ГЛАВА 11. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ИММУНОЛОГИЯ

Функционирование человеческого организма в определенной мере обеспечивается взаимоотношениями с факторами окружающей среды. Особую важность при этом приобретает ее влияние на иммунную активность. Эти факторы можно разделить на 3 основные группы.

Абиотические - температура, влажность, продолжительность светового дня, барометрическое давление, возмущенность магнитного поля, химический состав воздуха, почвы, воды.

Биотические - микрофлора, растительный и животный мир.

Антропонозные - физические (электромагнитные волны, ионизирующие излучения, шум, вибрация, ультразвук, ультрафиолетовое облучение); химические (выбросы промышленных предприятий и транспорта, контакт с химическими веществами на производстве, в сельском хозяйстве); биологические (отходы заводов по производству биопрепаратов, пищевой промышленности); социально-экологические (демографические сдвиги, урбанизация, миграция населения, изменение характера питания, бытовых условий, психофизические нагрузки, медицинские мероприятия).

Как уже упоминалось, иммунная система является высокочувствительной к изменениям окружающей среды. Поэтому исследования иммунной реактивности целесообразно проводить на стадии, когда индуцирующие факторы еще не привели к развитию заболеваний, но уже обусловили иммунные повреждения. Понятно, что устойчивость иммунной системы к негативным влияниям на организм зависит от генотипа, состояния здоровья и многого другого. Тем не менее общие закономерности реагирования и в этих условиях существуют.

Чувствительность отдельных звеньев иммунной системы на какиелибо факторы различна, но в любом случае она является критической мишенью для большого числа эубиотиков и других воздействий. Это обстоятельство обусловливает формирование в организме донозологических изменений иммунной реактивности, которые, с одной стороны, являются маркерами неблагополучия условия обитания, а с другой - обеспечивают основу последующего развития патологии, хронизации или утяжеления уже имеющихся заболеваний.

11.1. ИММУННАЯ РЕАКТИВНОСТЬ И МИКРОБНОЕ ОКРУЖЕНИЕ

В понятие «микробное окружение» вносится не только нормальная аутомикрофлора, но и те микроорганизмы, с которыми человек сталкивается в быту, на производстве, лечебном учреждении.

Определенные изменения состава микрофлоры организма происходят под воздействием различных факторов. Это наблюдается в результате продолжительного применения больших доз антибактериальных препаратов и в ряде других случаев. Микрофлора человека слагается из нескольких компартментов. Первый - собственная, постоянная, способная к самоподдерживанию, включает ограниченное число видов. Второй - это истинная микрофлора, ограниченно способная к самоподдерживанию, слагается из существенно большего числа видов. Она непостоянна по составу. Третий - проходящая, случайная микрофлора. Ее представители в организме гибнут, а если и размножаются, то очень ограниченно, и быстро элиминируются.

Упрощение микрофлоры создает благоприятные условия для колонизации макроорганизма новыми видами или разновидностями, причем эти процессы происходят с формированием у пациентов вторичной иммунной недостаточности.

В современных условиях увеличивается число так называемых внутрибольничных, госпитальных инфекций - инфекционных процессов, вызываемых возбудителями, циркулирующими в медицинских учреждениях. Эта патология составляет 2-30%, с летальностью от 3,5 до 60% всех инфекционных заболеваний. В хирургических клиниках частота внутрибольничных инфекций составляет 46,7 случаев на 1000, в терапевтических - 36,3, в гинекологии - 28,1, в родильных отделениях - 15,3, в педиатрических - 13,9.

Госпитальные инфекции возникают в результате ряда причин.

Во-первых, потому, что у пациентов формируются вторичные иммунные расстройства, чаще всего иммунная недостаточность в результате основного заболевания.

Во-вторых, многие лекарственные средства (антибиотики, сульфаниламиды и др.) обусловливают упрощение аутомикрофлоры.

В-третьих, в больших стационарах увеличивается риск инфицирования больных госпитальными штаммами микроорганизмов. И действительно, на площади более 15-16 км² размещается 3 млн 300 тыс коек, на которых в течение года располагаются 64 млн больных и 6 млн медицинских работников с плотностью 200 тыс человек/км².

Причиной внутрибольничных инфекций могут быть более 2000 видов патогенных, условно-патогенных микроорганизмов, иногда полирезистентных одновременно к 4-5 антибактериальным препаратам, циркулирующих в больницах десятки лет. К ним относятся стафилококки, псевдомонады, респираторные энтеро- и ротавирусы, вирусы гепатита А, анаэробные бактерии, плесневые и дрожжевые грибы, легионеллы.

В-четвертых, инвазивная агрессия, характерная для современной медицины, включающая более 3000 видов манипуляционных вмешательств - катетеризацию, бронхоскопию, плазмаферез, зондирование и т.д., сложные медицинские аппараты (наркозные, искусственного кровообращения, внутренний контур которых трудно дезинфицируется, оптическую технику).

К этому надо добавить двукратное увеличение численности престарелого населения с ослабленной иммунной реактивностью из-за возраста, частого применения лекарственных препаратов, рентгеновского облучения и других причин, нарушивших естественный биоценоз.

11.2. ИММУННАЯ РЕАКТИВНОСТЬ И ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

Химические вещества, количество которых достигает 4 млрд. (63 тысячи используются в повседневной жизни), могут попадать в организм и вызывать различные нарушения. К ним относятся общетоксическое и местное раздражающее действие, десквамация эпителия, бронхоспазмы, повышение проникновения через механические барьеры микроорганизмов. При хроническом воздействии наблюдается активация СD8-лимфоцитов, что вызывает развитие иммунной толерантности, подавление антителообразования, угнетение факторов неспецифической антиинфекционной резистентности.

Возможно образование конъюгированных Аг и индукция реакций, истощающих иммунную систему. Все эти действия, кроме формирования иммунной недостаточности, опасны еще и мутагенным эффектом.

Иммунотропные химические соединения можно подразделить на следующие группы.

1. Продукты полного или частичного сгорания органического топлива - летучая зола, токсичные радикалы, перекиси азота, сернистый газ, полициклические ароматические углеводороды, бензпирены, холантрены.

2. Продукты химической промышленности: бензол, фенолы, ксилол, аммиак, формальдегид, продукты производства пластмасс, резины, лакокрасочной промышленности, нефтепродукты.

3. Продукты бытовой и с/х химии, пестициды, инсектициды, гербициды, удобрения, детергенты, косметика, лекарства, вкусовые добавки, моющие средства и т.д.

4. Металлы: свинец, ртуть, кобальт, молибден и др.

5. Неорганическая пыль, двуокись кварца, асбест, углерод, тальк, полиметаллические аэрозоли, сварочный аэрозоль и т.д.

6. Биологические поллютанты, растительные пыльцевые аллергены, микроскопические клещи, грибы, вирусы, бактерии, паразиты и т.д.

Различные химические вещества запускают разнообразные механизмы поражения иммунной системы. Например, хлорированные циклические дилексины, бромированные бифенилы, метилртуть являются причиной нарушения созревания СD3-клеток, атрофии тимуса, гипоплазии лимфоузлов; алкилирующие соединения, бензол, озон, тяжелые металлы - иммуносупрессии из-за повреждения ДНК, а ароматические амины, гидразин - образования цитотоксических АТ и клонов клеток против аутолимфоцитов. Применение галогеновых ароматических, озона сопровождается снижением продукции интерлейкинов и интерферонов; хлорированных циклических дилексинов - функции СD19-клеток и образования АТ; тяжелых металлов, акридиновых красителей, гексахлорбензола, ароматических аминов - дефектами комплемента с риском развития СКВ. Токсические радикалы азота, окиси серы, сернистый газ, кварц, уголь, асбест вызывают недостаточность местного иммунитета, фагоцитоза, ЖКТ, легких, глаз; метилртуть, бромированные бифингиги - подавление супрессорной функции Т-клеток с гиперреактивностью CD3- и CD19- лимфоцитов; ароматические амины, тиоловые яды, ртуть, тяжелые металлы, метан - изменение генотипа лимфоцитов, солюбилизацию мембранных HLA-антигенов, эпитопов, CD и др. рецепторов.

11.3. ИММУННАЯ РЕАКТИВНОСТЬ И ДРУГИЕ ФАКТОРЫ

Электромагнитные волны и поля СВЧ при хроническом воздействии вызывают фазные колебания фагоцитарной активности нейтрофилов, нарушение синтеза АТ, что приводит к иммунопатологическим и иммунодепрессивным состояниям.

Шум с интенсивностью 60-90 дб в течение 2 мес и более способствует угнетению бактерицидной и комплементарной активности

сыворотки крови, снижению титров нормальных и специфических антител.

