка средств и методов профилактики, лечения и реабилитации расстройств и заболеваний, вызванных экологическими факторами. Таким образом, неблагоприятные природно-климатические условия на большей части территории Архангельской области, отличающиеся повышенным медико-биологическим риском для жизни населения, требуют крупномасштабных и разноплановых исследований и компенсационных мер, обеспечивающих максимальную нивелировку негативного влияния сложных условий жизнедеятельности на организм человека [Щеголева Л.С. Регрессионный анализ в оценке состояния иммунной системы / Л.С. Щеголева, Л.К Добродеева, Е.М. Дюжикова // Журнал "Клиническая лабораторная диагностика". - Москва. - Медицина. - N3. - 1999. - 13-15 с; Системно-динамический подход к анализу адаптивных реакций человека / Т.И. Баранова, Д.Н. Берлов, Р.И. Коваленко и др. // Биологические аспекты экологии человека: Материалы Всерос.конф. с междунар. участием. - Архангельск, 2004. - Т. 1. - (Прил. к журн. "Экология человека"; №4).- С.31-34.; Сметании А.В. Архангельская область: между прошлым и будущим / А.В. Сметанин. - Архангельск, 2002. - 515 с; Смирнов B.C. Иммунодефицитные состояния / B.C. Смирнов, И.С. Фрейдлин. - СПб: Фолиант, 2000. - 568 с; Смирнов С.В. Особенности иммунного ответа на холодовую травму / С.В. Смирнов // Холодовая травма: Тез. докл. конф. - Л., 1989. - С.77-78].

Вопросы медико-биологической оценки и прогнозирования здоровья северян, как уже отмечалось, изучены недостаточно, но именно биологическое понимание направленности и значимости адаптивных процессов для жизненного цикла человека и популяции в целом позволит прогнозировать характер здоровья будущих поколений северян, наметить и определить средства его оптимизации.

Представляло интерес выявить особенности адаптированности иммунной системы по уровню лимфопролиферации человека к неблагоприятным воздействиям внешней среды в условиях экстремального климата Арктики у людей 40-60 лет, проживающих в г. Архангельске.

Известен способ быстрого выявления риска Т-хелперного дефицита у взрослых практически здоровых лиц различного социально-профессионального статуса (кочевые, оседлые лица) в условиях Арктики [Патент 2614702. Опубл. 27. 03.2017 https://elibrary.ru/item.asp?id=38261527]. Заявленный способ позволяет выявить людей, имеющих риск патологии, связанной с иммунодефицитом Т-хелперного звена иммунитета при профотборе для работы в экстремальных условиях Приарктического региона, а также с целью профилактики лиц, ведущих кочевой образ жизни, включающий забор крови из вены, определение соотношения отдельных фенотипов иммунокомпетентных клеток периферической крови, определение их активности и суждение о иммунодефиците, отличающийся тем, что определяют общее количество лимфоцитов, малых лимфоцитов в лимфоцитограмме и содержание зрелых функционально активных Т-клеток CD3, при содержании общего количества лимфоцитов меньше 1,5⋅10⁹ кл/л и клеток CD3 меньше 1,5⋅10⁹ кл/л судят о риске формирования Т-хелперного дефицита.

Известен способ раннего прогнозирования сердечно-сосудистой патологии у практически здоровых мужчин, работающих вахтовым методом в Арктическом регионе, на наш взгляд наиболее технически близкий по достигаемому техническому результату [Патент 2687067. Опубл. 07.05.2019 г. https://elibrarv.ru/item.asp?id=381464551. Способ включает забор крови из вены у практически здоровых вахтовиков, определение фенотипов лимфоцитов периферической крови, определение иммунологического показателя и прогнозирование течения болезни, отличающийся тем, что выявляют риск формирования сердечно-сосудистой патологии у лиц со стажем работы в экстремальных профессиональных и климатических условиях Арктики более 5 лет, в периферической венозной крови определяют содержание цитотоксических лимфоцитов (CD8⁺), лимфоцитов с рецепторами к трансферрину (CD71⁺) и антигенам гистосовместимости II класса (HLA-DR), при содержании CD8⁺ более 0,40⋅10⁹ кл/л, CD71⁺ и HLA-DR⁺ менее 0,50⋅10⁹ кл/л прогнозируют раннюю высокую вероятность развития сердечно-сосудистой патологии.

