Введение к работе
j'J'." /
'_ '^"Фатальность проблемы. Проблема направленной коррекции нарушений., чммунного гомеостаза одна из наиболее актуальных в совре-"ТЯЭияой^ммунологии и связана с доминированием регуляторых концепций во взглядах на развитие иммунопатологических процессов (Р. В. Петров и соавт.. 1972, 1980, 1987; А. ЕЧередеев и Л. В. Ковальчук, 1981, 1988, 1990; К. А. Лебедев и соавт., 1989, 1990; А. А. Ярилин, 1988; Г. ЕБутенко, 1979; В. Benacerraf, 1980; R. К. Bershon, 1981; S.H.Snyder, 1985).
В настоящее время накоплены многочисленные данные по характеристике совокупности дефектов иммунной функции при различных заболеваниях. Однако, коррекция этих нарушений не всегда эффективна! Е. Ф. Чернушенко и соавт. , 1985; Г. К Дранник, 1989; Н. М. Бережная и соавт. , 1986; А. М.Земсков, 1983; Э. В. Гюллинг, 1979; Л. R Ковальчук и А. ЕЧередеев, 1984, 1986; В. Е Bloom, 19Є6; R.G. Coffey, 1985; S.'H. Polrtar, 1984).
Причиной отсутствия успеха иммуномодулирущей терапии часто является недостаточность наших знаний об особенностях патогенетических механизмов, ведущих к дисбалансу иммунного гомеостаза, отсутствие должного внимания к биохимическим процессам, лежащим в основе иммунологических феноменов.
В настоящее время получены убедительные данные о влиянии физико-химического состояния мембран на Функциональную активность лимфоцитов и фагоцитов. Считается установленным, что структура и жидкофазное состояние липидной матрицы в значительной мере определяют конформацию, степень экспрессии и подвижность рецепторних образований иммунокомпетентных клеток (Р. м.Хаитов и соавт., 1987; В. М. Freed, 1937; J.A. Hoxle, 1988). Это диктует необходимость изучения механизмов, обуславливающих изменения состава и структуры мембран лимфоцитов и клеток фагоцитарной системы. Одним из- них является свободнорадикалыгое окисление (СРО) мембранных липидов, физиологическая роль которого в жизнедеятельности многих клеток и тканей установлена (Ю. А. Владимиров и соавт., 1972, 1986, 1909; Е. Б. Бурлакова и соавт. , 1979, 1980, 1984; В. 3. Ланкин, 1984, 1990; T.L. Doraandv, 1985; B.llalliwell, 1934;- J. R. Getfntr et al. , 1987; H. J.Forman et al., 1986). Однако, в системе иммунитета эти процессы изучены мало. Имеются единичные работы, сЕидетельствую'дие об участии процессов СРО липидов мембран лимфоцитов в иммунном ответе на антигены и млтопгчи, в развитии воспаления,
-г-
аутоагрессии и формировании иммунопатологических состояний. Пока-вана инициация свободнорадикальных реакций при м-таболизме антигенов и взаимодействиях "антиген-антитело" (Б. В. Пинегин и соавт.", 1985; М. И. Карсонова и соавт., 1985, 1987; И. М. Яетяев и соавт., 1S88, 1989). Это послужило основой для создания концепции о сопряженной функции иммунной и монооксигеназной ферментной системы (И. Е. КовалевД981). Однако, нет сведений о границах физиологического и патологического действия СРО на иммунокомпетентные клетки, о компенсаторных возможностях последних, обеспечивавших резистентность к окисляющим воздействиям, об особенностях влияния свободнорадикальных процессов (СРП) на функциональное состояние и фенотипическую ориентацию лимфоцитов и фагоцитов. Отсутствуют данные об участии СРО в механизмах регуляции иммунного ответа и детерминации иммунных нарушений. Известно, что при действии ионизирующей радиации, гипо- и гипероксии, воспалениях и других состояниях, сопровождающихся активацией СРО в организме, наблюдается формирование иммунных нарушений (ЯНСеркиз и соавт., 1989; А. Ю. Сунгуров, 1983; А. А. Чумак и соавт., 1939, 1990; S. L. Marklung, 1986; Н.Sies.1985). Антирадикальные препараты, в частности суле-роксиддисмутаза, оказывают в этих случаях терапевтический эффект. Однако, сопряженность изменений в системе иммунитета с уровнем СРП в организме, в частности в мембранах иммунокомпетентных клеток, остается изученной мало. Имеются данные о иммунопротективном действии отдельных антйоксидаятов (К.Д Плецитый, 1985, 1987; 6, Chaudhri 1986), однако, целесообразность их применения и показания к назначению при иммунных нарушениях остаются неясны.
