ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЙ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЦИТОКИНОВ В ОТДАЛЕННОМ ПЕРИОДЕ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ ГАММА-РАДИАЦИЙ

05 Dec 2014

УДК 61. 616-092.19-616.418.8]. 614.876

 

Б.А. Жетписбаев¹, А.Ш. Кыдырмолдина ¹, М.Ж. Толепбергенова², А.С. Оразалина¹,

Ж.Г. Абугалиева²

¹ГМУ г. Семей и КазГЮИУ, Семей

²КазНМУ им. С.Д. Асфендиярова, кафедра патофизиологии, Алматы

 

 

В работе исследована динамика изменений противовоспалительных цитокинов в периферической крови в условиях  воздействия различных доз гамма-радиаций в отдаленном периоде. Установлено, что в отдаленном периоде после воздействия различных доз гамма-радиаций изменяется цитокиновый профиль в зависимости от доз радиации, что определяет состояние иммунной регуляции в клеточном и гуморальном звеньях иммунитета. 

Ключевые слова: отдаленный период, различные дозы гамма-радиаций, цитокиновый профиль,  клеточное и гуморальное звенья иммунитета.

 

Цитокинам принадлежит роль в регуляции межклеточных взаимодействий как в норме, так и при различных патологических состояниях. Универсальность действия цитокинов связана с полипептидной природой и участием в формировании регуляторных сигналов для клеток мишеней при взаимодействии на организм различных факторов [1], как медиаторы межклеточных взаимоотношений в иммунной системе участвуют в реализации физиологических функции [2], активно вовлекаются в формирование и регуляцию защитных реакций организма [3]. Иммунные клетки, и секретируемые ими цитокины играют важную роль в процессах адаптации [1-3].

Роль провоспалительных цитокинов в регуляции иммунного ответа  и их участие в патогенезе лучевых воздействий в последние годы интенсивно изучаются, однако отдаленные эффекты цитокинов на иммунные механизмы изучены недостаточно.

Оценка цитокинов дает возможность  изучению иммунорегуля-торных медиаторов, позволяет получить информацию о функцио-нальной активности различных типов иммунокомпетентных клеток, о тяжести воспалительного процесса, о соотношении процессов Т-хелперов 1-го и 2-го типов [4].

Основная биологическая активность цитокинов – регуляция иммунного ответа на всех этапах его развития. В связи с этим актуальным является изучение особенностей спонтанной продукции  провоспалительных цитокинов в условиях сублетального, фракционированного и малой дозы облучения в отдаленном периоде с целью оценки степени влияния ионизирующего излучения на состояние иммунной системы.

Цель работы – изучить динамику изменений противовоспалительных цитокинов в периферической крови в условиях  воздействия различных доз гамма-радиаций в отдаленном периоде.

Материал и методы исследования.

Эксперимент выполнен на 55 белых беспородных половозрелых крысах, которые были разделены на 4 группы. Первую группу составили интактные животные (n=10), 2, 3 и 4- опытные группы по 15 животных в каждой группе, все подопытные животные облучались на российском радиотерапевтическом устройстве «Агат-РМ» гамма лучами ⁶⁰ Со. Животные  2 группы поверглись сублетальной дозе гамма-излучения в 6 Гр., 3 – группа  — фракционированной дозе гамма-излучения (по 2 Гр х 3 раза в течение 3 недель) и 4 – группа – малой дозе гамма-излучения (0,2 Гр).

Для определения отдаленных эффектов цитокиновый профиль у подопытных животных определяли через 3 месяца после воздействия ионизирующих гамма- излучений.

В периферической крови у всех животных определяли уровень провоспалительных ферментов – ИЛ-2, ИЛ-6, TNF-а и INF-у. иммуноферментным методом на аппарате «Униплан» (Россия).

Цифровой материал обработан статистическим методом [5].

Результаты исследования и обсуждение

Одними из ключевых противовоспалительных цитокинов, участвующих в реализации иммунного ответа являются ИЛ-2, ИЛ-6, INF-y, TNF-а и другие.  Из таблицы 1 видно, что при сублетальном гамма-радиации в дозе 6 Гр в отдаленном периоде после сублетального гамма-излучения отмечается достоверное снижение уровня ИЛ-2 в 1,28 раза.

Как известно, ИЛ-2 является важным провоспалительным цитокином, который стимулирует пролиферацию и дифференцировку активированных Т-лимфоцитов в эффекторное  Тh лимфоциты или цитотоксические Т-клетки, стимулирует крупные гранулярные лимфоциты, макрофаги и В-лимфоциты. В свою очередь ИЛ-2 секретируется СД4+Т-лимфоцитами, а также Т-клетками некоторых других субпопуляций лимфоцитов. Мишенями регуляторного действия ИЛ-2 являются субпопуляции Т-клеток, В-клетки, натуральные киллеры  и макрофаги. Все эти клетки имеют соответствующий рецептор для восприятия сигнала от ИЛ-2.

 

Таблица  1 – Состояние  провоспалительных цитокинов в отдаленном периоде после воздействия сублетальной дозы гамма-радиации в дозе 6 Гр

Показатели	Интактные (n=10)	Облученные (3 месяца) (n=30)
Ил-2 пг/мл	59,3+3,7	46,2+3,3*
Ил-6 пг/мл	29,6+2,1	14,1+2,9**
TNF-a пг/мл	61,7+3,1	50,1+3,9*
INF-y пг/мл	14,1+1,5	27,6+4,7*
Примечание: * — достоверно к интактному (P<0,05), **-P<0,01; n – количество опытов

.

ИЛ-2 усиливает В-клеточный рост и синтез иммуноглобулинов, интерферона (INF-y), модулирует экспрессию рецептора ИЛ-2 [6]. Основным результатом действия ИЛ-2  является обеспечение пролиферации, что определяет его в качестве типичного росткового фактора клеток лимфомиелоидного комплекса.

Раннее нами в эксперименте получено, что в отдаленном периоде после действия сублетальной дозы гамма-излучения отмечается повышение числа субпопуляций Т-лимфоцитов с хелперной и понижение Т-лимфоцитов с супрессорной активностью [7], следствием  этого, по-видимому, происходит уменьшение цитокинпродуцирующей способности Т-клетками с супрессорной активностью, и это отражается на спонтанной секреции ИЛ-2.  Недостаточный уровень ИЛ-2 вызывает дисрегуляцию в иммунной системе, снижает процесс пролиферации в клеточном и гуморальном звеньях иммунитета, что наблюдается и в отдаленном периоде после воздействия сублетальной дозы гамма-радиации.

Анализ фактического материала показывает, что в отдаленном периоде достоверно снижены уровни ИЛ-6 в 2,1 раза и TNF-a в 1,23 раза. Как известно, ИЛ-6 усиливает пролиферацию и дифференцировку В-клеток, способен блокировать синтез ИЛ-1в. Подавление уровня ИЛ-6  способствует ослаблению образования антител и снижению пролиферации и дифференцировки В-клеток [8].

Взаимодействие поврежденных клеток и иммунокомпетентных клеток приводит к массивному выбросу провоспалительных цитокинов, в том числе и TNF-а.

Одним из ведущих цитокинов, способствующих развитию воспалительного процесса является TNF-а [9,10].

Повышение содержания СД4+ и снижение содержания СД8+ Т-лимфоцитов в нашем эксперименте сопровождается значительным снижением уровня провоспалительных цитокинов (TNF-а, ИЛ-6). Как известно, при высоком синтезе TNF-а подает сигнал смерти через рецептор TNF-а 1-го типа и Fas-антиген, индуцирующие каскад реакций, приводящих к апоптозу СД4+ клеток. Низкий уровень ИЛ-6 свидетельствует об усилении функциональной активности Th1. Изменение цитокиновой регуляции, проявляющееся снижением уровня ИЛ-6 и TNF-а, влияет на регуляторную функцию иммунной системы, что способствует дифференцировке и активности цитотоксических Т-лимфоцитов [11,12]. Из всех провоспалительных клеток ИЛ-2 оказывает четкий стимулирующий эффект на выработку TNF-а дуцидуальными клетками.

В нашем эксперименте в отдаленном периоде после сублетальной дозы гамма-излучения существенно повышается уровень INF-y в 1,95 раза. INF-у усиливает специфический иммунитет относится к цитокинам, определяющим ранние цитокиновые реакции организма на введение антигенов.