Известны способы определения соотношения фенотипов лимфоцитов периферической крови у взрослых практически здоровых лиц в различных климато-экологических и профессиональных условиях в процессе физиологической регуляции иммунного ответа, а также определение резервных возможностей иммунного гомеостаза у человека на Севере в зависимости от пола, возраста и под нагрузками жирового завтрака, глюкоза-тест толерантности в условиях повышенного уровня кортизола в периферической крови и в условиях его дефицита, выбранные нами за прототип, [Филиппова О.Е. Соотношение фенотипов лимфоцитов периферической крови у людей в процессе физиологической регуляции иммунного ответа: автореф. дис. … канд. биол. наук / О.Е. Филиппова. - Архангельск, 2015. - 20 с; Щеголева Л.С. Резервные возможности иммунного гомеостаза у человека на Севере. - Екатеринбург: УрО РАН, 2007. - 207 с]. Способ включает забор крови из вены, определение соотношения отдельных фенотипов иммунокомпетентных клеток периферической крови у людей, проживающих в условиях средней полосы (г.Москва) и Приарктического региона (г.Архангельск), определение дефицита активности иммунокомпетентных клеток и суждение о снижении эффективности иммунной защиты или лечебных мероприятий. Выявлено, что иммунные реакции, сопровождающие реакции воспаления включают пролиферацию лимфоцитов, увеличение содержания активированных лимфоцитов (CD25+, CD71+, HLA-DR+), а также (NKCD16), Т-хелперов (CD4+) и цитолитических супрессоров (CD8+); уровни выраженности указанных реакций зависят от содержания в крови провоспалительных цитокинов. Кроме того, выявленные в работе [Щеголева Л.С. Резервные возможности иммунного гомеостаза у человека на Севере. - Екатеринбург: УрО РАН, 2007. - 207 с] механизмы формирования резервных возможностей адаптивного иммунного ответа крайне громоздки. Указанные способы содержат определения конкретных механизмов формирования иммунологической недостаточности для суждения о риске развития именно сокращения резервных возможностей иммунного гомеостаза и не отражают общей оценки адаптированности иммунной системы в меняющихся условиях среды. Необходимость сопровождения данного способа сопряжена с многочисленными исследованиями, что в значительной степени повышает трудоемкость, временной период и экономические затраты описываемого аналога изобретения. Кроме того, указанный способ не содержит конкретного краткого определения состояния иммунного статуса с признаками иммунологической компенсации для суждения о адаптированности иммунной системы по уровню лимфопролиферации человека к неблагоприятным воздействиям внешней среды в условиях экстремального климата Арктики.

Предложенный нами способ не предполагает подобных действий, происходит лишь регистрация уже существующего in vivo уровня содержания лимфоцитов с фенотипами CD10, CD71 с последующим суждением об адаптированности иммунной системы человека к неблагоприятным воздействиям внешней среды в условиях экстремального климата Арктики как в норме (вахтовый режим работы, кочевье, вакцинация и др.), так и при патологии (успешная реконвалесценция и реабилитация в том числе послеоперационного периода). Изобретение позволяет в обычных условиях гематологической лаборатории без дополнительных затрат на приобретение широкого спектра моноклональных антител, аппаратуры и материалов выявить состояние адекватного адаптивного ответа иммунного гомеостаза. Уникальное изобретение, превосходящее по техническому уровню аналоги в РФ (Патент РФ №2639514, опубл. 21.12.2017; Патент РФ №2698797, опубл. 30.08.2019; Патент РФ №2640954, опубл. 12.01.2018; Патент РФ №2687067, опубл. 7.05.2019; Патент 2614702. Опубл. 27. 03.2017; Патент РФ №2657433, оубл. 13.06.2018; Патент РФ №2514019, опубл. 27.04.2014).

