СПОСОБЫ БЫСТРОГО ВЫЯВЛЕНИЯ РИСКА Т-ХЕЛПЕРНОГО ДЕФИЦИТА У ЛЮДЕЙ В УСЛОВИЯХ АРКТИКИ

Изобретение относится к физиологии, иммунологии, лабораторной диагностике и касается способа выявления риска формирования Т-клеточного (хелперного) вторичного экологически зависимого иммунодефицита у человека в экстремальных условиях Арктики.

Известно, что под влиянием природных и техногенных воздействий высоких широт происходит изменение физиологического профиля человека по ряду параметров. Долевой вклад экологического фактора в ухудшение здоровья и основные формы патологии на севере находятся в пределах 40-60%. Иммунологическая реактивность северян характеризуется повышенным уровнем иммуносупрессии, что в свою очередь свидетельствует об активизации клеточных, а в конечном итоге и гуморальных механизмов иммунитета. В результате неэффективности супрессорного звена происходит появление и нарастание концентраций ЦИК, некоторых иммуноглобулинов и аутоантител [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. - С. 250; Lancavecchia A. Mechanism sof antigen uptake for presentation / A. Lancavecchia // Curr. Opin. Immunol. - 1996. - Vol. 8. - P. 348-354]. В условиях выраженного иммунодефицита Т-клеток указанные процессы в полной мере реализуют воздействие на организм указанные процессы в полной мере реализуют воздействие на организм клеточно-опосредованной цитотоксичности [Gardiner, С.М. Killercellimmunoglobulin-likereceptorsonNKcells: thehow, whereandwhy. / С.М. Gardiner // Int. J. Immunogenet. 2008. - 35(1). - P. 1-8]. Однако адекватное хелперно-супрессорное соотношение является не только диагностическим, прогностическим, но и физиологическим показателем, уравновешивающим активизацию и подавление иммунных реакций организма человека [Лебедев К.А. Иммунограмма в клинической практике: Введение в прикл. иммунологию / К.А. Лебедев, И.Д. Понякина. - М.: Наука, 1990. - 223 с.; Добродеева Л.К. Взаимосвязи в системе иммунитета / Л.К. Добродеева, Л.С. Щеголева, Л.В. Сенькова // Мед. иммунология. - 2000. - Т. 2, №2. - С. 127-129]. Клеточный иммунитет опосредован цитотоксическими Т-лимфоцитами и Т-хелперами [Farag, S.S. Human natural killer cell development andbiology. / S.S. Farag, M.A. Caligiuri // Blood Rev. 2006. - 20(3). - P. 123-137].

Известно, что каждая Т-клетка имеет специфический рецептор, который распознает этот антиген. Большинство цитотоксических Т-клеток относится к субпопуляции CD8⁺ и распознает антиген, презентированный в ассоциации с молекулами МНС класса I, но меньшая их часть (примерно 10%), относящаяся к субпопуляции CD4⁺ способна распознавать антиген в ассоциации с молекулами МНС класса II. Маркер CD4⁺ экспрессируют Т-клетки (хелперы/индукторы), составляющие 45% лимфоцитов периферической крови; в периферической крови до 5% клеток несут одновременно маркеры CD4⁺ и CD8⁺, слабая экспрессия молекулы CD4⁺ наблюдается на клетках макрофагально/моноцитарного ряда.

Важно отметить, что в определении эффекторных механизмов иммунного ответа важный этап составляет дифференцировка CD4 Т-хелперов на субпопуляции: ТН1 и ТН2. Обе эти субпопуляции различаются по набору (профилю) синтезируемых ими цитокинов, и от этого профиля зависит, какой из двух основных типов иммунного ответа будет реализован. У человека ТН1-клетки, как правило, продуцируют ИФ-гамма, ФНО-бета и ИЛ-2 и участвуют в опосредованных клетками воспалительных реакциях [Хаитов P.M. Физиология иммунной системы / Р.М. Хаитов. - М.: ВИНИТИ РАН, 2001. - 223 с.]. Некоторые из цитокинов, выделяемые ТН1, обладают провоспалительной активностью, а также стимулируют цитотоксические клетки и Т-эффекторы гиперчувствительности замедленного типа [Jenkins, М.K. The role of naive T-cell precursor frequency and recruitment indictating immune response magnitude / Jenkins, M.K., Moon, J.J. // Journalofimmunology. - 2012. - V. 188. - I. 9. - p. 4135-4140; Ройт А. Основы иммунологии / А. Ройт. - M.: Мир, 1991. - 328 с.; Пол У. Иммунология: в 3 т. / У. Пол. - М.: Мир, 1989-360 с.; Фрейдлин И.С. Иммунные комплексы и цитокины / И.С. Фрейдлин, С.А. Кузнецова // Мед. иммунология. - 1999. - №1-2. - С. 27-37].

Известно влияние климатических условий на состояние здоровья и качество жизни населения арктических территорий, оно оценивается подавляющим большинством исследователей как негативное [Щеголева Л.С. Результаты исследования иммунного статуса у человека в условиях Севера / Л.С. Щеголева, Л.К. Добродеева // Иммунология. - 2003. - Т. 24, №3. - С. 177-180]. Среди специфических факторов риска наиболее существенными являются длительное воздействие холода, а также взаимно усиливающие эффект друг друга ветер, осадки и годовая световая апериодичность. Глобальное потепление климата также негативно сказывается на состоянии здоровья населения, проживающего в высоких широтах. Данная проблема особенно актуальна как для коренных народов в связи с возможными рисками их традиционным способам добывания пищи (нарушение условий для выпаса оленей или уменьшение биоразнообразия океана), так и для приезжих лиц, работающих вахтовым методом [Сергеева Т.Б. Физиологическая значимость содержания цитотоксических лимфоцитов (CD8⁺, CD16⁺) в периферической крови у человека на Севере: автореф. дис. … канд. биол. наук / Т.Б. Сергеева. - Архангельск, 2015. - 20 с.].

Известен способ определения соотношения фенотипов лимфоцитов периферической крови у взрослых практически здоровых лиц в различных климато-экологических и профессиональных условиях в процессе физиологической регуляции иммунного ответа, выбранный 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.]. Способ включает забор крови из вены, определение соотношения отдельных фенотипов иммунокомпетентных клеток периферической крови, определение дефицита активности иммунокомпетентных клеток и суждение о снижении эффективности 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.

Указанный способ не содержит конкретного соотношения иммунокомпетентных клеток периферической крови для суждения о риске Т-хелперного дефицита.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа, позволяющего определить вторичные экологически зависимые иммунодефициты [Хаитов P.M. Вторичные иммунодефициты: клиника, диагностика, лечение / P.M. Хаитов, Б.В. Пинегин // Иммунология. - 1999. - №1. - С. 14-17], быстро выявить лиц, 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.

Технический результат состоит в том, что способ позволяет проводить быструю скрининговую диагностику риска формирования вторичного экологически зависимого иммунодефицита у людей при работе в экстремальных условиях.

Технический результат достигается тем, что способ быстрого выявления риска Т-хелперного дефицита у людей в условиях Заполярья, включающий забор крови из вены, определение соотношения отдельных фенотипов иммунокомпетентных клеток периферической крови, определение активности иммунокомпетентных клеток и суждение о иммунодефиците, согласно изобретению позволяет определить 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.

Заявленный способ осуществляется следующим образом. Кровь для исследования берется из локтевой вены в объеме 3 мл до 10 часов утра, натощак. Содержание Т-хелперов CD3⁺ определяют с помощью непрямой иммунопероксидазной реакции с использованием моноклональных антител на препаратах лимфоцитов типа «высушенная капля» производства НПЦ «МедБиоСпектр» г. Москва.

Указанным способом было проведено обследование 180 человек в возрасте от 19 до 40 лет и 102 человека в возрасте 41-60 лет в условиях экспедиций в районы Заполярья и Приполярья: п. Несь НАО (2009; 2011 гг.) и п. Пинега Архангельской области (2010 и 2011 гг) с установленным диагнозом основного заболевания по результатам исследования местных фельдшерских пунктов, где наблюдались пациенты (59 человек, 1 группа) и практически здоровые люди на момент обследования (223 человека, 2 группа, контроль). В течение 2015 г. проведен ретроспективный анализ анамнеза обследуемых лиц за указанный период. Обследование проводили с учетом образа жизни (кочевые, оседлые) и с письменного согласия респондентов с соблюдением основных норм биомедицинской этики в соответствии с документом «Этические принципы проведения медицинских исследований с участием людей в качестве субъектов исследования» (Хельсинская декларация Всемирной медицинской ассоциации 1964 (с изменениями и дополнениями 2008 г). Результаты обработаны с использованием пакета прикладных программ «Statistica 6.0» (США). Тип исследования ретроспективный, выборки случайные, одномоментные. Генеральная совокупность - жители севера Европейской территории РФ. 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 p<0,005.

Проведенные исследования показали, что у жителей Приполярья, постоянно проживающих в северном регионе, лейкопении и лимфопении регистрируются в 21,31% и 14,75% у женщин и 15,38% и 15,41% у мужчин соответственно; p<0,05. Следует отметить, что лимфоцитозы встречались у мужчин в 3 раза чаще, чем у женщин (8,20% и 26,92% соответственно; p<0,05). Уровень содержания Т-лимфоцитов хелперов/индукторов CD4⁺ находится в пределах общепринятых физиологических норм, причем у женщин достоверно ниже, чем у мужчин (0,49±0,03 и 0,71±0,09⋅10⁹ кл/л соответственно, p<0,01).

Среднее содержание супрессоров/киллеров CD8⁺ в 1,5 раза превышает установленные физиологические колебания у 61,92% обследуемых. Средний уровень хелперно/супрессорного коэффициента CD4⁺/CD8⁺ равен 1,02±0,07 без существенной разницы по полу. Крайне низкие значения хелперно/супрессорного коэффициента (<2) являются следствием нарушения хелперно/супрессорного соотношения за счет повышенных концентраций Т-лимфоцитов (супрессоров/киллеров CD8⁺) в периферической крови. Высокий уровень корреляционной взаимосвязи между указанными параметрами, а также высокий удельный вес клеток CD8⁺ от всего дифференцированного пула CD3⁺ свидетельствует о выраженной супрессии обследуемых лиц трудоспособного возраста. Дефицит хелперов/индукторов CD4⁺ встречался в 2,5 раза чаще (35,06%), чем его повышенные концентрации (14,54%), особенно у женщин (39,34 и 9,84% p<0,01).

Высокие уровни цитотоксических лимфоцитов CD8⁺ в среднем встречались у 61,92% обследуемых лиц, при этом у 62,30% женщин и 61,54% мужчин данный показатель составил 0,59±0,07⋅10⁹ кл/л. Недостаточность в содержании клеток с рецепторами к CD8⁺ выявлена у 8,20% женщин и только в 3,85% случаев у мужчин.

Общее содержание лимфоцитов у жителей Заполярья 2,23±0,15⋅10⁹ кл/л с колебаниями у женщин и у мужчин 2,05±0,15 и 2,40±0,15⋅10⁹ кл/л соответственно. Анализируя формулу крови, выявили достаточно высокие средние значения общего количества моноцитов: 0,54±0,07⋅10⁹ кл/л (0,46±0,05; 0,61±0,08⋅10⁹ кл/л соответственно), p<0,001.

Общее количество нейтрофилов у обследуемых лиц составляет 3,77±0,33⋅10⁹ кл/л (соответственно 3,58±0,35 и 3,96±0,3⋅10⁹ кл/л), p<0,05. Среднее содержание Т-лимфоцитов хелперов/индукторов CD4⁺ находится ближе к нижней границе общепринятых физиологических норм 0,48±0,05⋅10⁹ кл/л (соответственно 0,40±0,04 и 0,55±0,06⋅10⁹ кл/л), причем у мужчин достоверно выше (p<0,001).Средний уровень супрессоров/киллеров CD8⁺ составляет 0,41±0,05⋅10⁹ кл/л (соответственно 0,38±0,05 и 0,44±0,04⋅10⁹ кл/л). Уровень содержания Т-клеток естественных киллеров CD16⁺в среднем составляет 0,48±0,05⋅10⁹ кл/л (0,44±0,04 и 0,52±0,05⋅10⁹ кл/л соответственно).

Результаты исследований позволили установить взаимосвязь роста уровня экспрессии рецепторов CD8⁺ и выраженный дефицит CD3⁺. Кроме того, результаты исследования лимфоцитограммы выявили, что среди 95% лиц с низким содержанием общего количества лимфоцитов (<1,5⋅10⁹ кл/л) в 80% случаев фиксируется дефицит Т-хелперов.

Способ скрининга риска Т-хелперного дефицита у оленеводов, работающих в условиях Заполярья основан на том, что определяется общее количество лимфоцитов в периферической крови (капиллярной) при производстве обычного анализа гемограммы и определения лейкоцитов: при снижении абсолютного содержания лимфоцитов меньше 1,5⋅10⁹ кл/л и CD3⁺ меньше 1,5⋅10⁹ кл/л подтверждается риск формирования Т-хелперного дефицита.

Проведено комплексное иммунологическое обследование людей, включавшее изучение гемограммы, лимфоцитограммы и фенотипирование лимфоцитов. Определяли содержание в периферической крови лейкоцитов, лимфоцитов, лимфоцитов с рецепторами CD3⁺ (зрелые лимфоидные клетки), CD4⁺ (хелперы/индукторы), CD5⁺ (выявляются на поверхности всех зрелых Т-клеток), CD8⁺ (цитотоксические Т-лимфоциты, супрессоры), CD10⁺ (клетки с рецепторами, отражающие лимфопролиферацию), CD16⁺ (естественные киллеры), CD25⁺ (Т-лимфоциты с рецепторами к интерлейкину-2), CD71⁺ (клетки с рецепторами к трансферрину), CD95⁺ (клетки с рецепторами к апоптозу), HLA-DR⁺ (активированные Т-, В-клетки с рецептором к главному комплексу гистосовместимости класса II), CD20⁺ (зрелые формы В-лимфоцитов). Анализ полученных результатов показал, что у 87% оленеводов низкое содержание Т-хелперов CD4⁺ корреляционно взаимосвязано с уровнем общего количества лимфоцитов, содержанием клеток, отражающих лимфопролиферацию CD10⁺ и нормальных киллеров CD16⁺ и характеризует риск формирования Т-хелперного дефицита. Корреляционный анализ свидетельствует о взаимозависимости общего абсолютного содержания лимфоцитов, малых и средних лимфоцитов в составе лимфоцитограммы и дефиците Т-хелперов.

Ниже приведены примеры реализации заявленного способа.

Пример 1. Доброволец О., 47 лет, пол женский. Оседлый образ жизни. Место проживания Заполярье. При комплексном лабораторном обследовании периферической венозной крови в 2009 г. выявлен низкий уровень содержания общего количества лимфоцитов 1,00⋅10⁹ кл/л; в лимфоцитограмме определено содержание малых лимфоцитов 1,10⋅10⁹ кл/л; концентрации клеток CD3⁺ 0,68⋅10⁹ кл/л; сделан вывод о подозрении на формирующийся вторичный экологически зависимый иммунодефицит Т-хелперного звена. При последующем участии О. в добровольном обследовании 2011 г. выявлен выраженный дефицит Т-хелперов CD4⁺ 0,34⋅10⁹ кл/л, проявляющийся частыми герпетическими инфекциями.

Пример 2. Доброволец И., 42 г, пол женский. Кочевой образ жизни. Место проживания Заполярье. При прохождении комплексного иммунологического обследования 2009 г. концентрация общего количества лимфоцитов 0,99⋅10⁹ кл/л; в лимфоцитограмме определено содержание малых лимфоцитов 0,98⋅10⁹ кл/л; концентрации клеток CD3⁺ 0,71⋅10⁹ кл/л; сделан вывод о подозрении на формирующийся вторичный экологически зависимый иммунодефицит Т-хелперного звена. При последующем участии И. в добровольном обследовании 2011 г. выявлен выраженный дефицит Т-хелперов CD4⁺ 0,31⋅10⁹ кл/л, проявляющийся в частых и длительных ОРВИ.

Пример 3. Доброволец К., 23 г., пол мужской, кочевой образ жизни. Место проживания Заполярье. При прохождении комплексного иммунологического обследования 2009 г. концентрация общего количества лимфоцитов 1,41⋅10⁹ кл/л; в лимфоцитограмме определено содержание малых лимфоцитов 0,78⋅10⁹ кл/л; концентрации клеток CD3⁺ 0,63⋅10⁹ кл/л; сделан вывод о подозрении на формирующийся вторичный экологически зависимый иммунодефицит Т-хелперного звена. При последующем участии К. в добровольном обследовании 2011 г. выявлен выраженный дефицит Т-хелперов CD4⁺ 0,29⋅10⁹ кл/л, проявляющийся в частых и длительных ОРВИ.

Пример 4. Доброволец Ш., 25 г., пол мужской, кочевой образ жизни. Место проживания Приполярье. При прохождении комплексного иммунологического обследования 2010 г. концентрация общего количества лимфоцитов 1,29⋅10⁹ кл/л; в лимфоцитограмме определено содержание малых лимфоцитов 1,00⋅10⁹ кл/л; концентрации клеток CD3⁺ 0,87⋅10⁹ кл/л; сделан вывод о подозрении на формирующийся вторичный экологически зависимый иммунодефицит Т-хелперного звена. При последующем участии Ш. в добровольном обследовании 2011 г. выявлен выраженный дефицит Т-хелперов CD4⁺ 0,39⋅10⁹ кл/л, проявляющийся в частых и длительных ОРВИ.

Пример 5. Доброволец У., 30 г., пол мужской, оседлый образ жизни. Место проживания Приполярье. При прохождении комплексного иммунологического обследования 2010 г. концентрация общего количества лимфоцитов 0,99⋅10⁹ кл/л; в лимфоцитограмме определено содержание малых лимфоцитов 1,38⋅10⁹ кл/л; концентрации клеток CD3⁺ 1,02⋅10⁹ кл/л; сделан вывод о подозрении на формирующийся вторичный экологически зависимый иммунодефицит Т-хелперного звена. При последующем участии У. в добровольном обследовании 2011 г. выявлен выраженный дефицит Т-хелперов CD4⁺ 0,32⋅10⁹ кл/л, проявляющийся в частых и длительных ОРВИ.

Пример 6. Доброволец Т., 40 лет, пол женский, кочевой образ жизни. Место проживания Приполярье. При прохождении комплексного иммунологического обследования 2010 г. концентрация общего количества лимфоцитов 1,39⋅10⁹ кл/л; в лимфоцитограмме определено содержание малых лимфоцитов 1,28⋅10⁹ кл/л; концентрации клеток CD3⁺ 1,32⋅10⁹ кл/л; сделан вывод о подозрении на формирующийся вторичный экологически зависимый иммунодефицит Т-хелперного звена. При последующем участии Т. в добровольном обследовании 2011 г. выявлен выраженный дефицит Т-хелперов CD4⁺ 0,38⋅10⁹ кл/л, проявляющийся в частых и длительных ОРВИ.

Как показывают исследования интенсивное и длительное воздействие экстремальных климатических и неблагоприятных экологических факторов на организм человека вынуждает постоянно мобилизовать компенсаторно-приспособительные механизмы, резервы которых ограничены и со временем могут истощаться. В конечном итоге происходит перенапряжение и нарушение адаптационных механизмов организма, что предполагает развитие предболезненных и хронизации основных патологических процессов [Щеголева Л.С. Резервные возможности иммунного гомеостаза у человека на Севере / Л.С. Щеголева. - Екатеринбург: УрО РАН, 2007 - 207 с.; Щеголева Л.С. Формирование иммунологической недостаточности человека на Севере: автореф. дис. … канд. биол. наук / Л.С. Щеголева. - Архангельск, 1996. - 14 с.; Щеголева Л.С. Соотношение иммунно-гормональных реакций у лиц разных профессий в приполярном регионе /Л.С. Щеголева, М.В. Меньшикова, Е.Ю. Шашкова // Экология человека, 2009. т. №7. - С. 7-10].

Заявленный способ позволяет выявить лиц, 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.