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

Рис.20. Общая схема иммунотропного действия изученных зоотоксинов на моделях гуморального иммунитета - процесс накопления антителообразующих клеток (АОК) в селезенке и клеточного иммунитета - реакция гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ).

- стимуляция иммунной реакции; - супрессия иммунной реакции

Рассмотрение зоотоксинов в качестве природных стресс-факторов, органично объединяет их роль, как алломонов, участвующих в аллелохимических взаимодействиях, с физиологическими механизмами формирования интегральной адаптивной реакции организма. Полученные результаты лежат в основе выдвигаемого положения о зависимости иммунотропной активности зоотоксинов не только от их химической природы, но и положения организма-продуцента в токсинологической классификации. Анализ экспериментальных материалов позволяет предложить схему воздействия зоотоксинов на иммунологическую систему организма, основанную на токсинологической характеристике ядовитых животных (рис.20), которая органично интегрирует в себе специфику химического строения ядов и биологии их продуцентов.

Закономерности действия зоотоксинов на функционирование иммунной системы выявлены при использование двух экспериментальных форм иммунного реагирования. В отношении гуморальных иммунных реакций экспериментально доказана стимуляция низкими и угнетение высокими дозами ядов активно- и пассивно-ядовитых животных (табл.9).

На другой форме иммунного реагирования (клеточном типе ответа) выявлены закономерности изменения клеточных иммунных реакций на природные стресс-факторы (табл.10). Белковые яды активно- и пассивно-ядовитых животных в низких дозах стимулируют клеточные иммунные реакции, тогда как яд небелковой природы невооруженных активно-ядовитых животных угнетает их. В зависимости от токсинологической характеристики действующего стресс-фактора (зоотоксина) меняется качественное формирование эффекторных иммунофизиологических реакций.

Таблица 9 Иммунотропное действие зоотоксинов в реакциях гуморального иммунитета

Таблица 10 Иммунотропное действие зоотоксинов в реакциях клеточного иммунитета

Иммуномодулирующие свойства зоотоксинов согласуются с закономерным фазовым развитием стресс-реакции, вызванной активацией биотическими стресс-факторами нейрогормональной системы организма: гипоталамус-гипофиз-надпочечники. Стресс представляет собой неспецифическую адаптационную многостадийную реакцию, которая развивается на сильные, неблагоприятные раздражители (Селье, 1979; Барабой, 2006). Одна из стадий стресса (стадия резистентности), характеризуется как повышенной устойчивостью, так и элементами повреждения физиологических структур. В последнее время выделяют несколько разновидностей реакций адаптации на слабые (реакция тренировки) и средние (реакция активации) по силе воздействия (Гаркави и др., 1998). Показано, что реакции активации обуславливается стимуляцией защитных и регуляторных систем организма (Гаркави и др., 1990), что нашло подтверждение при изучении радиопротекторного (Корягин, 2007) и термопротекторного (Хомутов, Гиноян, Ягин, 2005; Ягин, 2007) действия зоотоксинов. Поступление невысоких биологических доз яда, вызывает активацию симпато-адреналовой системы и при этом наблюдается повышение иммунных реакций. Более значительные дозы яда, по-видимому, вызывают формирование следующей фазы стресса - фазы повышения уровня кортикостероидов в крови (Артемов и др., 1961), следствием чего является угнетение реакций иммунитета.

Выявленные различия действия зоотоксинов в отношении двух форм иммунного реагирования, нам представляется логичным объяснить с позиций химической природы, и роли животных ядов в аллелохимических взаимодействиях между организмами. Имеется определенное соответствие между химическим составом, морфологическими особенностями ядовитого аппарата и биологической спецификой действия того или иного яда (Орлов, Гелашвили, 1985). Вооруженные активно-ядовитые животные, в качестве средства нападения и защиты, используют широкий спектр химических соединений, среди которых ведущую роль играют токсины белковой природы (в яде пчел - это меллитин, фосфолипаза А; в яде гюрзы - протеиназы, оксидаза L-аминокислот, фосфолипаза А₂, фосфодиэстераза; в яде скорпиона - положительно заряженные нейротоксические полипептиды.). Характерно, что эти яды активны в основном при парентеральном введении, а при поступлении через пищеварительный тракт подвергаются ферментативному расщеплению.

Отсюда становится понятным и морфологическая специализация ядовитого аппарата, снабженного ранящим приспособлением. Высокая биологическая активность секретов вооруженных активно-ядовитых животных, представляющих собой смесь токсических полипептидов и ферментов, объясняется их избирательным действием на конкретные физиологические структуры организма (холинорецепторы, ионные каналы и др.). Для организма-реципиента эти белковые вещества являются носителями антигенных детерминант, способных вызывать синтез антител.

С другой стороны, у животных с невооруженным ядовитым аппаратом, продуцируемые ими яды имеют небелковую природу и выполняют в основном защитные функции (стероиды, органические кислоты, эфиры и др.). При рассмотрении секрета кожных желез жаб, в первую очередь обращает на себя внимание наличие большого количества кардиотропных веществ стероидного происхождения, а также адреналина и производных индола (Физер, Физер, 1964, Орлов и др., 1980; Albuquerque et al.,1971). Как известно, соединения стероидной природы обладают ярко выраженными иммунорегуляторными и противоспалительными свойствами, а также, большой широтой физиологического действия, определяющейся дозой и временем введения в организм (Сейфулла, 1982; Тринус и др., 1987; Albuquerque et al.,1971). Мишенью действия основного компонента яда амфибий (батрахотоксина) являются натриевые каналы нервных клеток и мышечных волокон, связывание с которыми вызывает деполяризацию клеточных мембран (Ходоров, 1985; Daly, Witkop, 1965).

У пассивно-ядовитых животных ядовитые метаболиты вырабатываются в организме и накапливаются в различных органах и тканях и используются ими в качестве средства защиты от врагов. Пассивно-ядовитые животные представляют опасность только при попадании в пищеварительный тракт другого организма. Яды этих животных, как химические факторы межвидовых взаимодействий, занимают особое место среди других алломонов и считаются систематическим видовым признаком. Гемолимфа колорадского жука имеет белковую природу, характеризуется высокой антигенной активностью, но отличается менее сложным составом, по сравнению с ядами змей и пчел. Основная составляющая гемолимфы - лептинотарзин, имеет высокое сродство к гидрофобным участкам клеточных мембран, способных воздействовать на процессы экзоцитоза, нервно-мышечную передачу (Madeddu et al., 1985a; Madeddu et al., 1985b) и активировать кальциевые каналы пресинаптической мембраны (Crosland et al., 1984). Своеобразие химического состава гемолимфы накладывает отпечаток и на характер ее иммунотропной активности. Дозозависимое действие гемолимфы колорадского жука сохранялось в отношении гуморальных иммунных реакций организма-реципиента. Действие гемолимфы вызывает увеличение активности Т-клеток, оцениваемой по реакции гиперчувствительности замедленного типа.

В формировании общей реакции организма на стрессорное действие зоотоксинов можно выделить неспецифический компонент, связанный с интегральными адаптационными реакциями и специфический - обусловленный воздействием на мембранные структуры. Установленная модуляции фагоцитарной активности и состояние эритроцитарных мембран под влиянием зоотоксинов, легли в основу защищаемого положения о стимуляции ПОЛ белковыми ядами активно-ядовитых животных, независимо от их таксономической принадлежности (ядами пчелы и кобры), при условии содержания в них цитотоксинов.

При сопоставлении эффективности зоотоксинов на одной и той же иммунологической реакции или при рассмотрении одного и того природного яда на разных формах иммунного реагирования, выявляется дисперсия эффектов, свидетельствующая об иммунотропной способности исследуемых веществ. Несмотря на то, что пусковой этап во взаимодействии зоотоксинов с организмом, обуславливается относительной селективностью, физиологической основой иммунотропного действия животных ядов, является формирование универсального набора эффекторных компонентов, обеспечивающих развитие адаптивной реакции, направленной на поддержание гомеостаза организма в условиях интоксикации. Иммунотропная активность зоотоксинов не является отражением их общего фундаментального свойства угнетать или стимулировать иммунную систему в целом, а служит выражением их способности в определенных условиях тормозить или усиливать ту или иную форму иммунного ответа.

Комплексная оценка показателей гомеостаза организма природных популяций индикаторного вида амфибий, выявила специфику иммуногематологического ответа и приспособительную изменчивость иммунных реакций к антропогенной трансформации среды обитания. Анализ иммунного статуса организма позволяет заключить, что прогрессирующая лейкопения является характерным показателем возрастания средового стресса, оцениваемого по величине флуктуирующей асимметрии амфибий. Ухудшение качества среды обитания вызывает повышение количества агранулоцитов и снижение всех форм гранулоцитов в крови амфибий, что связано с развитием как общих неспецифических анаболических процессов, так и со специфической стимуляцией и напряжением защитных реакций организма. При отклонениях качества среды от условной нормы, отмечается усиление выхода в циркуляцию молодых клеток из лимфоидных органов (тимуса и селезенки), о чем свидетельствует увеличение содержания нулевых клеток, как в этих органах, так и в периферической крови амфибий.

Адаптивными характеристиками популяций амфибий городских водоемов можно считать уменьшение общей доли лейкоцитов, перестройку лейкоцитарного баланса клеток в сторону увеличения доли агранулоцитов (моноцитов и лимфоцитов), изменение баланса иммунокомпетентных клеток периферической крови и лимфоидных органов, выражающееся в возрастании числа низкодифференцированных и снижении числа специализированных лимфоцитов. Репрезентативным показателем усиления пресса антропогенной нагрузки на организм является возрастание доли агранулоцитов в периферической крови индикаторных видов (амфибий).

Таким образом, иммунофизиологические механизмы поддержания гомеостаза организма позвоночных животных, в ответ на действие различных стрессорных факторов среды (биотических и антропогенных), связаны с формированием общей неспецифической интегральной адаптивной реакции с использованием универсального набора эффекторных клеток.

Выводы

1. Впервые установлены иммуногенные свойства гемолимфы колорадского жука, представителя пассивно-ядовитых животных. Выявлена иммуногенная активность яда активно-ядовитых животных (гюрзы среднеазиатской).

2. Яды активно-ядовитых и пассивно-ядовитых животных оказывают дозозависимое действие в отношении гуморальных иммунных реакций. Низкие дозы ядов (пчелы медоносной - 0,02 ЛД₅₀; гюрзы среднеазиатской - 0,01 ЛД₅₀; скорпиона кавказского - 0,09-0,4 ЛД₅₀; жабы зеленой - 0,01 ЛД₅₀; колорадского жука - 0,01-0,4 ЛД₅₀) стимулируют, а высокие (пчелы медоносной - 0,08-1,0 ЛД₅₀; гюрзы среднеазиатской - 0,1 ЛД₅₀; скорпиона кавказского - 0,6 ЛД₅₀; жабы зеленой - 0,08-0,25 ЛД₅₀; колорадского жука - 0,6-0,8 ЛД₅₀) - угнетают антителогенез.

3. Яды активно-ядовитых животных (пчелы медоносной, гюрзы среднеазиатской, скорпиона кавказского, жабы зеленой) в сопоставимых дозах (0,08-0,1 ЛД₅₀), влияя на продуктивный или индуктивный период антителогенеза, меняют амплитуду первичного иммунного ответа, без изменения его динамики.

Стимулирующее действие секрета пассивно-ядовитых животных (гемолимфы колорадского жука - 0,07 ЛД₅₀) более выражено в индуктивный период антителогенеза и связано с изменением динамики иммунного ответа.

4. Яды белковой природы активно - ядовитых (гюрза среднеазиатская - 0,01 ЛД₅₀; пчела медоносная - 0,01 ЛД₅₀; 0,1 ЛД₅₀) и пассивно-ядовитых животных (колорадского жука - 0,07-0,8 ЛД₅₀) вызывают стимуляцию Т-лимфоцитов, оцениваемую по реакции гиперчувствительности замедленного типа.