Предложенное нами изобретение можно осуществить в течение 3-5 часов рабочего времени одного лаборанта-исследователя с применением лишь стандартного гематологического анализатора и микроскопа. Это позволяет экономить производственные ресурсы диагностических медицинских учреждений, а также дает возможность оценить состояние резерва пула иммунокомпетентных клеток, дать суждение о наличии резервных возможностей иммунного гомеостаза и об активности адаптивного иммунного ответа у практически здоровых людей.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа, позволяющего определить минимальное число иммунологических параметров, позволяющих быстро выявить людей, адаптированных по уровню лимфопролиферации, с адекватной иммунной регуляцией в экстремальных условиях Арктического региона с целью профилактики срыва резервных возможностей иммунного гомеостаза, применения адекватной нагрузки при исполнении профессиональной деятельности.

Технический результат состоит в том, что способ позволяет проводить быструю скрининговую диагностику, сократить время и упростить методику отбора лиц с адаптированной иммунной системой по уровню лимфопролиферации в условиях Арктики. Что крайне важно для профотбора и результатов реабилитации.

Технический результат достигается тем, что способ прогнозирования формирования адекватных иммунных реакций адаптивного иммунитета, включающий забор крови из вены, согласно изобретению, позволяет определить минимальное количество фенотипов лимфоцитов и судить о полной адаптированности и эффективности иммунной защиты в экстремальных условиях Арктики.

Поставленная цель достигается тем, что в крови практически здоровых людей, проживающих в условиях Арктики, определяют содержание лимфоцитов CD10⁺, отражающих уровень потенциальной лимфопролиферации, и лимфоцитов CD71⁺ с рецепторами к трансферрину, свидетельствующих об уровне кислородного тканевого обмена через Fe². При увеличении содержания клеток CD10⁺ и CD71⁺ в пределах 0,50-0,60⋅10⁹ кл/л судят о формировании устойчивой адаптированности иммунной системы в меняющихся условиях среды.

Заявленный нами способ осуществляется следующим образом. Кровь для исследования берется из локтевой вены в объеме 3 мл до 10 часов утра, натощак, в вакуумные пробирки Vacuette с антикоагулянтом K3EDTA. Общее содержание лимфоцитов выявляется на стандартном гематологическом анализаторе. Учет фенотипов лимфоцитов осуществляется при помощи микроскопа с иммерсионным увеличением объектива ×100 и окуляра ×10, с подсчетом 100 клеток на клавишных лабораторных счетчиках.

Предлагаемым способом обследовано 96 мужчин (40-60 лет, г. Архангельск, 50 человек) и г. Москва (46 человек, офисные работники). Исследование выполнено в соответствии с комплексным планом НИР ФГБУН ФИЦКИА РАН им. Академика Н.П. Лаверова (Института физиологии природных адаптаций) г. Архангельск в лаборатории регуляторных механизмов иммунитета (зав. лаб. д.м.н., профессор, засл. деятель науки РФ Л.К. Добродеева) по теме «Выявление иммунных, эндокринных и метаболических маркеров возрастных перестроек функций человека, разработка методов сохранения работоспособности и продления активного периода жизни» (номер государственной регистрации 0120.0.951605). Фрагмент исследования по приполярному региону был осуществлен при финансовой поддержке Грантов УрО РАН №11-4-НП-330, 2012; №12-У-4-1021, 2012; №12-4-5-025, 2012; Администрации Архангельской области №08-2013-03а, 2013; в лаборатории физиологии иммунокомпетентных клеток (завлаб д.б.н., профессор Л.С. Щеголева) по теме «Физиологическая значимость особенностей функциональной и рецепторной активности иммунокомпетентных клеток у людей в экстремальных меняющихся условиях среды (№ государственной регистрации АААА-А15-1151122810184-6), (с 09.12.2019 № государственной регистрации АААА-А15-1151122810184-6 изменен на АААА-А19-119120990059-4); работа по обследованию жителей г. Москвы осуществлялась в рамках программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Фундаментальные науки - медицине», МК «Биолам», рук. Л.К. Добродеева, 2004-14.

