Стресс и цитокины реферат

Обновлено: 04.07.2024

Санкт-Петербургский научно-исследовательский психоневрологический институт им. В.М. Бехтерева; Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург

Научно-исследовательский психоневрологический институт им. В.М. Бехтерева, отделение реабилитации неврологических больных, Санкт-Петербург

Санкт-Петербургский научно-исследовательский психоневрологический институт им. В.М. Бехтерева, Санкт-Петербург

Воспаление и депрессия: роль окислительного стресса, гормональных и клеточных факторов

Журнал: Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2014;114(1): 80-84

Мазо Г.Э., Дубинина Е.Е., Крижановский А.С. Воспаление и депрессия: роль окислительного стресса, гормональных и клеточных факторов. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2014;114(1):80-84.
Mazo G, Dubinina EE, Krizhanovskiĭ AS. Inflammation and depression: the role of oxidative stress, hormonal and cellular factors. Zhurnal Nevrologii i Psikhiatrii imeni S.S. Korsakova. 2014;114(1):80-84. (In Russ.).

Депрессивное расстройство - одно из самых труднокурабельных состояний в психиатрии. До настоящего времени теория моноаминового дефицита представляется основной патогенетической гипотезой развития депрессии и базисом для разработки препаратов с тимоаналептической активностью. Однако она не способна в полной мере объяснить действие таких препаратов. Более того, антидепрессанты не всегда оказываются эффективными, а по данным некоторых исследователей [24], они по эффективности не превосходят плацебо. Cochrane Collaboration, рассматривая все опубликованные и неопубликованные данные по результатам клинических исследований, подготовленных для FDA, выявили, что положительные результаты среди всех испытаний препаратов были зафиксированы только в 51% случаев (хотя по опубликованным данным этот показатель равен 94%) [51, 68]. Однако недостаточная эффективность препаратов может быть обусловлена патоморфозом и самих депрессивных расстройств, их гетерогенностью, атипичностью симптоматики, а также присоединением психических расстройств других регистров.

Рассматривая терапевтический эффект антидепрессантов, следует учитывать, что он является результатом реакций, которые развиваются внутри нейрона более медленно по отношению к начальным биохимическим изменениям [21]. Развитие биохимических взаимодействий на уровне нейрона происходит непосредственно после приема препарата, а редукция депрессивной симптоматики - процесс, значительно отсроченный по времени. Это делает необходимым рассмотрение и других (помимо моноамино-рецепторных процессов) клеточных механизмов развития депрессии, возможно, связанных с изменениями гормонального фона, проявлением воспалительных реакций и состоянием окислительного стресса (ОС).

Метаболический фон любой клетки напрямую зависит от характера информации, поступающей из окружающей внешней и внутренней среды организма. Носителями этой информации являются первичные посредники - гормоны, цитокины, нейротрансмиттеры. Процесс передачи сигнала через клеточную мембрану приводит к активации функциональной активности клеток, опосредованной включением функции вторичных посредников - внутриклеточных веществ, концентрация которых находится под контролем первичных посредников. Одним из представителей вторичных посредников являются активные формы кислорода (АФК) и продукты их метаболизма, в частности продукты перекисного окисления липидов, с которыми связано развитие окислительного стресса. АФК объединяют в большую группу реакционноспособных соединений кислорода, к которым относят супероксидный анион-радикал (О 2 ), перекись водорода (Н 2 О 2 ), гидроксильный радикал (ОН), гипохлорид (НОС1), оксид азота (NO), пероксинитрит (ОNОО) и др. АФК участвуют в регуляции программированной гибели клеток (апоптоз), индуцируют или подавляют экспрессию многих генов, осуществляют регулирующую роль в процессах роста клеток и их дифференцировки, клеточной адгезии, свертывания крови [2, 66]. В организме функционируют две взаимосвязанные системы - прооксидантная (ПОС) и антиоксидантная (АОС). С ПОС связывают процессы образования реакционно-способных радикальных продуктов и окислительное разрушение биохимических соединений (белки, липиды, нуклеиновые кислоты, углеводы) за счет этих соединений. АОС включает ферменты-антиоксиданты и компоненты неферментативной защиты, которые поддерживают концентрацию генерируемых АФК на уровне, обеспечивающем нормальное функционирование клеток. Сбалансированное соотношение между этими двумя системами и самими компонентами антиоксидантной защиты необходимо для нормального течения метаболических процессов в тканях. Любая стрессорная реакция организма сопровождается нарушением баланса в этих двух системах, что сопряжено с развитием в организме ОС.