.Таким образом, изучение структуры взаимозависимых отношений уровня СРП, состояния липидного комплекса мембран, функциональной и фенотипической ориентации иммунокомпетентных клеток при иммунизации и в 'условиях формирования иммунных нарушений позволяют описать некоторые типовые признаки неизвестных ранее механизмов им-мунорегуляции и критерии их поломок, являясь вкладом в развитие теории вопроса детерминации приобретенной иммунологической недостаточности. Характеристика феноменологии взаимосвязи . мембранных процессов СРО и функционального состояния иммунокомпетентных клеток раскрывает перспективы создания новых физиологичных способов управления иммунным ответом, учитывающих индивидуальные различия пациентов и включающих сочетанкое применение иммуномодуляторов_и антиоксидантов.
Разработка данной проблемы целесообразна в медико-социальном аспекте, поскольку способствует созданию эффективных способов диагностики, лечения и профилактики иммунных нарушений при ряде ва-болеваний воспалительного и ишемического характера, приводящих часто к инвалидизации и смерти пациентов и сопровождающихся активацией в организме СРП (Ю. А. Владимиров и соавт, ,1072, 1975, 1989; Б. атарусов, 1976; И. В. Афанасьев, 1Є84). Повышение генерации свободных радикалов в организме является патогенетической основой радиобиологических эффектов, что придает особую значимость исследованиям сопряженности процессов СРО с функциональным состоянием клеток иммунной системы у лиц. получивших повышенные дозы ионизирующего облучения при ликвидации последствий аварии на ЧАЭС.
осуществление представленной работы предусматривалось общесоюзными программами по решении важнейших проблем в области биологии и медицины, в частности, Государственной программой СССР по проблеме 007 "Диагностика и коррекция нарушений внутренней среды организма человека". Для решения этих задач в рамках научно -исследовательских разработок Киевского медицинского института тема: "Изучить функционирование мембранных структур клеток в условиях повреждения печени и сердца различного генеза н разработать принципы их направленной коррекций препаратами ангйоксидантов и модификаторов кальциевых каналов'Ч N ГР 0034949).
Исходя из вышеизложенного, цель представленной работы - изучить патогенетическую роль свободнорадйкальных процессов в детерминации иммунных нарушений, обосновать новые принципы иммуномоду-лирующей и антиоксидантной терапии для совершенствования методов иммунорегуляции, повышения эффективности диагностики, профилактики и коррекции иммунных нарушений.
Решение поставленной Цели определялось следующим перечнем основных задач:
изучить в эксперименте на животных влияние СРП на состав и структуру мембран иммунокомпетентных клеток, исследовать динамику СРП в липидном бислое при нормальном иммунном ответе - иммунизации ро-зличными по природе антигенами и в условиях патологии - при воспалении, инфекционном процессе, формировании ПЧЗТ действии ионизирующей радиации;
установить последовательность, " направленность и интенсивность иммунных нарушений при активации СРП в мембранах лимфоцитов и нейтрофилов на моделях in vivo и in vitro;
исследовать особенности вваимосвязи динамики СРП, функционального состояния и рецепторного состава иммунокомлетентных клеток у больных с развитием приобретенной иммунологической недостаточности и у лиц, получивших повышенные дозы ионизирующего облучения при ликвидации последствий аварии на ЧАЭС;
описать феноменологию взаимосвязи состояния иммунокомпе-тентных клеток с характером течения СРП, динамикой структуры и состава липидного бислоя. Выявить физиологические границы и параметры Патологического действия СРО на иммуннуй систему и определить диагностические критерии развития вторичной иммунологической недостаточности-,
выделить варианты преобразований рецепторного репертуара при активации СРО в мембранах лимфоцитов и описать некоторые типовые признаки совокупности выявленных изменений;
обосновать научную концепцию патогенетического применения антиоксвдантной терапии при коррекции иммунных нарушений и разработать новые принципы лечения приобретенной иммунологической недостаточности, путем воздействия на липидную матрицу мембран иммунокомлетентных клеток Для нормализации ее состава и структуры. Показать эффективность сочетанного поэтапного применения иммуно-модуляторов и антиоксмдантов.