Для анализа использовалась венозная кровь, взятая утром натощак. Обследуемые лица являлись практически здоровыми добровольцами, у которых на момент взятия крови не было острых заболеваний (по заключению врача местной поликлиники) и с письменного согласия респондентов. При этом соблюдались нормы биомедицинской этики в соответствии с документом «Этические принципы проведения медицинских исследований с участием людей в качестве субъектов исследования» (Хельсинская декларация Всемирной медицинской ассоциации 1964 г. (с изменениями и дополнениями 2013 г.). Комплекс лабораторных исследований включал определение в периферической крови абсолютного содержания лимфоцитов и их фенотипов: CD5⁺, CD3⁺, CD4⁺, CD8⁺, CD10⁺, CD71⁺ и иммуноглобулинов IgA и IgE. Содержание фенотипов лимфоцитов изучали с помощью непрямой иммунопероксидазной реакции с использованием моноклональных антител на препаратах лимфоцитов типа «высушенной капли» производства НПЦ МедБиоСпектр г. Москва. Результаты обработаны с использованием пакета прикладных программ «Statistica 6.0» («StatSoft», США). Тип исследования ретроспективный, выборки случайные, одномоментные. Генеральная совокупность - жители севера Европейской территории России. Достоверность различий между группами оценивали с помощью параметрического t-критерия Стьюдента для независимых выборок и непараметрического критерия U-Манна-Уитни. Статистическая достоверность присваивалась при значении р<0,05. Корреляционный анализ проводился с выявлением коэффициента линейной корреляции Пирсона (r) и оценкой его достоверности р<0,05.

Доля зрелых Т-клеток от общего количества циркулирующих лимфоцитов составляет в среднем 48,79%, (43-53% в пределах М±σ); в том числе 48,84% у москвичей и 46,61% у жителей Архангельска. Высокий удельный вес незрелых Т- лимфоцитов на периферии снижает эффективность реакций адаптивного иммунитета, что выявляется низким уровнем РБТЛ, индуцированной ФГА (в 28,00%). Частота регистрации дефицита содержания в периферической крови зрелых Т-лимфоцитов (<1,0⋅10⁹ кл/л) в среднем составила 48,79±1,14%, (43-53% в пределах М±σ) и соответственно 45,39 и 52,91% в зависимости от группы обследованных лиц. Дефицит содержания Т-хелперов составил соответственно 3,29±1,03 и 19,08±1,51%. Снижение уровня содержания зрелых Т-клеток менее 40,0% обусловливает низкое содержание Т-хелперов (CD4⁺). Более 60,0% зрелых Т-лимфоцитов несут кластер CD4⁺: в среднем 60,08%, без существенных различий у жителей Москвы 58,49 и Архангельска 63,11%.

Активированные Т-лимфоциты (с рецепторами к трансферрину, CD71⁺ составляют соответственно 68,32 и 52,48% от содержания зрелых Т-лимфоцитов (CD3⁺) без существенных различий в зависимости от климата и места проживания обследованных лиц).

Появление рецептора к трансферрину обеспечивает дополнительное поступление железа в клетку, что необходимо при дефиците энергетического ресурса (R. Metzgar, М. Borowitz, N. Jones et all., 1981). С экспрессией CD71⁺ лимфоциты активируются и начинают пролиферировать (М. Los, Н. Scheme, K. Hexel, P. Baeuerle, et all., 1995). Лимфоциты начинают активно синтезировать IL-2 сразу после появления мембранного рецептора к трансферрину; сам трансферрин стимулирует синтез ДНК, активирует Т-лимфоциты, выработку интерлейкина-2, стимулирует пролиферацию (V. Gerriets, J. Rathmell, 2012; D. Kominsky et al., 2010). Через рецептор к IL-2 активировано 68,34% зрелых Т-клеток (67,92% у москвичей и 69,79% у архангелогородцев).

Полученные данные свидетельствуют о том, что физиологический уровень активации иммунной системы, необходимый для обеспечения иммунного гомеостаза у практически здоровых взрослых людей формируется последовательностью изменений количества и соотношения содержания активированных Т-клеток CD3⁺ и последующих изменений концентраций сывороточных иммуноглобулинов А и Е.

