Многолетние и многочисленные исследования по оценке иммунного статуса у работающих в условиях воздействия физических факторов позволили установить общие закономерности и механизмы, лежащие в основе развития вибрационной болезни (ВБ) [1]. Несмотря на значительное количество работ, посвященных исследованиям цитокинов при воздействии физических факторов, практически отсутствуют сведения, касающиеся изменений в содержании цитокинов в отдаленном (постконтактном) периоде [5]. При этом сформировавшаяся вибрационная болезнь и нейросенсорная тугоухость у работающих, несмотря на предпринятое адекватное лечение, имеют прогредиентное течение. В настоящее время системе цитокинов отводится одна из ключевых, в том числе и регуляторных, ролей в иммунном ответе, которые являются «наиболее важной и универсальной в функциональном отношении группой гуморальных факторов системы иммунитета» [7]. Цитокины – это продуцируемые клетками белково-пептидные факторы, осуществляющие короткодистантную регуляцию межклеточных и межсистемных взаимодействий. Цитокины определяют выживаемость клеток, стимуляцию или ингибицию их роста, дифференцировку, функциональную активацию и апоптоз клеток [6]. В настоящий момент диагностическая значимость оценки уровня концентрации цитокинов, как правило, заключается в констатации самого факта его повышения или понижения при определенной патологии. Вместе с тем для оценки тяжести и прогнозирования течения заболевания важно иметь представление об изменении концентрации про- и противовоспалительных цитокинов в динамике развития патологического процесса, в том числе в отдаленном (постконтактном) периоде.
Целью исследования явилось изучение изменений цитокинового профиля у белых крыс в динамике постконтактного периода после воздействия шумом и общей вибрацией.
Материалы и методы исследования
Исследование проводили на беспородных белых крысах-самцах массой 160–200 гр., полученных путем собственного воспроизводства в виварии ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований». Экспериментальные исследования выполнены в лаборатории Биомониторинг и трансляционной медицины под руководством д.м.н. В.А. Панкова, к.м.н. А.В. Лизарева. На экспериментальных животных 5 дней в неделю по 4 часа в течение 1 месяца непрерывно воздействовали шумом интенсивностью 100 дБА и общей вибрацией с уровнем виброускорения 138 дБ на основной частоте 40 Гц. Источником вибрации служил вибростенд ВЭДС – 10а (рацпредложение № 577 от 20.04.11г.) в модификации А.В. Громышева, В.А. Панкова [4]. У животных после прекращения воздействия шумом и общей вибрацией через 30, 60 и 120 дней определяли в сыворотке крови содержание цитокинов: интерлейки на-1β (IL-1β), интерлейкина-10 (IL-10) и фактора некроза опухоли-α (TNF-α) с помощью тест-систем Bender MedSystems (Austria) методом ИФА. Статистическую обработку результатов осуществляли при помощи пакета прикладных программ Statistica 6.0. После проверки гипотезы о нормальности распределения (тест Шапиро – Уилка) для попарного сравнения количественных показателей был использован U-критерий Манна-Уитни. Различия считались статистически значимыми при р < 0,05. Результаты исследований представлены в виде значения медианы (Me), верхнего и нижнего квартилей (Q25-Q75), минимальных (min) и максимальных (max) значений.
Экспериментальных животных содержали в стандартных условиях вивария при естественном освещении в соответствии с правилами, принятыми Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных целей (Страсбург, 1986). Содержание, питание, уход за животными и выведение их из эксперимента осуществлялось в соответствии с требованиями «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к Приказу Минздрава СССР от 12.08.77 № 755).
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты экспериментальных исследований позволили выявить как общие закономерности изменений сывороточных концентраций отдельных цитокинов, так и некоторые особенности. Ранее нами было установлено, что при воздействии как шума, так и общей вибрации наблюдается снижение уровня IL-10 (при воздействии вибрации через 15 дней, при воздействии шумом – через 60 дней). Отличительные особенности характерны для IL-1β, у животных через 30 дней после воздействия шумом наблюдались достоверно низкие значения показателя по сравнению с группой животных, подвергавшихся воздействию вибрации [3].
На следующем этапе наших исследований проанализированы изменения в содержании провоспалительных IL-1β, TNF-α и противовоспалительного IL-10 в динамике постконтактного периода (через 30, 60 и 120 дней после прекращения воздействия физических факторов). Известно, что IL-1β является основным медиатором воспалительных реакций, в том числе при повреждении ткани, и пусковым фактором роста и пролиферации клеток. Он также служит ко-фактором активации В-клеток [2]. В результате исследования установлено, что в постконтактном периоде после воздействия шумом через 60 дней наблюдается возрастание IL-1β до 33,94 пг/мл (р = 0,14), а через 120 дней происходит снижение указанного цитокина до 13,83 пг/мл (р = 0,86). Разброс значений IL-1β (min-max) после 30 дней постконтактного периода составил 1,37–151,85 пг/мл, после 60 дней – 1,27–231,88 пг/мл и после 120 дней – 8,57 – 69,31 пг/мл. Также отмечается рост концентрации TNF-α через 120 дней после прекращения контакта с шумом до 17,47 пг/мл (р = 0,005). При этом разброс значений TNF-α после 30 дней постконтактного периода составил 4,01–15,85 пг/мл, после 60 дней – 0,4–39,31 пг/мл и после 120 дней – 10,65–39,54 пг/мл. Что касается противовоспалительного IL-10, то на начальных этапах наблюдения в постконтактном периоде значение показателя достоверно не изменялось. Вместе с тем через 120 дней после прекращения контакта с шумом отмечается повышение его уровня в сыворотке крови. Разброс значений IL-10 после 30 дней прекращения воздействия шума составил 0,96–6,47 пг/мл, после 60 дней – 1,58–6,28 пг/мл и после 120 дней – 0,57–74,77 пг/мл. Считается, что IL-10 играет, как правило, протективную роль, непосредственно подавляя секрецию TNF-α и ослабляя его негативные эффекты [6]. В связи с этим можно предполагать, что повышение уровня TNF-α в постконтактном периоде после воздействия шума обусловлено относительным дефицитом и, как следствие, уменьшением сдерживающего влияния IL-10.
В постконтактном периоде после воздействия общей вибрации на лабораторных животных также наблюдается возрастание содержание IL-1β с диапазоном размаха значений от 8,9 пг/мл до 88,21 пг/мл и TNF-α от 0,23–18,75 пг/мл (через 120 дней после прекращения воздействия). То есть, как после воздействия шума, так и вибрации в отдаленном периоде сохраняется провоспалительная направленность реакций. Однако после воздействия вибрации в постконтактном периоде ожидаемого компенсаторного возрастания IL-10, как при воздействии шумом, не выявлено. Разброс показателей IL-10 через 30 дней постконтактного периода составил 0,57–10,61 пг/мл, через 60 дней – 1,26–135,1 пг/мл и через 120 дней – 0,82–8,95 пг/мл.
Сравнительная оценка цитокинового профиля в динамике постконтактного периода после воздействия шумом и вибрацией представлена на рисунке.
Содержание цитокинов в сыворотке крови животных в постконтактном периоде после воздействия шумом и общей вибрацией
Как следует из данных, представленных на рисунке, медианные значения содержания провоспалительного цитокина IL-1β выше через 30 и 60 дней после прекращения контакта с шумом (14,11 пг/мл и 33,94 пг/мл, соответственно), чем в эти же сроки после прекращения контакта с вибрацией (6,22 пг/мл и 10,41 пг/мл). Через 120 дней постконтактного периода значения этих показателей выравниваются. Следует отметить достоверно высокие значения TNF-α через 30 и 120 дней (9,08 пг/мл и 17,47 пг/мл, соответственно) в постконтактном периоде после воздействия шума, чем вибрации (3,19 пг/мл и 5,17 пг/мл, соответственно). Известно, что при хронических воспалительных заболеваниях в результате воздействия какого-либо фактора (в большинстве случаев не идентифицированного) происходит длительная стимуляция продукции цитокинов, в том числе TNF-α, что играет важную роль в инициации и поддержании активности иммунной системы и воспалительной реакции [9,10].
Таким образом, анализ изменений цитокинового профиля в динамике постконтактного периода после воздействия шумом и вибрацией позволил выявить сохраняющиеся нарушения в дисбалансе цитокинов. Наиболее выраженные сохраняющиеся изменения установлены в постконтактном периоде после воздействия шумом, чем вибрации. Результаты экспериментального исследования подтверждают факт прогредиентного течения вибрационной болезни и нейросенсорной тугоухости, сформировавшиеся у работающих в условиях производства.