Введение к работе
Актуальность проблемы. Экологическое неблагополучие, возрастание стрессорных воздействий, массовое бесконтрольное применение антибиотиков и химиотерапевтических препаратов, повышенный радиационный фон и неполноценность питания - характерный набор причин, вызывающий острые и хронические дисбиозы и рецидивирующие респираторные заболевания.
Лечить успешно целый ряд серьезных болезней современная медицина может. А вот предупредить заболевание, т.е. определять его признаки на обратимом этапе не в состоянии. Оценка биохимических параметров крови заимствована из клинических нормативов и потому не применима по отношению к здоровому человеку. Нарушение здоровья (не болезнь, а пограничное состояние, т.е. переход к заболеванию) должно описываться не в терминах патологии, а в понятиях состояний, описывающих взаимодействие между основными физиологическими системами организма в условиях нагрузки - физической, интеллектуальной, эмоциональной, экологической.
Пограничное состояние пациента, являющееся предметом мониторинга, должно оцениваться по параметрам взаимодействия всех систем организма. Болезнь возникает тогда, когда нарушаются механизмы регуляции функций. Момент нарушения здоровья и следует уловить в условиях профилактических наблюдений. Реальным путем выведения из пограничного состояния является создание индивидуальных средств профилактики и реабилитации на принципах биологической обратной связи. При отсутствии критериев оценки пограничного состояния невозможна донозологнческая диагностика.
Многочисленными микробиологическими обследованиями биотопов организма, проводившимися российскими исследователями, отмечено развитие у космонавтов кишечных дисбактериозов (Лизько Н.Н. и др., 1987; Ильин В.К. и др., 1997,* Бочков И.А. и др., 1997). При нервно-эмоциональном напряжении имеет место снижение уровня бифидобактерий и лактобацилл, в отдельных случаях до полной редукции. Эту реакцию рассматривают, как «пусковой механизм» развития дисбактериоза у человека в экстремальных ситуациях (Лизько Н.Н., 1987). При исследовании изменений в тканях парадонта у космонавтов отмечено появление парадонтопатогенных бактерий, уменьшение резидентной микрофлоры и увеличение содержания иммуноглобулинов классов А и G в ротовой жидкости (Воложин А.И. и др., 1997). Наличие изменений в системе местного иммунитета при патологических процессах признается большинством исследователей (Хаитов P.M. и др., 1995; Пинегин Б.В., 1997; Козлов Л.В. и др., 1997). Несмотря на многочисленные исследования по изучению процесса адаптации организма человека к измененным условиям среды обитания, следует отметить, что особенности и механизмы адаптации микроэкологической и иммунной систем остаются малоизученными. Причи-
ной тому является отсутствие объективных количественных методов оценки изменении этих систем регуляции.
Поэтому актуальной является задача выявления маркеров, позволяющих фиксировать повреждающие стрессорныс воздействия на слизистые покровы органов, непосредственно контактирующих с внешней средой, а также разработка количественных методов диагностики нарушений иммуиорегуляторных процессов организма до развития выраженной клинической картины заболевания.
Цель исследования: изучение механизмов адаптации организма в экстремальных ситуациях и создание эффективных диагностических тест-систем выявления стрсссзависнмых маркеров
Задачи исследования.
-
Изучить состояние местного иммунитета и мнкробноценоза слизистой оболочки толстого кишечника обезьян в условиях воздействия экстремальных факторов (космический полет, 4-х и 3-х стадийные хирургические операции по вживлению электродов, антнортостатическая гипокинезия, введение пастообразного полетного рациона питания).
-
Изучить состояние местного иммунитета и микробноценоз слизистой оболочки толстого кишечника космонавтов.
-
Изучить состояние местного иммунитета и микробноценоз слизистой оболочки толстого кишечника работников наземных служб аэропорта.
-
Выявить общие закономерности изменений состояния слизистых покровов толстого кишечника при экстремальных воздействиях. Обосновать значимость и возможность использования показателя местного иммунитета для оценки естественной резистентности организма и мониторинга пограничных состояний организма человека в экстремальных ситуациях.
5. Разработать тест-системы, обеспечивающие выявление стресс-
зависимых маркеров слизистых покровов толстого кишечника и верхних
дыхательных путей (ВДП).
6. Разработать принцип формирования групп риска по патологии слизи
стых покровов органов, непосредственно контактирующих с внешней средой.
Научная новизна.
Впервые получены доказательства, что в результате воздействия на организм экстремальных факторов (космический полет, хирургический стресс, антнортостатическая гипокинезия, вредные условия труда) общей закономерностью изменения слизистых покровов толстого кишечника является снижение уровня защитных групп микроорганизмов за счет вытеснения их условно-патогенной микрофлорой, формирования дисбактериоза разной степени выраженности на фоне увеличения уровня секреторного иммуноглобулина А (slgA).
Выдвинуто и экспериментально обосновано новое положение о функциональной сопряженности микроэкологической системы и системы местно-
го иммунитета. Показано существование отрицательной коррелятивной связи между уровнями защитных групп микроорганизмов кишечного мнкробноце-ноза и уровнем slgA слизистых покровов толстого кишечника.
Обоснована возможность использования slgA как маркера для оценки неспецифической резистентности организма, диагностики и прогнозирования дисбактериоза, и разработана оригинальная тест-система для количественного иммуноферментного (ИФА) определения slgA в секретах.
