Автореферат и диссертация по медицине (14.03.09) на тему:Влияние женских половых стероидных гормонов на механизмы внутри- и внеклеточной бактерицидности фагоцитирующих клеток
Автореферат диссертации по медицине на тему Влияние женских половых стероидных гормонов на механизмы внутри- и внеклеточной бактерицидности фагоцитирующих клеток
На правах рукописи
Ьш
005052062
СМИРНОВА Татьяна Георгиевна
ВЛИЯНИЕ ЖЕНСКИХ ПОЛОВЫХ СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ НА МЕХАНИЗМЫ ВНУТРИ - И ВНЕКЛЕТОЧНОЙ БАКТЕРИЦИДНОСТИ ФАГОЦИТИРУЮЩИХ КЛЕТОК
14.03.09 - Клиническая иммунология, аллергология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
18 АПР ¿013
Челябинск — 2013
005052062
Работа выполнена в научно-исследовательском институте иммунологии Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Челябинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Научный руководитель:
Заслуженный деятель науки РФ член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, профессор
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук, профессор, ГБОУ ВПО «Челябинская государственная медицинская академия» Минздрава России, кафедра биологической химии, профессор кафедры
доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Уральский государственный университет физической культуры», кафедра теории и методики лыжного спорта, доцент
Ведущая организация: Институт иммунологии и физиологии Уральского отделения Российской академии наук, г. Екатеринбург
Защита состоится «17» апреля 2013 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 208.117.03 при Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Челябинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации по адресу: 454092, г. Челябинск, ул. Воровского, 64
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Челябинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Автореферат разослан « » марта 2013 г.
Долгушин Илья Ильич
Рябинин Вячеслав Евгеньевич
Колупаев Виталий Анатольевич
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, доцент
Л.С. Латюшина
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования
Беременность является одним из загадочных феноменов иммунологии репродукции [Ширшев C.B., 1996], развитие которой находится под гормональным контролем желез внутренней секреции организма матери и развивающегося плода [Тимошенко Л.В., 1981]. При беременности продукция многих гормонов возрастает, появляются гормоны, которые ранее не синтезировались в организме женщины. В результате происходит образование новых взаимосвязей иммунной и гуморальной систем, новых уровней взаиморегуляции.
В настоящее время известно, что помимо обладания таким общеизвестным свойством как эндокринная и паракринная регуляция, гормоны выполняют важную функцию иммуномодуляторов, обеспечивая взаимодействие и согласованность работы иммунной и эндокринной систем в ходе оплодотворения и наступающей затем беременности [Гадиева Ф.Г., 2001].
Согласно современным представлениям, изменения в иммунной системе беременной женщины сложны и разнообразны, они обеспечивают не только фетопротекцию, но и эффективную противоинфекционную защиту. Факторы врожденного иммунитета обладают способностью немедленно реагировать на патоген и определяют барьерную функцию пограничных тканей, особенно слизистой [Ширшев C.B., 2009].
Фагоциты (нейтрофилы и моноциты/макрофаги) — основная группа клеток системы врожденного иммунитета, которые могут оказывать свое действие на объект, вызвавший их активацию, реализуя механизмы внутри - или внеклеточной бактерицидности. К механизмам внутриклеточной бактерицидное™ относится фагоцитоз, т.е. захват и уничтожение объекта в фаголизосомах. Один из механизмов внеклеточной бактерицидности, реализуемый фагоцитами - это внеклеточный киллинг, т.е. выделение наружу биологически активных продуктов, которые оказывают цитотоксическое, бактерицидное действие. Совсем недавно (в 2004 году) зарубежными учеными был открыт и расшифрован еще один механизм внеклеточной бактерицидности и уничтожения патогенов - формирование нейтрофильных внеклеточных ловушек [Brinkmann V. et al, 2004]. Данный процесс характеризуется тем, что катионные антимикробные пептиды и протеины нейтрофилов смешиваются с хроматином и высвобождаются во внеклеточное пространство, обеспечивая высокую местную концентрацию антимикробных продуктов нейтрофилов и, в то же время, минимизируют тканевое повреждение посредством связывания гранулярных ферментов [Долгушин И.И. и др., 2009].
С 2010 года, после того как немецкими учеными были обнаружены моноцитарные и макрофагальные внеклеточные ловушки при воздействии наночастиц [Matthias В. et al., 2010], началось их изучение и активно продолжается на сегодняшний день. Моноцитарные и макрофагальные внеклеточные ловушки образуются в ответ на различные активаторы
бактериальной и небактериальной природы [Aulik N.A. et al., 2012; Chow О. et al., 2010; Jonsson В., 2009; Matthias B. et al., 2010; Webster J. et al., 2010]. Показано, что они, также как и нейтрофильные внеклеточные ловушки, состоят из ДНК с солокализованными на ней гистонами, и для их формирования необходима активность НАДФ - оксидазы [Aulik N.A. et al., 2012; Jonsson В., 2009].
Биологическая роль стероидных гормонов в развитии беременности велика, поэтому изучение их влияния на клетки врожденного иммунитета, которые являются важным фактором защиты репродуктивной системы женщины от инфекций, на сегодняшний день актуально.
Цель исследования
Изучить in vitro влияние женских половых стероидных гормонов на функциональную активность нейтрофилов и моноцитов.
Задачи исследования
1. Исследовать фагоцитоз, внутриклеточный кислородзависимый метаболизм, количество внеклеточных ловушек нейтрофилов и моноцитов, выделенных из периферической крови женщин в разные фазы менструального цикла.
2. Оценить дозозависимый эффект половых стероидных гормонов (эстриола, эстрадиола, прогестерона) на фагоцитоз, внутриклеточную кислородзависимую бактерицидность, формирование внеклеточных ловушек нейтрофилами и моноцитами, выделенными из периферической крови здоровых небеременных женщин в первую и вторую фазы менструального цикла.
3. Изучить совместное действие каждого из гормонов (эстриола, эстрадиола, прогестерона) с пирогеналом на фагоцитоз, внутриклеточную кислородзависимую бактерицидность, формирование внеклеточных ловушек нейтрофилами и моноцитами, выделенными из периферической крови здоровых небеременных женщин в первую и вторую фазы менструального цикла.
Научная новизна
В работе впервые изучено влияние женских половых стероидных гормонов на формирование внеклеточных ловушек нейтрофилами и моноцитами, выделенными из периферической крови, in vitro. Обнаружено стимулирующее действие изучаемых гормонов на экструзию ДНК во внеклеточное пространство.
Выявлены отличия в функциональной активности нейтрофилов и моноцитов, выделенных из периферической крови женщин в первую и вторую фазы менструального цикла: у женщин во вторую фазу менструального цикла происходит увеличение фагоцитарной активности, снижение внутриклеточной кислородзависимой бактерицидносте
нейтрофилов, а также увеличение количества внеклеточных ловушек моноцитов.
Установлено, что эстриол, эстрадиол и прогестерон в концентрациях, характерных для беременности, по отдельности и в комбинации с пирогеналом по-разному модулируют функциональную активность нейтрофилов и моноцитов, выделенных из периферической крови женщин в первую и вторую фазы менструального цикла. Обнаружено, что половые стероидные гормоны увеличивают фагоцитоз и снижают внутриклеточную кислородзависимую бактерицидность нейтрофилов, выделенных у женщин в первую фазу менструального цикла. У женщин во вторую фазу прогестерон в минимальной дозе уменьшает фагоцитоз и активность индуцированного НСТ-теста нейтрофилов. Установлено также, что независимо от фазы цикла эстриол стимулирует формирование нейтрофильных внеклеточных ловушек, максимальный эффект наблюдается в средней концентрации гормона. Эстрадиол и прогестерон в первую фазу менструального цикла статистически значимо увеличивают количество нейтрофильных ловушек в минимальной и средней концентрациях, а во вторую фазу - в средней концентрации по сравнению с контролем.
Изучаемые гормоны не влияют на фагоцитоз моноцитов периферической крови женщин независимо от фазы цикла. Эстрогены увеличивают внутриклеточную кислородзависимую бактерицидность моноцитов периферической крови, выделенных у женщин в первую фазу менструального цикла. У женщин во вторую фазу прогестерон в минимальной концентрации уменьшает показатели спонтанного НСТ-теста, а эстриол в средней дозе увеличивает показатели спонтанного НСТ-теста моноцитов периферической крови. Также определено, что женские половые стероидные гормоны в первую фазу менструального цикла статистически значимо увеличивают количество моноцитарных ловушек во всех концентрациях, а во вторую фазу - в минимальной и средней концентрациях.
Пирогенал независимо от фазы цикла стимулирует образование внеклеточных ловушек нейтрофилами и моноцитами, а также увеличивает показатели индуцированного НСТ-теста моноцитов, выделенных из периферической крови. У женщин в первую фазу менструального цикла пирогенал увеличивает фагоцитоз, а во вторую фазу - показатели индуцированного НСТ-теста нейтрофилов, выделенных из периферической крови.
Несмотря на стимулирующее действие пирогенала в отношении функциональной активности нейтрофилов и моноцитов, выделенных из периферической крови, при комбинации каждого из гормонов с пирогеналом происходит снижение фагоцитоза и внутриклеточной кислородзависимой бактерицидности фагоцитов по сравнению с эффектом одного пирогенала.
Теоретическая и практическая значимость работы
Проведенные исследования позволяют расширить представление о роли стероидных гормонов в антимикробной защите организма беременной
женщины и определить их действие на некоторые функции клеток врожденного иммунитета - нейтрофилы и моноциты, не только в физиологических условиях, но и в условиях повышенной бактериальной нагрузки, которые моделировались in vitro путем добавления пирогенала -бактериального липополисахарида.
Положения, выносимые на защиту
1. Эстриол, эстрадиол, прогестерон, а также пирогенал стимулируют формирование внеклеточных ловушек нейтрофилами и моноцитами, выделенными из периферической крови.
2. Женские половые стероиды увеличивают фагоцитарную и снижают внутриклеточную кислородзависимую бактерицидную активность нейтрофилов чистой фракции.
3. Эстриол, эстрадиол и прогестерон не влияют на фагоцитоз моноцитов, выделенных их периферической крови. Эстрогены стимулируют внутриклеточную кислородзависимую бактерицидность моноцитов мононуклеарной фракции.
4. Независимо от модулирующего действия стероидного гормона (эстриола, прогестерона, эстрадиола) и эффекта пирогенала в отношении внутриклеточной кислородзависимой бактерицидности и фагоцитоза нейтрофилов и моноцитов, выделенных из периферической крови, их совместная инкубация приводит к подавлению функциональной активности нейтрофилов и моноцитов по сравнению с моноэффектом пирогенала.
Внедрение результатов исследования
Результаты исследований внедрены в лабораторную практику НИИ иммунологии ГБОУ ВПО «Челябинская государственная медицинская академия» Минздрава России и используются в учебном процессе на кафедре микробиологии, вирусологии, иммунологии и клинической лабораторной диагностики ГБОУ ВПО «Челябинская государственная медицинская академия» Минздрава России.
Апробация работы
Основные положения диссертации доложены, обсуждены и опубликованы на II Международной (IX итоговой) научно-практической конференции молодых ученых (Челябинск, 2011); IX Конференции Иммунологов Урала, посвященной 90-летию профессора Льва Яковлевича Эберта (Челябинск, 2011); III Международной (X итоговой) научно-практической конференции молодых ученых (Челябинск, 2012); научно-практической всероссийской конференции (школы-семинара) молодых ученых (Тольятти, 2012).
Объем и структура и диссертации
Работа изложена на 167 страницах текста, иллюстрирована 38 таблицами, 9 рисунками, состоит из введения, обзора литературы, главы с описанием материалов и методов исследования, трех глав собственных исследований, заключения, выводов, списка литературы, содержащего 256 источников, в том числе 74 отечественных и 182 зарубежных.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 20 научных работ, в том числе 11 из перечня изданий, рекомендованных ВАК РФ.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Материалы и методы исследования
Исследование проводилось в НИИ иммунологии ЧелГМА в период с 2010 по 2011 год. В нем приняли участие 60 практически здоровых небеременных женщин в возрасте от 18 до 35 лет, у которых исследование проводили в первую и вторую фазы менструального цикла. Критериями включения являлись добровольное согласие на обследование, оформленное в письменном виде, отсутствие приема гормональных препаратов, а также концентрация эстриола, эстрадиола и прогестерона в сыворотке крови женщин находилась в пределах нормативных значений.
Для определения количественного содержания сывороточного прогестерона в крови обследуемых женщин была использована тест-система ООО Компании Алкор Био «Стероид ИФА-прогестерон-01» (г. Санкт-Петербург). Концентрация прогестерона в сыворотке крови женщин с нормальным менструальным циклом в фолликулиновой фазе составляет 0,56 нмоль/л, в лютеиновой фазе — 10-89 нмоль/л [Хабриев Р.У., 2000]. В работе также использовали набор реагентов для иммуноферментного определения эстрадиола в сыворотке (плазме) крови «Эстрадиол-ИФА» ООО «Хема». Концентрация эстрадиола в сыворотке крови женщин с нормальным менструальным циклом в фолликулиновой фазе составляет 38,1-190,4 пг/мл, в лютеиновой фазе — 46,2-299,2 пг/мл [Кострикин Д.С., 2007]. Для обнаружения эстриола применяли набор реагентов для иммуноферментного определения свободного эстриола в сыворотке (плазме) крови «свЭстриол-ИФА» ООО «Хема». Концентрация эстриола в сыворотке крови небеременных женщин составляет 0,05-0,87 нг/мл [Кострикин Д.С., 2008].
Материалом для исследования являлась периферическая венозная кровь, которую забирали у женщин в первую и вторую фазы менструального цикла из локтевой вены и добавляли гепарин из расчета 10 ЕД («Гедеон-Рихтер», Hyngery) на 10 мл крови. Для выделения нейтрофилов и мононуклеаров 2 мл гепаринизированной периферической крови смешивали с 3 мл стерильного физиологического раствора, полученную смесь наслаивали на градиент плотности стерильных растворов фиколла-верографина. Плотность верхнего слоя - 1,075-1,077г/см3, нижнего — 1,093-
1,095г/см3. Через 40 минут центрифугирования при 1500 об/мин на границе градиентов образовывалось кольцо гранулоцитов, а на границе между 1,077 градиентом и плазмой крови - кольцо мононуклеаров. Кольца нейтрофилов и мононуклеаров аккуратно собирали и дважды отмывали от градиента стерильным физиологическим раствором 7 минут. Затем клетки стандартизировали и использовали в исследованиях.
Эксперимент проводили in vitro и добавляли к клеткам гормоны в минимальной, средней и максимальной концентрациях, отражающих их уровни в крови беременных женщин, соответственно в I, II и III триместры беременности: прогестерон-Pr («Sigma», США) применяли в дозах 20, 50 и 100 нг/мл [Kase N.G., Reyniak J.V., 1985]; эстрадиол-Ed («Sigma», США) вносили во взвесь клеток в концентрациях 1, 5 и 10 нг/мл [Kase N.G., Reyniak J.V., 1985]; эстриол-Е («Sigma», США) - 2, 10 и 20 нг/мл [Kase N.G., Reyniak J.V., 1985]. В качестве контроля использовали взвесь клеток с физиологическим раствором. Для активации клеток врожденного иммунитета использовали пирогенал (НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи / Медгамал, Россия) - иммунотропный липополисахарид, иммуномодулятор широкого спектра действия, в концентрации 0,02 мкг/мл, которая соответствует разовой терапевтической дозе. Проводили совместную инкубацию клеток врожденного иммунитета с пирогеналом и с гормонами. Контролем в данном случае являлась взвесь клеток с пирогеналом. Все пробы инкубировали в одинаковых условиях при температуре 37°С в течение 30 минут.
Оценку внутриклеточного кислородзависимого метаболизма нейтрофилов (моноцитов) периферической крови проводили с помощью НСТ-теста в модификации Маянского А.Н. и Виксмана М.К. (1979). Изучение способности нейтрофилов (моноцитов) периферической крови к фагоцитозу проводили по методу Фрейдлин И.С. (1986).
Для количественной оценки уровня внеклеточных ловушек нами был использован метод индикации HBJI при окраске акридиновым оранжевым в фиксированных препаратах нейтрофилов [Долгушин И.И., Андреева Ю.С., патент РФ на изобретение № 2384844 «Способ обнаружения HBJI»]. Нейтрофилы, выделенные из периферической крови на двойном градиенте фиколл-верографина, активированные гормонами и (или) пирогеналом, наносили на обезжиренное предметное стекло, высушивали, фиксировали 96% этиловым спиртом и окрашивали 0,04% раствором акридинового оранжевого. Учет проводили с помощью люминесцентного микроскопа, используя фильтры, обеспечивающие возбуждающий свет с длиной волны не более 490 нм и эмиссию с длинной волны 520 нм. При этом способе окраски мы оценивали процентное содержание нейтрофилов с сегментированными ядрами, с недифференцированными ядрами и нейтрофильных внеклеточных ловушек. Из мононуклеарной фракции, активированной гормонами и (или) пирогеналом и окрашенной 1% раствором акридинового оранжевого, готовили нативный препарат «раздавленная капля», в котором подсчитывали процент моноцитарных внеклеточных ловушек от общего количества моноцитов.
Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета прикладных компьютерных программ Statistica for Windows (v. 8.0; Statsoft Inc.). Использовали методы описательной статистики и дисперсионный анализ. Попарные сравнения в рамках дисперсионного комплекса проводили методом наименьшей значимой разности Фишера [Монтгомери Д.К., 1980]. Эффекты и межгрупповые различия в дисперсионном анализе считали значимыми при р<0,05. Полученные данные представлены в виде средних значений и их 95%-ных доверительных интервалов (95% ДИ). Связи между концентрацией половых стероидных гормонов в сыворотке крови обследуемых женщин и показателями функциональной активности нейтрофилов и моноцитов, выделенных из периферической крови, оценивали с помощью ранговой корреляции Спирмена (R).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
На первом этапе исследования была изучена функциональная активность нейтрофилов и моноцитов, выделенных отдельно из периферической крови женщин в первую и вторую фазы менструального цикла. Обнаружено, что у женщин во вторую фазу цикла по сравнению с первой фазой повышается фагоцитоз при снижении внутриклеточной кислородзависимой бактерицидности нейтрофилов и увеличивается количество МВЛ.
При анализе корреляционных связей между концентрацией половых стероидных гормонов в сыворотке крови у обследуемых женщин и показателями функциональной активности нейтрофилов, выделенных из периферической крови, установлены отрицательные связи между прогестероном и активностью спонтанного НСТ-теста (R=-0,50), индексом спонтанного НСТ-теста (R=-0,57) и индексом индуцированного НСТ-теста (R=-0,39); между эстрадиолом и индексом индуцированного НСТ-теста (R— 0,36). При анализе связей между концентрацией половых стероидных гормонов в сыворотке крови у обследуемых женщин и показателями функциональной активности моноцитов, выделенных из периферической крови, установлена положительная связь между прогестероном и количеством МВЛ (R=0,50).
На следующем этапе оценен дозозависимый эффект половых стероидных гормонов на функциональную активность нейтрофилов, выделенных из периферической крови женщин в первую и во вторую фазы менструального цикла (табл. 1).
При исследовании влияния эстриола на фагоцитоз нейтрофилов, выделенных из периферической крови женщин в первую фазу менструального цикла, обнаружено, что увеличение концентрации эстриола приводит к усилению эндоцитоза по сравнению с контролем, максимальная фагоцитарная активность отмечена в наибольшей концентрации гормона. При изучении действия эстриола на фагоцитоз нейтрофилов во вторую фазу менструального цикла не выявлено значимых различий при сравнении с
контрольной группой. При исследовании влияния эстриола на показатели НСТ-теста нейтрофилов, выделенных из периферической крови женщин в первую фазу менструального цикла, установлено, что увеличение концентрации эстриола приводит к снижению внутриклеточной кислородзависимой бактерицидносте по сравнению с контролем, наибольший эффект отмечен в максимальной концентрации гормона.
Таблица 1
Влияние эстриола, эстрадиола, прогестерона и пирогенала на
фагоцитарную и внутриклеточную кислородзависимую бактерицидную активность нейтрофилов, выделенных из периферической крови женщин в _первую и во вторую фазы менструального цикла, (п=18)_
Группа 1 фаза м.ц. ФА% 2 фаза м.ц. ФА% 1 фаза м.ц. 2 фаза м.ц.
НСТс. акт% НСТи. акт0/ НСТс. акт% НСТи. акт%
Контроль 44,1 (37,4-50,9) 50,8 (43,1-58,4) 13,4 (10,1-17,2) 10,2 (6,9-14,2) 7,0 (4,6-10,0) 5,9 (3,6-8,7)
Пирогенал 52,0 (45,2-58,8)* 51,5 (43,9-59,1) 14,0 (10,6-17,9) 8,8 (5,7-12,5) 8,4 (5,7-11,6) 9,1 (6,3-12,4)*
Е(2нг/мл) 49,3 (41,7-56,9) 49,5 (41,9-57,1) 12,8 (9,5-16,6) 10,0 (7,0-13,5) 8,1 (5,4-11,2) 6,1 (3,7-8,9)
Е( Юнг/мл) 50,3 (42,7-57,9) 53,5 (45,8-61,0) 12,3 (9,3-16,2) 9,1 (6,3-12,5) 7,0 (4,6-10,0) 7,0 (4,5-10,0)
Е(20нг/мл) 57,1 (49,5-64,6)* 52,6 (44,9-60,2) 10,2 (7,2-13,6)* 6,5 (4,1-9,5)* 8,2 (5,5-11,3) 8,2 (5,4-11,6)
Е<1(1нг/мл) 54,0 (47,1-60,7)* 54,7 (47,8-61,4) 10,6 (7,6-14,1) 8,5 (5,4-12,1) 6,9 (4,5-9,8) 8,2 (5,2-11,8)
Ес1(5нг/мл) 50,3 (43,5-57,1)* 49,2 (42,4-56,0) 10,2 (7,2-13,5)* 8,3 (5,3-11,9) 6,5 (4,1-9,3) 7,3 (4,5-10,7)
Е(1( Юнг/мл) 52,5 (45,6-59,3)* 54,7 (47,9-61,5) 10,8 (8,0-14,5) 6,2 (3,6-9,4)* 5,5 (3,4-8,1) 7,0 (4,3-10,4)
Рг(20нг/мл) 47,9 (40,7-55,2) 41,5 (34,4-48,8)* 7,4 (4,8-10,6)* 6,5 (3,9-9,8)* 5,3 (3,1-8,0) 3,6 (1,7-6,1)*
Рг(50нг/мл) 50,4 (43,1-57,7) 50,6 (43,3-57,9) 8,6 (5,8-11,9)* 9,5 (6,3-13,2) 5,4 (3,2-8,2) 6,4 (3,8-9,6)
М100нг/мл) 51,5 (44,2-58,8)* 46,0 (38,8-53,3) 7,5 (4,8-10,6)* 8,9 (5,8-12,5) 6,3 (3,9-9,3) 5,1 (2,8-8,0)
Примечание для таблиц 1-3:
* - статистически значимые различия при сравнении с контролем
Контроль - чистая фракция клеток+физиологический раствор.
Пирогенал - чистая фракция клеток+пирогенал
Е — эстриол
Ес1 - эстрадиол
Рг - прогестерон
ФА - фагоцитарная активность
М.ц. - менструальный цикл
Во вторую фазу менструального цикла эстриол не оказывает существенного влияния на показатели бактерицидносте нейтрофилов при сравнении с контрольной группой. Было изучено также образование нейтрофильных внеклеточных ловушек под воздействием эстриола и определено (табл. 3), что независимо от фазы менструального цикла и концентрации эстриол стимулирует формирование внеклеточных ловушек нейтрофилами, максимальное значение данного показателя регистрируется в средней концентрации гормона.
При оценке дозозависимого эффекта эстрадиола на фагоцитоз нейтрофилов, выделенных из периферической крови женщин в первую фазу менструального цикла, обнаружено, что эстрадиол независимо от концентрации приводит к значимому увеличению фагоцитарной активности по сравнению с контролем. Исследуя действие эстрадиола на фагоцитоз нейтрофилов во вторую фазу менструального цикла, значимых различий по сравнению с контрольной группой не выявлено. При изучении влияния эстрадиола на активность НСТ-теста нейтрофилов, выделенных из периферической крови женщин в первую фазу менструального цикла, установлено, что эстрадиол независимо от концентрации снижает бактерицидность нейтрофилов по сравнению с контролем: значимое уменьшение активности спонтанного НСТ-теста наблюдаются в средней концентрации, а индуцированного НСТ-теста - в максимальной концентрации. При определении эффекта эстрадиола на активность НСТ-теста нейтрофилов во вторую фазу менструального цикла значимые различия при сравнении с контролем не обнаружены. При исследовании воздействия эстрадиола на образование внеклеточных ловушек нейтрофилами установлено (табл. 3), что независимо от фазы менструального цикла и концентрации эстрадиол стимулирует формирование нейтрофильных внеклеточных ловушек по сравнению с контролем: в первую фазу менструального цикла статистически значимое увеличение количества нейтрофильных ловушек регистрируется в минимальной и средней концентрациях; во вторую фазу менструального цикла - в средней концентрации.
При изучении влияния прогестерона на функциональную активность нейтрофилов обнаружено, что в первую фазу менструального цикла увеличение концентрации прогестерона приводит к усилению эндоцитоза по сравнению с контролем, максимум фагоцитарной активности отмечен в наибольшей концентрации гормона. Во вторую фазу менструального цикла прогестерон в минимальной дозе снижает активность фагоцитоза по сравнению с контролем. Исследование влияния прогестерона на внутриклеточную кислородзависимую бактерицидность нейтрофилов, выделенных из периферической крови женщин в первую фазу менструального цикла, показало, что прогестерон независимо от концентрации приводит к значимому снижению активности спонтанного НСТ-теста по сравнению с контролем. Независимо от фазы менструального
цикла прогестерон в минимальной концентрации значимо снижает активность индуцированного НСТ-теста при сравнении с контрольной группой. Было изучено также образование нейтрофильных внеклеточных ловушек под воздействием прогестерона и установлено (табл. 3), что независимо от фазы менструального цикла и концентрации прогестерон стимулирует формирование НВЛ по сравнению с контролем: в первую фазу менструального цикла статистически значимо увеличивается количество нейтрофильных ловушек в минимальной и средней концентрациях, а во вторую фазу менструального цикла - в средней концентрации.
Таблица 2
Влияние эстриола, эстрадиола, прогестерона и пирогенала на фагоцитарную и внутриклеточную кислородзависимую бактерицидную активность моноцитов, выделенных из периферической крови женщин в
первую и во вторую фазы менструального цикла, (п=18)
Группа 1 фаза м.ц. ФА% 2 фаза м.ц. ФА% 1 фаза м.ц. 2 фаза м.ц.
НСТс. акт% НСТи. акт% НСТс. акт% НСТи. акт%
Контроль 55,0 (47,8-62,1) 55,4 (48,2-62,5) 5,2 (2,7-8,3) 3,8 (1,9-6,4) 4,4 (2,2-7,3) 2,1 (0,8-4,2)
Пироге нал 56,8 (49,6-63,9) 56,2 (49,0-63,3) 6,9 (4,1-10,4) 5,8 (3,2-9,2)* 5,1 (2,7-8,2) 3,8 (1,9-6,4)*
Е(2нг/мл) 54,2 (47,0-61,4) 51,1 (43,9-58,3) 7,3 (4,5-10,7) 5,4 (3,1-8,5) 4,1 (2,1-6,8) 2,5 (1,0-4,7)
Е( Юнг/мл) 57,2 (50,0-64,3) 51,4 (44,2-58,6) 9,1 (5,9-12,8)* 6,8 (4,1-10,0)* 6,9 (4,2-10,2)* 2,6 (1,1-4,7)
Е(20нг/мл) 56,1 (48,9-63,2) 53,9 (46,7-61,0) 6,4 (3,8-9,7) 4,8 (2,6-7,6) 4,4 (2,3-7,2) 2,8 (1,2-5,0)
Е<1( 1 нг/мл) 52,7 (45,8-59,6) 51,5 (44,6-58,3) 4,0 (1,9-6,8) 6,3 (3,7-9,5)* 4,4 (2,2-7,4) 1,2 (0,3-2,9)
Ес1(5нг/мл) 53,6 (46,7-60,4) 51,0 (44,2-57,9) 6,9 (4,1-10,5) 5,0 (2,6-8,1) 4,6 (2,3-7,6) 2,8 (1,2-5,1)
Ес1( Юнг/мл) 58,0 (51,1-64,7) 53,3 (46,4-60,1) 5,6 (3,1-8,9) 5,4 (3,0-8,6) 4,5 (2,3-7,4) 1,1 (0,2-2,8)
Рг(20нг/мл) 54,2 (47,5-60,7) 52,4 (45,7-59,0) 4,7 (2,4-7,7) 3,4 (1,6-6,0) 1,6 (0,4-3,6)* 1,2 (0,2-2,9)
Рг(50нг/мл) 56,5 (49,9-63,0) 53,0 (46,3-59,5) 5,8 (3,2-9,1) 5,0 (2,7-8,0) 3,7 (1,7-6,5) 1,5 (0,4-3,3)
|Рг(100нг/мл) 57,1 (50,4-63,6) 53,8 (47,2-60,4) 4,8 (2,5-7,9) 4,6 (2,4-7,4) 2,7 (1,0-5,1) 1,4 (0,3-3,2)
При изучении дозозависимого эффекта половых стероидных гормонов на функциональную активность моноцитов (табл. 2) установлено, что эстриол независимо от концентрации и фазы менструального цикла не влияет на фагоцитарную активность моноцитов по сравнению с контролем. При
исследовании влияния эстриола на активность НСТ-теста моноцитов, выделенных из периферической крови женщин в первую фазу менструального цикла, зарегистрировано увеличение внутриклеточной кислородзависимой бактерицидности моноцитов по сравнению с контролем, максимальный эффект наблюдается в средней концентрации гормона. Во вторую фазу менструального цикла эстриол в средней концентрации увеличивает активность спонтанного НСТ-теста при сравнении с контрольной группой. Нами исследовано также образование моноцитарных внеклеточных ловушек под воздействием эстриола и установлено (табл. 3), что независимо от фазы менструального цикла и концентрации эстриол стимулирует формирование внеклеточных ловушек моноцитами при сравнении с контролем: в первую фазу менструального цикла статистически значимо увеличивается количество моноцитарных ловушек во всех концентрациях, а во вторую фазу менструального цикла - в минимальной и средней концентрациях.
Таблица №3
Влияние эстриола, эстрадиола, прогестерона и пирогенала на способность нейтрофилов и моноцитов, выделенных из периферической крови женщин в первую и во вторую фазы менструального цикла, к
образованию внеклеточных ловушек, (п=18)
Группа НВЛ% МВЛ%
1 фаза м.ц. 2 фаза м.ц. 1 фаза м.ц. 2 фаза м.ц.
Контроль 12,5 (8,1-17,7) 10,1 (6,1-14,9) 4,2 (0,7-10,4) 13,4 (6,3-22,8)
Пирогенал 22,1 (16,3-28,4)* 20,4 (14,8-26,6)* 22,8 (13,4-33,8)* 35,6 (24,5-47,6)*
Е(2нг/мл) 16,0 (11,0-21,7) 11,6 (7,3-16,7) 21,6 (12,5-32,4)* 28,4 (18,2-40,0)*
Е(10нг/мл) 22,7 (16,9-29,1)* 17,0 (11,9-22,9)* 16,3 (8,4-26,3)* 31,3 (20,7-43,1)*
Е(20нг/мл) 16,5 (11,4-22,2) 12,9 (8,4-18,2) 22,8 (13,4-33,7)* 23,5 (14,0-34,5)
Ес1(1нг/мл) 21,5 (15,8-27,9)* 15,3 (10,4-21,0) 16,2 (8,1-26,3)* 27,8 (17,4-39,6)*
Ес1(5нг/мл) 21,1 (15,4-27,4)* 18,3 (13,0-24,3)* 16,8 (8,5-27,1)* 31,4 (20,5-43,5)*
Есі( Юнг/мл) 18,3 (13,0-24,4) 13,7 (9,0-19,2) 14,7 (7,0-24,6)* 23,2 (13,6-34,5)
Рг(20нг/мл) 19,1 (13,2-25,7)* 16,0 (11,1-21,8) 13,0 (6,0-22,2)* 32,0 (21,3-43,7)*
Рг(50нг/мл) 25,3 (18,7-32,5)* 17,5 (11,9-24,0)* 13,8 (6,6-23,2)* 24,8 (15,1-35,9)*
Рг(100нг/мл) 16,8 (11,3-23,2) 13,6 (8,6-19,6) 14,5 (7,1-24,0)* 19,7 (11,0-30,1)
При изучении влияния эстрадиола на фагоцитоз моноцитов обнаружено, что гормон независимо от концентрации и фазы менструального цикла не влияет на активность фагоцитоза моноцитов по сравнению с контролем. При исследовании действия эстрадиола на внутриклеточную кислородзависимую бактерицидность моноцитов, выделенных из периферической крови женщин в первую фазу менструального цикла, установлено, что эстрадиол увеличивает активность индуцированного НСТ-теста по сравнению с контролем, максимальный эффект гормона регистрируется в минимальной концентрации. При оценке действия эстрадиола на показатели НСТ-теста моноцитов во вторую фазу менструального цикла не выявлено значимых различий при сравнении с контрольной группой. Анализ содержания МВЛ в мононуклеарной фракции, выделенной из периферической крови женщин (табл. 3), показал, что получасовая инкубация с эстрадиолом независимо от фазы менструального цикла и концентрации гормона стимулирует образование МВЛ по сравнению с контролем: в первую фазу менструального цикла эстрадиол во всех концентрациях статистически значимо увеличивает количество МВЛ; во вторую фазу менструального цикла - в минимальной и средней концентрациях.
Исследуя влияние прогестерона на функциональный статус моноцитов мы установили, что прогестерон независимо от концентрации и фазы менструального цикла не влияет на фагоцитоз моноцитов по сравнению с контролем. При изучении действия прогестерона на внутриклеточную кислородзависимую бактерицидность нейтрофилов, выделенных из периферической крови женщин в первую фазу менструального цикла, не выявлено значимых различий при сравнении с контрольной группой. Во вторую фазу менструального цикла прогестерон снижает активность спонтанного НСТ-теста в минимальной концентрации по сравнению с контролем. При изучении влияния прогестерона на образование внеклеточных ловушек моноцитами обнаружено (табл. 3), что независимо от концентрации и фазы менструального цикла прогестерон стимулирует образование МВЛ по сравнению с контролем: в первую фазу менструального цикла прогестерон во всех концентрациях статистически значимо увеличивает количество МВЛ; во вторую фазу менструального цикла - в минимальной и средней концентрациях.
При оценке совместного влияния каждого из гормонов с пирогеналом на функциональную активность нейтрофилов и моноцитов, первоначально было изучено действие пирогенала на фагоцитоз, внутри- и внеклеточную бактерицидность нейтрофилов и моноцитов, выделенных из периферической крови женщин в первую и вторую фазы менструального цикла. Установлено, что пирогенал в первую фазу увеличивает фагоцитарную активность, а во вторую стимулирует активность индуцированного НСТ-теста нейтрофилов (табл. 1) по сравнению с контролем. Независимо от фазы менструального
цикла пирогенал усиливает образование НВЛ (табл. 3) при сравнении с контрольной группой. При изучении влияния пирогенала на функциональную активность моноцитов обнаружено, что независимо от фазы менструального цикла пирогенал увеличивает активность индуцированного НСТ - теста моноцитов (табл. 2) и образование МВЛ по сравнению с контролем (табл. 3).
Исследуя совместное влияние эстриола с пирогеналом на функциональную активность нейтрофилов (рис. 1) обнаружено, что независимо от фазы менструального цикла происходит снижение фагоцитоза; в первую фазу регистрируется уменьшение активности спонтанного НСТ-теста, а во вторую - и спонтанного и индуцированного НСТ-теста по сравнению с моноэффектом пирогенала. Аналогичное влияние на функциональную активность нейтрофилов обнаружено при комбинации пирогенала с эстрадиолом и прогестероном._____
55%
45 40
35
—;—фд -о-нвл
Рис. 1. Совместное влияние эстриола и пирогенала на функциональную активность нейтрофилов, выделенных из периферической крови женщин в первую (а) и вторую (б) фазы менструального цикла, (п=18) * - статистически значимые различия при сравнении с контролем (нф+пирогенал).
На следующем этапе мы оценили совместное влияние эстриола с пирогеналом на функциональную активность моноцитов, выделенных из
периферической крови женщин в первую и вторую фазы менструального цикла (рис. 2). Было обнаружено, что независимо от фазы менструального цикла происходит снижение фагоцитоза (значимые эффекты регистрировались во вторую фазу менструального цикла), в первую фазу регистрировалось снижение активности инцуцированного НСТ-теста (наибольший эффект наблюдался в максимальной концентрации), а во вторую - и спонтанного, и индуцированного НСТ-теста по сравнению с моноэффектом пирогенала. Аналогичное влияние на функциональную активность моноцитов обнаружено при комбинации пирогенала с эстрадиолом и прогестероном.
к
30 25 20 15
/ / / / / / / / 7 / / /
с-мел
/ / / / / / / /
/ / /
Рис. 2. Совместное влияние эстриола и пирогенала на функциональную активность моноцитов, выделенных из периферической крови женщин в первую (а) и вторую (б) фазы менструального цикла, (п=18) * - статистически значимые различия при сравнении с контролем (мо+пирогенал).
ВЫВОДЫ
1.У женщин во вторую фазу менструального цикла по сравнению с первой фазой изменяется функциональная активность нейтрофилов и моноцитов, выделенных из периферической крови: возрастает фагоцитарная активность нейтрофильных гранулоцитов при снижении их внутриклеточного кислородзависимого метаболизма, и увеличивается количество моноцитарных внеклеточных ловушек.
2. Под влиянием эстриола, эстрадиола и прогестерона, изменяется функциональная активность нейтрофилов, выделенных из периферической крови: в первую фазу менструального цикла гормоны оказывают однонаправленное действие, которое выражается в снижении внутриклеточного кислородзависимого метаболизма, усилении эндоцитоза и формирования нейтрофильных внеклеточных ловушек; во вторую фазу менструального цикла гормоны в средней концентрации приводят к повышенной экструзии дезоксирибонуклеиновой кислоты.
3. Под влиянием женских половых стероидных гормонов изменяется функциональная активность моноцитов, выделенных из периферической крови: в первую фазу эстрогены усиливают внутриклеточный кислородзависимый метаболизм; независимо от фазы менструального цикла эстриол, эстрадиол и прогестерон стимулируют формирование моноцитарных внеклеточных ловушек.
4. Под влиянием пирогенала в концентрации, соответствующей разовой терапевтической дозе, изменяется функциональная активность нейтрофилов, выделенных из периферической крови: в первую фазу менструального цикла увеличивается фагоцитоз; во вторую фазу -внутриклеточный кислородзависимый метаболизм. Пирогенал независимо от фазы менструального цикла увеличивает внутриклеточный кислородзависимый метаболизм моноцитов и стимулирует формирование внеклеточных ловушек нейтрофилами и моноцитами.
5. Независимо от модулирующего действия препаратов эстриола, эстрадиола, прогестерона и пирогенала на внутриклеточную кислородзависимую бактерицидность и эндоцитоз фагоцитов, их совместное действие снижает эти функции у нейтрофилов и моноцитов по сравнению с моноэффектом пирогенала. Изучая количество внеклеточных ловушек фагоцитов при комбинации женских половых стероидных гормонов с пирогеналом, не обнаружено значимых различий по сравнению с действием пирогенала.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Долгушин, И. И. Влияние плазмы и сыворотки на формирование нейтрофильных внеклеточных ловушек / И. И. Долгушин, А. И. Рыжкова, А. Ю. Савочкина, Ю. С. Шишкова, М. А. Свиридов, К. В. Никушкина, Т. Г. Бондаренко // Вестник Уральской медицинской академической науки. - 2010. - № 2/1 (29). - С. 68-69.
2. Плеханова, Е. В. Иммунологические эффекты секреторных продуктов нейтрофилов / Е. В. Плеханова, Е. А. Мезенцева, И. А. Колбин, В. А. Маркова, Т. Г. Бондаренко, Е. Е. Леонова // Материалы I междунар. (VIII итоговой) науч.-практ. конф. молодых ученых. - Челябинск, 2010. -С. 201-203.
3. Бондаренко, Т. Г. Влияние эстрадиола на способность нейтрофилов к образованию внеклеточных ловушек / Т. Г. Бондаренко, А. Ю. Савочкина, Ю. С. Шишкова, И. В. Пегушина II Вестник Уральской медицинской академической науки. - 2011. - № 2/1 (35). - С. 14-15.
4. Бондаренко, Т. Г. Влияние эстрадиола на способность нейтрофилов и моноцитов к образованию внеклеточных ловушек / Т. Г. Бондаренко, А. Ю. Савочкина, Ю. С. Шишкова // Материалы II Междунар. (IX итоговой) науч.-практ. конф. молодых ученых. - Челябинск, 2011. - С. 22-24.
5. Смирнова, Т. Г. Образование внеклеточных ловушек нейтрофилами, выделенными из периферической крови, под влиянием эстриола / Т. Г. Смирнова, А. Ю. Савочкина, И. И. Долгушин, Ю. С. Шишкова // Вестник Уральской медицинской академической науки. - 2011. -№ 4/1 (38). - С. 152-153.
6. Смирнова, Т. Г. Эстриол стимулирует образование моноцитарных внеклеточных ловушек / Т. Г. Смирнова, А. Ю. Савочкина, И. И. Долгушин, Ю. С. Шишкова, О. Б. Прокопьева // Областная научно-практическая конференция «Проблемы антибиотикорезистентности. Современные подходы в микробиологической диагностике». -Челябинск, 2011. - С. 36-38.
7. Савочкина, А. Ю. Оценка эффективности нейтрофильных внеклеточных ловушек / А. Ю. Савочкина, И. И. Долгушин, Ю. С. Шишкова, Т. Г. Смирнова, В. А. Маркова, О. Б. Прокопьева // Известия высших учебных заведений. Уральский регион. - 2011. - № 3. - С. 106109.
8. Пегушина, И. В. Изучение влияния пирогенала на формирование нейтрофильных внеклеточных ловушек в вагинальном секрете здоровых женщин / И. В. Пегушина, И. И. Долгушин, В. А. Маркова, Т. Г. Бондаренко // Вестник Уральской медицинской академической науки. — 2011. — № 2/2 (35) - С. 51-52.
9. Савочкина, А. Ю. Роль кальциевых каналов в формировании нейтрофильных внеклеточных ловушек / А. Ю. Савочкина, Ю. С.
Шишкова, Т. Г. Смирнова, Е. В. Плеханова, В. А. Маркова, К. В. Никушкина, Е. JI. Куренков // Вестник Уральской медицинской академической науки. - 2012. - № 2 (39) - С. 28-29.
10. Пегушина, И. В. Метод обнаружения нейтрофильных внеклеточных ловушек, выделенных из периферической крови здоровых доноров в агарозном геле / И. В. Пегушина, А. Ю. Савочкина, Ю. С. Шишкова, И. JI. Батурина, В. А. Маркова, Т. Г. Смирнова, О. Б. Прокопьева // Материалы III междунар. (X итоговой) науч.-практ. конф. молодых ученых. - Челябинск, 2012. - С. 246-248.
П.Маркова, В. А. Определение фагоцитарной функции интактных и активированных нейтрофилов слюны у здоровых женщин в разные периоды менструального цикла / В. А. Маркова, А. Ю. Савочкина, Ю. С. Шишкова, И. В. Пегушина, Е. В. Плеханова, Т. Г. Смирнова, Е. А. Мезенцева // Материалы III междунар. (X итоговой) науч.-практ. конф. молодых ученых. - Челябинск, 2012. - С. 194-196.
12. Долгушин, И. И. Влияние пирогенала на способность моноцитов к образованию внеклеточных ловушек / И. И. Долгушин, Т. Г. Смирнова, Ю. С. Шишкова, О. Б. Прокопьева // Вестник Уральской медицинской академической науки. - 2012. - № 4 (41). -С. 31-32.
13. Долгушин, И. И. Внеклеточный антимикробный механизм защиты нейтрофильных гранулоцитов / И. И. Долгушин, А. Ю. Савочкина, Ю. С. Шишкова, И. В. Курносенко, Т. Г. Смирнова, В. А. Маркова, И. В. Пегушина // Вестник Уральской медицинской академической науки. - 2012. - № 4 (41). - С. 30-31.
14. Долгушин, И. И. Роль прогестерона и нейтрофильных гранулоцитов в защите слизистой оболочки репродуктивного тракта / И. И. Долгушин, Т. Г. Смирнова, А. Ю. Савочкина, Ю. С. Шишкова, И. В. Пегушина, И. В. Курносенко, О. А. Гизингер // Российский иммунологический журнал. - 2012. - Т. 6 (14), № 2(1). -С. 53-54.
15. Долгушин, И. И. Определение фагоцитарной функции нейтрофилов цервикального секрета у здоровых женщин в различные фазы менструального цикла / И. И. Долгушин, И. В. Пегушина, А. Ю. Савочкина, В. А. Маркова, Е. В. Плеханова, Т. Г. Смирнова, Е. А. Мезенцева // Российский иммунологический журнал. - 2012. - Т. 6 (14), № 2(1). - С. 55-56.
16. Долгушин, И. И. Влияние эстриола на функциональную активность моноцитов в системе invitro / И. И. Долгушин, Т. Г. Смирнова, А. Ю. Савочкина, Ю. С. Шишкова, О. Б. Прокопьева, Е. А. Мезенцева // Медицинская Иммунология. - 2012. - № 4-5 - С. 429-432.
17. Смирнова, Т. Г. Влияние эстрадиола на фагоцитарную и бактерицидную активность нейтрофильных гранулоцитов / Т. Г. Смирнова, И. И. Долгушин, А. Ю. Савочкина // Материалы научно-
практической всероссийской конференции (школы-семинара) молодых ученых «Современные исследования в области естественных и технических наук: междисциплинарный поиск и интеграция». -Тольятти, 2012.-С. 134-138.
18. Шишкова, Ю. С. Разработка метода обнаружения живых и неживых объектов в нативных биопрепаратах с помощью люминесцентной микроскопии / Ю. С. Шишкова, Л. Ю. Савочкина, И. И. Долгушин, Т. Г. Смирнова, В. А. Маркова, К. В. Никушкина, О. Б. Прокопьева, £. А. Мезенцева, И. В. Пегушина, М. А. Зотова, К. Е. Пряхина // Российский аллергологический журнал. - 2012. - № 5. - С. 297-298.
19. Плеханова, Е. В. Формирование нейтрофильных внеклеточных ловушек в условиях гипокинетического стресса / Е. В. Плеханова, И. И. Долгушин, В. Э. Цейликман, А. И. Синицин, В. А. Маркова, А. Ю. Савочкина, Е. А. Мезенцева, Т. Г. Бондаренко, И. В. Пегушина, О. А. Гизингер // Медицинский академический журнал. - 2012. - № 3. - С. 90-92.
20. Долгушин, И. И. Метод обнаружения нейтрофильных внеклеточных ловушек в цервикальном секрете / И. И. Долгушин, А. Ю. Савочкина, Ю. С. Шишкова, Т. Г. Смирнова, И. В. Пегушина, В. А. Маркова, И. Л. Батурина // Клиническая лабораторная диагностика. - 2012. - № 9. - С. 23.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота ИФА - иммуноферментный анализ MBJI - моноцитарная внеклеточная ловушка Мо - моноцит
НАДФ-оксидаза - никотинамидадениндинуклеотидфосфат-зависимая оксидаза
НВЛ - нейтрофильная внеклеточная ловушка НСТ - нитросиний тетрозолий Нф - нейтрофил
П - пирогенал в концентрации 0,02 мкг/мл Е - estriol / эстриол Ed - estradiol / эстрадиол Pr — progesteron / прогестерон
На правах рукописи
СМИРНОВА Татьяна Георгиевна
ВЛИЯНИЕ ЖЕНСКИХ ПОЛОВЫХ СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ НА МЕХАНИЗМЫ ВНУТРИ - И ВНЕКЛЕТОЧНОЙ БАКТЕРИЦИДНОСТИ ФАГОЦИТИРУЮЩИХ КЛЕТОК
14.03.09 - Клиническая иммунология, аллергология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Челябинск - 2013
Отпечатано в ООО «Типография ВК». 454048, г. Челябинск, ул. Красная, 42; тел.: 727-74-50 Подписано к печати 12.03.2013г. Объем 1 п.л. Формат 64x90/16. Гарнитура «Times New Roman суг». Бумага для офисной техники, 80 мг/м2. Тираж 100 экз.
Текст научной работы по медицине, диссертация 2013 года, Смирнова, Татьяна Георгиевна
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЧЕЛЯБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
На правах рукописи
042013561 48
СМИРНОВА Татьяна Георгиевна
ВЛИЯНИЕ ЖЕНСКИХ ПОЛОВЫХ СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ НА МЕХАНИЗМЫ ВНУТРИ - И ВНЕКЛЕТОЧНОЙ БАКТЕРИЦИДНОСТИ
ФАГОЦИТИРУЮЩИХ КЛЕТОК
14.03.09 -клиническая иммунология, аллергология
ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ, член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, профессор И.И. Долгушин
Челябинск - 2013
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ...................................................................................7
ГЛАВА I. Роль женских половых стероидных гормонов в регуляции функций неспецифического иммунитета при беременности. Обзор литературы.................................................................................13
1.1. Состояние врожденного иммунитета во время беременности................................................................................13
1.2. Эффекты женских половых стероидных гормонов на системном и местном уровнях...........................................................................20
1.3. Влияние женских половых стероидных гормонов на клетки врожденного иммунитета.................................................................................26
1.3.1. Геномный механизм действия стероидных гормонов.....................26
1.3.2. Негеномный механизм действия стероидных гормонов...................28
1.3.3. Основные функции клеток врожденного иммунитета.....................30
1.3.4. Рецепторы женских половых стероидных гормонов на клетках врожденного иммунитета................................................................38
1.3.5. Влияние женских половых стероидных гормонов на функциональную активность моноцитов.....................................................................40
1.3.6. Влияние женских половых стероидных гормонов на функциональную
активность нейтрофильных гранулоцитов............................................42
ГЛАВА II. Материалы и методы......................................................48
2.1. Объекты исследования...............................................................48
2.2. Количественное определение половых стероидных гормонов..............49
2.3.Иммунологические методы исследования.......................................51
2.3.1. Выделение нейтрофилов и мононуклеаров из периферической крови.51
2.3.2. Оценка внутриклеточного кислородзависимого метаболизма нейтрофилов (моноцитов) периферической крови с помощью НСТ-теста..................................................................................................................51
2.3.3. Исследование фагоцитарной активности нейтрофилов (моноцитов) периферической крови с помощью световой микроскопии............................................................................................52
2.3.4. Обнаружение нейтрофильных и моноцитарных внеклеточных ловушек
при окраске акридиновым оранжевым................................................52
2.4. Метод статистической обработки результатов.................................53
ГЛАВА III. Изучение функциональной активности нейтрофилов и моноцитов, выделенных из периферической крови женщин в первую и
во вторую фазы менструального цикла............................................55
ГЛАВА IV. Изучение функциональной активности нейтрофилов при воздействии женских половых стероидных гормонов....................................................................................60
4.1. Влияние эстриола на функциональный статус нейтрофильных гранул оцитов................................................................................61
4.2. Влияние прогестерона на функциональный статус нейтрофильных гранулоцитов................................................................................73
4.3. Влияние эстрадиола на функциональный статус нейтрофильных
гранулоцитов................................................................................82
ГЛАВА V. Изучение функциональной активности моноцитов при воздействии женских половых стероидных гормонов..........................93
5.1. Влияние эстриола на функциональный статус моноцитов..................94
5.2. Влияние прогестерона на функциональный статус моноцитов............105
5.3. Влияние эстрадиола на функциональный статус моноцитов..............113
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.........................................................................123
ВЫВОДЫ.................................................................................138
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...............................................................140
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АПК - антигенпрезентующая клетка АТФ - аденозинтрифосфат АФК - активные формы кислорода ВИЧ - вирус иммунодефицита человека
ГМ-КСФ - гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор
ДИ - доверительный интервал
ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота
ИЛ - интерлейкин
ИФА - иммуноферментный анализ
К - контрольная группа (чистая фракция клеток с добавлением физиологического раствора)
КП - контроль с пирогеналом (чистая фракция клеток с добавлением пирогенала)
ЛГ - лютеинизирующий гормон
ЛПС - липополисахарид
МВЛ - моноцитарная внеклеточная ловушка
НАДФ - оксидаза - никотинамидадениндинуклеотидфосфат-зависимая оксидаза
НВЛ (NET) - нейтрофильная внеклеточная ловушка
НСТ - нитросиний тетрозолий
П - пирогенал в концентрации 0,02 мкг/мл
ПЯЛ - полиморфноядерные лейкоциты
РНК - рибонуклеиновая кислота
СРБ - С-реактивный белок
ФМА - форбол миристат ацетат
ФСГ - фолликулостимулирующий гормон
ЭПС - эндоплазматическая сеть
Са++ - кальций
СБ - кластеры дифференцировки
СЯ - рецептор к компонентам комплемента
Е-эстриол
Е( - эстриол в концентрации 2 нг/мл - минимальная концентрация, соответствующая I триместру беременности Е2 - эстриол в концентрации 10 нг/мл - средняя концентрация, соответствующая II триместру беременности
Е3 - эстриол в концентрации 20 нг/мл - максимальная концентрация, соответствующая III триместру беременности
Е1+П - эстриол в концентрации 2 нг/мл (минимальная концентрация) с пирогеналом
Е2+П - эстриол в концентрации 10 нг/мл (средняя концентрация) с пирогеналом
Е3+П - эстриол в концентрации 20 нг/мл (максимальная концентрация) с
пирогеналом
Её - эстрадиол
Её] - эстрадиол в концентрации 1 нг/мл - минимальная концентрация, соответствующая I триместру беременности Е62 - эстрадиол в концентрации 5нг/мл - средняя концентрация, соответствующая II триместру беременности
Её3 - эстрадиол в концентрации Юнг/мл - максимальная концентрация, соответствующая III триместру беременности
Еф+П - эстрадиол в концентрации 1 нг/мл (минимальная концентрация) с пирогеналом
Ес^+П - эстрадиол в концентрации 5нг/мл (средняя концентрация) с пирогеналом
Ес1з+П - эстрадиол в концентрации 1 Онг/мл (максимальная концентрация) с пирогеналом
ER - эстрогеновые рецепторы
FcR - рецептор для Fc - фрагментов иммуноглобулина GPER - G-белковый парный эстрогеновый рецептор Н202 - перекись водорода Ig - иммуноглобулин
ITAM - иммунорецепторный активационный мотив на основе тирозина МНС - главный комплекс гистосовместимости Nf-kB - нуклеарный фактор Каппа В 02 - кислород
РАД-4 - пептидиларгининдеиминза - 4
PI3K - фосфатидилинозитол-3-киназа
PLC - фосфолипаза С
РКС - протеинкиназа С
PR - прогестеронсвязывающие рецепторы
Рг- прогестерон
Рг, - прогестерон в концентрации 20нг/мл - минимальная концентрация, соответствующая I триместру беременности
Рг2- прогестерон в концентрации 50нг/мл - средняя концентрация, соответствующая II триместру беременности
Рг3 - прогестерон в концентрации 100нг/мл - максимальная концентрация, соответствующая III триместру беременности
Рг)+П - прогестерон в концентрации 20нг/мл (минимальная концентрация) с пирогеналом
Рг2+П - прогестерон в концентрации 50нг/мл (средняя концентрация) с пирогеналом
Рг3+П - прогестерон в концентрации 1 ООнг/мл (максимальная концентрация) с пирогеналом
TNF - фактор некроза опухоли TLR - То11-подобный рецептор
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Беременность является одним из загадочных феноменов иммунологии репродукции [Ширшев C.B., 1996], развитие которой находится под гормональным контролем желез внутренней секреции организма матери и развивающегося плода [Тимошенко Л.В., 1981]. При беременности продукция многих гормонов возрастает, появляются гормоны, которые ранее не синтезировались в организме женщины. В результате происходит образование новых взаимосвязей иммунной и гуморальной систем, новых уровней взаиморегуляции.
В настоящее время известно, что помимо обладания таким общеизвестным свойством как эндокринная и паракринная регуляция, гормоны выполняют важную функцию иммуномодуляторов, обеспечивая взаимодействие и согласованность работы иммунной и эндокринной систем в ходе оплодотворения и наступающей затем беременности [Гадиева Ф.Г., 2001].
Согласно современным представлениям, изменения в иммунной системе беременной женщины сложны и разнообразны, они обеспечивают не только фетопротекцию, но и эффективную противоинфекционную защиту. Факторы врожденного иммуннитета обладают способностью немедленно реагировать на патоген и определяют барьерную функцию пограничных тканей, особенно слизистой [Ширшев C.B., 2009].
Фагоциты (нейтрофилы и моноциты/макрофаги) — основная группа клеток системы врожденного иммунитета, которые могут оказывать свое действие на объект, вызвавший их активацию, реализуя механизмы внутри - или внеклеточной бактерицидности. К механизмам внутриклеточной бактерицидности относится фагоцитоз, т.е. захват и уничтожение объекта в фаголизосомах. Один из механизмов внеклеточной бактерицидности,
реализуемый фагоцитами - это внеклеточный киллинг, т.е. выделение наружу биологически активных продуктов, которые оказывают цитотоксическое, бактерицидное действие. Совсем недавно (в 2004 году) зарубежными учеными был открыт и расшифрован еще один механизм внеклеточной бактерицидности и уничтожения патогенов - формирование нейтрофильных внеклеточных ловушек [Brinkmann V. et al., 2004]. Данный процесс характеризуется тем, что катионные антимикробные пептиды и протеины нейтрофилов смешиваются с хроматином и высвобождаются во внеклеточное пространство, обеспечивая высокую местную концентрацию антимикробных продуктов нейтрофилов и, в то же время, минимизируют тканевое повреждение посредством связывания гранулярных ферментов [Долгушин И.И. и др., 2009].
С 2010 года, после того как немецкими учеными были обнаружены моноцитарные и макрофагальные внеклеточные ловушки при воздействии наночастиц [Matthias В. et al., 2010], началось их изучение и активно продолжается на сегодняшний день. Моноцитарные и макрофагальные внеклеточные ловушки образуются в ответ на различные активаторы бактериальной и не бактериальной природы [Aulik N.A. et al., 2012; Chow О. et al., 2010; Jonsson В., 2009; Matthias B. et al., 2010; Webster J. et al., 2010]. Показано, что они, также как и нейтрофильные внеклеточные ловушки, состоят из ДНК с солокализованными на ней гистонами, и для их формирования необходима активность НАДФ - оксидазы [Aulik N.A. et al., 2012; Jonsson В., 2009].
Биологическая роль стероидных гормонов в развитии беременности велика, поэтому изучение их влияния на клетки врожденного иммунитета, которые являются важным фактором защиты репродуктивной системы женщины от инфекций, на сегодняшний день актуально.
Цель настоящей работы - изучить in vitro влияние женских половых стероидных гормонов на функциональную активность нейтрофилов и моноцитов.
Основные задачи исследования:
1. Исследовать фагоцитоз, внутриклеточный кислородзависимый метаболизм, количество внеклеточных ловушек нейтрофилов и моноцитов, выделенных из периферической крови женщин в разные фазы менструального цикла.
2. Оценить дозозависимый эффект половых стероидных гормонов (эстриола, эстрадиола, прогестерона) на фагоцитоз, внутриклеточную кислородзависимую бактерицидность, формирование внеклеточных ловушек нейтрофилами и моноцитами, выделенными из периферической крови здоровых небеременных женщин в первую и вторую фазы менструального цикла.
3. Изучить совместное действие каждого из гормонов (эстриола, эстрадиола, прогестерона) с пирогеналом на фагоцитоз, внутриклеточную кислородзависимую бактерицидность, формирование внеклеточных ловушек нейтрофилами и моноцитами, выделенными из периферической крови здоровых небеременных женщин в первую и вторую фазы менструального цикла.
Научная новизна. Впервые изучено влияние женских половых стероидных гормонов на формирование внеклеточных ловушек нейтрофилами и моноцитами, выделенными из периферической крови, in vitro. Обнаружено стимулирующее действие изучаемых гормонов на экструзию ДНК во внеклеточное пространство.
Выявлены отличия в функциональной активности нейтрофилов и моноцитов, выделенных из периферической крови женщин в первую и вторую фазы менструального цикла: у женщин во вторую фазу менструального цикла происходит увеличение фагоцитарной активности,
снижение ' внутриклеточной кислородзависимой бактерицидности нейтрофилов, а также увеличение количества внеклеточных ловушек моноцитов.
Установлено, что эстриол, эстрадиол и прогестерон в концентрациях, характерных для беременности, по отдельности и в комбинации с пирогеналом по-разному модулируют функциональную активность нейтрофилов и моноцитов, выделенных из периферической крови женщин в первую и вторую фазы менструального цикла. Обнаружено, что половые стероидные гормоны увеличивают фагоцитоз и снижают внутриклеточную кислородзависимую бактерицидность нейтрофилов, выделенных у женщин в первую фазу менструального цикла. У женщин во вторую фазу прогестерон в минимальной дозе уменьшает фагоцитоз и активность индуцированного НСТ-теста нейтрофилов. Установлено также, что независимо от фазы цикла эстриол стимулирует формирование нейтрофильных внеклеточных ловушек, максимальный эффект наблюдается в средней концентрации гормона. Эстрадиол и прогестерон в первую фазу менструального цикла статистически значимо увеличивают количество нейтрофильных ловушек в минимальной и средней концентрациях, а во вторую фазу - в средней концентрации по сравнению с контролем.
Изучаемые гормоны не влияют на фагоцитоз моноцитов периферической крови женщин независимо от фазы цикла. Эстрогены увеличивают внутриклеточную кислородзависимую бактерицидность моноцитов периферической крови, выделенных у женщин в первую фазу менструального цикла. У женщин во вторую фазу прогестерон в минимальной концентрации уменьшает показатели спонтанного НСТ-теста, а эстриол в средней дозе увеличивает показатели спонтанного НСТ-теста моноцитов периферической крови. Также определено, что женские половые стероидные гормоны в первую фазу менструального цикла статистически
значимо увеличивают количество моноцитарных ловушек во всех концентрациях, а во вторую фазу - в минимальной и средней концентрациях.
Пирогенал независимо от фазы цикла стимулирует образование внеклеточных ловушек нейтрофилами и моноцитами, а также увеличивает показатели индуцированного НСТ-теста моноцитов, выделенных из периферической крови. У женщин в первую фазу менструального цикла пирогенал увеличивает фагоцитоз, а во вторую фазу - показатели индуцированного НСТ-теста нейтрофилов, выделенных из периферической крови.
Несмотря на стимулирующее действие пирогенала в отношении функциональной активности нейтрофилов и моноцитов, выделенных из периферической крови, при комбинации каждого из гормонов с пирогеналом происходит снижение фагоцитоза и внутриклеточной кислородзависимой бактерицидности фагоцитов по сравнению с эффектом одного пирогенала.
Теоретическое и практическое значение работы. Проведенные исследования позволяют расширить представление о роли стероидных гормонов в антимикробной защите организма беременной женщины и определить их действие на некоторые функции клеток врожденного иммунитета - нейтрофилы и моноциты, не только в физиологических условиях, но и в условиях повышенной бактериальной нагрузки, которые моделировались in vitro путем добавления пирогенала - бактериального липополисахарида.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Эстриол, эстрадиол, прогестерон, а также пирогенал стимулируют формирование внеклеточных ловушек нейтрофилами и моноцитами, выделенными из периферической крови.
2. Женские половые стероиды увеличивают фагоцитарную и снижают внутриклеточную кислородзависимую бактерицидную активность нейтрофилов чистой фракции.
3. Эстриол, эстрадиол и прогестерон не влияют на фагоцитоз моноцитов, выделенных их периферической крови. Эстрогены стимулируют внутриклеточную кислородзависимую бактерицидность моноцитов мононуклеарной фракции.
4. Независимо от модулирующего действия стероидного гормона (эстриола, прогестерона, эстрадиола) и эффекта пирогенала в отношении внутриклеточной кислородзависимой бактерицидности и фагоцитоза нейтрофилов и моноцитов, выделенных из периферической крови, их совместная инкубация приводит к подавлению функциональной активности нейтрофилов и моноцитов по сравнению с моноэффектом пирогенала.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и опубликованы на II Международной (IX итоговой) научно-практической конференции молодых ученых (Челябинск, 2011), IX Конференции Иммуно