Хабаровск, Хабаровский край, Россия
Хабаровск, Хабаровский край, Россия
Дальневосточный государственный медицинский университет
Хабаровск, Хабаровский край, Россия
Хабаровск, Хабаровский край, Россия
Хабаровск, Хабаровский край, Россия
С целью изучения сезонных влияний на энергообеспеченность иммунокомпетентных клеток крови (ИКК) у беременных женщин, проживающих в различных условиях Приамурья, и обоснования дополнительных методов диагностики, профилактики и лечения выявленных нарушений было проведено исследование мембранного потенциала митохондрий (МПМ) методом проточной лазерной цитометрии у 198 пациенток. Проанализированы данные различных типов ИКК (лимфоцитов, гранулоцитов и моноцитов) на ранних сроках гестации наблюдаемых в женских консультациях беременных, проживающих в городских (г. Хабаровск) и сельских (Еврейская Автономная область) условиях Приамурья. Сформированы 8 групп по сезонам (зима, весна, лето, осень) и месту жительства. Полученные результаты комплексного обследования свидетельствуют о некоторых особенностях внутриклеточных биоэнергетических процессов ИКК в зависимости от экологических условий проживания в разные сезонные периоды. Для городской местности характерно достоверное увеличение лимфоцитов со сниженным МПМ клеток, более выраженное в зимний период и тенденция к увеличению доли моноцитов со снижением МПМ в весенне-летний сезон. Состояние снижения энергообеспеченности ИКК у сельских жительниц достоверно различается за счет гранулоцитов во все представленные периоды года, сочетаний различных типов ИКК зимой и тенденцией к увеличению числа одновременно всех ИКК со сниженным МПМ. Количество ИКК с оптимальным уровнем МПМ в условиях города отмечено у беременных в осенний период (23,3%), в сельской местности – в летний период (57,1%). Таким образом, проведенные исследования показали необходимость расширения спектра методов диагностики для формирования групп риска осложнений беременности. Определение субстрактно-энергетической ценности в клетках иммунной системы является показанием к проведению индивидуального подбора комплексных витаминно-минеральных препаратов с учетом сезонных изменений. Исследования МПМ позволяют контролировать динамику и проводить оценку эффективности профилактических и лечебных назначений.
мембранный потенциал митохондрий, иммунокомпетентные клетки крови, беременные женщины, экологическая оценка, энергообеспеченность.
Основным производителем энергии в клетках являются митохондрии – важнейшие внутриклеточные органеллы, функционально обеспечивающие работу всех систем жизнедеятельности [5]. Митохондрии участвуют в катаболических и анаболических процессах, продуцируют макроэргические соединения, регулируют кальциевый гомеостаз, кислотно-щелочное равновесие клетки, генерацию активных форм кислорода, биотрансформацию ксенобиотиков, апоптоз [6, 7, 8, 10, 12]. Нарушение функций митохондрий не только приводит к дефициту АТФ, но и прямо или косвенно дезорганизует обмен веществ [11, 16, 17]. Изменение жизнедеятельности митохондрий относят к митохондриальной дисфункции [13]. Исходя из этого, своевременное выявление нарушений энергетического обмена позволит разработать меры профилактики развития патологических процессов и оптимизировать терапию различных заболеваний [11, 16, 17].
Физиологическое течение беременности обеспечивается координированной работой ряда органов и систем, в том числе иммунокомпетентных клеток крови (ИКК) [2, 3]. Известно, что существенную роль в развитии митохондриальных заболеваний как приобретённого, так и врожденного характера, играет дисбаланс клеточного энергообмена, как важное патогенетическое звено формирования патологических состояний, что у женщин в период гестации проявляется в виде осложненного течения беременности [2]. Учитывая выявленный иммунный дефицит населения Сибири и Дальнего Востока [1], можно предположить снижение энергообеспеченности ИКК в организме женщин более выраженный в период беременности и его влияние на формирование плода.
Факторы внешней среды, в том числе и метеорологические, имеют непосредственное отношение к обеспечению жизнедеятельности и здоровью людей [14]. Физиологическое воздействие на человека оказывают резкие суточные, сезонные колебания температуры, влажности воздуха, атмосферного давления, скорости ветра, и др., которые влекут изменение обменных процессов, протекающих в клетках, формируя ответную, зачастую, дизадаптационную реакцию в иммуно-метаболических показателях крови [14]. Известно, что у беременных женщин наблюдается и метеозависимость – повышенная чувствительность к погодным явлениям. Хотя метеопатия встречается и на фоне хронических заболеваний, или ослабленного иммунитета, во время беременности это явление требует особого внимания, так как последствия метеозависимости могут сказаться самым непредсказуемым образом на будущем ребёнке и на самой беременной [9].
Цель настоящего исследования заключалась в выявлении сезонных изменений энергообеспеченности иммунокомпетентных клеток у беременных женщин, проживающих в различных условиях Приамурье для обоснования дополнительных методов диагностики и лечебно-профилактической коррекции.
Материалы и методы исследования
Для достижения поставленной цели был проведен сравнительный анализ результатов определения мембранного потенциала митохондрий (МПМ) при комплексном обследовании 198 беременных женщин Приамурья на ранних сроках гестации, проживающих в городских (г. Хабаровск, n=144) и сельских условиях (Еврейская Автономная область, n=82). Городское население обследовалось в женской консультации при первичном обращении в связи с постановкой на учет по беременности, женщины сельской местности – во время экспедиционных выездов по месту жительства. Забор крови осуществлялся однократно в условиях процедурных кабинетов лечебных учреждений. Обследование беременных женщин проводилось в соответствии с действующими медицинскими стандартами, при наличии информированного согласия и одобрено этическим комитетом Хабаровского филиала ДНЦ ФПД – НИИ ОМиД.
Оценка функционально-энергетического статуса ИКК периферической крови проводилась методом иммунофенотипирования с определением МПМ на основе регистрации локальных изменений трансмембранного электрохимического потенциала и визуализации митохондрий с низким и высоким потенциалом мембраны, с применением красителя JC-1 (5,5',6,6'-тетрахлор-1,1',3,3'тетраэтилбензи-мидазолкарбоцанин йодид/хлорид). JC-1-мономер быстро проникает через митохондриальную мембрану живой клетки, в результате чего внутри митохондрии формируются JC-1 агрегаты, характеризующиеся красным спектральным свечением (^=590 нм), которое может быть измерено на FL-2-канале проточного цитофлюориметра FACS Calibur фирмы "BD" (USA) в программе Cell Quest Pro. При деполяризации митохондриальной мембраны JC-1 не накапливается внутри митохондрии и находится в цитоплазме в виде мономерной формы, которая характеризуется зеленым спектральным свечением (^=525 нм) и измеряется на FL-1-канале. В окрашенных JC-1 образцах определяется процентное содержание лимфоцитов, гранулоциов и моноцитов в гейтахнеапоптотических (FL-2-свечение, FL-1-свечение) и апоптотических (FL-1-свечение) клеток современным высокотехнологическим методом проточной лазерной цитометрии с использованием красителя JC-1 (Bector Dikcenson, USA).
Единица измерения энергообеспеченности ИКК – процент клеток со сниженным МПМ каждого пула (лимфоцитов, гранулоцитов и моноцитов). Оптимальная оценка ИКК считалась при отсутствии клеток со сниженным МПМ выше нормы, выраженный дефицит – при увеличении числа клеток всех трех видов с сниженным МПМ.
Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием программ Microsoft Excel 2010, Statsoft Statistica, версия 10.01.
Результаты исследования и их обсуждение
Исследования энергообеспеченности ИКК периферической крови у беременных женщин на ранних сроках беременности, проживающих в различных условиях Приамурья (городская и сельская местность), показали, что мембранные потенциалы митохондрий имеют как определенные экологические изменения, так и климатические сезонные колебания (табл.1, 2).
Таблица 1
Сравнительная характеристика показателей МПМ ИКК у беременных женщин Приамурья
в зависимости от сезонов года (%)
|
Климатические сезоны |
Сниженный МПМ в лимфоцитах |
Сниженный МПМ в гранулоцитах |
Сниженный МПМ в моноцитах |
Сниженный МПМ в др. сочетаниях |
||||
|
Город |
Село |
Город |
Село |
Город |
Село |
Город |
Село |
|
|
Зима |
56,0 |
9,4*** |
0 |
18,8* |
0 |
3,1 |
4 |
21,9* |
|
Весна |
43,9 |
0** |
0 |
46,7*** |
7,3 |
0 |
22,0 |
26,7 |
|
Лето |
40,0 |
0* |
0 |
28,6*** |
14,3 |
0 |
11,4 |
14,2 |
|
Осень |
46,5 |
82,1** |
0 |
0 |
0 |
0 |
11,6 |
0 |
Примечание: достоверность различий показателей в группах городского и сельского населения: * – p≤0,05; ** – p≤0,01; *** – p≤0,001.
Таблица 2
Сравнительная характеристика показателей МПМ ИКК у беременных женщин Приамурья
в зависимости от сезонов года (%)
|
Климатические сезоны |
n |
Сниженный МПМ во всех ИКК |
Нормальный МПМ во всех ИКК |
|||
|
Город |
Село |
Город |
Село |
Город |
Село |
|
|
Зима |
25 |
32 |
28,0 |
28,1 |
12,0 |
18,8 |
|
Весна |
41 |
15 |
14,6 |
26,7 |
12,2 |
0 |
|
Лето |
35 |
7 |
17,1 |
0 |
17,1 |
57,1* |
|
Осень |
43 |
28 |
18,6 |
0* |
23,3 |
17,9 |
Примечание: достоверность различий показателей в группах городского и сельского населения: * – p≤0,05.
Для беременных города характерно высокое число женщин, имеющих изолированный сниженный МПМ лимфоцитов от 40,0% в летний и до 56,0% в зимний периоды, что достоверно выше показателей сельских жительниц – отсутствие подобных нарушений весной и летом, 9,4% – зимой. При этом высокий процент женщин (82,1%) отмечен в осенний период, что требует дальнейшего изучения и оценки возможных причин таких изменений. Энергетический дефицит гранулоцитов был выявлен только в группе беременных, проживающих в условиях села, с разной сезонной частотой: пик изменений отмечен в весенний период (46,7%) со снижением в 1,5 раза в летнее время (28,6%) и в 2,5 раза – в зимнее (18,8%). Нарушения энергетического потенциала митохондрий моноцитов наблюдались чаще у городских жительниц в весенне-летний период (7,3-14,3%) и незначительное число случаев зарегистрировано у беременных села (3,1%) зимой.
Было проанализировано сочетанное снижение энергетического митохондриального потенциала ИКК (лимфоциты и гранулоциты, лимфоциты и моноциты, гранулоциты и моноциты), и отмечено достоверно чаще (в 5,5 раза) встречающееся в зимнее время у беременных сельской местности. В весенне-летний период изменения носили однонаправленный характер, несмотря на экологические различия, со снижением энергодефицитных клеток в летний сезон. Положительная тенденция выявлена у беременных женщин сельской местности и отсутствии таковой в условиях города.
Интегральным показателем энергообеспеченности ИКК периферической крови у беременных женщин на ранних сроках беременности является доля клеток с нормальным МПМ и, соотвественно, клеток с низким потенциалом мембран одновременно во всех трех пулах (табл. 2, рис.).
Для беременных женщин городской местности характерна плавная сезонная кривая показателей с нормальными МПМ всех исследуемых ИКК с наибольшим числом осенью. В условиях сельской местности в весенний период все обследованные нами беременные испытывали энергетический дефицит в тех или иных ИКК, т.е. ИКК с показателями, соответствующими нормальному энергетическому уровню, не определялись. При этом более чем у половины женщин (57,1%) митохондрии обеспечивали клеточный энергообмен всех исследуемых ИКК (лимфо-, грануло- и моноцитов). Их энергетический потенциал снижался в осенне-зимний период в 3,2 раза.
Рис. Интегральная оценка энергообеспеченности ИКК (нормальные и сниженные показатели МПМ одновременно во всех трех пулах: лимфо-, грануло- и моноцитах) у беременных женщин Приамурья в зависимости от сезонов года (%).
Что касается частоты встречаемости беременных со сниженным МПМ одновременно по всем трем пулам ИКК, то, начиная с весеннего периода (14,6% случаев), их число практически удваивается к зимнему сезону (28,0%) у женщин, проживающих в условиях города. Для беременных сельской местности характерны достаточно высокие показатели энергообеспеченности ИКК (28,1-26,7%) в зимне-весенний период и полное их отсутствие в летне-осенний сезон.
Таким образом, исходя из полученных данных, энергообеспеченность ИКК в течение года у беременных городской местности несколько меньше, чем в группе сельских женщин, что очевидно связано с более высоким уровнем антропогенной нагрузки на городских жителей, с одной стороны, и их меньшей физической тренированностью, с другой. Однако кривая сезонных изменений нормальных параметров МПМ ИКК у женщин в условиях города намного более плавная (максимальный перепад между сезонами осень-зима - 11,3%), чем у сельских беременных (максимальный перепад весна-лето - 57,1%), что обусловлено выраженным влиянием сезонных факторов на профессиональную деятельность и образ жизни жителей села.
Кроме этого, снижение энергообеспеченности ИКК у беременных женщин города и села носит разнонаправленный характер. Так, у городских жительниц более всего страдает энергетический потенциал лимфоцитов, с пиком снижения в зимний период, и в несколько меньшей степени моноцитов, с пиком снижения МПМ летом. У женщин сельской местности наиболее выражено падение МПМ гранулоцитов с максимумом в весенний сезон, остальные ИКК практически не страдают. Следует предполагать, что напряжение энергообмена лимфоцитарного звена иммунитета городского населения связанно с его высокой плотностью, обусловливающей интенсивность вирусного инфицирования, особенно в зимний период; нарушения моноцитарного звена могут быть связаны с более высокой вследствие глобализации ксенобиотической нагрузкой в городе, имеющей максимум в период отпусков. В свою очередь, у беременных сельской местности энергодефицит гранулоцитарного звена связан с более частым контактом с бактериальными инфектами, как антропогенного, так и природного происхождения, особенно интенсивными в весенний период за счет таяния снежно-ледового и почвенного покрова.
Таким образом, проведенные исследования показали необходимость расширения спектра методов диагностики для формирования групп риска осложнений беременности. Определение субстрактно-энергетической ценности в клетках иммунной системы является показанием к проведению индивидуального подбора комплексных витаминно-минеральных препаратов с учетом сезонных изменений. Исследования МПМ позволяют контролировать динамику и проводить оценку эффективности профилактических и лечебных назначений.
1. Баранов В.М., Баевский Р.М., Берсенева А.П., Михайлов В.М. Оценка адаптационных возможностей организма и задачи повышения эффективности здравоохранения // Экология человека. 2004. №6. С.25-29.
2. Веремчук Л.В., Кику П.Ф., Симонова И.В. Воздействие климата и загрязнения воздушной среды на иммунно-метаболический статус населения города Владивостока // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2012. Вып.44. С.20-24.
3. Диханова З.А., Мухаметжанова З.Т., Искакова А.К., Алтаева Б.Ж., Мукашева Б.Г. Влияние климата на организм человека // Гигиена труда и медицинская экология. 2017. №1(54). С.11-16.
4. Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. Механизмы развития болезней и синдромов. СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2002. 507 с.
5. Ли Л.А., Лебедько О.А., Ефименко М.В., Евсеева Г.П., Березина Г.П., Козлов В.К. Мембранный потенциал митохондрий лимфоцитов и биогенез активных форм кислорода в периферической крови у детей с внебольничной пневмонией // Дальневосточный медицинский журнал. 2014. №3. С.47-50.
6. Смирнова Т.Л., Портнова Е.В., Сергеева В.Е. Иммунитет и беременность // Вестник Чувашского университета. 2009. №2. С.79-85.
7. Степанова Е.О., Николаева М.А., Бабаян А.А., Смольникова В.Ю., Ванько Л.В., Кречетова Л.В. Роль регуляторных Т-клеток в формировании иммунной толерантности при беременности // Акушерство и гинекология. 2013. №2. С.24-28.
8. Фрелих Г.А., Поломеева Н.Ю., Васильев А.С., Удут В.В. Современные методы оценки функционального состояния митохондрий // Сибирский медицинский журнал. 2013. Т.28, №3. С.7-13.
9. Влияние погоды на беременных женщин. URL: http://pogoda78.ru/Vlijaniepogodynaberemennyh.html
10. Baker M.J., Palmer C.S., Stojanovski D. Mitochondrial protein quality control in health and disease // Br. J. Pharmacol. 2014. Vol.171, №8. P.1870-1889.
11. Brand M.D., Nicholls D.G. Assessing mitochondrial dysfunction in cells // Biochem. J. 2011. Vol.435, №2. P.297-312.
12. Kuzmenko A., Atkinson G.C., Levitskii S. Zenkin N., Tenson T., Hauryliuk V., Kamenski P. Mitochondrial translation initiation machinery: conservation and diversification // Biochimie. 2014. Vol.100. P.132-140.
13. Kuzmenko A.V., Levitskii S.A., Vinogradova E.N., Atkinson G.C., Hauryliuk V., Zenkin N., Kamenski P.A. Protein biosynthesis in mitochondria // Biochemistry (Mosc). 2013. Vol.78, №8. P.855-866.
14. Narcissov R.V. Image analysis cell - the next stage of clinical development cytochemistry in pediatrics // Pediatrics. 1998. Vol.4. P.101-105.
15. Sakhrani N.M., Padh H. Organelle targeting: third level of drug targeting // Drug Des. Devel. Ther. 2013. Vol.7. P.585-599.
16. Tao M., You C.P., Zhao R.R., Liu S.J., Zhang Z.H., Zhang C., Liu Y. Animal mitochondria: evolution, function, and disease // Curr. Mol. Med. 2014. Vol.14, №1. P.115-124.
17. Tatsuta T., Scharwey M., Langer T. Mitochondrial lipid trafficking // Trends Cell Biol. 2014. Vol.24, №1. P.44-52.