Исследования последних лет показали, что депрессии сопутствует состояние хронического ОС, сопряженного с иммунным ответом организма, воспалением в пределах и вне ЦНС, нейродегенерацией и снижением нейрогенеза [28, 44]. В течение последних 20 лет особенно большое внимание уделяется процессам воспаления, развитие которого тесно связано с ОС. Применительно к патогенезу депрессии процессы развития воспаления рассматриваются с учетом следующих изменений: 1) развитие ОС, с которым связана деструкция липидов, ДНК, белков, углеводов, истощение антиоксидантной ферментативной и неферментативной защиты, в том числе снижение в крови концентрации цинка, коэнзима Q10, витаминов С и Е, восстановленного глутатиона [18, 29, 42, 67]; 2) нарушение метаболизма триптофана (TRYCAT) [3, 45]; 3) снижение содержания &ohgr;3-полиненасыщенных жирных кислот (&ohgr;3-ПНЖК) [61]; 4) возникновение прогрессивных структурных изменений в головном мозге [7], приводящих к когнитивным нарушениям и сопряженных с появлением признаков нейродегенерации, апоптоза и снижения нейрогенеза [22, 28, 43, 46, 61, 67, 71].

В 1993 г. был опубликован первый обзор по теме воспалительных процессов в нервной системе [1] при депрессии [35]. В дальнейшем возникло направление, связанное с изучением такого воспаления при психических расстройствах. В связи с этим следует отметить, что у пациентов с депрессией выявляются высокие уровни воспалительных биомаркеров [42]. К этому можно добавить, что распространенность депрессии выше у пациентов, получающих гемодиализ, интерферон-α, иммунотерапию и у женщин в послеродовом периоде [44].

В настоящем обзоре представлены современные представления о роли воспаления и ОС в нервной системе при депрессии.

В экспериментальных работах, проведенных на животных, оценивались поведенческие реакции, предположительно обусловленные воспалением в нервной системе, которые включали анорексию, нарушения сна, снижение двигательной активности, ангедонию и когнитивные расстройства. Сходные симптомы наблюдаются при различных заболеваниях у человека, которые связаны с влиянием как непосредственно инфекционных агентов, так и цитокинов [26, 29].

Провоспалительные цитокины влияют на нейромедиаторный обмен и снижают концентрации триптофана и серотонина [3, 29, 61]. При хроническом воспалении может снижаться интенсивность биосинтеза катехоламинов, что приводит к изменению нейротрансмиссии у больных с депрессией [46]. Некоторые исследователи [41] считают, что развитие депрессии в большей степени связано не с нарушенным метаболизмом серотонина, а ОС и эксайтотоксичностью - процессом, ведущим к повреждению и гибели нервных клеток.

Развитие депрессии на фоне ОС сопряжено с интенсивной генерацией АФК и снижением активности отдельных ферментативных и неферментативных компонентов АОС. В крови больных депрессией выявлен низкий уровень цинка, кофермента Q10, глутатиона, аскорбиновой кислоты, витамина Е, альбумина, триптофана, тирозина, &ohgr;3-ПНЖК [29]. Все отмеченные изменения вносят вклад в снижение общей антиоксидантной активности и коррелируют с тяжестью депрессии [9, 37-39].

Упоминавшееся выше снижение содержания &ohgr;3-ПНЖК при депрессии связано со снижением концентрации цинка, который является важным кофактором фермента, участвующего в их синтезе [29, 38]. Напомним, что цинк ингибирует секрецию кортизола [12]. Синаптический цинк функционирует как натуральный аллостерический модулятор 5-HT1A рецепторов и может оказывать влияние на активность гиппокампа и метаболизм серотонина [6]. В свете этих данных представляют интерес наблюдения, свидетельствующие о том, что прием &ohgr;3-ПНЖК значительно снижает проявления депрессии у пациентов с большой депрессией, а также у женщин пожилого возраста с депрессивными расстройствами [30, 57].

Таким образом, для депрессии характерны интенсивная генерация АФК и сниженный уровень АОС, что приводит к окислению биомолекул клеток. Усиливается интенсивность перекисного окисления липидов, о чем свидетельствует повышение в сыворотке крови больных депрессией продуктов окисления липидов, что также коррелирует со степенью ее тяжести.

Считают [19, 58], что одним из механизмов, с которыми может быть связано развитие депрессии, являются нейродегенерация и снижение нейрогенеза, в частности, в гиппокампе. По мнению М. Maes [40], клеточно-опосредованная иммунная активация и процесс воспаления приводят к нейродегенерации при депрессии. В связи с этим рассматривается роль повышения уровня кортикостероидов при депрессии, сопровождающегося увеличением продукции провоспалительных цитокинов, таких как ИЛ-1β и ИЛ-6 [36] (соответственно, проявление нейродегенерации и снижение нейрогенеза в гиппокампе объясняют гиперсекрецией глюкокортикоидов [58]), но при этом принимается во внимание, что провоспалительные цитокины ИЛ-1β, ФНО-α и в меньшей степени ИЛ-6, а также процесс ОС могут непосредственно вызывать нейродегенерацию и снижение нейрогенеза [40].

Однако депрессия характеризуется структурными изменениями не только в гиппокампе, но и в префронтальной коре, миндалине, передней части поясной извилины и базальных ганглиях [14]. Что касается гиппокампа, то речь идет об уменьшении его объема, что может быть вызвано гибелью его нейронов, структурной патологией нейронов и глиальных клеток [13, 63] и снижением нейрогенеза, обусловленных низким уровнем нейротрофинов, в частности нейротрофического фактора мозга [5, 60, 65].

Таким образом, по современным данным, в основе прогрессивных структурных изменений ряда областей головного мозга при депрессии, предположительно, лежат процессы, связанные с воспалением, нейродегенерацией и ОС [4, 28, 32, 46, 61].

При рассмотрении перечисленных выше процессов нельзя не принимать во внимание и отмечающиеся при депрессии гормональные нарушения, в частности изменения функции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. В развитии таких нарушений ключевую роль могут играть свободнорадикальные процессы [1]. Нарушение структуры клеточных мембран и изменение функциональной активности рецепторного аппарата за счет свободнорадикальных продуктов в первую очередь связано с окислительной деструкцией белков и липидов. Повышенный уровень кортизола в плазме крови больных с депрессией может быть обусловлен либо окислительной деструкцией белков рецепторного аппарата клеток, либо нарушением превращения его в неактивный кортизон за счет снижения активности цитохромом Р450, 11-b-гидроксилазы при состояниях ОС [50]. Не исключено, что у больных депрессией окислительной деструкции подвергаются нуклеиновые кислоты, кодирующие рецепторные белки. Было установлено, что введение крысам антидепрессантов приводит к повышению содержания м-РНК белков рецепторного аппарата кортикостероидов и увеличению их рецепторносвязывающей способности [11]. Сказанное привело к выводу, что изменение гормонального статуса при депрессии тесно связано с ОС и процессами нейровоспаления [28, 62].

Однако в настоящее время остается нерешенным вопрос - что является пусковым механизмом депрессии. Нельзя исключить, что таким механизмом может выступать ОС как компонент общей стрессорной реакции организма. На его фоне развивается воспалительная и иммунная дисрегуляция, что может влиять на метаболизм нейротрансмиттеров, нейроэндокринную функцию, синаптическую пластичность и изменение цикличности (функции нейронов).

Если воспалительные процессы в нервной системе рассматривать как один из механизмов развития депрессии, можно было бы ожидать, что лечение антидепрессантами должно оказывать и противовоспалительный эффект. Такой эффект был отмечен при исследовании стимулятора обратного захвата серотонина - тианептина, ингибитора обратного захвата норадреналина и дофамина - бупропиона, а также обратимого ингибитора МАО-А - моклобемида [33, 44]. При использовании экспериментальных моделей депрессии на животных было установлено, что антидепрессанты увеличивают уровень антиоксидантов, стабилизируют окислительное и вызванное стрессом повреждение клеток [44] и подавляют выработку ИЛ-1β, ФНО-α [16, 28]; они уменьшают также воспалительные изменения, вызванные действием цитокинов и редуцируют индуцированные цитокинами симптомы депрессии [69]. Трициклические антидепрессанты и

СИОЗС подавляют продукцию ИЛ-1β, ИЛ-6, ФНО-α [28]. Антидепрессанты также уменьшают активацию микроглии и метаболизм окиси азота в мозге [27, 33]. Кроме того, в ряде работ было отмечено, что при депрессии противовоспалительное действие, помимо антидепрессантов, оказывают также литий [53], вальпроаты [70], &ohgr;3-ПНЖК [33], атипичные антипсихотические средства [8, 23], электросудорожная терапия [20], физические упражнения [55]. Важно, что разработка новых антидепрессантов будет осуществляться с учетом выраженности их противовоспалительного действия [47].

К сказанному выше можно добавить, что антагонисты цитокинов могут вызывать побочные эффекты и блокировать только один цитокин [34]. Была установлена [52] эффективность в отношении симптомов депрессии ингибитора ЦОГ-2 - целекоксиба, но при этом отмечалось [41] развитие побочных эффектов, в частности со стороны сердечно-сосудистой системы. Нестероидные противовоспалительные препараты вызывают преимущественно желудочно-кишечные побочные эффекты, увеличивая проницаемость кишечника, что может приводить к периферическому воспалению из-за бактериальной транслокации [10]. В связи с этим применение &ohgr;3-ПНЖК может быть одним из наиболее перспективных вариантов лечения, который является безопасным и хорошо переносимым, тем более что в соответствии с эпидемиологическими исследованиями при депрессии были обнаружены низкие уровни &ohgr;3-ПНЖК в периферических тканях, крови [31] и в ткани головного мозга [49]. Однако клинические исследования эффективности &ohgr;3-ПНЖК при депрессии дали противоречивые результаты. Их применение рекомендовано пока женщинам в период беременности [15, 17, 64], детям, подросткам [54] и лицам пожилого возраста с сопутствующей соматической патологией и непереносимостью традиционной фармакотерапии.

Подводя итог изложенным в настоящем обзоре данным, можно утверждать, что воспалительная теория открывает новые перспективы для дальнейшего изучения патогенеза депрессии. С ее разработкой может быть связано создание новых подходов к лечению депрессивных состояний. Она может стать также важным звеном, связывающим психиатрию и соматическую медицину.

Интерес к изучению роли иммунных процессов в центральных механизмах регуляции физиологических функций в норме и при различных патологических состояниях возрос в последнее время. Особое внимание уделяется интерлейкинам (ИЛ) - полипептидным медиаторам, обеспечивающим взаимодействие между клетками ЦНС, эндокринной и иммунной систем (ИС). Установлено, что ИЛ и рецепторы к ним находятся в различных структурах мозга. Наличие на мембране нейронов рецепторов к ИЛ свидетельствует об участии последних в интегративной функции нервных клеток. Показано, что ИЛ изменяют содержание нейромедиаторов в различных структурах мозга. ИЛ и интерферон участвуют в центральных механизмах формирования различных эмоциональных состояний, в том числе и эмоционального стресса. При патологических процессах в ЦНС цитокины (ЦК), образующиеся за барьером, могут иметь иную функцию, чем в ИС. Нарушение поведения детей и подростков имеют разнообразнее причины, но эти патологические состояния сопровождаются повышенной экспрессией провоспалительных цитокинов - ИЛ-1β и ФНОα и других в клетках иммунной и нервной систем. Эти эффекты цитокинов опосредуются внутримозговыми рецепторами ЦК и реализуются через активацию дофамин- и серотонинергических систем мозга. Существует немного данных о зависимости выраженности неврологических нарушений от характера экспрессии различных ЦК в ЦНС и сопоставлении паттерна экспрессии центрального и периферического пула ЦК.

Настоящее исследование посвящено изучению роли ЦК в индукции минимальных мозговых дисфункций. Подопытным животным вводили ИЛ-1β и ФНОα в пирогенной дозе в течение 1,2,3 недель жизни. Результаты тестирования в предпубертатном возрасте показали: наибольшие нарушения поведения (частая смена актов, усиление двигательной и снижение исследовательской активности) выявлены у крыс, которым вводили ИЛ-1β, действие ФНОα было слабее и проявлялось снижением исследовательской активности и усилением тревожности. Нарушение поведения животных сопровождалось повышением содержания дофамина в гипоталамусе, но не серотонина и норадреналина. Взрослые крысы, которым вводили ИЛ-1β, в тестах отличались повышенной стресс-реактивностью. Эмоциональная стрессорная нагрузка изменяла характер взаимодействия ИЛ-2 с норадреналином. Особенности нарушений поведения животных с повышенным уровнем ИЛ-1β в раннем постнатальном онтогенезе оказались аналогичными компонентам СДВГ - синдрома дефицита внимания с гиперактивностью у детей. Это: частая смена форм поведения; высокая активность; большая выраженность проявлений в подростковом, но не взрослом возрасте; общие причины, вызывающие СДВГ и повышение уровня ИЛ-1β в крови и мозге. О роли ИЛ-1β в патогенезе СДВГ косвенно свидетельствуют генетические исследования.

Проведен сравнительно-психологический анализ с целью определения возможности использования введений ИЛ-1β животным в раннем онтогенезе для моделирования индукции СДВГ, а также выяснения связи нарушения поведения детей с СДВГ с действием биологических или социальных факторов. На основании результатов экспериментальных исследований предположено, что высокая тревожность изначально не свойственна детям с СДВГ, но возникает как реакция на школьные проблемы, те есть обеспечивается социальными факторами. Это подтвердилось в психологическом тестировании, которое выявило, что в старшем дошкольном возрасте дети с пониженным уровнем внимания отличаются пониженной тревожностью, а в младших классах школы - повышенной тревожностью. Опытные животные отличались угасанием исследовательского поведения, что может свидетельствовать о нарушении памяти. У детей-дошкольников с пониженным уровнем внимания выявлены нарушения зрительной, но не слухоречевой памяти. Сравнительно-психологический анализ при изучении особенностей исследовательского поведения детей с дефицитом внимания показал, что такие дети, подобно животным, которым неонатально вводили ИЛ-1β, отличаются неустойчивостью исследовательского поведения - частыми отвлечениями и переключениями с одного объекта на другой.

Таким образом, полученные данные позволяют полагать, что медиаторы ИС - цитокины играют важную роль в центральных механизмах регуляции физиологических функций организма при стрессорных эмоциональных нагрузках. Характер индивидуальной устойчивости организма к стрессорным воздействиям является важным фактором, определяющим специфику взаимодействия медиаторов иммунной системы с нейромедиаторами, и специфичность их участия в активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, в механизмах формирования эмоционального стресса, а также характерные изменения поведения, снижение коммуникативной и исследовательской активности. Результаты сравнительно-психологического анализа, наряду с экспериментальными иммунологическими исследованиями, свидетельствуют, что СДВГ может быть следствием неонатального повышения уровня ИЛ-1β, а неонатальное введение ЦК является адекватной моделью минимальных мозговых дисфункций.

IL- 1 бета способен вызвать активацию метаболизма биогенных аминов в переднем гипоталамусе и изменение поведения, в частности, подавляется социальное поведение, более чем в два раза снижается феномен агрессивности. Этот эффект можно блокировать введение антагонистов IL-1 рецепторов. Интерлейкины в субпатогенной дозе приводят к изменению исследовательского и пищевого поведения, индукции медленноволнового сна , изменение ритма "сын - бодрствование". Если доза IL-1 настолько мала, что она неспособна вызвать провоспалительный эффект данного цитокина , то снижается пищевая мотивация и уменьшается потребление пищи ( Jonson R., 1998). Гипоталамус ответственный за пищевое поведение ( мотивацию ) проявляет высокое связывание IL-1. Данный цитокин в раннем онтогенезе влияет на формирование достаточно сложных форм поведения. IL-1 бета, IL-6, FNO при центральном и периферическом введении ослабляет выраженность пищевого поведения. Центральная нервная система имеет рецепторы для данных цитокинов , последние также воздействуют на адипоциты , индуцируют секрецию белка лептина.

Лаферон - препарат рекомбинатного интерферона , проходит через гемато - энцефалический барьер , вызывая в дальнейшем изменение поведения. Лаферон воздействует на опиоидные рецепторы мозга , а его эффект блокируется налоксоном. Данный иммуномодулятор снижает активность дофаминергической активности мозга на короткий отрезок времени ( 2 часа) , которая затем самопроизвольно восстанавливается.

Цитокины модулируют память, а стимуляторы обучение и процессов памяти ( фрагменты адренокортикотропного гормона , BDNF ( фактор роста нервов) , RNA ( рибонуклеиновая кислота ) способны стимулировать и иммунологическую память. ( Burlet A., et.al., 1987). Транквилизаторы и анксиолитики обладают иммунотропным эффектом. Синтез белка S-100 , имеющего отношение к механизмам памяти , происходит как в центральной нервной системе , так и иммунокомпетентных клетках ( Полетаев А.Б., 1988).

Интерлейкины способны модулировать биоэлектрическую активность гиппокампа, принимающего участие в механизмах памяти. IL-2 повышает или снижает частоту разрядов нейронов гиппокампа и сенсомоторной коры. При наличии устойчивости к эмоциональному стрессу IL-2 вызывает активацию нейрональной активности , при предрасположении к стрессу в ответ на данный цитокин возникает торможение импульсации. Индукция синтеза цитокинов в гиппокампе меняет уровень консолидации памяти. IL-6 - улучшает состояние памяти , блокируя влияние антагонистов М - холинорецепторов. Данный цитокин обладает нейротрофическим эффектом и стимулирует рост нейронов. IL-18 активирует гипоталамо - гипофиз - адренокортикальную систему и вызывает сон. Этот цитокин обнаружен в эпиндиме , окружающей третий желудочек и в нейронах верхнего отдела медиальной habenula. IL-18 также отвечает на стрессорные стимулы. В литературе можно встретить указания на корреляцию общей и иммунологической памяти.

Исследование цитотоксической ипролиферативной активности спленоцитов, концентрации глюкокортикоидных гормонов итестостерона вкрови крыс, подвергнутых действию холодового стресса вразличных режимах, позволило установить, что изменения функциональной активности иммунокомпетентных клеток зависят от интенсивности стрессорного воздействия, вто время как изменение уровня гормонов вкрови не зависит от него: на обеих моделях стресса показано повышение уровня кортикостерона иснижение уровня тестостерона вкрови животных. Впервые продемонстрированы иммуномодулирующие эффекты препарата нативной ДНК Деринат при стрессе, включающие его нормализующее действие на стресс-индуцированные изменения активности клеток иммунной системы.

2.Каплина Э.Н., Вайнберг Ю.П. Деринат - природный иммуномодулятор для детей ивзрослых. - М.: Научная книга, 2005. - 213 с.

3.Корнева Е.А., Шанин С.Н., Рыбакина Е.Г. Интерлейкин 1 вреализации стресс-индуцированных изменений функций иммунной системы // Рос. физиол. журн. им. И.М.Сеченова. - 2000. - Т. 86, № 3. - С. 292-302.

4.Рыбакина Е.Г., Корнева Е.А. Физиологическая роль интерлейкина 1 вмеханизмах развития стрессорной реакции // Медицинский Академический Журнал. - 2002. - Т.2, № 2. - С. 4-17.

5.Клеточные имолекулярные механизмы взаимодействия иммунной инейроэндокринной систем при синдроме хронической усталости вэксперименте / Е.Г. Рыбакина, С.Н. Шанин, Е.Е. Фомичева, Е.А. Корнева // Росс. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. - 2009. - Т. 95. - № 12. - С. 1324-1335.

6.Серебряная Н.Б. Нуклеотиды как регуляторы иммунного ответа. // Иммунология. - 2010. - Т. 31, №. 5. - С. 273-281.

8.Dinarello C.A. Interleukin 1: a proinflammatory cy- tokine // Inflammation: Basic principles and clinical correlates, 3rd ed. / ed. Gallin J.I., Snydrman R. - Philadelphia: Lappincott Williams & Wilkins. - 1999. - P. 443-461.

10.Hormone response to stress in rat strains of different susceptibility to immunologic challenge / L.Macho, J. Ro- vensky, R. Kvetnansky, Z. Radikova, M. Fickova, S. Zorad // Endocr. Regul. - 2008. - Vol. 42, №1. - P. 23-28.

В последнее десятилетие появляется все больше данных, подтверждающих возможность как позитивного, так и негативного эффектов стресса на защитные функции организма. Одним из основных механизмов развития дисфункций иммунной системы при тяжелом стрессе и ряде отягощенных стрессом заболеваний является нарушение взаимодействия нейроэндокринной и иммунной систем [3, 5, 9]. Выявление природы этих нарушений открывает новые возможности для адресного воздействия с целью их коррекции и, таким образом, лечения стресс-обусловленных заболеваний.

Потенциал защитных функций организма в значительной степени определяется уровнем активности клеток иммунной системы, включающим интенсивность пролиферации лимфоцитов при действии цитокина интерлейкина-1b (ИЛ-1b) и уровень цитотоксической активности естественных киллерных (ЕК) клеток, являющихся первым барьером на пути развития инфекционных и онкологических заболеваний [4, 8].

Анализ функциональных резервов иммунокомпетентных клеток в совокупности с другими показателями активности защитных функций, таких как активность гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной (ГГАКС) и гипоталамо-гипофизарно-гонодальной (ГГГС) систем организма, позволяет раскрыть механизмы их нарушений при различных дестабилизирующих воздействиях, в том числе при стрессе. Изменение концентраций в крови кортикостерона и тестостерона - гормонов, отражающих активность ГГАКС и ГГГС, соответственно - рационально также использовать в качестве показателей стрессорной реакции.

Целью работы явилось исследование изменения цитотоксической и пролиферативной активности спленоцитов, концентрации глюкокортикоидных гормонов и тестостерона в крови крыс, подвергнутых действию холодового стресса в различных режимах, а также определение способа их коррекции с помощью препарата Деринат.

Материалы и методы исследования

Эксперименты выполнены на 89 крысах-самцах Wistar массой 200-220 г. Деринат, растворенный в 0,15 М NaCl, вводили животным однокpатно, в/бр в дозе 10 мг/кг массы.

В работе использованы две модели экспериментального стресса: холодовой стресс (охлаждение крыс в индивидуальных металлических контейнерах в течение 10 мин при -20 °С) и комбинированный стресс (охлаждение животных, фиксированных на спине, в течение 30 мин при -20 °С).

Экспериментальные группы животных:

Животные, подвергнутые стрессорному воздействию через 20 мин после однокpатной в/бр иньекции раствора 0,15 М NaCl.

Животные, подвергнутые стрессорному воздействию через 20 мин после однократной в/бр инъекции Дерината в дозе 10 мг/кг массы.

Определение интенсивности реакции бласттрансформации спленоцитов (РБТС) осуществляли общепринятым методом [8] при внесении в суспензию клеток Кон А (Sigma, 0,75 мкг/мл) и рекомбинантного ИЛ-1β (Sigma) со специфической активностью 1,0∙10 7 ед/мг белка в дозе 250 нг/мл. Оценку включения H 3 -тимидин в ДНК делящихся клеток проводили на β-счетчике.

Концентрацию кортикостерона и тестостерона в крови определяли иммуноферментным методом с использованием реактивов Хема-Медика (РФ).

Статистическая обработка результатов проведена по критерию t Стьюдента.

Результаты исследований и их обсуждение

Через 1 ч после окончания 10-минутного холодового стресса в крови крыс наблюдалось увеличение концентрации кортикостерона и снижение уровня тестостерона по сравнению с этим показателем у нестрессированных животных. Более интенсивное комбинированное 30-минутное воздействие также приводило к повышению уровня кортикостерона в крови через 1 ч с последующим возвращением к нормальным значениям через 24 ч и снижению концентрации тестостерона в оба регистрируемых срока (табл. 1). Полученные данные демонстрируют развертывание стрессорной реакции у животных при обоих видах воздействия.

Таблица 1 Изменение концентраций кортикостерона и тестостерона в сыворотке крови крыс после введения Дерината в дозе 10 мг/кг массы и аппликации стресса различной интенсивности

Сроки после введения Дерината и аппликации стресса

Контрольные (введение 0,15 М NaCl)

Деринат (10 мг/кг массы)

Контроль + стресс 10 мин

Деринат + стресс 10 мин

Контроль + стресс 30 мин

Деринат + стресс 30 мин

* - р 3 H-тимидина в ДНК делящихся спленоцитов в результате комитогенного действия ИЛ-1β в присутствии Кoн А (см. табл. 2). Установлено, что 10-минутное охлаждение вызывает интенсификацию РБТС при инкубации клеток с Кон А, а также Кон А совместно с ИЛ-1β через 24 ч после окончания стрессорного воздействия по сравнению с уровнем этой реакции у интактных животных (см. табл. 2). Введение Дерината за 20 мин до аппликации 10-минутного стресса не приводило к изменению интенсивности РБТС (см. табл. 2). Комбинированное 30-минутное воздействие на крыс через 24 ч после его окончания вызывало снижение уровня РБТС. Инъекция Дерината до аппликации 30-минутного стресса через 24 ч восстанавливала интенсивность включения метки в нестимулированные лимфобласты, а также при их стимуляции Кон А и ИЛ-1β (см. табл. 2). Таким образом, введение Дерината приводило к усилению реакции спленоцитов крыс, подвергнутых 30-минутному комбинированному воздействию, на комитогенное действие ИЛ-1β и, следовательно, препятствовало стресс-индуцированному угнетению пролиферативной активности клеток.

Результаты исследований позволяют заключить, что стресс-обусловленные изменения функциональной активности иммунокомпетентных клеток зависят от интенсивности стрессорного воздействия: 10-минутное охлаждение крыс приводит к стимуляции специфической цитотоксичности и пролиферативной активности спленоцитов в ответ на комитогенное действие ИЛ-1β через 24 ч после окончания стрессорного воздействия, а интенсивное 30-минутное холодовое воздействие в сочетании с иммобилизацией животных вызывает снижение этих показателей. Изменение уровня гормонов в крови, наоборот, не зависит от вида воздействия: на обеих моделях стресса показано повышение уровня кортикостерона и снижение концентрации тестостерона в крови животных. Полученные результаты соответствуют данным литературы о контрфазном характере изменения содержания этих гормонов в крови при стрессе: повышение концентрации кортикостерона сопровождается снижением уровня тестостерона, которые реализуются на уровне гипофиза и имеют адаптивное значение [10].

При аппликации стресса на фоне введения препарата нативной ДНК Деринат установлено его стресс-протективное действие, проявляющееся в предотвращении снижения концентрации тестостерона в крови.

После введения Дерината в дозе 10 мг/кг цитотоксическая активность ЕК клеток селезенки, повышенная в условиях кратковременного стрессорного воздействия, снижается практически до нормы, а в случае ее угнетения, вызванного жестким комбинированным стрессом, она восстанавливается также до нормальных значений. Введение Дерината препятствует стресс-индуцированному угнетению пролиферативной активности спленоцитов, вызывая нормализацию реакции клеток на комитогенное действие ИЛ-1β. Таким образом, Деринат, расщепляющийся в клетках организма до нуклеотидов, которые после выделения во внеклеточную среду связываются с пуринергическими Р2 рецепторами [6, 7], обладает не только стресс-протективными эффектами, но и оказывает нормализующее действие на стресс-индуцированные изменения некоторых функций иммунной системы.

Полученные экспериментальные данные согласуются с результатами клинических наблюдений [1, 2], в которых показано корригирующее влияние препаратов нуклеотидной природы при нарушениях, обусловленных как ослаблением функций иммунной системы, так и избыточной их активностью.

Дыбан П.А., д.м.н., ведущий научный сотрудник отдела молекулярной генетики НИИ экспериментальной медицины СЗО РАМН, г. Санкт-Петербург;

Кокряков В.Н., д.б.н., профессор кафедры биохимии Санкт-Петербургского государственного университета, г. Санкт-Петербург.

Читайте также: