МЕДИЦИНА И БИОЛОГИЯ В СПОРТЕ

Abstract

BLOOD LIPOPEROXIDATION PRODUCTS AND FUNCTIONAL STATE CROSS-COUNTRY SKIERS IMMUNE SYSTEM

I.A. Volchegorsky, Dr. Med., professor

S.L. Sashenkov, Dr. Med., professor

A.V. Zurochka, Dr. Med., professor

G.V. Uskov, Ph. D., lecturer

Chelyabinsk state medical academy, Chelyabinsk

Key words: blood lipoperoxidation products, respiratory infections, immune system.

It was determined that the blood lipoperoxidation products concentration corresponds to neutrophiles and monocytes functional activity during the examination of 278 cross-country skiers. The increase of the lipoperoxidation products concentration is the evidence of the blood immunoglobulines concentration decrease and the increase of respiratory infections possibility in athletes.

УРОВЕНЬ ПЕРЕОКИСЛЕННЫХ ЛИПИДОВ КРОВИ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ У ЛЫЖНИКОВ

Доктор медицинских наук, профессор И.А. Волчегорский
Доктор медицинских наук, профессор С.Л. Сашенков
Доктор медицинских наук, профессор А.В. Зурочка
Кандидат медицинских наук, доцент Г.В. Усков

Челябинская государственная медицинская академия, Челябинск

Ключевые слова: продукты перекисного окисления липидов, респира-торные инфекции, иммунная система.

Процесс фагоцитоза сопровождается усиленной продукцией свободнорадикальных форм кислорода [11]. Этот феномен, называемый "респираторным взрывом", рассматривается как важный механизм неспецифической иммунной резистентности, выраженность которого во многом определяет устойчивость организма к возбудителям инфекционных заболеваний.

Лейкоцитарная секреция свободных радикалов приводит к усилению перекисного окисления липидов (ПОЛ), которое считается универсальной основой патологии клеточных мембран [1]. Данный процесс не только опосредует фагоцитзависимое разрушение микробной клетки, но и причастен к повреждению самого фагоцита. При этом продукты ПОЛ являются источником цитотоксических молекулярных продуктов, которые одновременно являются хемоатрактантами нейтрофилов, выполняют роль бактерицидных факторов, способствуют тканевой деструкции в очаге воспаления и модулируют антителопродукцию [1, 11, 16, 17]. Кроме того, установлена зависимость между содержанием переокисленных липидов в плазме крови и риском развития респираторных инфекций у спортсменов -лыжников [8]. Таким образом, имеются основания предполагать, что содержание продуктов ПОЛ в крови человека может рассматриваться как один из косвенных показателей функционального состояния иммунной системы. Представленная статья посвящена проверке этого предположения.

Организация и методы исследования. Исследование проводилось на спортсменах-лыжниках, у которых отмечается сезонное развитие умеренного иммунодефицита, проявляющегося острыми респираторными инфекциями зимой [7]. Это позволило сопоставить изучаемые лабораторные показатели с интегральной характеристикой иммунной резистентности - частотой развития острых воспалительных заболеваний верхних дыхательных путей. В ходе работы всего было обследовано 278 лыжников с различным уровнем спортивного мастерства, из них 75 мастеров спорта и мастеров спорта международного класса (группа МС), 106 кандидатов в мастера спорта (группа КМС) и 97 спортсменов-перворазрядников. Заболеваемость спортсменов в зимнее время года оценивалась путем ретроспективного анализа амбулаторных карт. У большей части обследованного массива спортсменов (201 человек) в течение тренировочно-соревновательного периода проводилось углубленное изучение иммунного статуса и содержание переокисленных липидов в крови. Состояние иммунной системы оценивали по функциональной активности нейтрофильных гранулоцитов (НГ) и моноцитов (МН) периферической крови, а также по содержанию циркулирующих иммуноглобулинов. Кровь для исследований забирали утром, натощак, на фоне 2-3-дневного отдыха от спортивных нагрузок. Активность (АФ) и интенсивность фагоцитарной (ИФ) функции НГ и МН оценивали по поглощению частиц латекса [6]. "Спонтанное" образование свободных радикалов фагоцитами изучали цитохимически, по трансформации нитросинего в диформазан (НСТ-тест). Способность НГ к "респираторному взрыву" оценивали по соотношению латекс-индуцированной хемилюминисценции (ИХЛ) и спонтанной хемилюминесценции (СХЛ) [9]. Содержание циркулирующих иммуноглобулинов определяли методом радиальной иммунодиффузии в агаре [13]. Уровень продуктов ПОЛ в плазме крови исследовали экстракционно-спектрофотометрическим методом с раздельной детекцией гептан и изопропанолрастворимых липопероксидов [5].