Повышенный уровень INF-у как одного из регуляторных цитокинов иммунной системы, может служить показателем сдвига иммунных реакций в сторону Т-клеточного ответа, активации макрофагов и NK-клеток. Как известно, моноциты/макрофаги, нейтрофилы и лимфоциты являются источниками цитокинов [13]. Реакция системы INF-у способствует развитию первой ранней неспецифической фазы повышения резистентности еще до формирования специфического иммунного ответа [13].

Таким образом, приведенный материал показывает, что в отдаленном периоде после сублетального гамма-излучения сниженная  концентраций ИЛ-2, ИЛ-6, TNF-a и повышенная концентрация INF-у. отражает дисрегуляцию в иммунной системе, что проявляется снижением процессов пролиферации и дифференцировки в клеточном и гуморальном звеньях иммунитета.

Результаты наших исследований способствуют пониманию механизмов регуляции иммунных механизмов отдаленном периоде после сублеталного воздействия гамма-радиации.

Многие фундаментальные исследования проведены с использованием однократной дозы ионизирующего воздействия, однако ведущим режимом в клинической практике является фракционированная радиотерапия. Поэтому мы исследовали цитокиновый профиль в условиях фракционированного воздействия гамма-радиации в отдаленном периоде.

Фракционированное гамма-излучение в отдаленном периоде не вызывает значимых изменений со стороны уровня ИЛ-2 и ИЛ-6 (таблица 2). В этот период достоверно снижены содержания TNF-a в 1,18 раза и TNF-y в 1,38 раза.

ИЛ-2, известный как фактор роста Т-лимфоцитов, усиливает функциональную активность натуральных киллерных клеток (NК) и индуцирует дифференцировку лимфоидных клеток  с широким спектром цитотоксического действия [14], приводящего к лизису патогенных факторов, в том числе и опухолевых клеток.

ИЛ-6 и ИЛ-10 усиливают пролиферацию и дифференцировку В-клеток [15].

ИЛ-2 важный регулятор клеточной активности, вызывает трансформацию NK-клеток в лимфокинактивированные киллеры (LAK), участвующие в процессе отторжения клеток фетального происхождения, продуцируется только активированными Т-клетками и ЛПС-активированными дендридическими клетками [16].

 

Таблица  2 – Состояние  провоспалительных цитокинов в отдаленном периоде после воздействия фракционированного гамма-радиации

Показатели	Интактные (n=10)	Облученные (3 месяца) (n=30)
ИЛ-2 пг/мл	59,3+3,7	52,4+3,3
Ил-6 пг/мл	29,6+2,1	36,1+4,3
TNF-a пг/мл	61,7+3,1	52,1+3,0*
INF-y пг/мл	14,1+1,5	10,2+1,3*
Примечание: * — достоверно к интактному (P<0,05), **-P<0,01; n – количество опытов

 

Задержка размножения Т-лимфоцитов проявляется на уровне G0/G1-фазы клеточного цикла, что ведет к длительному пребыванию Т-клеток в состоянии покоя. Подавление пролиферации сопровождается снижением продукции INF-y Тh1-лимфоцитами и увеличением продукции ИЛ-4 Th2 –клетками [17].

INF-y – важнейший эндогенный иммуномодулятор, участвовавшего в индукции клеточного иммунитета, способного активировать NК, клеточную цитотоксичность, усиливать выраженность рецепторов главного комплекса гистосовместимости [16].

Взаимодействие поврежденных клеток и иммунокомпетентных клеток приводит к массивному выбросу провоспалительных цитокинов, в том числе и TNF-a. Одним из ведущих цитокинов, способствующих развитию воспалительного процесса является TNF-a [18,19].

В нашем опыте фракционированное действие гамма-радиации в отдаленном периоде снижает уровни TNF-a и TNF-y.

Таким образом, приведенный материал показывает, что в отдаленном периоде после фракционированного воздействия радиации происходит подавление пролиферации в Т-системе иммунитета.

Определенный интерес представляет цитокиновый профиль провоспалительных цитокинов в отдаленном периоде после воздействия малой дозы гамма-излучения. Влияние малой дозы гамма-радиации на цитокины провоспалительного действия в отдаленном периоде представлены в таблице 3.

Под действием малой дозы гамма-излучения в отдаленном периоде имеется тенденция к снижению уровня ИЛ-2 и повышению содержания TNF-a. Содержание ИЛ-6 достоверно возрастает в 1,94 раза и снижается концентрация INF-y в 1,43 раза. Высокое содержание ИЛ-6 усиливает пролиферацию и дифференцировку В-клеток [20]. По данным литературы, источником INF-y служат опосредованные Т-лимфоциты. Среди Т-лимфоцитов продуцентами INF-y являются цитотоксические СД8+-клетки, так и хелперные СД4+-клетки, однако при дифференцировке последних на Th1- и Th2-клетки способность вырабатывать INF-y сохраняют только Тh1-клетки.

 

Таблица  3 – Влияние малой дозы гамма-излучения  на цитокиновый профиль в отдаленном периоде

Показатели	Интактные (n=10)	Облученные (3 месяца) (n=30)
Ил-2 пг/мл	59,3+3,7	49,1+4,1
Ил-6 пг/мл	29,6+2,1	57,7+7,0*>
TNFa пг/мл	61,7+3,1	69,3+4,2
INFy пг/мл	14,1+1,5	9,8+1,4*<
Примечание: * — достоверно к интактному (P<0,05), **-P<0,01; n – количество опытов

 

Важнейшей функцией INF-y являются его участие в опосредованном взаимосвязей между лимфоцитами и макрофагами и в регуляции соотношения клеточной и гуморальной составляющих иммунного ответа. Являясь основным продуктом Th1-клеток INF-y снижает секреторную активность Th2-клеток. Таким образом, INF-y усиливает развитие клеточного иммунитета и подавляет проявления гуморального. Следовательно, INF-y играет важную роль в иммунорегуляции, являясь ключевым цитокином клеточного иммунного ответа и ингибитором гуморального иммунного ответа [4]. При повышении уровня INF-y повышается секреторная активность Тх2. В результате всех этих гуморальных взаимодействий INF-y  и повышенной продукции ИЛ-6 снижается  развитие клеточного иммунитета и повышается проявления гуморальных иммунных реакций.

Выводы:

1.В отдаленном периоде после сублетального гамма-излучения сниженная  концентраций ИЛ-2, ИЛ-6, TNF-a и повышенная концентрация INF-у. отражает дисрегуляцию в иммунной системе, что проявляется снижением процессов пролиферации и дифференцировки в клеточном и гуморальном звеньях иммунитета.

2. В отдаленном периоде при действий фракционированного гамма-радиации происходит подавление пролиферации в Т-системе иммунитета.
3. В отдаленном периоде после воздействия малой дозы гамма-излучения в периферической крови повышенный уровень ИЛ-6 и низкая концентрация INF-y, свидетельствует об усилении процессов пролиферации и дифференцировки в В-системе и снижения в клеточном звене иммунитета.

 

Список литературы

• Карташова М.Г., Малиновская В.В. Иммунокорригирующая терапия больных саркомой Капоши препаратом виверон // Иммунология. – 2008. — №5. — С. 271-274.
• Кетлинский С.А., Симбирцев С.А. Цитокины. — СПб.: ООО «Издательство Фоллиант», 2008. – С. 58-63.
• Кетлинский С.А. Симбирцев А.С. Цитокины. — СПб.: ООО «Издательство Фоллиант», 2008. – С. 95-99.
• Турдибеков Х.И., Умарова А.А., Хаитова Н.М. и др Изучение сывороточного уровня иммунорегуляторных медиаторов при различных вариантах бронхиальной астмы с тяжелым течением // Иммунология. — — №6. — С.354-356.
• Монцевичюте-Эрингене Е.В. Упрощенные математико-статистические методы в медицинской исследовательской работе // Пат. физиол. и эксперим. Терапия. – 1961. — №1. — С.71-76.
• Reen G.H., Yen N.H. Interleukin 2 regulates expression of its rezeptor and synthesis of gamma interferon by human T-lymphocytes // – 1984. — 225 (4660). – Р. 429-430.
• Шалгинбаева Г.С., Ибраев С.С., Алимбаева А.А. и др. Отдаленные эффекты различных дозовых нагрузок гамма-излучения на Т-систему иммунитета // Наука и здравоохранение. — 2014. — №3. — С.37-40.
• Lukaszewicz M, Mroczko B, Szmitkowski M. // Pol. Med. Wewn. — 2007. — Vol. 117. —  N5-6. — P. 247-251.
• Горецкая М.В., Шейбак В.М. Иммунопатология: роль печени в иммунной системе. – М.: – С. 199-203.
• Buko V.U., Kirvel P., Lukivskaya O. et al. Effects of TNF-a Blocking antibody on rat experimental alcoholic steatohepatitis //Liver Under Constant Attack-From Fat to Viruses: Abstracts of Invited Lectures Poster Abstracts. – Mainz: – P.14.
• Arc P.C., Troutt A.B., Clark D.A. Soluble receptors, neutralizing THF-a and IL-1 block stress triggered murine abortum // J. Repord Immunol. – 1997. — Vol.37. — N3. — Р. 262-266.
• Blaschitz A., Hutter H., Dohr G. HLA Class J protein expression in the human plazenta // Early Pregnansy. – 2001. –Vol.5. — №-P.67-69.
• Иванов В.В., Сахаров С.П., Поляков А.П. и др. Роль иммунного статуса в прогнозе тяжелой термической травмы у детей. // Иммунология. – 2008. — №3. — С.161-163.
• Ярилин А.А. Основы иммунологии. — М.: – 305 с.
• Lukaszewicz M, Mroczko B, Szmitkowski M. // Pol. Med. Wewn. — 2007. — Vol. 117. — №5-6. — P.247-251.
• Aggarwal S., Pittenger M.C. Human mesenchimal stem cells molulate allogeneic immune cell responses //Blood. -2005. –V.105. – 604-615.
• Петрова Т.Г., Ефремов А.В. Особенности баланса цитокинов и секреторного IgA в ротовой жидкости при воспалительных заболеваниях парадонта у больных с лимфомами. // Пат физиология. – 2008. — №4. — С.11-14.
• Горецкая М.В., Шейбак В.М. Иммунопатология: роль печени в иммунной системе. – М.: – С. 209-215.
• Buko V.U., Kirvel P., Lukivskaya O. et al. Effects of TNF-a Blocking antibody on rat experimental alcoholic steatohepatitis //Liver Under Constant Attack-From Fat to Viruses: Abstracts of Invited Lectures Poster Abstracts. – Mainz: – P.14.
• Lukaszewicz M, Mroczko B, Szmitkowski M. // Arch. Med. Wewn. — 2007. — Vol. 117. — №5-6. — P.247-251.

 

 

 

Б.А. Жетписбаев, А.Ш. Кыдырмолдина, М.Ж. Төлепбергенова, А.С. Оразалина, Ж.Ғ. Абуғалиева

ГАММА-РАДИАЦИЯСЫНЫҢ ӘР ТҮРЛІ ДОЗАЛАРЫ ӘСЕРІНЕН КЕЙІН АЛЫСТАТЫЛҒАН КЕЗЕҢДЕ ҚАБЫНУ ЦИТОКИНДЕРІНІҢ ӨЗГЕРІС  ДИНАМИКАСЫ

 

Түйін: Жұмыста алыстатылған кезеңдегі гамма-радиацияның әр түрлі дозалары әсері жағдайында шеткері қанда қабыну цитокиндерінің өзгеріс динамикасы зерттелді. Алыстатылған кезеңде гамма-радиацияның әр түрлі дозалары әсерінен кейін радиация дозасына байланысты цитокиндік ағым өзгеретіні анықталды, бұл иммунитеттің жасушалық және гуморальдық тетіктерінде иммундық реттелу жағдайын анықтайды.

Түйінді сөздер: алыстатылған кезең, гамма-радиациялардың әр түрлі дозалары, цитокиндік ағым,  иммунитеттің жасушалық және гуморальдық тетіктері.

 

 

 

 

B.A. Zhetpisbayev, A.Sh. Kydyrmoldina, M.Zh. Tolepbergenova, A.S. Orazalina, Zh.G. Abugalieva

DYNAMICS OF CHANGES IN PROINFLAMMATORY CYTOKINES IN THE REMOTE PERIOD AFTER THE IMPACT OF DIFFERENT DOSES OF GAMMA RADIATION

Resume: We have studied the dynamics of changes in anti-inflammatory cytokines in peripheral blood under the impact of different doses of gamma radiation in the long term. It was established that in the long term after effects of different doses of gamma-radiation changes in cytokine profile, depending on the dose of radiation, which determines the state of immune regulation in the cellular and humoral immunity.

Keywords: remote period, different doses of gamma radiation, cytokine profile, cellular and humoral immunity.