Разработана эффективная схема выделения нового эпителиального му-цинового антигена CAg25 из фракции мембран секрета молочной железы. Установлены молекулярные свойства антигена: глнкопротеин с молекулярной массой 400 кД, с содержанием белка 2,5%, сиаловых кислот 16%, N-аиетил-гексозаминов 8%, нейтральных углеводов 16%,. относящийся к группе полиморфных муцнновых эпителиальных антигенов.
Разработаны оригинальные тест-системы для обнаружения эпителиального муцннового антигена CAg25 в сыворотке и цельной крови. Показано диагностическая эффективность разработанных тест-систем в отношении выявления опухолей эпителиального генеза.
Исследованиями уровней slgA и эпителиального муцинового антигена CAg25 в бронхоальвеолярных смывах (БАС) контингента больных с бронхо-легочной патологией показало, что снижение неспецифической резистентности организма сопровождается появлением в БАС эпителиального муцннового антигена CAg25. Сформулированы критерии формирования групп риска по патологиям слизистых покровов ВДП.
Практическая значимость работы.
Разработаны оригинальные тест-системы для количественного определения slgA в секретах (копрофнльтратах и БАС) и нового эпителиального муцинового антигена CAg25 в сыворотке, цельной крови, БАС.
Разработан новый метод диагностики дисбактериоза и внедрен в лаборатории саннтарно-пищевой микробиологии и микроэкологии ГУ НИИ Питания РАМН.
Набор реагентов для количественного иммуноферментного определения slgA в копрофнльтратах и слюне «sIgA-ИФА ПБМТ» принят к серийному выпуску на предприятии ООО «Прогрессивные Био-Меднцннские технологии» и проходит государственную регистрацию в Комитете по новой медицинской технике МЗ РФ.
Обосновано введение новой формы лабораторного контроля анализа slgA в секретах, который является показателем естественной локальной иммунной защиты организма. Это позволит повысить эффективности лекарственной терапии и методов иммунокоррекцни соответствующих сдвигов в различных системах регуляции за счет использования принципа обратной связи.
Положення, выносимые на зашиту
-
При пребывания человека в условиях воздействия экстремальных факторов (предполетная подготовка, длительный космический полет, вредные условия труда) особенностью состояния слизистых покровов толстого кишечника является появление условно-патогенной микрофлоры, сопровождающееся снижением защитных групп микроорганизмов бифидобактернй и лактоба-цплл, формирование дисбактериоза разной степени выраженности, на фоне увеличения уровня slgA.
-
Уровень slgA в копрофпльтратах является показателем адаптивных процессов в организме, свидетельствующим о предупреждающих защитных реакциях организма при повреждающих воздействиях, какими являются стресс, вредные условия труда.
-
Продемонстрирована функциональная сопряженность микроэкологической системы и системы местного иммунитета. Полученная отрицательная коррелятивная связь между уровнем slgA и содержанием защитных групп микроорганизмов (бифидобактернй и лактобацилл) у человека дает основание для создания нового ИФА метода диагностики дисбактериоза (объективного, менее трудоемкого и с меньшими затратами времени).
-
Выделен и охарактеризован новый эпителиальный муциновый антиген CAg25. Разработаны оригинальные тест-системы для выявления этого антигена в сыворотке, цельной крови, позволяющие диагностировать опухоли эпителиального генеза.
-
Полученный экспериментальный материал по анализу slgA, эпителиального муцннового антигена CAg25 в секретах является основой для создания нового научного направления по целевому поиску маркеров адаптации и естественной резистентности организма, а также методов коррекции соответствующих сдвигов в различных системах организма в донозологнческом периоде болезни на принципах обратной связи и формированию групп повышенного риска по иммунопатологическим состояниям.
Апробация работы и публикации.
Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на заседаниях Ученого совета НИИ Биотехнологии, НТЦ «Лекбиотех», а также на Международных конгрессах Европейского респираторного общества (ERS) в 1997г. (Берлин), 2000 г. (Флоренция); на Международных конгрессах общества по микробной экологии и болезням (SOMED) в 1996г. (Париж), 1997г. (Флорида); на Ш Российско-Американском симпозиуме по программе «Нау-ка-НАСА» в 1997г. (Хансвилл, США); на I Национальной конференции Российской ассоциации аллергологов и клинических иммунологов в 1997 г. (Москва); I Международной конференции «Management of Human Intestinal Microflora. Probiotics and Fiber» в 1998г. (Рим); на Международных конференциях «Human Antibodies and Hybridomas» в 1997г. (Вашингтон) и «Спид, рак и ретровпрусы человека» в 1992, 1993 гг. (С.-Петербург); XI конференции по
космической биологии и авиакосмической медицине в 1998г. (Москва); на Международном экологическом форуме в 2001г. Москва).
По материалам диссертации опубликована 41 научная публикация, в том числе 2 патента. Диссертационная работа апробирована на межотдельческой конференции ГНЦ РФ - Института медико-биологических проблем РАН.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, содержащих обзор литературы и изложение результатов собственных исследований, обсуждения, выводов, списка литературы. Материал изложен на 206 страницах машинописного текста, иллюстрирован 14 рисунками, 32 таблицами. Библиография включает 202 наименований (57 отечественных, 145 зарубежных).