Введение к работе
Актуальность исследования. Нейтрофилы являются самой многочисленной популяцией клеток периферической крови, на долю которых приходится до 70% общего содержания лейкоцитов. Анализируя состав периферической крови, фактически можно оценить только 50% клеток гранулоцитов, т.е. циркулирующий пул. Оставшиеся 50% составляют пристеночные нейтрофилы, готовые выйти из сосудов в ткани для осуществления фагоцитоза и связанного с ним кислородного взрыва (А.Н. Маянский, 1989; И.С. Фрейдлин, 1998; Н.М. Калинина, 2008). Помимо фагоцитоза пристеночные клетки могут образовывать нейтрофильные экстрацеллюлярные сети (NET), способные фиксировать микроорганизмы благодаря трехмерной структуре (S. Yousefi, 2009; M.J. Kaplan, 2012). В свою очередь, циркулирующие нейтрофилы, находящиеся в периферической крови, не являются клетками, ограниченными в специализации. Они способны к молекулярной перестройке хроматина, реализации генетической информации, могут дифференцироваться под влиянием микроокружения в антигенпрезентирующие клетки (И.В. Нестерова, 2010).
Нейтрофилы секретируют огромное количество биологически активных веществ, в том числе почти все известные цитокины. Есть сведения, что гранулоциты способны активировать макрофаги, действуя на каспазу-6 и комплекс ГИШкиназа-М (H. Kobayashi, 2011); могут стимулировать пролиферацию Т-лимфоцитов (I. Muller, 2009), инициировать созревание дендритных клеток (S. Boudaly, 2009), вызывать CCL2-зависимый хемотаксис Th17 (M. Pelletier, 2010) и стимулировать секрецию гистамина из базофилов посредством HRA-N фактора (M.V. White, 1987). Кроме того, нейтрофилы осуществляют антителозависимую цитотоксичность, реализующуюся в реакциях противоопухолевой защиты (В.Н. Блиндарь, 2005).
Пролиферация нейтрофилов происходит в гемопоэтических элементах костного мозга, откуда в кровоток в физиологических условиях выделяются палочкоядерные формы. Продолжительность жизни нейтрофилов после выхода их из костного мозга составляет около 10 часов в циркулирующей крови и еще 2-3 дня в тканях (С.А. Луговская, 2001). Естественная гибель клеток совершается по механизму апоптоза, в очаге воспаления - преимущественно некрозом (J.F. Kerr, 1972; L. Wei-Chieh, 2011).
Существует несколько вариантов инициации апоптоза клетки. Внешний путь осуществляется за счет семейства рецепторов к фактору некроза опухоли, в частности, Fas-рецептора (APO-1, CD95), TNFR1 (p55, CD120a), TRAIL-RI и RII и др. (W.C. Liles, 1996; P.H. Krammer, 1999), расположенных на клеточной мембране нейтрофилов. Внутренний путь программируемой гибели происходит в результате изменений в ядре и сопровождается увеличением концентрации Ca2+ в цитоплазме, активизацией эндонуклеаз и клеточных протеаз, нарушением проницаемости мембраны митохондрий (D.J. McConkey, 1989; X. Liu, 1996). Есть сведения о малом содержании митохондрий в зрелых гранулоцитах, что приводит к значительному сокращению процессов окислительного фосфорилирования и ограничению уровня митохондриальных белков, запускающих и регулирующих программу апоптоза (А.Н. Маянский, 1989; K.K. Peachman, 2001). Однако представлены убедительные доказательства достаточности этого минимального количества и спектра белковых молекул для инициации программируемой гибели нейтрофилов внутренним путем (B.M. Murphy, 2003).
Вместе с тем, сведения, касающиеся динамики апоптотической активности нейтрофилов под влиянием цитокинов, противоречивы. Данных о воздействии на нейтрофилы вазомоторных аминов (гистамина и серотонина) нет. Не ясно, как меняется программируемая гибель гранулоцитов от уровня их пролиферации, фагоцитарной реакции в физиологических условиях и при патологии.
Цель и задачи исследования. Цель работы - определить уровень апоптоза нейтрофилов в зависимости от их функциональной активности, цитокинового профиля, содержания вазомоторных аминов и лимфоидной реакции периферической крови.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
-
Определить активность апоптоза нейтрофилов периферической крови у клинически здоровых людей и при патологии.
-
Выявить характер взаимосвязи апоптоза нейтрофилов с уровнем их пролиферации и фагоцитоза.
-
Установить влияние цитокинов и вазомоторных аминов на апоптоз гранулоцитов.
-
Изучить соотношение уровня апоптоза нейтрофилов и выраженности реакций со стороны лимфоцитов.
Положения, выносимые на защиту.
-
-
Апоптоз нейтрофилов сопровождается увеличением количества палочкоядерных нейтрофилов, не влияя при этом на фагоцитарную их активность.
-
Уровень некроза значительно ниже программируемой гибели нейтрофилов, что способствует поддержанию клеточного гомеостаза без воспалительной реакции.
-
Активность апоптоза нейтрофилов ассоциируется с повышением содержания в крови IL-4, TNF-a, свободного лиганда TRAIL и серотонина.
-
Апоптоз нейтрофильных гранулоцитов снижает экспрессию рецепторов к главному комплексу гистосовместимости класса II на лимфоцитах.
Научная новизна исследования. Впервые выявлено, что увеличение количества апоптотических нейтрофилов AnV+/PI- в периферической венозной крови соответствует повышению концентрации палочкоядерных форм, отражающих пролиферативную активность клеток миелоидного ряда. Установлен механизм регуляции уровня апоптоза нейтрофилов посредством шеддинга лиганда sTRAIL в межклеточное пространство.
Научно-практическая значимость исследования. Материалы диссертации рекомендуются для использования в научно-экспериментальных исследованиях в области физиологии, иммунологии, в учебном процессе на кафедрах общей биологии, клинической иммунологии и нормальной физиологии высших учебных заведений.
Полученные в работе данные о содержании апоптотических нейтрофилов AnV+/PI- и некрозных клеток AnV-/PI+ периферической крови у клинически здоровых людей могут быть использованы в качестве нормативов физиологических колебаний исследуемых нейтрофилов у человека в различных состояниях.
Материалы исследования внедрены в практику работы врачей медицинской компании «Биокор» (акт внедрения от 18.01.2013 г.) с целью повышения точности диагностирования и своевременного назначения лечебных мероприятий.
По результатам исследования разработан способ оценки эффективности лечения хронических воспалительных процессов дыхательной системы (патент на изобретение РФ № 2475743 от 31.10.2011).
Диссертационное исследование выполнено в соответствии с планом НИР Института физиологии природных адаптаций Уральского отделения РАН по теме «Выявление иммунных, эндокринных и метаболических маркеров возрастных перестроек функций человека, разработка методов сохранения работоспособности и продления активного периода жизни» (№ государственной регистрации 0120.0.951605).
Апробация работы. Материалы и основные положения работы докладывались и обсуждались на заседаниях Ученого Совета Института физиологии природных адаптаций УрО РАН (Архангельск, 2010-2012); XI Международном конгрессе «Современные проблемы иммунологии, аллергологии и иммунофармакологии» (Москва, 2011); IV молодежной научной конференции «Экология 2011» (Архангельск, 2011); VI конференции иммунологов Урала «Актуальные вопросы фундаментальной и клинической иммунологии и аллергологии» (2011-2012); VII Сибирском съезде физиологов (Красноярск, 2012); XI Молодежной научной конференции Института физиологии КНЦ УрО РАН «Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике» (Сыктывкар, 2012); Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Адаптация человека на Севере: медико-биологические аспекты» (Архангельск, 2012), Архангельском отделении физиологического общества имени И.П. Павлова (Архангельск, 2013).
По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 4 в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объём работы. Диссертация изложена на 121 страницах и состоит из введения, трех глав (обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты собственных исследований), заключения, выводов, практических рекомендаций. Работа иллюстрирована 20 таблицами и 8 рисунками. Список использованной литературы включает 279 публикаций, из них 41 отечественных и 238 иностранных.
Похожие диссертации на Состояние апоптоза нейтрофилов периферической крови
-
