Особенности функционирования иммунной системы в условиях геохимически обусловленного дефицита цинка у больных туберкулезом легких

Актуальность темы

.

Несмотря на достигнутые успехи в диагностике и лечении туберкулеза за последнее столетие, это заболевание по-прежнему остается серьезной мировой проблемой, приносящей колоссальный экономический и биологический ущерб. По данным ВОЗ, треть населения планеты инфицирована туберкулезом, от которого ежегодно в мире умирает от 3 до 5 млн. человек. Стала глобальной проблема лекарственной устойчивости, включая полирезистентность к противотуберкулезным химиопрепаратам [22,35,62,239].

В Российской Федерации, как и в ряде стран мира, отмечено ухудшение эпидемической обстановки по туберкулезу, которое обусловлено изменением социально-экономических условий (снижение жизненного уровня населения, миграционные процессы, увеличение числа социально-дезадаптированных групп). Наблюдаемый с 1991 года значительный рост показателей заболеваемости, распространенности и смертности по туберкулезу, в первую очередь среди населения трудоспособного возраста, определяет большую социальную значимость данного заболевания [22,23,36,104,105,107]. Особого внимания заслуживает изменение течения туберкулезного процесса в современных условиях. Увеличение доли больных впервые выявленным туберкулезом легких с тяжелыми быстро прогрессирующими формами заболевания, сопровождающимися массивным бактериовыделением и деструкцией легочной ткани, приводят к снижению эффективности лечения и увеличению числа лиц с хроническими формами болезни [84].

В связи с этим в настоящее время продолжается активное изучение патогенеза туберкулеза легких, разрабатываются новые лекарственные средства и методы лечения, направленные на повышение эффективности терапии данного заболевания.

Не подлежит сомнению, что ведущую роль в возникновении туберкулеза легких, особенностях его клинического течения и исходе играет состояние иммунной системы человека. Полноценное функционирование всех звеньев иммунного ответа зависит от многих факторов. В последние десятилетия растет научный и практический интерес к изучению влияния на здоровье населения в целом и на иммунную систему в частности эколого-биогеохимических условий проживания человека [5,8,12,19,32,37,45,48,58,74,82,85,99,108,181]. Согласно данным литературы, одна треть населения России подвержена влиянию избыточного накопления тех или иных микроэлементов в организме и около двух третей взрослого населения страны могут быть отнесены в группы риска по дефициту одного или нескольких важнейших микроэлементов. Наиболее распространенными являются цинк-, селен-, медь-дефицитные состояния [5,80,182]. Механизмы воздействия химических факторов на иммунную систему организма окончательно не выяснены. Однако известно, что микроэлементы, входя в состав различных ферментных систем, могут оказывать существенное влияние на метаболизм ИКК. В частности, цинк, являясь компонентом более 300 ферментов, принимает участие во всех видах обмена, входит в состав генетического аппарата клетки, влияет на процессы роста и деления клеток и играет значительную роль в функционировании иммунной системы [5,30,80,85,182]. Изолированный дефицит цинка приводит к глубоким нарушениям в Т-клеточно-опосредованном иммунном ответе. Недостаток этого микроэлемента вызывает инволюцию тимуса, уменьшение численности Т-хелперов и естественных киллеров. В условиях дефицита цинка наблюдается снижение активности указанных клеток. Недостаток микроэлемента приводит к нарушению функции макрофагов, угнетению фагоцитоза и внутриклеточного киллинга. Все это в конечном итоге обусловливает снижение противоинфекционной резистентности [41,88,157,186,201,203,226]. Всесторонне изучен вопрос алиментарного дефицита цинка, связанный с ограниченным содержанием в пищевом рационе белков животного происхождения [203,205]. Однако ранее не исследовалось влияние недостатка цинка в среде обитания человека на функциональное состояние организма в целом и на состояние иммунной системы в частности.

На территории Чувашии имеется область (Прикубнино-цивильский субрегион) с низким содержанием цинка в объектах окружающей среды (уровень подвижного цинка в почве менее 0,1 мг/кг) и, следовательно, в водно-пищевом рационе населения — 9,1±0,9 мг/сут [82] при рекомендованной ВОЗ норме — 15 мг/сут [138]. В указанном субрегионе, согласно статистическим данным Минздрава республики, регистрируются наиболее высокие в Чувашии показатели заболеваемости и смертности по туберкулезу. Обращает на себя внимание неблагопрятное течение туберкулеза легких у жителей этой территории, характеризующееся массивным бактериовыделением и распространенным деструктивным процессом в легких [7,8]. Возможно, неблагоприятная клинико-эпидемическая обстановка по туберкулезу в цинкдефицитной зоне обусловлена особенностями иммунопатологии этого заболевания, связанными с недостаточностью цинка.

Контрастным по содержанию природного цинка является соседний Присурский субрегион, в диете населения которого уровень цинка составляет 15,9 ± 1,5 мг/сут [82], что практически совпадает с рекомендуемой нормой [138] и позволяет рассматривать данный субрегион в качестве контрольной территории. Несмотря на многочисленные публикации, посвященные изучению иммунопатогенеза туберкулеза, мы не встретили работ о влиянии геохимически обусловленного дефицита цинка на состояние иммунной системы у больных туберкулезом легких. На наш взгляд, уточнение роли дефицита цинка в функционировании иммунной системы у больных туберкулезом легких позволит разработать новые подходы к патогенетическому лечению этого заболевания.

Вышеизложенное определило цель и задачи исследования.

Цель настоящего исследования — изучить особенности функционирования иммунной системы у больных впервые выявленным туберкулезом легких, проживающих в условиях геохимически обусловленного дефицита цинка, и оценить влияние сульфата цинка на функционирование иммунной системы у больных туберкулезом легких in vitro и in vivo.

Задачи исследования.

1. Изучить показатели основных звеньев иммунного ответа у больных впервые выявленным туберкулезом легких, проживающих в условиях природного дефицита цинка (Прикубнино-цивильский субрегион) и в условиях нормальной обеспеченности окружающей среды данным биоэлементом (Присурский субрегион).

2. Исследовать содержание цинка в периферической крови у больных впервые выявленным туберкулезом легких, проживающих в указанных субрегионах.

3. Изучить влияние сульфата цинка на пролиферативную активность Т-лимфоцитов in vitro у больных впервые выявленным туберкулезом легких.

4. Изучить динамику иммунологических параметров у больных туберкулезом легких, проживающих на цинкдефицитной территории, под влиянием перорального приема сульфата цинка.

Научная новизна.

Впервые изучено состояние иммунной системы у больных туберкулезом легких, проживающих в условиях геохимически обусловленного дефицита цинка, и выявлена связь иммунологических отклонений, наблюдаемых у данной категории пациентов, с нарушением гомеостаза цинка.

Природный дефицит цинка отрицательно влияет преимущественно на клеточное звено иммунной системы, что проявляется в уменьшении числа Т-лимфоцитов, в первую очередь Т-хелперов, снижении иммунорегуляторного индекса и экспрессии на лимфоцитах рецепторов к ИЛ-2 и трансферрину, нарушении пролиферативной активности Т-лимфоцитов в ответ на стимуляцию поликлональным митогеном — ФГА и специфическим антигеном — PPD, а также.

— угнетении фагоцитарной активности нейтрофилов. Основным механизмом развития недостаточности Т-системы выступает Fas-индуцированный апоптоз.

В работе впервые обосновано использование цинксодержащего препарата.

— сульфата цинка — в комплексном лечении больных впервые выявленным туберкулезом легких с цинкдефицитным состоянием. Предложен лабораторный метод прогнозирования эффективности использования сульфата цинка в комплексном лечении больных туберкулезом легких — PPD-стимулированная пролиферация лимфоцитов в присутствии сульфата цинка (50 мкмоль.

Zn).

Показано преимущество метода комплексной терапии с использованием сульфата цинка перед стандартным противотуберкулезным лечением.

Практическая значимость работы.