Различные металлы оказывают существенное влияние на иммунную систему. Бериллий, ванадий и железо индуцируют соответственно сенсибилизацию и модуляцию, стимуляцию лимфопролиферации и модуляцию, угнетение фагоцитоза и антителообразования; золото, кадмий, калий и кобальт - ингибицию хемотаксиса и высвобождение ферментов из фагоцитов; подавление гуморального иммунного ответа; CD3-лимфопению, снижение ГЗТ и активности НК-клеток; индукцию ГНТ, ГЗТ. Литий, медь, никель, ртуть могут оказаться причиной подавления активности лейкоцитов; снижения функции CD3- и CD19-клеток; инволюции тимуса и аллергии; индукции аутоиммунных реакций и атрофии тимуса соответственно. Наконец, имеются сообщения, что селен и цинк способны вызвать модуляцию и соответственно гипоплазию тимуса и развитие иммунодефицитов.

11.4. ИММУННАЯ РЕАКТИВНОСТЬ И РЕГИОНАЛЬНЫЕ

ОСОБЕННОСТИ

Существует определенная связь метеорологических факторов с показателями неспецифической антиинфекционной резистентности. Рост комплементарной активности сыворотки крови оказался тесно связанным с повышением атмосферного давления, а продукция лизоцима в течении всего года - с изменениями температуры воздуха и его относительной влажностью. Уровень β-лизинов в крови оказался связанным со всеми погодными факторами, но самую высокую степень корреляции с этими показателями имела температура воздуха.

Известно, что каждый индивид адаптирован к привычным условиям жизни и при перемене места жительства длительное время приспосабливается к новой среде. Так, переселенцы из районов с жарким или умеренным климатом на север или северян на юг в течение года испытывают угнетение иммунной реактивности, что вызывает у них повышенную заболеваемость верхних дыхательных путей, острые кишечные расстройства с вялым течением и увеличением затяжных и хронических форм.

С другой стороны, в зонах с холодным климатом отмечается снижение выраженности аллергических заболеваний, что связано с меньшим количеством аллергенов в окружающей среде. В то же время у лиц с предрасположенностью к аллергии холодный воздух, ветреная погода вызывают приступы астматического бронхита, бронхи-

альной астмы, возникновение дерматозов, крапивницы. Отчасти патологические реакции обусловливаются выбросом в кровь холодовых агглютининов, полных и неполных аутоантител против тканей кожи и внутренних органов. Изменение иммунной реактивности лиц, прибывших на жительство в арктические и антарктические районы, определяется не только действием низкой температуры, но и недостатком ультрафиолетового облучения, неполноценным питанием и т.д.

При обследовании иммунного статуса около 120 тыс здоровых лиц из 56 городов и 19 территориальных регионов СНГ установлено несколько типов иммунного статуса. Так, иммунный статус с супрессией Т-клеточного иммунитета обнаружен у жителей Норильска, регионов Крайнего Севера, Красноярского края, г. Курчатова Семипалатинской области, Новокузнецка, Тбилиси, супрессивный тип иммунного статуса - в г. Сержал Семипалатинской области и Витебске, иммунный статус с супрессией гуморального иммунитета - у жителей некоторых городов и населенных пунктов средне азиатского региона, а также - Москвы, Санкт-Петербурга, Челябинска. Равномерно активированный тип иммунного статуса с некоторой стимуляцией клеточного и гуморального звена был установлен в городах Кириши и Одессе. Активированный профиль за счет гуморальных механизмов при нормальных или несколько сниженных клеточных реакциях зарегистрирован у жителей Ростова-на-Дону, Ташкентской области, Нижнего Новгорода, Караганды, Еревана. Смешанный тип иммунного статуса с супрессией клеточного и активацией гуморального иммунитета - в Киеве, Армавире, Каракалпакии.

11.5. ИММУННАЯ РЕАКТИВНОСТЬ И ПИТАНИЕ

Умеренные проявления недостаточности питания не вызывают глубоких повреждений иммунной реактивности. Однако при хронической белково-калорийной дефицитности отмечается снижение активности фагоцитоза, пропердино-комплементарной системы, образования интерферона, лизоцима, γ-глобулинов различных классов, падение содержания CD3- и CD19-лимфоцитов, их субпопуляций, увеличение числа незрелых нулевых клеток.

Дефицит ретинола, рибофлавина, фолиевой кислоты, пиридоксина, аскорбиновой кислоты, железа, снижает сопротивляемость тканевых барьеров, а в сочетании с недостатком белка ингибирует активность клеточного и гуморального иммунитета. У лиц с гипо-

витаминозами инфекционные заболевания возникают чаще, текут тяжелее, склонны к хронизации и осложнениям.

Выключение из диеты животных белков приводит к торможению гуморальных механизмов защиты. С другой стороны, недостаток нуклеиновых кислот даже при достаточной калорийности питания обусловливает угнетение клеточного иммунитета. Следует подчеркнуть, что голодание, в том числе и лечебное, в определенной степени воспроизводит указанные выше эффекты.

11.6. ИММУННАЯ РЕАКТИВНОСТЬ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИЕЙ

Широкое распространение ядерной технологии влечет за собой расширение круга лиц, подвергающихся неблагоприятному воздействию радиационных факторов, к ним надо добавить контингент, проживающий на территориях, загрязненных радионуклидами после Чернобыльской аварии.

Облучение организма вызывает увеличение проницаемости кожи, подкожно-жировой клетчатки, легочного, гематоэнцефалического и гематоофтальмического барьеров, сосудов кишечника по отношению к различным микроорганизмам, продуктам распада аутотканей и т.д. Эти процессы способствуют развитию осложнений. Нарушение проницаемости начинается в первые часы после лучевого поражения при дозе 100 рентген и более, достигает максимума через 1-2 дня. Все это способствует формированию аутоинфекций.

Общей характерной особенностью облученного организма является удлинение сроков очищения от возбудителей, склонность к генерализованным инфекциям, особенно сильно снижается резистентность к условно-патогенным микроорганизмам (кишечной палочке, протею, сарцинам и т.д.). Угнетается резистентность к бактериальным токсинам Cl. perfringens, Cl. tetani, Cl. botulinum, палочке дифтерии, стафилококку, шигеллам. В основе этого лежит уменьшение способности сыворотки крови нейтрализовать токсины, а также повреждение функции гипофиза, надпочечников, щитовидной железы.

Представители нормальной аутомикрофлоры, обитающие в естественных полостях (кишечнике, дыхательных путях), а также возбудители, находящиеся в различных очагах инфекции, если таковые имеются, мигрируют в кровь, распространяются по органам. Одновременно резко меняется состав нормальной микрофлоры,

падает содержание молочнокислых бактерий, возрастает количество кишечной и синегнойной палочек.

Видовая невосприимчивость отличается высокой стабильностью к влиянию ионизирующего излучения.

В отношении специфического иммунитета облучение летальными и сублетальными дозами до иммунизации вызывает в течение первых двух дней резкое подавление образования АТ, которое удерживается до 7 сут и более. Угнетение антителообразования сочетается со значительным удлинением индуктивной фазы антителогенеза с 2-3 дней в норме, до 11-18 сут. В результате максимальная продукция АТ регистрируется лишь через 40-50 дней после облучения. Однако полной ингибиции синтеза специфических иммунных глобулинов не происходит.

Если облучение осуществляется после иммунизации, то синтез антител либо не меняется, либо незначительно замедляется. Установлены две фазы антителогенеза при действии ионизирующей радиации. Первая - радиочувствительная, продолжающаяся 1-3 дня, вторая - радиорезистентная, составляющая остальной период времени.

Ревакцинация оказывается достаточно эффективной при первичной иммунизации, осуществленной до облучения.

Облучение иммунизированного организма, произведенное на высоте антителообразования, может кратковременно (в несколько раз) уменьшить количество циркулирующих АТ, однако через сутки (реже двое) оно восстанавливается до первоначальных величин.

Хроническое облучение в той же дозе, что и острое, нанесенное до вакцинации, в значительно меньшей степени повреждает иммунитет. В ряде случаев для получения одинакового эффекта его суммарная доза может превосходить однократную «острую» более, чем в 4 раза.

Ионизирующая радиация обусловливает угнетение и транспланта-ционного иммунитета. Чем ближе облучение наносится к моменту трансплантации, тем сильнее происходит повреждение трансплантационного иммунитета. С удлинением этого интервала угнетающий эффект падает. Нормализация трансплантационной реакции организма наступает, как правило, через 30 дней после воздействия.

В меньшей степени страдает образование вторичного трансплантационного ответа. В результате вторичные трансплантаты у облученных контингентов отторгаются значительно быстрее, чем первичные.

Ионизирующая радиация, подавляя иммунную систему реципиен-

та, значительно удлиняет период иммунной инертности или толерантности. Например, при пересадке облученным лицам костного мозга трансплантированные клетки интенсивно пролиферируют в течение периода иммунной толерантности, вызванной облучением, замещают разрушенную кроветворную ткань реципиента. Возникает организмхимера, т.к. кроветворная ткань в таком организме является тканью донора. Все это приводит к пролонгированию приживления донорской ткани и возможности трансплантировать другие ткани донора. С другой стороны, радиация способна нарушить сформированную толерантность. Чаще всего страдает неполная неотвечаемость, в то время как полная - более радиорезистентна.

Пассивный иммунитет более устойчив к действию облучения. Сроки вывода из облученного организма пассивно введенных иммунных глобулинов, как правило, не меняются. Однако их терапевтическая активность резко падает. Это заставляет вводить соответствующим контингентам в 1,5-8 раз более увеличенные дозы сыворотки или γ-глобулинов для достижения должного профилактического или лечебного эффекта.

Облучение изменяет и антигенный состав тканей. Это вызывает исчезновение некоторых нормальных Аг, т.е. упрощение антигенной структуры и появление новых Аг. Видовая антигенная специфичность при облучении не страдает, изменяется органная и органоидная специфичность. Появление аутоантигенов неспецифично по отношению к лучевому фактору. Деструкция тканей и появление аутоантигенов отмечаются уже через несколько часов после облучения. В ряде случаев их циркуляция сохраняется в течение 4-5 лет.

Большая часть лимфоцитов высокочувствительна к радиации, причем это проявляется уже при воздействии внешнего облучения в дозе от 0,5 до 10,0 Гр (в принципе, внутреннее излучение обладает таким же эффектом). Наиболее чувствительны для воздействия кортикальные тимоциты, селезеночные Т-клетки и В-лимфоциты. Более устойчивыми являются CD4-клетки и Т-киллеры. Эти данные обосновывают высокий риск формирования аутоиммунных осложнений после внешнего и инкорпорированного облучения.

Одним из проявлений функциональной неполноценности облученных лимфоцитов является нарушение их кооперативных возможностей. Например, в первые дни (1-15 сут) после аварии на ЧАЭС произошло уменьшение количества клеток с фенотипом СD2DR+. Одновременно произошло снижение титра тимусного сывороточного

фактора и показателя РТМЛ с Кон-А. Все это является свидетельством угнетения функциональной активности Т-системы иммунитета. Изменения со стороны гуморального звена оказались менее выраженными.

Малые дозы радиации, как правило, не обусловливают грубых морфологических изменений в иммунной системе. Их эффект реализуется в основном на уровне функциональных нарушений, восстановление которых происходит очень медленно и носит циклический характер. Например, у облученных контингентов отмечается снижение количества СD2DR+, устраняющееся лишь через 1-12 мес в зависимости от полученной дозы. В ряде случаев даже через 2 года отмечалось сохранение вторичного иммунодефицитного состояния.

Кроме негативного действия лучевого фактора на лимфоциты, происходит повреждение вспомогательных клеток иммунной системы. В частности, поражается строма, эпителиальные клетки тимуса, что ведет к снижению продукции тимозина и других тимусных факторов. В результате иногда даже через 5 лет происходит уменьшение клеточности коры вилочковой железы, расстройство синтеза Т-клеток, ослабляется функция периферических органов лимфоидной системы, сокращается число циркулирующих лимфоцитов. Одновременно происходит образование АТ против ткани тимуса, что ведет к «лучевому старению» иммунной системы. Также наблюдается усиление синтеза IgE, увеличивающее риск развития аллергических и аутоиммунных процессов в облученном организме.

Доказательством негативного действия на иммунную систему облучения являются изменения заболеваемости жителей г. Киева после аварии на ЧАЭС. Так, с 1985 по 1990 г. возросла заболеваемость на 10000 населения: бронхиальной астмой - на 33,9%, бронхитом - на 44,2%, контактным дерматитом - на 18,3%.

Характерным было формирование следующих клинических синдромов.

1. Повышение восприимчивости к респираторным инфекциям, особенно у больных бронхиальной астмой и бронхитом, с аллергическим компонентом. Наличие воспалительных процессов инфильтративного характера в легких, субфебрилитеты, кожные аллергические реакции.

2. Геморрагический системный васкулит, лимфоаденопатии, полимиалгии, полиартралгии, лихорадки неясного генеза, выраженная общая слабость, в основном у молодых лиц.

3. «Синдром слизистых оболочек». Это - жжение, зуд слизистых различной локализации (глаза, зев, полость рта, гениталии) в сочетании с астено-невротическим состоянием. При этом видимые изменения слизистых отсутствуют. При микробиологическом обследовании на слизистых обнаруживается условно-патогенная микрофлора, чаще стафилококковая и грибы.

4. Синдром множественной непереносимости широкого спектра веществ различной природы (пища, лекарства, химические вещества и др.). Наиболее часто это наблюдается у женщин молодого возраста в сочетании с резко выраженными признаками вегетативной дисрегуляции и астеническим синдромом.