Обработка результатов проводилась на ПЭВМ с использованием стандартных, программ для Windows 95: Excel 7.0, Statistics for Windows 4.5.1. Рассчитывалось среднее арифметическое значение (М), ошибка среднего (m), дисперсия (d²). Для оценки достоверности различий использовали критерий Стьюдента (t) и непараметрические критерии Вальд-Вольфовица, Манна-Уитни, Розенбаума. Для выявления наличия и характера зависимостей между показателями применялся корреляционно-регрессионный анализ (парная корреляция и множественная регрессия) с расчетом коэффициента корреляции (r) и коэффициентов уравнений регрессии (К и В₀). Межгрупповые различия по заболеваемости оценивались с помощью критерия c². Различия и наличие взаимосвязей считались достоверными при 95%-уровне значимости (p<0,05).

Результатыы исследования и их обсуждение. Анализ полученных данных продемонстрировал наличие достоверных корреляционных взаимосвязей между состоянием иммунной системы и содержанием продуктов ПОЛ в крови. При этом было установлено, что вторичные молекулярные продукты ПОЛ (кетодиены и сопряженные триены), экстрагируемые изопропанольной фазой, прямо коррелируют с величинами СХЛ нейтрофилов (r=0,17, p< 0,01). Аналогичная категория гептан-растворимых продуктов ПОЛ отрицательно коррелировала (r= -0,15, p< 0,05) с выраженностью латекс-индуцированного "респираторного взрыва" (ИХЛ/СХЛ). Отмеченные зависимости хорошо согласуются с представлениями о лейкоцитарной секреции свободных радикалов как факторе индукции ПОЛ, и о ПОЛ-зависимом самоингибировании "респираторного взрыва" фагоцитов [11].

Несколько неожиданным оказался характер взаимосвязи между содержанием изопропанол -растворимых первичных продуктов ПОЛ (диеновые коньюгаты ацилгидроперекисей) и показателями "спонтанного" НСТ-теста нейтрофилов и моноцитов. Отрицательные корреляции, установленные в этом случае (r= - 0,16, p < 0,01 и p < 0,05), по-видимому, отражают окислительную деструкцию гидроперекисей жирных кислот в присутствии свободных радикалов, секретируемых фагоцитами. Неудивительно, что установленные корреляции касаются первичных изопропанол-растворимых продуктов ПОЛ, т.к. именно изопропанольная фаза экстрагирует большую часть переокисленных фосфолипидов, которые наиболее уязвимы к свободнорадикальной атаке [2, 5].

Содержание всех исследованных категорий продуктов ПОЛ прямо коррелировало с показателями фагоцитарной функции нейтрофилов и моноцитов (r= от 0,16 до 0,26, p< 0,01). Эти связи можно рассматривать как отражение неспецифического фагоцит-активирующего действия переокисленных липидов [16]. Вполне возможно, что ПОЛ-опосредованная стимуляция клиринговой программы нейтрофилов и моноцитов уменьшает вероятность контакта антигенов с лимфоидными клетками и снижает выраженность гуморального иммунного ответа [15,14]. Справедливость последнего предположения иллюстрируется отрицательными корреляциями уровня иммуноглобулина М (IgM) и иммуноглобулина А (IgА) c содержанием продуктов ПОЛ в крови обследованных лыжников (r= от - 0,15 до - 0,23, p< 0,01).

Иммунная резистентность лыжников во многом зависит от их спортивного мастерства [7]. Это положение полностью подтвердилось в процессе сравнительного анализа групп с разным уровнем спортивной квалификации. Группа МС характеризуется самой низкой заболеваемостью респираторными инфекциями, на пике спортивных нагрузок (6,67% от общего числа обследованных) чаще всего воспалительные заболевания дыхательных путей регистрируются у спортсменов -перворазрядников (13, 4%), а КМС занимают промежуточное положение по этому показателю (7, 55%). Важно отметить, что частота респираторных инфекций у "низкоквалифицированных" лыжников достоверно превышала аналогичный показатель в группах МС и КМС (р<0,05).

Содержание гептанрастворимых продуктов ПОЛ, значения СХЛ нейтрофилов, интенсивность фагоцитоза нейтрофилов, а также активность фагоцитоза нейтрофилов и моноцитов распределяются по квалификационным группам лыжников в соответствии с частотой развития респираторных инфекций. Наибольшие величины перечисленных параметров отмечаются у спортсменов самой низкой квалификации. Значения этих параметров у лыжников-перворазрядников достоверно превышают показатели группы КМС и в ряде случаев МС (см. таблицу). Межгрупповой анализ подтвердил обратную зависимость между способностью нейтрофилов к "респираторному взрыву" и уровнем продуктов ПОЛ в крови. Минимальные значения коэффициента ИХЛ/СХЛ тоже были зарегистрированы у спортсменов-перворазрядников, которые достоверно отличались по этому показателю от КМС и МС.

Таким образом, содержание гептанрастворимых продуктов ПОЛ в крови лыжников соответствует уровню их спортивного мастерства и достаточно хорошо отражает склонность к развитию респираторных инфекций и степень активации фагоцитирующих клеток. Некоторые отклонения от этой закономерности были отмечены при анализе межгрупповых различий в содержании изопропанол-растворимых продуктов ПОЛ. По содержанию первичных изопропанол-растворимых продуктов ПОЛ все обследованные группы спортсменов статистически не отличались друг от друга.

Содержание продуктов ПОЛ, функциональная активность фагоцитов и уровень иммуноглобулинов крови в зависимости от спортивной квалификации лыжников (М±т).

Примечания: 
1) содержание продуктов ПОЛ выражено в единицах индекса окисления (отношение оптических плотностей Е 232/220 для первичных продуктов и Е 278/220 для вторичных продуктов);
2) Г1 и Г2- первичные и вторичные гептан-растворимые продукты ПОЛ соответственно;
3) И1 и И2 - первичные и вторичные изопропанол-растворимые продукты ПОЛ соответственно;
4) интенсивность фагоцитоза выражено количеством частиц латекса на 100 фагоцитов;
5) р - достоверность различий по критерию Стьюдента, Вилкоксона-Манна-Уитни, Розенбаума и Вальда-Вольфовица.

Максимальный уровень вторичных изопропанолэкстрагируемых липопероксидов был зарегистрирован в крови КМС, которые характеризуются самой низкой "спонтанной" продукцией свободных радикалов по НСТ-тесту и наибольшей способностью НГ к "респираторному взрыву". Полученные результаты позволяют считать, что содержание изопропанолрастворимых продуктов ПОЛ в определенной степени отражает сохранность функционального резерва фагоцитов.

Вполне возможно, что выделяемые фагоцитами свободные радикалы не только индуцируют процессы ПОЛ, но и способствуют частичному разрушению переокисленных фосфолипидов до водорастворимых продуктов, которые не детектируются примененной нами методикой. Справедливость высказанного предположения особенно ярко проявляется в условиях иммунодефицита у лыжников, когда за 3-5 дней до развития клинических проявлений респираторной инфекции наблюдается увеличение лейкоцитарной секреции свободных радикалов и одновременное уменьшение концентрации изопропанолрастворимых продуктов ПОЛ в крови [7, 8]. Аналогичные сдвиги содержания изопропанолэкстрагируемых липопероксидов описаны на фоне лейкоцитоза при сахарном диабете [4], в конденсате выдыхаемого воздуха при хроническом бронхите [10], а также в печени на фоне воспалительной инфильтрации этого органа при ожоговой болезни [3]. Распределение средних показателей содержания IgM и особенно IgA по группам обследованных спортсменов (см. таблицу) подтвердило результаты корреляционного анализа. Самые высокие концентрации иммуноглобулинов отмечены в группах МС и КМС, которые характеризуются самым низким содержанием переокисленных липидов в крови, наименьшей заболеваемостью и минимальным уровнем активации фагоцитов. И наоборот, у спортсменов -перворазрядников самое высокое содержание
гептанрастворимых продуктов ПОЛ на фоне активации фагоцитов сопровождается достоверным снижением содержания IgA по сравнению с МС и КМС. Последнее можно рассматривать как вероятную причину высокой частоты развития респираторных инфекций у наименее квалифицированных лыжников, т.к. IgA является важным фактором инактивации бактерий и вирусов на поверхности слизистых оболочек. Межгрупповое распределение уровня IgG, отражающее интенсивность вторичного иммунного ответа, соответствовало распределению по концентрации изопропанол -экстрагируемых липопероксидов (см. таблицу). Наибольшее содержание IgG было зарегистрировано в крови КМС. Полученные результаты позволяют рассматривать содержание продуктов ПОЛ в крови человека как показатель уровня активации фагоцитов, которая сопровождается уменьшением способности нейтрофилов и моноцитов к "респираторному взрыву" и снижением уровня циркулирующих антител.

Как видно (см. таблицу), уровень гептанрастворимых липопероксидов наилучшим образом отражает степень мобилизации функционального резерва фагоцитов и сопутствующие изменения устойчивости к инфекции. При этом известно, что сохранение способности нейтрофилов к "респираторному взрыву" на фоне исходно низкого содержания гептанрастворимых продуктов ПОЛ способствует резкому приросту их концентрации в условиях перехода к соревновательному периоду [7, 3]. Такая динамика отмечается у МС и отражает высокую устойчивость к респираторным инфекциям. У спортсменов-перворазрядников описаны противоположные сдвиги: исходное снижение способности к "респираторному взрыву" на фоне высокого содержания гептанрастворимых липопероксидов сменяется уменьшением их уровня в крови и существенным ростом заболеваемости в начале соревновательного периода [7, 3]. В целом результаты проведенного исследования свидетельствуют, что содержание переокисленных липидов в крови спортсменов-лыжников отражает интенсивность продукции свободных радикалов нейтрофильными гранулоцитами и моноцитами, а также способность этих клеток к фагоцитозу. При этом уровень гептанрастворимых продуктов липопероксидации в крови лыжников нарастает по мере снижения способности нейтрофилов к "респираторному взрыву" в ответ на дополнительную стимуляцию in vitro. Содержание изопропанолрастворимых продуктов ПОЛ в крови, наоборот, прямо соответствует способности нейтрофилов к "респираторному взрыву". Показано также, что концентрация циркулирующих продуктов перекисного окисления липидов нарастает по мере снижения содержания Ig M и Ig A в крови спортсменов и соответствует вероятности развития респираторных инфекций.

Литература

1. Биленко М.В. Ишемические и реперфузионные повреждения органов (молекулярные механизмы, пути предупреждения и лечения). - М.: Медицина,1989. - 368 с.

2. Волчегорский И.А., Дятлов Д.А., Куликов Л.М. и др. "Средние молекулы" и продукты перекисного окисления липидов как система неспецифических регуляторов гемодинамики у спортсменов-лыжников // Физиология человека. 1996, т. 22, № 6, с. 106.

3. Волчегорский И.А. Неспецифическая регуляция адаптивных процессов при термических ожогах и некоторых других экстремальных состояниях: Докт. дис. Челябинск, 1993. - 609 с.

4. Волчегорский И.А., Колесников О.Л., Колесникова А.А. и др. Опыт применения анксиолитической психотерапии в комплексном лечении инсулинзависимого сахарного диабета. Деп. в ВИНИТИ РАН № 3202-В 97. М.,1997. - 19 с.

5. Волчегорский И.А., Налимов А.Г., Яровинский Б.Г. и др. Сопоставление различных подходов к определению продуктов перекисного окисления липидов в гептан-изопропанольных экстрактах крови // Вопр. мед. химии. 1989, № 1, с. 127.

6. Долгушин И.И., Зурочка А.В., Эберт Л.Я. и др. Изучение кооперации нейтрофилов с клетками иммунной системы в норме и патологии. Челябинск, 1992. - 20 с.

7. Дятлов Д.А. Состояние иммунной системы и прогнозирование инфекционных заболеваний у квалифицированных лыжников-гонщиков в течение годичного цикла подготовки: Докт. дис. Челябинск, 1996. - 333 с.

8. Дятлов Д.А., Волчегорский И.А. Комплексный лабораторный подход к объективному прогнозированию респираторных инфекций. Челябинск, 1996. - 63 с.

9. Зурочка А.В., Долгушин И.И., Власов А.В. Изучение латекс-индуцированной люминолзависимой хемилюминесценции нейтрофилов //Лаб. дело. 1989, № 2, с. 32.

10. Игнатова Г.Л., Волчегорский И.А., Волкова Э.Г. и др. Интенсивность перекисного окисления липидов как показатель выраженности воспалительного процесса при обострении хронического бронхита // Бюлл. экспер. биол. мед. 1997, № 8, с. 202.

11. Маянский А.Н., Маянский Д.Н. Очерки о нейтрофиле и макрофаге. - Новосибирск: Наука, 1989. - 344 с.

12. Плацер З., Видлакова М., Кужела Л. Процессы переокисления липидов при повреждении и ожирении печени // Чехослов. мед. обозрение. 1970, т. 16, № 1, с. 30.

13. Тихомиров А.А. Модификация метода Mancini для количественного определения иммуноглобулинов // Лаб. дело. 1977. № 1, с. 45.

14. Панин Л.Е. Биохимические механизмы стресса. - Новосибирск: Наука, 1983. - 233 c.

15. Учитель И.Я. Макрофаги в иммунитете. - М.:Медицина, 1978. -199 с.

16. Schaur R.J., Dussing G., Kink E. et al. The lipid peroxidation product4-hydroxynoneal is formed by and is able to attract rat neutrophils in vivo //Free Radic. Res. 1994. V. 20. N 6. P. 365.

17. Thomson P.D., Till G.O., Prasad J.K. et. al. Enhancement of humoral immunity by heterologenous lipid peroxidation products resulting from burn injury// J. Burn Care Rehabil. 1991. V. 12. N 1. P. 38.

  На главную    В библиотеку    Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна!