Исследование уровней sCD4, sICAM-1 и цитокинов 1L-2, 1L-6, 1L-10, Т№а у детей с заболеваниями почек в условиях воздействия экопатогенов М.В. Кудин, А.В. Скрипкин, В.П. Леонов ММУ «Вольская центральная районная больница», г. Вольск
У 162 детей с нефропатиями и 26 здоровых детей изучали иммуноферментным методом содержание в сыворотке крови цитокинов ТNFa, И-2, И-6 и И-10 и растворимых мембранных антигенов бС04 и біСАМ-1. У детей с нефропатиями, проживающих в Москве, были повышены уровни ТNFa, бС04 и біСАМ и снижены уровни И-6 и И-10. При гломерулонефрите степень повышения была выше, чем при обструктивном пиелонефрите. У детей с гломерулонефритом, проживающих в экологически неблагоприятных регионах с цементной индустрией (г. Вольск, Россия), химической промышленностью в 30-км зоне АЭС (г. Балаково, Россия) или развитой горнодобывающей урановой промышленностью (г. Степногорск, Казахстан), степень повышения ТNFa, бС04 и біСАМ была, как правило, меньшей, а степень понижения И-6 и И-10 более глубокой, по сравнению с московской популяцией, что указывает на ингибирующее влияние вредных экологических факторов на функции иммунной системы. При обструктивном пиелонефрите наблюдалась противоположная картина: в экологически неблагоприятных регионах влияние экопатогенов проявлялось, как правило, повышением показателей по сравнению с больными детьми, проживающими в Москве. (Цитокины и воспаление. 2008. Т. 7, № 2. С. 33-37.)
При эпидемиологическом обследовании 100000 детей от 0 до 15 лет в 13 экологически неблагополучных регионах России отмечено нарастание частоты заболеваний органов мочевой системы в детской популяции [3]. По данным за последние 5 лет XX столетия в Оренбурге число больных с нефропатиями возросло в 2 раза, т. е. значительно больше, чем в России в целом [6].
В настоящее время общепризнано, что экологически неблагополучные условия проживания оказывают разнонаправленное негативное воздействие на организм ребенка [1, 12], в том числе и на его иммунологическую реактивность [5, 7].
Иммунная система ребенка наиболее чувствительна к негативным влияниям окружающей среды, что в большей степени проявляется в особенностях развития и течения заболеваний, в т. ч. заболеваний органов мочевыводящей системы, впатогенезе которых основополагающее значение имеют иммунологические механизмы. Работы, проведенные в области экспериментальной и клинической иммунологии, показали, что иммунорегу- ляторные процессы зависят от функционирования как провоспалительных, так и противовоспалительных интерлейкинов [4, 9, 11].
В научной литературе имеются единичные сообщения о динамике синтеза про- и противовоспалительных цитокинов, изменениях факторов гуморального и клеточного иммунитета, экспрессии адгезивных молекул в условиях воздействия неинфекционных стрессовых факторов, в т. ч. ксенобиотиков [10]. У часто болеющих детей дошкольного возраста, проживающих в экологически неблагополучной обстановке, в условиях выбросов химического комбината и цементного завода, выявлены абсолютный и относительный лимфоцитоз, эозинофилия, дисбаланс иммуноглобулинов [8]. В эксперименте на крысах показановлияние соединении хрома и других химических компонентов цемента и клинкерной пыли на показатели метаболической реакции лимфоидных органов [2]. Вместе с тем, ряд вопросов, касающихся особенностей иммунологического реагирования детей с заболеваниями почек в условиях техногенных загрязнений и в регионе с развитой цементной индустрией, остается мало изученным. Их изучение и явилось основной целью нашего исследования.