Научная новизна работы. В результате проведенного исследования получены Новые данные о структуре взаимозависимых регуляторних отношений между СРП, состоянием липидного комплекса мембран, функциональной и фенотипической ориентацией иммунокомлетентных клеток, что детерминирует особенности иммунного гомеостаза в нормальных физиологических условиях и при развитии патологических состояний, определяя течение, исход иммунных наруиений и эффективность иммунокоррйгирующих мероприятий. На основании корреляционно-регрессионного анализа разработана теоретическая и цифровая Модель регуляции функции иммунокомлетентных клеток в условиях иммунизации различными по природе антигенами и при развитии патологических состояний, сопровозкдащихся активацией в организме СРП. В их числе - введение ксенобиотика тетрахлорметана, инфекционная патология, действие различных доз ионизирующего облучения в эксперименте на ливотных и у пациентов, получивших повышенные дозы ионизирующего облучение при ликвидации последствий аварии на ЧАЭС. Выявлена совокупность информативных признаков и установлены особенности структуры взаимосвязей меаду различными параметрами
- 5 -иммунного и липидного гомеостаза на уровне мембран иммунокомпетентных клеток у пациентов, получивших повышенное дозы ионизирующего облучения. Это позволило разработать новые прогностические и диагностические критерии действия радиационного фактора на иммунную систему. Выявлено участие рецепторов в формировании антиоксидантний устойчивости лимфоцитов, что послужило основанием для разработки гипотезы о структурном антиоксиданте, отражающей закономерности регуляторной взаимосвязи рецепторного репертуара клеток и устойчивости их мембран к окислительной деструкции. Показана роль СРП и состояния микровязкости липидов мембран иммуноком-петентних клеток в развитии ПЧЗТ при инфекционной патологи. Это раскрывает новые механизмы патогенеза данного феномена, позволяя рассматривать его как результат адаптации липидного комплекса мембран лимфоцитов к повторным окисляющим воздействиям. Предложена научная концепция патогенетического применения антиоксидантов при лечении иммунных нарушений, основанная на необходимости предварительной нормализации параметров липидного бислоя мембран лимфоцитов для оптимизации ишунокорригирующего эффекта. Обоснованы новые принципы иммунокорригирующей терапии с поэтапным сочетанным применением антиоксидантов и иммуномодуляторов, что защищено авторским свидетельством на изобретение.
Теоретическая и практическая значимость работы. Получена качественно новая характеристика особенностей взаимосвязи иммунного и липидного гомеостаза на уровне мембран иммунокомпетентных клеток, раскрывающая закономерности изменений функциональной и фено-типической ориентации лимофицтов при активации в липидном бислое СРП, что определяет новое направление развития теории вопроса детерминации иммунных нарушений. Обосновано сопряжение ауторегуля-торннх иммунных механизмов и СРП в иммунокомпетентных клетках. Разработана гипотеза оО участии рецепторов лимфоцитов в формировании устойчивости к повторным окисляющим воздействиям.
Установлены физиологические границы и параметры, определяющие развитие иммунных нарушений при активации в лимфоцитах СРП, что позволяет с новых позиций решать вопросы диагностики, прогноза и коррекции изменений в иммунной системе. Показаны перспективы системного подхода и интегральной оценки взаимосвязи СРП и иммунной Функции для направленной регуляции иммунного ответа. Предложены критерии оценки состояния СРП в лимфоцитах, позволяющие прогнозировать 'Іярмирогатіе иммунных нарушений, переход Фазы
адаптации в фазу декомпенсации липидного метаболизма и функциональной дезориентации лимфоцита. На баае корреляционно-регрессионного и дисперсного анализа определена совокупность информативных признаков, являвшихся диагностическими критериями повреждающего действия ионизирующего облучения, позволяющих прогнозировать степень развития иммунных нарушений. Обоснованы новые принципы иммуйотерапии о предварительной нормализацией параметров липидного бйелоя мембран иммунокомпетентных клеток для достижения оптимального иммунокорригирующего эффекта. Ш основании выявленных закономерностей регуляции иммунного ответа разработаны новые методы оценки состава популяций иммунокомпетентных клеток, их метаболической активности, клеточной сенсибилизации, развития иммунологической недостаточности и методы отбора препаратов для имму-нокоррекции, защищенные 7 авторскими свидетельствами на изобретения.
Положения, выносимые на защиту.
-
СРІІ участвуют в регуляции функциональной и фенотипической ориентации иммунокомпетентных клеток, путем изменения структуры и состава липидного комплекса мембран, что детерминирует особенности иммунного гомеостаза в нормальных физиологических условиях и при,развитии приобретенной иммунологической недостаточности, определяя течение и исход иммунных нарушений и эффективность имму-нокорригирухэдих мероприятий.
-
При иммунизации кратковременное изменение параметров липидного бислоя лимофцитов с активацией СРП, ростом антиоксидант-ной активности и окисляемости липидов.транзиторным снижением экспрессии Fcj-рецепторов и повышением экспрессии Fc/.-рецепторов носит адаптационный характер и способствует реализации Функциональных возможностей клеток.
-
В условиях патологии, вызванной введением ксенобиотика, действием ионизирующей радиации либо при инфекционном процессе, длительная активация СРО в лимфоцитах изменяет физиологические параметры липидного бислоя. Это ведет к истощению субстрата окисления, угнетению метаболизма жирных кислот в фосфолипидах, накоплению в клетках свободного холестерина, что способствует повышению микровязкости мембранных лшидов, сопровождаясь снижением содержания цАМФ, цГМФ И циклонуклеотидзависимых фосфодизстераз, угнетением индуцированного митогенеза и киллерной активности, снижением экспрессии Fc«-peuenTopoB лимфоцитов и развитием имму-
- 7 -. нологической недостаточности.
-
При радиационной воздействии наблюдается активация СРП, динамика которых в иммунокомпетентных клетках имеет две фази. Саза компенсации ассоциируется с иммуностимуляцией на "фоне активации липидного метаболизма, повышения антиоксидангной устойчивости липидного бислоя и изменения его структурно-функциональных характеристик. При действии высоких доз радиации процесс переходит во вторую фазу - истощения, характеризующуюся угнетением метаболизма липидов, накоплением в клетках свободного холестерина, угнетением индуцированного митогенеаа, снижением экспрессии CD3, CD4-anTiire-нов, рецепторов к Fc -фрагменту иммуноглобулина М и сопровождающуюся развитием иммунологической недостаточности.
-
У лиц, получивших повышенные дозы ионизирующего облучения при ликвидации последствий аварии на ЧАЭС, нарушаются регулятор-ные взаимосвязи мевду системой метаболизма клеточных рецепторов, СРП и гомеостазом мембранных липидов, что приводит к функциональной дезориентации лимфоцитов.
6. Для коррекции нарушений в системе иммунитета целесообразно
направленное воздействие на липидную матрицу мембран иммунокомпе-
тентных клеток с целью нормализации ее состава и структуры, что
достигается сочетанным поэтапным применением антиокоидантов и им-
муномодуляторов.
Апробация работы.. Основные результаты работы были доложены и обсунадены на Всесоюзных конференциях и съездах: "механизмы имму-ностимуляции (Киев, 1985); "Иммунодефицит и аллергия "(Москва, 1986); "Реактивность и резистентность: фундаментальные и. прикладные вопросы'ЧКиев, 1987); "Биохимия-медицине: Молекулярные механизмы формирования патологических состояний" (Ленинград, 1988); "Фундаментальные И прикладные аспекты применения миллиметрового электромагнитного излучения в медицине" (Киев, 1989); "Проблемы регионарной аллергологии" (Ташкент, 1989); "Биоантиокеидант" (Москва, 1989); "Стресс и иммунитет" (Ростов-на-Дону, 1989); на 1 Всесоюзном съезде иммунологов (Сочи, 1989); "Реабилитация иммунной системы" (Цхалтубо, 1990).
На республиканских конференциях и съездах: "Иммунологическая реактивность в патологии" (Киев - Винница, 1979); "Коррекция нарушений иммунологической реактивности" (Киев - Ив.-Франковск, 19S3); "Актуальные проблемы иммунотерапии" (Ворошиловоград, 1988); "Изобретательство и рационализация на современном этапе
- 8 -развития здравоохранения" (Киев, 1988); 7 съезде Украинского микробиологического общества (Черновцы, 1989); "Экологические проблемы иммунологии" (Минск, 1990).
На международных симпозиумах и конгрессах: 8 Европейском конгрессе по иммунологии (ВагреО, 1987); конгрессе по биохимии развития (Хельсинки, 1987); 9 Европейском конгрессе по иммунологии (РиМ, 1988); 14 Международном конгрессе по биохимии (Прага, 1988); 8 Международном конгрессе по аллергологии и клинической иммунологии (Монтрекс, 1988)і 7 Международном конгрессе по иммунологии (Западный Берлин, 1989); 19 Европейском конгрессе по спектроскопии (Дрезден, 1989); Мелдународном симпозиуме "Проблему реаниматологии, интенсивной терапии и критической медицины" (Те-лави, I960); 20 Международном конгрессе по внутренней медицине (Стокгольм, 1990).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 50 научных работ, Получено 5 авторских свидетельств и 2 положительных решения по еаявкаМ на изобретения, изданы 1 методические рекомендации й 4 информационных письма, 1 отраслевое рационализаторское предложение. Разработанные методы диагностики и коррекции иммунных нарушений внедрены в практику работы лечебно-профилактических и Научно-исследовательских учреждений республики и других регионов страны (гг, Киева, ШсквЫ, Ленинграда, Владивостока, Запорожья, Донецка,Тернополя, Самарканда, Алма-Аты, Минска, Челябинска, Семипалатинска). Результаты исследований используются при чтении лекций и проведении практических занятий на кафадрах эпидемиологии и терапии стоматфакультета Киевского медицинского института, на кафедре микробиологии Семипалатинского медицинского института и при проведении занятий факультета усовершенствования преподавателей Кафедры.патологической физиологии Киевского медицинского института.
ОбъеМ и структура работы. Диссертационная работа изложена на 320 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследований, 5 глав результатов собственных исследований, заключения, выводов и указателя литературы, включающего 475 источников (205 - отечественных и 270 -зарубежных авторов).