В то же время, сравнение направленности изменений концентраций и соотношений иммунокомпетентных клеток в ситуациях, описанных в литературе [Щеголева О.Е. (Филиппова О.Е.) Состояние иммунного гомеостаза у молодых лиц с манифестными формами экологически зависимых иммунодефицитов на Европейском Севере / О.Е. Щеголева (Филиппова О.Е.), М.В. Меньшикова. М.С. Айвазова, Е.Ю. Шашкова, Т.Б. Михайлова / Экология человека. - 2010. - №5. - С.35-41; Филиппова О.Е. Состояние иммунной защиты у жителей мегаполиса / О.Е. Филиппова, Л.К. Добродеева // Российский иммунологический журнал. №2. - 2013. - 155; Филиппова О.Е. Природные, антропогенные, социальные условия жизни и состояние иммунитета / О.Е. Филиппова, Л.К. Добродеева // Материалы Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Адаптация человека на Севере: медико-биологические аспекты», Архангельск, 2012. - С.329-331; Филиппова О.Е. Соотношение лимфоидных субпопуляций в иммунном ответе / О.Е. Филиппова // Вестник Уральской медицинской академической науки, №2(48), 2014. - С.102-104; Добродеева Л.К. Соотношение содержания иммунокомпетентных клеток в регуляции иммунного статуса человека, проживающего на Севере / Л.К. Добродеева, О.Е. Филиппова, С.Н. Балашова // Вестник Уральской медицинской академической науки, №2(48), 2014. - С.132-134] свидетельствует о неоднозначности реактивных сдвигов со стороны содержания отдельных фенотипов лимфоцитов. В одних и тех же обстоятельствах регистрируют и повышение, и снижение содержания в крови цитотоксических Т-клеток, Т-хелперов и нормальных киллеров. В одних случаях изменения со стороны содержания в крови CD8⁺ и NK-клеток параллельны, но или повышается, или снижается их содержание. Наиболее противоречивые сведения касаются реакции со стороны CD3⁺, CD5⁺, CD4⁺ и CD71⁺. Следовательно, можно рассчитывать, что содержание и изменение активности этих клеток может иметь непосредственное отношение к выраженности реакций пролиферации и дифференцировки лимфоцитов. Прямых взаимосвязей содержания нейтрофильных гранулоцитов и общего уровня лимфоцитов в периферической крови обследуемых людей нами не установлено, но регистрируется прямая зависимость активности пролиферативных процессов CD10⁺. Известно, что физиологическое восстановление постоянной численности Т-лимфоцитов у взрослых людей происходит в результате гомеостатической пролиферации в периферическом отделе иммунной системы. Таким путем обеспечивается восстановление популяции Т-лимфоцитов, количество которых снижается под влиянием различных неблагоприятно влияющих на организм факторов (А. Broers, J. Meijerink, 2002; D. Rosa, R. Pabst, 2005).

Относительное содержание дифференцированных CD8⁺ цитотоксических T-лимфоцитов не имеет различий у жителей Москвы и Архангельска, составляя в среднем 48,63±2,13% (соответственно 46,23±2,34 и 51,04±1,97%) от общего количества зрелых Т-лимфоцитов, с несущественной разницей у проживающих в Москве и Архангельске. Установлена прямая корреляция удельного веса содержания цитотоксических лимфоцитов и натуральных киллеров (r=0,52). Наиболее значимо данная закономерность выявляется при высоких концентрациях NK. Так у лиц с относительно высокими концентрациями NK (>,05⋅10⁹ кл/л у 96 человек; в среднем 0,62±0,07⋅10⁹ кл/л) содержание CD8⁺ составило в среднем 0,59±0,194⋅10⁹ кл/л. В группе лиц (19 человек), где уровень содержания натуральных киллеров был ниже 0,30⋅10⁹ кл/л, содержание цитотоксических клеток было значительно ниже (0,28±0,13⋅10⁹ кл/л; 1,24±0,11⋅10⁹ кл/л). Подобная закономерность выявлена при анализе соотношения содержания натуральных киллеров и Т-хелперов в периферической крови у людей данных обследуемых групп (соответственно 0,66±0,19⋅10⁹ кл/л и 0,41±0,18⋅10⁹ кл/л). Однако, статистически значимые взаимосвязи абсолютных параметров были очень слабыми (r=0,19 и 0,22). Более четко указанная зависимость проявляется при изменении соотношения содержания натуральных киллеров и общего количества лимфоцитов. В группе лиц (96 человек) с относительно высоким содержанием CD16⁺ от общей концентрации лимфоцитов более (29,96%) концентрации CD8⁺ и CD4⁺ значительно выше (соответственно 0,59±0,19 и 0,29±0,13⋅10⁹ кл/л, а также 0,79±0,11 и 0,41±0,11⋅10⁹ кл/л), чем у лиц (19 человек), относительный уровень содержания NK у которых не превышает 15,00% (13,53%). При этом коррелятивные взаимосвязи между удельным весом содержания NK и концентрацией CD8⁺, CD4⁺ становятся сильными (r=0,53 и 0,61).

Кластер цитотоксических Т-лимфоцитов CD8⁺ выявлен на 48,63% клеток от общего количества зрелых Т-лимфоцитов, с несущественной разницей у проживающих в Москве и Архангельске (соответственно 46,23 и 51,04). Если условно принять, что разница между содержанием CD3⁺ и концентрацией CD3⁺CD4⁺CD8⁺ и CD3⁺CD4⁺CD8⁺ составляет резерв зрелых Т-лимфоцитов, то получается, что практически все зрелые циркулирующие в крови Т-лимфоциты имеют данные кластеры дифференциации. Резервная разница находится в пределах 0,05-0,15⋅10⁹ кл/л, составляя 9,93-14,58% от общего содержания CD3⁺; случаев, когда регистрируется даже отрицательный баланс резерва достаточно много (14,58% общего количества обследованных людей). Подобные рассуждения конечно условны, но все-таки наводят на мысль, что именно в таких случаях велика вероятность появления клеток с рецепторами CD3⁺CD4⁺CD8⁺, которые являются недеятельными и быстро элиминируются апоптозом.

Полученные в исследовании результаты позволяют утверждать, что в условиях воздействия на организм человека комплекса разных неблагоприятных факторов меняющейся среды (мегаполис средней полосы и Приарктический регион) развивается практически однотипная реакция повышения фоновых уровней антитело-зависимых, клеточно-опосредованных реакций, что сокращает резервные возможности регуляции с риском формирования функциональной недостаточности Т-лимфоцитов, дисиммуноглобулинемии и дефицита фагоцитарной защиты: дефицит активных фагоцитов 85,53% среди жителей Москвы и 92,10% у проживающих в Архангельске, дефицит содержания в крови IgA соответственно в 78,19 и 64,47% и зрелых Т-лимфоцитов соответственно 45,39 и 51,31%. У проживающих в неблагоприятной климатической обстановке выше частота регистрации повышенных концентраций IgE (23,03 и 9,21%).

Таким образом, доля зрелых Т-клеток от общего количества циркулирующих лимфоцитов в периферической крови у взрослых трудоспособного возраста людей составляет в среднем 48,79±1,14%, (43-53% в пределах М±σ) и не различается в зависимости от места проживания (города Москва и Архангельск); снижение уровня содержания зрелых Т-клеток (CD4⁺) менее 40,0% ассоциируется с дефицитом содержания Т-хелперов (CD4⁺).

Удельный вес активационных молекул CD71⁺ от зрелых Т-лимфоцитов (CD3⁺) составляет соответственно 37,68±1,28 без существенных различий в зависимости от места проживания, при этом наиболее высокий уровень активизации посредством провоспалительного цитокина - интерлейкина-2 коррелирует (r=0,47) с содержанием CD10⁺, клеток ориентированных на дифференцировку по В-клеточному типу и отражающему уровень потенциальной спонтанной лимфопролиферации.

Удельный вес содержания CD10⁺ (0,28±0,03⋅10⁹ кл/л) и В-лимфоцитов (0,29±0,02⋅10⁹ кл/л) от общего количества CD5⁺ (1,15±0,07⋅10⁹ кл/л), содержащих Т- и В-лимфоциты, составляют соответственно 24,35±0,41% и 25,22±0,32%, что позволяет утверждать, что в периферической крови В-клеточная популяция у обследуемых нами лиц представлена преимущественно клетками, способными к пролиферации.

Кластер CD4⁺ несут 60,08±1,6% Т-лимфоцитов, без существенных различий у жителей Москвы 58,49±1,78 и Архангельска 63,11±1,96%. Относительное содержание дифференцированных CD8⁺ цитотоксических Т-лимфоцитов не имеет различий у жителей Москвы и Архангельска, составляя соответственно 46,22±2,34 и 51,04±1,97%; установлена прямая корреляция удельного веса содержания цитотоксических лимфоцитов и натуральных киллеров (r=0,52), что отражает состояние внутрисистемной регуляции адекватного адаптивного иммунитета.

Наиболее частыми дефектами иммунной защиты является низкий уровень активных фагоцитов (85,53±5,28% среди жителей Москвы и 92,10±6,34% у проживающих в Архангельске), дефицит содержания сывороточных IgA (соответственно в 78,19±3,17 и 64,47±3,66%) и зрелых Т-лимфоцитов (соответственно 45,39±3,22 и 51,31±3,31%) в периферической крови.

Иными словами, полученные в работе результаты исследования свидетельствуют о том, что физиологическая регуляция иммунного ответа характеризуется вовлеченностью минимального количества фенотипов лимфоцитов и других иммунологических показателей, меньшим удельным весом их от общего количества лимфоцитов и минимальным количеством жестких корреляционных взаимосвязей, что ассоциируется с высокой степенью адаптированности иммунной системы к меняющимся условиям среды. Изобретение относится к физиологии, иммунологии, лабораторной диагностике, патофизиологии и предназначено для оценки адаптированности иммунной системы по уровню лимфопролиферации человека к неблагоприятным воздействиям внешней среды в условиях экстремального климата Арктики.

Нами приведены частные примеры использования заявленного способа:

Пример 1. Доброволец О., 46 лет, пол мужской. Инженер. Место проживания г. Архангельск. Обследование проводилось в ноябре 2018 г. При комплексном лабораторном обследовании периферической крови определено, что общее содержание лимфоцитов, отражающих уровень потенциальной лимфопролиферации с рецепторами CD10⁺ и лимфоцитов с рецепторами к трансферрину (CD71⁺) составляет 0,55×10⁹ кл/л и 0,62×10⁹ кл/л, соответственно. На основании полученных данных сделан вывод о наличии баланса в содержании указанных клеток: нормальной регенерации иммунокомпетентных клеток и достаточного уровня трансферрина, отражающего снабжение клеток кислородом. При одновременном увеличении содержания клеток CD10⁺ и CD71⁺ в пределах 0,50-0,60⋅10⁹ кл/л судят о формировании устойчивой адаптированности иммунной системы в меняющихся условиях среды. Установленная закономерность подтверждена с использованием пакета прикладных программ «Statistica 10.0».

Пример 2. Доброволец С, 57 лет. Служащий. Место проживания г. Москва. Обследование проводилось в сентябре 2012 г. При комплексном лабораторном обследовании периферической крови определено, что общее содержание лимфоцитов, отражающих уровень потенциальной лимфопролиферации с рецепторами CD10⁺ и лимфоцитов с рецепторами к трансферрину (CD71⁺) составляет 0,50×10⁹ кл/л и 0,55×10⁹ кл/л, соответственно. На основании полученных данных сделан вывод о наличии баланса в содержании указанных клеток: нормальной регенерации иммунокомпетентных клеток и достаточного уровня трансферрина, отражающего снабжение клеток кислородом. При одновременном увеличении содержания клеток CD10⁺ и CD71⁺ в пределах 0,50-0,60⋅10⁹ кл/л судят о формировании устойчивой адаптированности иммунной системы в меняющихся условиях среды. Установленная закономерность подтверждена с использованием пакета прикладных программ «Statistica 10.0».

Пример 3. Доброволец П., 50 лет. Служащий ТЦ. Место проживания г. Москва. Обследование проводилось в сентябре 2012 г. При комплексном лабораторном обследовании периферической крови определено, что общее содержание лимфоцитов, отражающих уровень потенциальной лимфопролиферации с рецепторами CD10⁺ и лимфоцитов с рецепторами к трансферрину (CD71⁺) составляет 0,54×10⁹ кл/л и 0,53×10⁹ кл/л, соответственно. На основании полученных данных сделан вывод о наличии баланса в содержании указанных клеток: нормальной регенерации иммунокомпетентных клеток и достаточного уровня трансферрина, отражающего снабжение клеток кислородом. При одновременном увеличении содержания клеток CD10⁺ и CD71⁺ в пределах 0,50-0,60⋅10⁹ кл/л судят о формировании устойчивой адаптированности иммунной системы в меняющихся условиях среды. Установленная закономерность подтверждена с использованием пакета прикладных программ «Statistica 10.0».

Пример 4. Доброволец А., 59 лет. Работник интеллектуального труда. Место проживания г. Архангельск. Обследование проводилось в ноябре 2018 г. При комплексном лабораторном обследовании периферической крови определено, что общее содержание лимфоцитов, отражающих уровень потенциальной лимфопролиферации с рецепторами CD10⁺ и лимфоцитов с рецепторами к трансферрину (CD71⁺) составляет 0,58×10⁹ кл/л и 0,59×10⁹ кл/л, соответственно. На основании полученных данных сделан вывод о наличии баланса в содержании указанных клеток: нормальной регенерации иммунокомпетентных клеток и достаточного уровня трансферрина, отражающего снабжение клеток кислородом. При одновременном увеличении содержания клеток CD10⁺ и CD71⁺ в пределах 0,50-0,60⋅10⁹ кл/л судят о формировании устойчивой адаптированности иммунной системы в меняющихся условиях среды. Установленная закономерность подтверждена с использованием пакета прикладных программ «Statistica 10.0».

Пример 5. Доброволец И, 51 год. Работник интеллектуального труда. Место проживания г. Архангельск. Обследование проводилось в ноябре 2018 г. При комплексном лабораторном обследовании периферической крови определено, что общее содержание лимфоцитов, отражающих уровень потенциальной лимфопролиферации с рецепторами CD10⁺ и лимфоцитов с рецепторами к трансферрину (CD71⁺) составляет 0,57×10⁹ кл/л и 0,53×10⁹ кл/л, соответственно. На основании полученных данных сделан вывод о наличии баланса в содержании указанных клеток: нормальной регенерации иммунокомпетентных клеток и достаточного уровня трансферрина, отражающего снабжение клеток кислородом. При одновременном увеличении содержания клеток CD10⁺ и CD71⁺ в пределах 0,50-0,60⋅10⁹ кл/л судят о формировании устойчивой адаптированности иммунной системы в меняющихся условиях среды. Установленная закономерность подтверждена с использованием пакета прикладных программ «Statistica 10.0».

Изобретение относится к области физиологии, иммунологии, лабораторной диагностики, патофизиологии и предназначено для оценки адаптированности иммунной системы по уровню лимфопролиферации человека в условиях Арктики. В периферической венозной крови определяют концентрацию фенотипов лимфоцитов CD10⁺ и CD71⁺. При значениях содержания каждой из групп лимфоцитов с фенотипами CD10⁺ и CD71⁺ в пределах 0,50-0,60 ⋅ 10⁹ кл/л судят о формировании устойчивой адаптированности иммунной системы в условиях Арктики. Изобретение позволяет проводить быструю скрининговую диагностику, сократить время и упростить методику отбора лиц с адаптированной иммунной системой по уровню лимфопролиферации в условиях Арктики. 5 пр.

Способ оценки адаптированности иммунной системы по уровню лимфопролиферации человека в условиях Арктики, отличающийся тем, что в периферической венозной крови определяют концентрацию фенотипов лимфоцитов CD10⁺, отражающих уровень потенциальной лимфопролиферации, и лимфоцитов с рецепторами к трансферрину CD71⁺, свидетельствующих об уровне кислородного тканевого обмена через Fe², и при значениях содержания каждой из групп лимфоцитов с фенотипами CD10⁺ и CD71⁺ в пределах 0,50-0,60 ⋅ 10⁹ кл/л судят о формировании устойчивой адаптированности иммунной системы в условиях Арктики.