Благодаря установлению связи нарушений иммунного ответа с недостатком цинка в сыворотке крови, у больных впервые выявленным туберкулезом легких созданы предпосылки для разработки метода направленной иммунокоррекции. Выявление иммуномодулирующего действия сульфата цинка на пролиферативную активность Т-лимфоцитов in vitro и положительной клинико-иммунологической динамики у больных впервые выявленным туберкулезом легких под влиянием перорального введения этого препарата открывает перспективы для использования цинксодержащих препаратов при лечении больных туберкулезом легких с нарушением Т-клеточной функции и дефицитом цинка. Полученные данные о зависимости клинико-иммунологического эффекта лечения у конкретных больных от проявляющейся in vitro способности лимфоцитов к PPD-индуцированной лимфопролиферации в ответ на добавление в среду культивирования лимфоцитов сульфата цинка позволяют использовать этот тест для установления показаний к назначению сульфата цинка.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Выявлена зависимость состояния иммунной системы от геохимических условий проживания у больных впервые выявленным туберкулезом легких. Природный дефицит цинка вызывает выраженную иммунную депрессию, что проявляется в уменьшении общего числа Т-лимфоцитов, преимущественно их хелперной субпопуляции, снижении иммунорегуляторного индекса, нарушении функциональной активности Т-клеток, снижении экспрессии рецепторов к ИЛ-2 и трансферрину. Негативное влияние естественного дефицита цинка на клетки иммунной системы обусловлено активацией механизмов Fas-индуцированной апоптотической гибели указанных клеток.

2. 98% больных туберкулезом легких, проживающих в условиях геохимически обусловленного дефицита цинка, имеют цинкдефицитное состояние.

3. Сульфат цинка оказывает иммуномодулирующее действие как in vitro, так и in vivo при использовании его в лечении больных впервые выявленным туберкулезом легких.

Внедрение результатов исследования.

Комплексная терапия, включающая дополнительно к противотуберкулезным препаратам сульфат цинка, используется при лечении больных впервые выявленным туберкулезом легких во II и III терапевтических отделениях ГУЗ «Республиканский противотуберкулезный диспансер» Минздравсоцразвития Чувашской Республики. Результаты диссертационной работы внедрены в практику учебного процесса ГОУ «Институт усовершенствования врачей» Минздравсоцразвития Чувашской Республики.

Апробация работы.

Результаты работы доложены и обсуждены на VII Российском съезде фтизиатров (г. Москва, июнь 2003 г), первой международной научно-практической конференции «Биоэлементы» (г. Оренбург, июнь 2004г), научно-практической конференции фтизиатров Чувашии (г.Чебоксары, сентябрь 2005г).

Публикации по теме диссертации.

По теме диссертации опубликовано 6 научных работ. В ходе выполнения диссертации получен патент на изобретение «Способ лечения туберкулеза легких» (патент № 2 253 460, заявка № 2 004 123 711, приоритет от 02.08.2004 г).

Структура и объем диссертации

.

Диссертация изложена на 106 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов, практических рекомендаций, указателя литературы, который содержит 111 отечественных и 131 иностранных источников.

ВЫВОДЫ.

1. Выявлена связь между содержанием цинка в объектах окружающей среды и степенью иммунологических отклонений, наблюдаемых при развитии туберкулеза легких. Естественный дефицит цинка вызывает уменьшение числа Т-лимфоцитов, преимущественно Т-хелперов, снижение PPDи ФГА-индуцированной пролиферативной активности лимфоцитов, дисбаланс экспрессии активационных маркеров (уменьшение количества CD25+, CD71+ и HLA-DR-Ь-клеток и увеличение числа СВ95±лимфоцитов), а также снижение фагоцитарной активности нейтрофилов.

2. 98% больных туберкулезом легких, проживающих в условиях геохимически обусловленного дефицита цинка, имеют цинкдефицитное состояние.

3. Добавление сульфата цинка in vitro оказывает стимулирующее влияние на ФГАи PPD-индуцированную пролиферативную активность Т-лимфоцитов у больных туберкулезом легких, проживающих в условиях естественного дефицита цинка.

4. Применение сульфата цинка в комплексной терапии больных впервые выявленным туберкулезом легких оказывает выраженный клинико-иммунологический эффект.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Сульфат цинка (в дозе 2,5 мг/кг/сут, или 0,54 мг/кг/сут в пересчете на элементарный цинк) целесообразно применять в комплексном лечении больных впервые выявленным туберкулезом легких, имеющих дефицит этого микроэлемента.

2. Для предварительного прогнозирования эффективности лечения сульфатом цинка необходимо проведение теста in vitro. Прирост индекса стимуляции в PPD-индуцированной лимфопролиферации на 20% и более в ответ на добавление в среду культивирования лимфоцитов сульфата цинка является показанием для назначения данного препарата.

3. Больным туберкулезом легких, проживающим в регионах с низким содержанием цинка в объектах окружающей среды, необходимо параллельно с иммунологическими исследованиями проводить определение уровня цинка в сыворотке крови с целью прогнозирования исхода и контроля эффективности лечения.