Автореферат: Иммунофизиологические механизмы поддержания гомеостаза организма в условиях воздействия стрессорных факторов среды обитания

Рис. 15. Анализ зависимости числа лимфоцитов в периферической крови популяций зеленых лягушек от величины флуктуирующей асимметрии.

(R²=0,58; r=0,76; p=0,0001).

По оси абсцисс - значение флуктуирующей асимметрии, отн.ед.

По оси ординат - число лимфоцитов в периферической крови зеленых лягушек, в %.

На основании анализа лейкограмм периферической крови популяции амфибий, обитающих в одном из водоемов г. Нижнего Новгорода - оз. Лунском (Сормовский район, 1999-2006) выявлены существенные изменения всех рядов дифференцировки лейкоцитов в динамике многолетних наблюдений. Ответная реакция животных на пресс антропогенной нагрузки выражается в перестройке иммуногематологического статуса, связанного с возрастанием количества агранулоцитов (лимфоцитов) и снижением количества нейтрофильных гранулоцитов, ответственных за механизмы неспецифической резистентности (рис.16). Исследуемые показатели обнаруживают умеренную отрицательную корреляцию (r= - 0,47, p<0,001).

Рис. 16. Динамика изменения субпопуляций лейкоцитов периферической крови амфибий популяции оз. Лунское (1999-2006 гг.). По оси ординат - число клеток, в%;

По оси абсцисс - качество среды обитания в водоеме (балл) в конкретный срок наблюдения (год).

Таким образом, для популяций зеленых лягушек установлена обратная корреляция между уровнем средового стресса (оцениваемого по величине ФА) и общим количеством лейкоцитов в периферической крови. Возрастание нестабильности развития сопровождалось повышением количества агранулоцитов и снижением всех форм гранулоцитов в периферической крови зеленых лягушек. Информативным показателем пресса антропогенной нагрузки на организм является доля лимфоцитов в лейкоцитарном составе периферической крови. Учитывая, что лимфоциты, одна из объемных составляющих комплекса иммунокомпетентных клеток, представлялось целесообразным изучить динамику их отдельных субпопуляций в условиях возрастания антропогенного стресса. Исследованию этого вопроса посвящен следующий раздел работы.

7.3 Изменение иммунологических показателей периферической крови и лимфоидных органов амфибий урбанизированной среды

В центральном (тимус) и периферическом (селезенка) органах иммунной системы и периферической крови зеленых лягушек в условиях возрастания антропогенной нагрузки меняется соотношение субпопуляций лимфоидных клеток. Выявлено статистически значимое снижение числа Т- и В- лимфоцитов, фагоцитирующих нейтрофилов и, соответственно, возрастание числа нулевых клеток в периферической крови лягушек (рис.17).

Анализ межгрупповых различий с использованием непараметрического критерия Крускала-Уоллеса (Н) и попарного сравнения групп (критерий Манна-Уитни - Z), выявил значимые различия между обобщенными группами по всем изученным показателям лимфоидных органов (табл.6).

Рис.17. Перестройка баланса лимфоидных клеток в периферической крови лягушек при различном качестве среды обитания, оцениваемого по величине флуктуирующей асимметрии.

Иммунограммы тимуса амфибий урбанизированных территорий характеризовались снижение количества Т-лимфоцитов, по сравнению с популяциями условно контрольных зон. В условиях возрастания пресса антропогенной нагрузки в селезенке зеленых лягушек уменьшалось число дифференцированных В-лимфоцитов и возрастало количество недифференцированных клеток, что свидетельствовало о нарушении баланса клеточных компонентов лимфоидного органа.

Таблица 6 Статистический анализ иммунологических показателей лимфоидных органов популяций зеленых лягушек урбанизированных территорий

Функциональная активность нейтрофилов снижалась при возрастании пресса антропогенной нагрузки. Анализ взаимосвязи В-лимфоцитов и недифференцированных лимфоидных клеток в селезенке лягушек с применением коэффициента ранговой корреляции Спирмана (r=-0,88; p<0,001) выявил отрицательную корреляцию между исследованными показателями. Использование, с целью исследования вида зависимости, регрессионного анализа, позволило объяснить дисперсию числа В-лимфоцитов приблизительно на 78% (показатель детерминации R² = 0,78) дисперсией числа нулевых клеток.

Показано, что в условиях возрастания пресса антропогенной нагрузки у амфибий происходит изменение индекса лимфоидных органов (рис. 18). Относительная масса селезенки уменьшается при среднем уровне отклонения качества среды от нормы (0,470,03, Z=2,54;p=0,010) и возрастает при критическом состоянии среды обитания (2,011,26, Z=2,06; p=0,038). Известно, что ритмы и средние уровни субпопуляций лимфоидных клеток крайне лабильны и определяют те механизмы, которые обеспечивают тонкую адаптационную реакцию иммунной системы в условиях постоянного загрязнения окружающей среды (Ивантер и др., 1985). Увеличение индекса селезенки указывает на более интенсивное протекание процессов кроветворения и/или иммунологических реакций, вызванное негативным воздействием окружающей среды. Колебания относительной массы, по-видимому, обусловлены корректирующим действием антропогенных факторов и адаптивными реакциями животных.

Рис. 18. Изменение значений индексов лимфоидных органов: тимуса и селезенки при разном качестве среды обитания, определенном по величине флуктуирующей асимметрии билатеральных признаков.

Выявленные сдвиги баланса компонентов иммунных клеток свидетельствовали о чрезмерной активации работы иммунной системы, ее напряжении и могли быть связаны с начальными нарушениями в системе гуморального иммунного ответа.

Таким образом, выявлено снижение числа дифференцированных и возрастание количества низкодифференцированных клеток в крови и лимфоидных органах популяций зеленых лягушек г. Нижнего Новгорода и Нижегородской области, обитающих в условиях постоянно негативного воздействия комплекса антропогенных факторов. В результате оценки иммунного статуса амфибий получен широкий спектр показателей, интерпретация и обобщение которых, является важнейший задачей физиологических исследований. Набор параметров можно свести воедино, используя различные интегральные показатели, позволяющие более корректно и наглядно представить полученный экспериментальный материал. Решению этого вопроса посвящена следующая глава нашей работы.

7.4 Обобщенный анализ экспериментальных данных, полученных иммунологическим и эпигенетическим подходами

С целью объединения показателей иммунного гомеостаза организма амфибий, использовали обобщенную функцию желательности. Вначале были вычислены значения частных функций желательности (d_i) для семи, определенных для всех групп, показателей. Затем рассчитали обобщенную функцию желательности (D) для пяти объединенных групп (табл.7) с построением гистограммы (рис. 19).

Показано, что популяции амфибий, обитающие в условиях повышенной антропогенной нагрузки, характеризуются более низкими значения обобщенной функции желательности, по сравнению с популяциями условно-контрольных зон. Построение функции желательности может быть рекомендовано для использования в экспериментальной физиологии при сравнительной оценки нарушений иммунологического гомеостаза организма.

Таблица 7 Оценка состояния популяций амфибий, обитающих в водоемах разного качества среды, по средневзвешенным показателям иммунного статуса и уровня стабильности развития, с помощью функции желательности

Таким образом, оценка комплекса показателей гомеостаза организма амфибий, выявила специфику иммуногематологического ответа животных к антропогенной трансформации среды обитания, на примере популяций зеленых лягушек, обитающих в водных объектах г. Нижнего Новгорода и Нижегородской области. Ухудшение качества среды обитания вызывает возрастание нестабильности развития организма амфибий. Адаптацией к изменению качества среды является повышение доли агранулоцитов, а также, снижение уровня дифференцированных и возрастание уровня низкодифференцированных клеток в периферической крови и лимфоидных органах популяций зеленых лягушек урбанизированной территории.

Рис. 19. Оценка состояния популяций амфибий, находящихся в разных качественных условиях среды, по иммунологическим показателям с построением функции желательности.

иммунный гомеостаз биотический

Заключение

Использование основных базовых моделей: биотических стресс-факторов (зоотоксинов) и иммунного статуса организма индикаторного вида амфибий, позволило выявить физиологические закономерности функционирования иммунной системы организма в различных условиях жизнедеятельности. В поддержании гомеостаза организма позвоночных животных в ответ на действие различных стрессорных факторов закономерно развиваются общие неспецифические иммунофизиологические реакции. Исследование реакции организма на яды животных, принадлежащих к разным систематическим группам (насекомые, рептилии, амфибии), четко показало, что одна из главнейших интегральных систем - иммунологическая - остается небезучастной и отвечает разнокачественной реакцией. Характер изменений и их развитие во времени обуславливается спецификой химического состава и дозой зоотоксина. Обе причины определяют быстроту возникновения, глубину, степень выраженности, а также качественный характер самого нарушения. Важно отметить, что токсические дозы зоотоксинов направлены в конечном итоге на нарушение регуляторных взаимоотношений, лежащих в основе нормального функционирования организма, как единого целого. Влияние же нетоксических доз не маскируется вторичными процессами, развивающимися при отравлении, и позволяет выявить качественное своеобразие иммунотропного действия биотических стресс-факторов.

Установленный факт не противоречит существующим теоретическим представлениям о воздействии химических веществ разной природы и интенсивности на иммунитет. Для многих биологически активных веществ показано, что первоначальный сдвиг активности адаптивной системы, вызываемый ими, затем сменяется на противоположный (Ковалев, Полевая, 1981; Сейфулла и др., 1982). Реакция иммунологической системы - это интегральный показатель действия множества механизмов. Естественные факторы окружающей среды разной степени интенсивности нарушают это тонкое межклеточное взаимодействие, что приводит к подавлению иммунореактивности отдельных популяций лимфоцитов. При этом в комплексе ответных реакций могут регистрироваться разнокачественные изменения: стимуляция гуморальных реакций на фоне супрессии клеточных или наоборот. Вариабельность ответов отдельных звеньев иммунной системы является установленным фактом (Земсков и др., 1997; Петров и др., 1981; Хаитов, 2000) и отражает пластичность компенсаторных возможностей иммунитета.