УДК 57 Биологические науки
ГРНТИ 76.03 Медико-биологические дисциплины
ОКСО 30.06.01 Фундаментальная медицина
ББК 28 Биологические науки
ТБК 64 Биологические науки
BISAC MED044000 Immunology
Анализ количества, силы, направленности корреляций между показателями иммунной системы и аутофлорой кишечника крыс при воздействии биопрепарата выявил, что изменения Т-, В-систем и гуморального иммунитета, клеточных и гуморальных факторов защиты организма сопровождались изменениями микробиоты кишечника интактных и подопытных крыс
биоинсектицид, крысы, динамика межсистемных корреляций, гигиеническая регламентация
В настоящее время действенным механизмом повышения продуктивности сельского хозяйства является разработка и внедрение новых эффективных биоинсектицидов, принцип действия которых на насекомых-вредителей существенно отличается от химических пестицидов. Для минимизации рисков неблагоприятного воздействия биоинсектицидов на здоровье работающих в их производстве и населения при применении необходимо всестороннее изучение их влияния на теплокровный организм в хроническом эксперименте с обоснованием гигиенических регламентов. С целью установления механизма развития адаптивных и компенсаторно-приспособительных реакций организма вне антигенной нагрузки и при воздействии биопрепаратов в эксперименте эффективно применение межсистемного корреляционного анализа. Оценка динамики корреляций между показателями иммунной системы и микрофлорой кишечника крыс в хроническом опыте позволила выявить особенности влияния биоинсектицидов на организм подопытных животных.
Целью работы явилось исследование дозо-время-зависимого влияния биоинсектицида энтомофторина на организм интактных и подопытных крыс путем анализа корреляций между показателями иммунной системы и микробиотой кишечника.
Материал и методы исследований. В опытах на белых беспородных крысах-самцах массой 180-220 г, содержавшихся в стандартных условиях вивария на стандартном пищевом рационе, при 4-месячном ингаляционном поступлении недействующей, пороговой, действующей концентраций изучали биоинсектицид энтомофторин, созданный на основе энтомопатогенного гриба Entomophthora thaxteriana. Статистическая группа состояла из 16 особей. Опыты проведены согласно методическим рекомендациям [1] с соблюдением принципов биоэтики Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для эксперимента (Страсбург, 1986). Регистрацию показателей проводили через 1, 2, 3, 4 месяца исследования. Для оценки состояния иммунной системы использовали реакцию ауторозеткообразования (ауто-РОК) на тимоцитах, спленоцитах и лимфоцитах крови; в сыворотке крови определяли активность комплемента, фагоцитарную реакцию нейтрофилов крови, титр антител, содержание лизоцима, α1-, α2-, γ-глобулинов [2, 3]. В аутофлоре кишечника выявляли анаэробов, аэробов, бифидобактерий, лактобацилл, бактероидов, E. coli, протеев, стафилококков, грибов рода Candida [4]. Парные корреляции между показателями определяли с использованием пакета прикладных программ «Statistica 10». Исходя из количества животных в группе, регистрировали сильные (0,7≤R≤1,0) и средние (0,497≤R≤0,699) взаимосвязи (Р<0,05), оценивая их достоверность с помощью χ²-теста (Pearson Correlation, SPSS for Windows 16).
Результаты исследований и их обсуждение. Анализ взаимосвязей показателей иммунной системы c микробиотой кишечника выявил тесное взаимодействие систем, хотя из 1440 корреляций только 20 % взаимосвязей у контрольных и подопытных крыс во все сроки исследования оказались достоверными. Это связано с преобладанием внутрисистемных реакций над системными в течение всего эксперимента. У интактных крыс выявлено 11 - 15 взаимосвязей от начала до конца опыта, а у подопытных - 17-25 корреляций в разные сроки исследования. У интактных и подопытных крыс количество сильных взаимосвязей нарастало с 9 % до 30 %, а количество обратных корреляций увеличилось с 27% до 40% от начала до конца опыта. Это сопоставимо с данными авторов доказавших, что «увеличение антигенной нагрузки изменяет характер межсистемных взаимодействий в сторону увеличения количества сильных корреляционных связей». «Интеграция систем, осуществляющих элиминацию нарушений в работе организма подтверждает увеличение числа межсистемных интеграций обратной направленности [5].
Анализ корреляций показателей иммунной системы с микрофлорой кишечника у интактных крыс выявил прямые взаимосвязи ауто-РОК тимуса и селезенки, Вс3-лимфоцитов селезенки с защитной анаэробной и аэробной аутофлорой кишечника во все сроки исследования. Это свидетельствует, что активация Т- и В-систем иммунитета сопровождается нарастанием защитной аутофлоры кишечника, а также о стабильности факторов специфической и неспецифической защиты организма независимо от процессов старения. Прямые корреляции титра антител (ТА) с защитной микробиотой в разные сроки исследования свидетельствуют, что активация гуморального иммунитета сопровождалась нарастанием защитной микрофлоры. Прямые взаимосвязи содержания лизоцима в сыворотке крови (СЛСК) с защитной аутофлорой в разные сроки эксперимента указывают на активацию неспецифических факторов гуморальной защиты организма. Обратные корреляции реакции связывания комплемента (РСК) и белков провоспаления с защитной микрофлорой в течение всего опыта указывают, что активация механизмов аллергизации по комплементзависимому типу и появление воспалительных процессов в организме сопровождаются снижением защитной микробиоты.
Таким образом, анализ корреляций показателей иммунной системы и микрофлоры кишечника интактных крыс свидетельствует о высокой чувствительности аутофлоры кишечника к изменениям в иммунной системе с формированием адаптационных перестроек в организме вне антигенной нагрузки. Малое количество межсистемых корреляций показателей указывает на адекватный уровень активации защитных процессов с преобладанием внутрисистемных адаптационных реакций над системными [5, 6].
Анализ взаимосвязей показателей иммунной системы и микрофлоры кишечника крыс при поступлении недействующей дозы энтомофторина выявил сохранение, исчезновение, появление новых корреляций во все сроки опыта. Прямые взаимосвязи ауто-РОК в тимусе, селезенке, Вс3-лимфоцитов селезенки с защитной микрофлорой в разные сроки воздействия препарата указывают на активацию Т-, В-систем иммунитета и нарастание защитной аутофлоры. Прямые корреляции защитной аутофлоры с ТА и СЛСК в разные сроки опыта указывают, что на активацию гуморального иммунитета и неспецифических факторов гуморальной защиты организма защитная аутофлора кишечника реагирует нарастанием. Обратные корреляции защитной и прямые корреляции условно-патогенной микробиоты с белками острой фазы в разные сроки опыта указывают, что процессы воспаления сопровождаются снижением защитной и нарастанием условно-патогенной микрофлоры.
Таким образом, анализ корреляций показателей иммунной системы и аутофлоры кишечника крыс при воздействии недействующей дозы препарата выявил активацию Т-, В-систем иммунитета и гуморального иммунитета, неспецифических факторов гуморальной защиты организма с изменением аутофлоры кишечника. Это свидетельствует о формировании адаптационных перестроек в организме крыс на воздействие минимальной дозы антигена.
Оценка взаимосвязей показателей иммунной системы и микрофлоры кишечника крыс при воздействии пороговой дозы препарата выявила сохранение. исчезновение, появление новых корреляций в разные сроки опыта. Прямые корреляции ауто-РОК в тимусе, селезенке и Вс3-лимфоцитов селезенки с защитной микрофлорой в разные сроки опыта указывают на активацию Т- и В-систем иммунитета с нарастанием данной аутофлоры. Обратные взаимосвязи Вс3-лимфоцитов селезенки со стафилококками в конце опыта указывают на угнетение В-системы иммунитета с нарастанием условно-патогенной микрофлоры. Разнонаправленные корреляции ТА и СЛСК с защитной аутофлорой и со стафилококками в разные сроки опыта указывают, что на снижение антителогенеза и неспецифических факторов гуморальной защиты организма микробиота кишечника реагировала снижением защитной и нарастанием условно-патогенной микрофлоры. Прямые взаимосвязи РСК и белков провоспаления с условно-патогенной аутофлорой в конце опыта указывают на аллергизацию и воспалительные процессы в организме, сопровождавшиеся нарастанием условно-патогенной микробиоты. Обратные корреляции РСК, белков острой фазы с защитной аутофлорой в разные сроки опыта указывают на нарастание аллергизации и воспалительных процессов в организме, сопровождавшиеся снижением защитной микрофлоры. Обратные взаимосвязи γ-глобулина в разные сроки опыта с условно-патогенной аутофлорой указывают на нарастание содержания γ-глобулинов, замедляющих ее рост. Обратная корреляция % фагоцитоза со стафилококками в конце опыта выявила снижение фагоцитоза с нарастанием стафилококков.
Таким образом, анализ корреляций показателей иммунной системы и аутофлоры кишечника крыс при воздействии пороговой дозы препарата выявил, что изменения клеточного иммунитета, снижение гуморального иммунитета, клеточных и гуморальных факторов неспецифической защиты организма сопровождались снижением защитной анаэробной и нарастанием условно-патогенной аутофлоры. Новые корреляции компенсируют изменения в гомеостазе организма, указывая на напряжение регуляторных механизмов специфической и неспецифической защиты организма, не выходящих за пределы его компенсаторных возможностей.
Анализ корреляций показателей иммунной системы и микрофлоры кишечника крыс при воздействии действующей дозы препарата выявил значительные изменения во взаимосвязях изученных систем: исчезновение большинства корреляций от начала до конца опыта по сравнению с группой контроля с заменой их новыми, и появление парадоксальных (изменивших знак парной корреляции на противоположный) корреляций. Токсическое действие препарата на Т-, В-системы иммунитета на клеточном и гуморальном уровне сопровождалось существенным снижением защитной и нарастанием условно-патогенной аутофлоры. Нарастание аллергизации и воспаления в организме, снижение фагоцитоза сопровождались нарастанием условно-патогенных протеев, стафилококков и грибов рода Candida.
Таким образом, анализ взаимосвязей показателей иммунной системы и микрофлоры кишечника крыс при поступлении действующей дозы препарата выявил, что экзогенная нагрузка вызывает истощение защитных сил организма в связи с противодействием токсическому действию препарата. Оценивая динамику корреляций между показателями иммунной системы и аутофлорой кишечника подопытных крыс, следует отметить, что количество и направленность корреляций изменялись в зависимости «доза – эффект». Взаимодействие систем в связи с антигенной нагрузкой изменило структуры связей между ними для элиминации токсического воздействия энтомофторина, что подтвердилось изменением количества корреляций и сменой их направленности.
1. Методические рекомендации по токсикометрии / под ред. И.В. Саноцкого. М.: Секретариат СЭВ, 1987.
2. Новиков Д.К., Новикова В.И. Клеточные методы иммунодиагностики. Минск, 1979.
3. Ремизов П.И., Башмаков Г.А. Методы определения естественной (неспецифической) резистентности организма: учебное пособие. Л.: ВМА им. С.М. Кирова, 1976.
4. Микельсаар М.Э., Ленцнер А.А., Гольянова Л.А. Методика определения количественного состава микрофлоры кала // Лаб. дело. 1972. №1. С. 41-45.
5. Виткина Т.И., Кытикова О.Ю., Гвозденко Т.А. Роль межсистемных интеграций в формировании адаптационных перестроек организма при физиологическом старении // Системный анализ в медицине (САМ 2013): Сб. науч.тр. VII науч. конф. Благовещенск, 2013. С. 22-25.
6. Орленкович Л.Н. Анализ взаимосвязей специфических и интегральных показателей беременных крыс при изучении эмбриотропного действия энтомофторина // Здоровье и окружающая среда: Матер. науч-но-практ. конф. Минск, 2019. С. 295-298.
