Адаптационные процессы в системе иммунитета человека при воздействии факторов космического полета (стр. 4 )

Таблица 5. Показатели субпопуляционного состава Т-лимфоцитов периферической крови космонавтов до и после космических полетов на МКС (М±m; медиана; нижний – 25% и верхний –75%, квартили )

* - Достоверное различие с фоном (р<0,05).

пролиферативного ответа Т-лимфоцитов на ФГА в культуре клеток in vitro на 14-55% от исходного уровня. В то же время анализ фактического материала, полученного при определении фенотипических характеристик этой популяции клеток (табл. 5), выявил в послеполетном периоде повышение относительного и абсолютного содержания в периферической крови Т-лимфоцитов (CD3+-клеток). Исследование уровня двух основных субпопуляциий Т-лимфоцитов - CD4+- и CD8+-Т-клеток показало, что в раннем периоде реадаптации к земным условиям относительное содержание Т-клеток, имеющих рецептор CD8, либо не изменялось, либо незначительно снижалось по сравнению с предполетным уровнем. Однако их абсолютное содержание значительно возрастало вследствие увеличения общего количества лейкоцитов в крови. При этом наблюдалось увеличение относительного и абсолютного содержания CD4+-Т-клеток в периферической крови, связанное, вероятно, со сдвигом равновесия системы в сторону интенсификации образования факторов, стимулирующих иммунные реакции. Анализ содержания в периферической крови «наивных» CD4+-Т-клеток (CD4+CD45RA+) и CD4+-Т-клеток памяти (CD4+CD45RО+) позволил отметить, что на 1-е сутки после возвращения на Землю, наблюдалось увеличение относительного и абсолютного содержания CD4+CD45RО+-клеток.

При изучении экспрессии активационных маркеров лимфоцитов (как ранних, так и поздних) после завершения длительных полетов на МКС в раннем периоде реадаптации не было отмечено статистически достоверных изменений относительного и абсолютного содержания в периферической крови Т-клеток, экспрессирующих активационный маркер CD25 (табл. 5). Однако у части обследованных космонавтов наблюдалась выраженная тенденция к увеличению содержания Т-лимфоцитов, имеющих рецептор CD25. Привлекает внимание следующая деталь: у всех обследованных, у которых наблюдалось повышение в периферической крови уровня CD25+-лимфоцитов, было выявлено подавление способности лимфоцитов к пролиферации в ответ на стимуляцию ФГА. Складывается впечатление, что одним из важных факторов нарушения Т-звена иммунитета у космонавтов после длительных космических полетов является усиление экспрессии рецептора CD25 на Т-лимфоцитах, отражающее состояние активации иммунной системы in vivo. В то же время у большинства обследованных в этот период космонавтов содержание Т-лимфоцитов, несущих активационный маркер HLA-DR, а также маркер-рецептор для Fas-зависимого апоптоза CD95, существенно не отличалось от предполетного уровня.

Развитие пролиферативного ответа Т-клетками во многом определяется способностью лимфоцитов к активации. В связи с этим исследование функционального состояния Т-лимфоцитов было дополнено анализом экспрессии раннего активационного маркера CD69 на CD3+-Т-лимфоцитах в 18-часовых культурах нестимулированных и стимулированных ФГА мононуклеарных клеток. Анализ состояния двух важных компонентов жизненного цикла Т-клеток - процессов активации и пролиферации, позволил выявить основные типы реакции Т-звена иммунитета на условия длительного космического полета: снижение способности Т-лимфоцитов к пролиферации со снижением их способности к активации, свидетельствующее о нарушениях в системе иммунитета на уровне процессов активации; снижение способности Т-лимфоцитов к пролиферации с сохранением или увеличением их способности к активации, свидетельствующее о нарушениях в системе иммунитета на уровне процессов пролиферации (рис. 6).

Рис. 6. Показатели активации и пролиферации Т-клеточного звена иммунитета у космонавтов после завершения длительных космических полетов (% от предполетного уровня, индивидуальные данные): А – содержание T-лимфоцитов, экспрессирующих ранний маркер активации CD69 в 18-часовых культурах клеток периферической крови в присутствии ФГА; Б – содержание T-лимфоцитов, экспрессирующих маркер активации CD25 в 48-часовых культурах клеток периферической крови в присутствии ФГА; В – пролиферативная активность Т-лимфоцитов в 48-часовых культурах клеток периферической крови в присутствии ФГА.

По оси ординат – процентное отклонение показателей от фона; вверх от оси абсцисс – повышение показателя; вниз от оси абсцисс – снижение показателя.

Исследование апоптоза иммунокомпетентных клеток космонавтов в до - и послеполетном периоде показало, что после длительного пребывания на борту МКС повышение уровня апоптотических клеток в стимулированных клеточных культурах и снижение ФГА-индуцированной пролиферативной активности, отмечена только у одного из пяти обследованных космонавтов (рис. 7). В то же время у двух космонавтов выявлено однонаправленные изменения этих показателей. Эти данные позволяют предположить, что в отдаленном периоде адаптации к условиям микрогравитации угнетение функциональной активности иммунокомпетентных клеток может быть обусловлено не только повышенным апоптозом, но в значительной степени функциональной неполноценностью не вовлеченных в апоптоз лимфоцитов.

Рис.7. Ранний апоптоз и пролиферативная активность Т-лимфоцитов периферической крови космонавтов в нестимулированных и стимулированных ФГА 48-ч культурах клеток in vitro на 1-е сутки после завершения длительных космических полетов на МКС (% от предполетного уровня, индивидуальные данные).

Анализ продукции Th1- и Th2-цитокинов (ФНОα, ИФНg, ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10) и пролиферативной активности Т-лимфоцитов в ответ на адекватную митогенную стимуляцию у членов экипажей длительных экспедиций на МКС позволил отметить, что в раннем периоде реадаптации после завершения полетов продолжительностью 137-191 суток у большинства космонавтов со сниженной пролиферативной активностью наблюдалось повышение способности лимфоцитов к синтезу ИЛ-2 в ответ на стимуляцию ФГА. Учитывая тот факт, что функция ИЛ-2, продуцируемого активированными Т-клетками, состоит в поддержании пролиферации Т-лимфоцитов, активации В-лимфоцитов и ЕК-клеток, выявленные изменения функциональной активности Т-лимфоцитов можно расценивать, как низкую способность клеток отвечать на эндогенные активационные сигналы. Это дает основание предположить, что снижение пролиферативной активности Т-лимфоцитов космонавтов в периоде послеполетной реадаптации определялось не недостатком ИЛ-2, а могло быть связано с таким фактором как увеличение в популяции Т-лимфоцитов клеток, которые не могут пройти весь цикл активации под влиянием митогенов. В то же время практически у всех обследованных космонавтов на 1-е сутки послеполетного периода было отмечено усиление продукции ИЛ-10, что сопровождалось изменением направленности иммунного ответа с переключением его с Th1- на Th2-зависимый, т. е. происходит переход клеточного иммунитета в гуморальный. Возможно, формируемый Th2-цитокинами иммуномедиаторный фон может оказывать негативное влияние на протекторные функции иммунокомпетентных клеток-эффекторов Th1-ответа. Нельзя также исключить, что увеличение продукции ИЛ-10, отражает накопление регуляторных Т-клеток с супрессорной активностью (Tr1).

При изучении регуляторных CD4+-Т-клеток с высокой экспрессией на их поверхности цепи рецептора ИЛ-2 (CD4+CD25+bright) в периферической крови космонавтов после завершения длительных полетов на МКС было отмечено, что на 1-е сутки после приземления у 74% обследованных космонавтов наблюдалось повышение содержания в периферической крови CD4+CD25+bright–клеток. Однако уже на 7-е сутки периода реадаптации этот показатель не отличался от предполетных значений. При этом на 1-е сутки после возвращения космонавтов на Землю между содержанием CD4+CD25+bright –клеток и пролиферативной активностью Т-лимфоцитов выявлены разнонаправленные изменения этих показателей (рис. 8).