Материалы и методы
Для определения особенностей иммунного реагированиябыло обследовано 188 детей, проживающих в различных регионах, в т. ч. 33 ребенка из г. Вольска (Россия) с развитой цементной индустрией (12 с гломерулонефритом и 21 с обструктивнымпиелонефритом), 35 детей из г. Балаково (Россия) с развитойхимической промышленностью в 30-км зоне АЭС (15 с гломерулонефритом и 20 с обструктивным пиелонефритом), 48 детейиз г. Степногорска (Казахстан) с развитой горнодобывающейурановой промышленностью (21 с гломерулонефритом и 27 собструктивным пиелонефритом). Группу сравнения составили46 детей (17 с гломерулонефритом и 29 с обструктивным пиелонефритом) из г. Москвы. В качестве контроля использовалипоказатели цитокинов и адгезивных молекул, полученныеу 26 практически здоровых детей в условиях прохождениядиспансеризации в консультативно-диагностическом центреНаучного центра здоровья детей (НЦЗД) РАМН г. Москвы (директор — А.А. Баранов) (контрольная группа). Забор кровиосуществляли утром натощак из локтевой вены. Сывороткихранили при -70° С до проведения анализа.Исследование содержания в сыворотке крови sCD4, IL-2,IL-6, IL-10, sICAM-1, TNFa проведено в вирусологическойлаборатории НЦЗД РАМН (зав. — Т.Б. Синцова) с использованием твердофазногоиммуноферментного метода и коммерческихнаборов: «Human TNFa EIA Kit», «IL-6 EIAKit», «TGF?1 ELISA» (DRG International, USA),«IL-10 EIA Kit» (PerSeptive Biosystems, USA),«Human IL-2» (R&D Systems, USA), «SICAM-1»(Endogen, USA). Результаты считывали наабсорбциометре MR-600 «Dynatech» (Германия).
Статистическая обработка результатовисследований проведена с использованием методов, изложенных Л.С. Каминским,Е.В. Гублером, и программы STATISTICA 5.0.Полученные результаты были подвергнутывариационному анализу с вычислениемсредней арифметической и ее ошибки длякаждой группы детей. Различия среднихвеличин оценивали с помощью параметрического t-критерия Стьюдента. При оценкеразличий показателей между группами взятпорог доверительной вероятности не менее0,95 с уровнем значимости р не более 0,05.
Результаты и обсуждение
Проведенное исследование показало (табл. 1), что уровень TNFa у детей московской популяции с гломерулонефритом значительно повышен по сравнению со здоровыми детьми, составляя 21,0 ± 0,89 против 3,03 ± 1,13 пг/мл в контрольной группе (p < 0,05). Это указывает на активацию макрофагально-моноцитарной системы и гиперпродукцию данного цитокина при развитии гломерулонефрита. У детей с гломерулонефритом, проживающих в регионах с неблагополучным экологическим фоном, уровень TNFa был также существенно повышен по сравнению с контрольной группой, но степень повышения была, как правило, меньшей, чем у детей в Москве. Так, в г. Вольске уровень TNFa составлял 16,8 ± 1,3 пг/мл, в г. Балаково — 15,3 ± 0,98 пг/мл (p < 0,05), в г. Степногорске — 20,3 ± 1,65 пг/мл. Деятельность цементной и химической промышленности с выбросом в окружающую атмосферу ионов тяжелых металлов негативно влияла на функционирование макро- фагально-моноцитарной составляющей иммунной системы. Наличие экологического неблагополучия способствовало снижению активности данного звена иммунной системы у детей с гломерулонефритом, что проявлялось в гипопродукции TNFa.
Таблица 1Содержание TNFa и IL-6 у детей с заболеваниями почек, проживающих в регионах с экологически неблагополучным фоном, пг/мл
Примечание к табл. 1-3. Экологическая характеристика мест проживания детей основной группы: г. Вольск (Россия) — цементная промышленность, г. Балаково (Россия) — химическая промышленность, г. Степногорск (Казахстан) — горнодобывающая урановая промышленность. Отличие данных статистически достоверно (р < 0,05): * — по сравнению с детьми Московской популяции (группа сравнения); ** — по сравнению с контрольной группой.
Иной была динамика изменений IL-6. Как известно, IL-6 участвует в дифференцировке В-клеток, регулирует белково-синтетические процессы гепатоцитов. При уровне IL-6 32,3 ± 0,47 пг/мл у здоровых детей контрольной группы (г. Москва), уровень IL-6 в сравнительной группе московских детей с гломерулонефритом был достоверно снижен и составлял 15,94 ± 1,1 пг/мл, а у детейс гломерулонефритом из экологически неблагополучных регионовотмечалось еще большее снижение его концентрации: г. Вольск —до 5,7 ± 0,35 пг/мл, г. Балаково —до 5,4 ± 1,2 пг/мл, г. Степногорск —до 5,7 ± 0,45 пг/мл (р < 0,05). Как видноиз вышесказанного, в основных регионах (г. Вольск, г. Балаково, г. Степногорск) можно предполагать максимальную ингибицию В-клеточнойпролиферации из-за снижения уровней IL-6. Таким образом, у детей сгломерулонефритом, проживающихв регионах с техногенным воздействием, отмечена ингибиция продукциицитокинов, характеризующих макрофагальное и гуморальное звено иммунитета.При анализе данных, полученных у детей с обструктивным пиелонефритом, выявлено увеличение синтеза TNFa у детей московской популяциидо 7,6 ± 0,61 пг/мл (р < 0,05), что может отражатьналичие микробного возбудителя воспалительного процесса в почках. У детей, проживающихв экологически загрязненных регионах, этот показатель превышал почти в 3 раза уровень TNFaв московской группе сравнения и в 7 раз уровеньTNFa контрольной группы (3,03 ± 1,13 пг/мл) исоставлял: в г. Вольске — 22,7 ± 1,8 пг/мл, в г. Балаково — 23,2 ± 1,6 пг/мл, в г. Степногорске —23,0 ± 1,5 пг/мл.Напротив, уровень IL-6 у детей с обструктивным пиелонефритом в регионах с техногенными воздействиями был в 2 и более раз ниже,чем в московской популяции: в г. Вольске —4,45 ± 0,28 пг/мл, в г. Балаково — 5,7 ± 0,35 пг/мл,в г. Степногорске — 7,5 ± 0,61 пг/мл против12,3 ± 1,6 пг/мл (р < 0,05), и в 4-8 раз ниже, чем вконтрольной группе (32,3 ± 0,47 пг/мл) (р < 0,05).Следовательно, негативное воздействие вредных экологических факторов оказывало влияние,прежде всего, на показатели гуморального иммунитета у детей с заболеваниями почек.Было проведено исследование содержания sCD4и IL-2 у детей московской популяции с заболеваниями почек, в контрольной группе и у детей, проживающих в регионах с неблагополучным экологическим фоном (табл. 2). У детей московской популяциис гломерулонефритом отмечалось увеличениесодержания sCD4 до 1,31 ± 0,11 пг/мл по сравнениюс контрольной группой (0,38 ± 0,01 пг/мл, р < 0,05).У детей, проживающих в экологически неблагоприятных регионах, концентрации sCD4 превышали данные, полученные в контрольной группе(р < 0,05) и в московской популяции (р < 0,05):уровень sCD4 в регионе с цементной промышленностью составил 5,08 ± 0,4 пг/мл, в регионе с химической промышленностью — 4,7 ± 0,35 пг/мл, врегионе с горнодобывающей урановой промышленностью — 9,2 ± 0,85 пг/мл.
Таблица 2Содержание бС04 и И-2 у детей с заболеваниями почек, проживающих в регионах с экологически неблагополучным фоном, пг/мл
Активирующее влияние техногенных факторов на показатели клеточного иммунитета у детей с гломерулонефритом можно оценивать как негативное, так как они усиливают функционирование клеточных механизмов при воздействии нефритогенного антигена. Аналогичная закономерность прослеживалась у детей с обструктивным пиелонефритом, проживающих в г. Вольске и г. Степногорске, где отмечено значительное увеличение содержание уровня зСБ4 до 11,45 ± 1,6 пг/мл и до 38,55 ± 2,6 пг/мл (соответственно) по сравнению с группой сравнения — детьми г. Москвы с обструктивным пиелонефритом: 1,01 ± 0,09 пг/мл (р < 0,05) и по сравнению с группой здоровых детей: 0,38 ± 0,01 пг/мл (р < 0,05).
Исключение составили дети, проживающие в г. Балаково, у них уровень зСБ4 в сыворотке крови составлял 1,91 ± 0,8 пг/мл и не отличался от показателя, полученного у детей московской популяции (р > 0,05). Следовательно, экологические факторы, которые имеют место в регионах с химической (г. Балаково) и горнодобывающей (г. Степногорск) промышленностью, воздействуя на организм больного ребенка, приводили к активизации хелперной составляющей клеточного иммунитета.
Результаты исследования содержания в сыворотке крови детей уровня 1L-2 подтверждают эту гипотезу, т. к. этот цитокин характеризует пролиферацию и дифференцировку Т-клеток, а также активацию цитотоксических лимфоцитов и макрофагов.
Как показало проведенное исследование, у детей московской популяции с гломерулонефритом содержание 1L-2 составляло 72,7 ± 5,08 пг/мл, почти в 2 раза превышая уровень показателя в контрольной группе (33,4 ± 0,31 пг/мл, р < 0,05). Напротив, у детей с гломерулонефритом, проживающих в экологически неблагополучных регионах, концентрации 1L-2 были значительно снижены по сравнению с детьми московской популяции: у детейг. Вольска — до 31,5 ± 0,42 пг/мл,г. Балаково — до 28,05 ± 0,25 пг/мл,г. Огепногорска — до 34,6 ± 0,32 пг/мл(р < 0,05) и не имели достоверныхразличий с содержанием IL-2 в сыворотке здоровых детей(контрольнаягруппа). Следовательно, вредныетехногенные воздействия подавляютфункциональную активность клеток,продуцирующих IL-2.У детей с обструктивным пиелонефритом из экологически неблагополучных регионов уровень IL-2(г. Вольск — 32,4 ± 2,1 пг/мл, г. Балаково — 39,6 ± 2,8 пг/мл, г. Степногорск — 33,8 ± 2,7 пг/мл) не отличался от данных контрольной группы:33,4 ± 0,31 пг/мл (здоровые дети). Таким образом,у детей с заболеваниями почек в регионах с установленными ксенобиотиками выявлено снижениефункциональной активности факторов клеточногоиммунитета.
Результаты исследования уровней ингибиторного цитокина IL-10 и растворимой адгезионноймолекулы sICAM-1 представлены в табл. 3.У детей московской популяции с гломерулонефритом выявлено снижение уровня IL-10 всыворотке крови до 7,82 ± 2,5 пг/мл по сравнениюс контрольной группой (здоровые дети), где содержание IL-10 составляло 19,01 ± 1,21 пг/мл (р < 0,05).Полученные результаты подтверждают гипотезуо сдерживающей роли противовоспалительныхцитокинов при развитии гломерулонефрита, чтосогласуется с исследованиями других авторов.В сыворотке крови детей с гломерулонефритом,проживающих в экологически неблагополучныхрегионах (г. Вольск, Балаково, Степногорск), былизафиксированы минимальные концентрации IL-10:0,85 ± 0,7 пг/мл, 0,85 ± 0,04 пг/мл и 0,2 ± 0,01 пг/мл(соответственно), что почти в 100 раз меньше, чем вконтрольной группе (р < 0,05) и в 40 раз меньше посравнению с группой сравнения московской популяции (р < 0,05). Аналогичная закономерность былавыявлена и у детей с хроническим обструктивнымпиелонефритом. При уровне концентрации IL-100,2 ± 0,01 пг/мл у детей с обструктивным пиелонефритом г. Москвы, его содержание в сывороткекрови детей из экологически неблагополучныхрегионов составляло: г. Вольск — 10,7 ± 0,85 пг/мл,г. Балаково — 1,9 ± 0,75 пг/мл, г. Степногорск —0,5 ± 0,002 пг/мл, и было ниже уровня здоровыхдетей в контрольной группе (19,01 ± 1,21 пг/мл,р < 0,05).
Таким образом, ингибирующее влияние вредных экологических факторов на синтез цитокиноввообще, и, в частности, на синтез IL-10, могло усугублять иммунные нарушения у детей с заболеваниями почек.
Таблица 3Содержание зКАМ-1 и И-10 у детей с заболеваниями почек, проживающих в регионах с экологически неблагополучным фоном, пг/мл
При гломерулонефрите у детей, проживающих в регионах с экологически вредным фоном, наблюдалось подавление образования sICAM-1. Если у детей московской популяции с гломерулонефритом имело место увеличение уровня sICAM-1 до 21,5 ± 1,17 пг/мл (против 4,28 ± 0,07 пг/мл в контрольной группе), то у детей г. Вольска и г. Степногорска их концентрация увеличивалась в меньшей степени (15,8 ± 1,01 и 10,1 ± 0,1 пг/мл, соответственно) (р < 0,05), что указывает на инги- бирующее влияние экотоксикантов на формирование sICAM при гломерулонефрите. У детей с гломерулонефритом г. Балаково уровень sICAM-1 в сыворотке крови составил 20,1 ± 0,89 пг/мл. Такая же закономерность прослеживалась и в отношении детей с обструктивным пиелонефритом. По сравнению с контрольной группой (4,28 ± 0,07 пг/мл), у детей г. Москвы с обструктивным пиелонефритом содержание sICAM-1 было значительно повышено и достигало 12,3 ± 1,1 пг/мл (р < 0,05). У детей же из экологически неблагополучных регионов уровень sICAM-1 в сыворотке крови составил: г. Вольск — 11,6 ± 0,87 пг/мл, г. Балаково — 15,5 ± 0,9 пг/мл, г. Степногорск — 10,2 ± 0,11 пг/мл, т. е. был, как правило, ниже, чем у детей в сравнительной группе.
Таким образом, ингибирующее влияние вредных в экологическом отношении веществ и факторов на синтез цитокинов и в частности на ^-10 в условиях гипермикроэлементозов приводило к снижению синтеза как про-, так и противовоспалительных цитокинов, что усугубляло имеющиеся иммунные нарушения у детей с заболеваниями почек. Негативное влияние антропогенных загрязнителей у детей, проживающих в районах с горнодобывающей, химической и цементной промышленностью распространяется также на факторы гуморального и клеточного иммунитета и экспрессию адгезивных молекул, усиливая функциональную активность клеточных механизмов и хелперную составляющую клеточного иммунитета в условиях воздействия нефритогенного антигена.
Установленные закономерности функционирования различных звеньев иммунной системы усугубляли иммунорегуляторные нарушения при болезнях почек у детей, негативно влияя на развитие и течение основного заболевания.
Благодарности
Выражаем благодарность заведующей лабораторией НЦЗД РАМН профессору Т.Б. Синцовой за предоставленное для исследований оборудование, а также медицинскому и техническому персоналу лаборатории за помощь в выполнении исследований.
ЛИТЕРАТУРА
Алексеев С.В., Пивоваров Ю.П., Янушанец О.И. Экология человека. — Икар, 2002. — 770 с.
Дворянинов Л.Н., Лукашик Н.К., Сачек В.Н. Влияние соединений хрома и других химических компонентов, содержащихся в цементной и клинкерной пыли, на показатели метаболической реакции лимфоидных органов крыс // Медицина труда и промышл. экология. — 1993. — № 1. — С. 17-20.
Игнатова М.С., Вельтищев Ю.Е. Детская нефрология. Руководство для врачей. — Ассоциация Медицинская Литература, 1989. — 456 с.
Маянский А.Н. Цитокины и медиаторные функции уроэпителия в воспалительных реакциях мочевыводящей системы // Цитокины и воспаление. — 2003. — Т. 2, № 4. — С. 3-9.
Настаушева Т.Л. Достижения нефрологии в рамках Всемирного конгресса по нефрологии (Берлин, 2003) // Нефрология и диализ. — 2004. — Т. 6, № 1. — С. 88-90.
Перепелкина Н.Ф., Вялкова А.А., Естефеев В.М. Медицинская помощь детям с заболеваниями органов мочевой системы: проблемы и решения в условиях реформированного здравоохранения // Нефрология и диализ. — 2002. — Т. 2, № 2. — С. 260-263.
Райс Р.Х., Гуляева Л. Ф. Биологические эффекты токсических соединений: курс лекций. — Новосибирск: Новосиб. гос. ун-т., 2003. — 208 с.
Чередеев А.Н., Скрябина Э.Г., Снисарь Н.А. и др. Состояние иммунной системы у детей школьного возраста в регионе промышленного загрязнения // Тез. докл. мед. конф. «Загрязнение окружающей среды. Проблемы токсикологии и эпидемиологии». — Москва-Пермь, 1993. — С. 253-254.
Middleton J., Patterson A.M., Gardner L. et al. Leukocyte extravasation: chemokine transport and presentation by the endothelium // Blood. — 2002. — Vol. 100, № 12. — P. 3853-3860.
Nebert D.W., Roe A.L., Dieter M.Z. et al. Role of the aromatic hydrocarbon receptor and [Ah] gene battery in the oxidative stress response, cell cycle control, and apoptosis // Biochem. Pharmacol. — 2000. — Vol. 59, № 1. — P. 65-85.
O'Neill L.A. Toll-like receptor signal transduction and the tailoring of innate immunity: a role for Mal? // Trends Immunol. 2002. — Vol. 23, № 6. — P. 296-300.
Rice R.H. Biological effects of toxic compounds. Syllabus. — Davis: University of California, 2002. — P. 150.
Investigation of levels of sCD4 and sICAM-1 and cytokines IL-2, IL-6, IL-10, TNFa in children with kidney diseases under the exposure of ecopathogens
M.V. Kudin, A.V. Skripkin, V.P. Leonov Central Region Hospital, Volsk
In 162 children with nephropathy and 26 practically healthy children the levels of sCD4, IL-2, IL-6, IL- 10, sICAM-1, and TNFa in blood serum were evaluated with ELISA. The data obtained show a significant increase in TNFa, sCD4 and sICAM levels and decrease in IL-6 and IL-10 levels (р < 0,05) in children living in Moscow city. In glomerulonephritis, the magnitude of elevation was greater than in obstructive pyelonephritis. In children with glomerulonephritis living in the regions with unfavorable environmental conditions (Volsk, Russia, cement industry; Balakhovo, Russia, a town with chemical industry within 30km zone of nuclear power station; Stepnogorsk, Kazakhstan, uranium mining area), the degree of TNFa, sCD4 and sICAM increase was usually lower while the degree of IL-6 and IL-10 decrease greater than in Moscow children which reflects an adverse effect of environmental pathogens on the function of immune system. Opposite effects were seen in obstructive pyelonephritis: habitants of the industrially polluted regions showed elevated levels of most results as compared with ill children from Moscow city. (Cytokines and Inflammation. 2008. Vol. 7, № 2. P. 32-37.)