Рис. 8. Пролиферативная активность Т-лимфоцитов и процент CD4+CD25+bright –лимфоцитов в периферической крови космонавтов после длительных космических полетов на МКС (% от предполетного уровня).

На основании этих данных можно высказать предположение, что одним из механизмов снижения Т-клеточной пролиферации, наблюдаемой у космонавтов после длительного пребывания в условиях орбитального полета, является накопление пула естественных регуляторных Т-клеток.

Исследования, выполнение после завершения кратковременных полетов продолжительностью 8-10 суток на МКС, показали, что у большинства обследованных космонавтов отмечался ряд признаков активной мобилизации механизмов Т-клеточного звена адаптивного иммунитета, в частности, в 71% наблюдений было выявлено повышение пролиферативной активности Т-лимфоцитов.

Кроме того, при рассмотрении особенности острого периода адаптации к условиям космического полета обращают на себя внимание два следующих наблюдения. Во-первых, на первые сутки после приземления ни у одного из обследованных космонавтов не наблюдалось увеличения относительного и абсолютного содержания в периферической крови CD4+CD25+bright –клеток, ассоциирующихся с появлением супрессорной активности мононуклеарных клеток (табл. 5). Во-вторых, при исследовании ФГА-индуцированной продукции цитокинов Т-лимфоцитами периферической крови космонавтов на 1-е сутки после завершения кратковременных космических полетов, несмотря на то, что также как и после завершения длительных космических полетов на МКС, наблюдались изменения как в сторону повышения, так и снижения содержания ИЛ-1b, ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10, ИЛ-12р70, ИФНg, ФНОa и ФНОb в супернатантах в 48-часовых культурах клеток, однако определение показателя, выражающего баланс клеточных и гуморальных иммунных реакций, позволило выявить, что для кратковременных полетов, в отличие от длительных экспедиций, было характерно не снижение, а повышение соотношения ИФНγ/ИЛ-10 и смещение баланса в сторону Тh1-ответа. Эти данные наглядно демонстрируют существенные различия в реагировании иммунокомпетентных клеток периферической крови космонавтов после длительных и коротких космических полетов. Можно предположить, что пребывание в условиях космического полета существенным образом меняет функциональную структуру иммунной системы, сдвигая баланс Th1/Th2 сначала в сторону Th1,  а в более отдаленные сроки – в сторону Th2, т. е. на ранних периодах воздействия микрогравитации адаптация иммунной системы осуществляется за счет функциональных резервов Т-клеточного звена адаптивного иммунитета, однако при длительном воздействии на организм факторов космического полета процесс адаптации реализуется за счет функциональных резервов В-клеточного звена адаптивного иммунитета.

Таким образом, использование функционального подхода к оценке адаптивного иммунитета позволило установить, что для поддержания гомеостаза в условиях длительного воздействия на организм человека комплекса факторов космического полета требуется высокая степень напряжения клеточных факторов этого звена иммунной системы. Это означает, что такая важная регуляторная система, как иммунная, для сохранения гомеостаза должна обладать определенными функциональными резервами. Анализ результатов исследований функциональных резервов В - и Т-клеток в ряде нагрузочных тестов с митогенами позволил выявить ряд признаков активной мобилизации механизмов адаптивного иммунитета - повышение способности иммунокомпетентных клеток к активации и продукции цитокинов в ответ на адекватную митогенную стимуляцию, свидетельствующих о том, что произошел переход функциональной активности иммунокомпетентной клетки на новый уровень, соответствующий условиям космических экспедиций. Однако у некоторых из обследованных космонавтов после завершения длительных космических полетов отмечалось значительное уменьшение активационного потенциала и цитокинпродуцирующей способности Т-лимфоцитов, указывающие на перенапряжение и истощение иммунной системы.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5