7 ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Состояние здоровья населения отражает условия его жизни, состояние иммунной защиты и степень адаптированности к неблагоприятным условиям. Климатические условия на Севере дискомфортны для человека, социальные условия жизни во многом уступают таковым в центральных и южных регионах страны.
Население Архангельской области расселено на территории 5537 тысяч квадратных километров, в двух природных ландшафтных зонах: субарктической (за полярным кругом) с подзонами тундры и лесотундры и тайги, с подзонами северной и средней тайги. Следует выделить две общие географические закономерности: «широтную» - снижение солнечной инсоляции и теплообеспечения с юга на север; «меридианную» - нарастание континентальное™ климата с запада на восток. Общей чертой региона является выраженная экстремальность и субэкстремальность [278]. Таким образом, в условиях Архангельской области переход из одной ландшафтной подзоны в другую влечет за собой качественное изменение биоклиматических условий проживания людей.
В Архангельской области, в отличие от других северных регионов РФ с дискомфортным климатом и напряженной иономагнитной обстановкой, сконцентрированы крупнейшие целлюлозно-бумажные, лесопильно-деревообрабатывающие предприятия, полигон для ядерных испытаний, космодром, производство атомных судов, отходы ядерной энергетики, добыча нефти, газа и других полезных ископаемых.
Совокупное влияние климатических и экологических условий резко усугубляет неблагоприятное воздействие их на организм, обусловливает развитие тяжелых стрессовых реакций. В такой обстановке адаптация человека к постоянно меняющимся условиям жизни происходит более напряженно, с повышенными затратами энергии, с использованием
8
альтернативных, иногда неэкономичных, путей регуляции и сохранения постоянства внутренней среды.
В многочисленных литературных данных утверждается, что частота и распространенность заболеваний тесно связана со средой обитания людей [2, 5, 12, 19, 25]. Анализ материалов, характеризующих состояние здоровья населения Архангельской области и Ненецкого автономного округа в 1990— 2004 гг., свидетельствует о неблагоприятных тенденциях основных медико-демографических показателей и заболеваемости населения регионов. Выбор в качестве критерия оценки состояния здоровья населения уровня иммунологической реактивности обусловлен тем, что состояние иммунитета имеет значение в развитии любой патологии, любого нарушения процессов регенерации, репарации и связанных с ними процессов старения и противоопухолевой защиты [32, 83,106,191].
Уровень резистентности у северян в значительной степени ниже в силу торможения возрастного развития иммунной системы у детей и сокращения резервных возможностей иммунологической реактивности у взрослых [99, 102, 112, 175]. Снижение резервных возможностей иммунной регуляции предопределяет формирование иммунодефицитных состояний у взрослой популяции [119, 130,154,192, 238, 249, 308, 468]. Знание характера и степени сокращения резервов регуляции иммунного гомеостаза позволяет определить степень дезадаптационных реакций и обосновать адекватные меры профилактики [11,40,197,232, 245,250].
Иммунологическая реактивность жителей европейского Севера отличается высокой степенью распространенности экологически зависимых вторичных иммунодефицитов [4, 19, 32, 36, 66, 107, 336, 368]. Не компенсируемые изменения в иммунной системе - количественные, качественные, нарушение баланса и взаимодействия - приводят к истощению резервных возможностей и развитию патологии. В Архангельской области и Ненецком автономном округе крайне высокий уровень первичной и общей
заболеваемости, как среди детей, так и среди взрослого контингента, отрицательная тенденция медико-демографических показателей наблюдается с 1992 года. Состояние здоровья человека во многом определяется уровнем иммунологической реактивности. К настоящему времени окончательно сформировалось мнение об иммунологической системе как о специализированной системе организма, сохраняющей биологическую индивидуальность при помощи сложнейших механизмов на уровне макромолекул [274,285, 313, 315,418, 443,460, 467].
Выяснение общих закономерностей изменений иммунологической реактивности в конкретных условиях или в связи с определенными факторами дает возможность предвидения и управления. Поскольку иммунологический гомеостаз имеет значимость практически в любой патологии, особенности иммунологической реактивности на разных территориях области и в Ненецком автономном округе могут придать специфику лечебно-профилактическим мерам, которая способствует предотвращению осложнений и хронизации инфекционной и соматической заболеваемости.
Цель исследования: установить экологическую зависимость дефектов иммунной защиты и состояния здоровья населения регионов Архангельской области и Ненецкого автономного округа.
Задачи исследования:
1. Установить взаимодействие иммунных реакций при формировании иммунного профиля у населения, проживающего в различных по дискомфортности климатогеографических условиях.
2. Выявить манифестные формы экологически зависимых иммунных реакций у населения Архангельской области и Ненецкого автономного округа.
10
3. Выявить иммунологические механизмы снижения адаптационных возможностей у жителей административных территорий области и Ненецкого автономного округа.
4. Провести сравнительной анализ динамики первичной заболеваемости, частоты регистрации иммунодефицитов среди населения регионов области и Ненецкого автономного округа.
5. Исследовать влияние дефектов иммунной защиты на медико-демографические показатели и уровень заболеваемости населения Архангельской области в зависимости от дискомфортности территории проживания.
Положения, выносимые на защиту:
1. Комплекс дискомфортных экологических и климатических условий окружающей среды вызывает у населения фоновое напряжение иммунных механизмов с высоким уровнем провоспалительных цитокинов, лимфопролиферации, антителозависимой и клеточно-опосредованной цитотоксичности.
2. Уровень выраженности функциональной недостаточности иммунных механизмов и заболеваемости населения зависит от степени дискомфортности территории проживания.
3. Экологическое неблагополучие в условиях дискомфортного климата Севера усугубляет негативное влияние на организм климатических факторов, формируя экологически зависимые вторичные иммунодефициты, что способствует повышению уровня заболеваемости и возникновению отрицательной тенденции медико-демографических показателей.
4. У лиц, родившихся и проживающих на Севере, существует высокая степень риска развития напряжения, последующей недостаточности регуляторных механизмов иммунитета, компенсаторно-приспособительных реакций и истощения ресурсов естественной резистентности.
11
Концепция. Неоднозначная экологическая ситуация и разнообразная климатогеографическая обстановка в селитебных зонах Архангельской области и Ненецкого автономного округа обуславливает различный уровень фоновой активации иммунной системы, сокращения резервов иммунологической реактивности, с последующим развитием экологически зависимых вторичных иммуннодефицитных состояний, и высокий уровень патологических процессов у населения.
Научная новизна исследования. Впервые на основании многолетних эколого-иммунологических и эпидемиологических исследований выявлена взаимосвязь параметров иммунного гомеостаза, медико-демографических показателей с изменением среды обитания, усугублением экологической и санитарно-эпидемиологической обстановки.
Установлена зависимость состояния иммунологической реактивности, здоровья у жителей области от дискомфортности климатогеографической зоны и степени антропогенной нагрузки.
Показана роль фонового напряжения иммунной регуляции в отставании возрастного формирования иммунной системы у детей, родившихся и проживающих в дискомфортных условиях в различных регионах области и Ненецком автономном округе.
Доказано, что уровень фоновой лимфопролиферации определяет сокращение резерва иммунной стимуляции (при вакцинации, воспалении).
Установлено, что манифестные формы проявления иммунодефицита связаны с развитием недостаточности механизмов естественной резистентности.
Определены объективные медико-демографические параметры для экологического районирования, необходимого для расчета компенсаций и надбавок за принесенный вред здоровью.
Практическая значимость исследования и внедрения. Полученные в работе данные об иммунном гомеостазе населения административных
12
территорий Архангельской области и Ненецкого автономного округа необходимы в связи с формированием Северного законодательства и районирования северных территорий, научным обоснованием систем льгот и компенсаций. Центром исследования в регионе состояния иммунного гомеостаза у северян, иммунодиагностики являются Институт физиологии природных адаптации УрО РАН и созданная при институте медицинская компания «Биокор». Результаты проведенных иммунологических исследований были использованы в региональных программах «Доверие», «Профилактика вторичных экологически зависимых иммунодефицитов у детей, проживающих в населенных пунктах Архангельской области с высокой степенью воздействия антропогенных факторов», «Дети Севера», «Вакцинопрофилактика». Практическая оценка состояния иммунной системы у здоровых лиц в городах и районах Архангельской области используется для проведения оздоровления детского контингента и обслуживающего персонала: в школах, в летних и зимних оздоровительных учреждениях. Учитывается врачами педиатрами, эпидемиологами для повышения иммунологической резистентности организма лиц, контактирующих с инфекционными больными, при подготовке детей и подростков из «групп риска» к прививкам. Врачами практического здравоохранения данные иммунологического исследования применяются для назначения профилактических средств лицам с хронической патологией, как в период ремиссии, так и в период обострения заболевания (акт внедрения от 14.11.2006). Материалы по иммунологической реактивности и состоянию здоровья населения Архангельской области используются в лекционных и практических программах кафедрой инфекционных болезней и базовым учреждением кафедры Архангельской инфекционной клинической больницы СГМУ (акт внедрения от 09.11.2006), внедрены в программу образовательного процесса на кафедре физиологической экологии и биохимии ПТУ имени М.В. Ломоносова (акт внедрения от 01.10.2006).
13
Диссертационное исследование выполнено в соответствии с комплексным планом НИР Института физиологии природных адаптации УрО РАН (регистрационный № 01.2.00101811). Все иммунологические исследования проведены на базе Отдела экологической иммунологии Института физиологии природных адаптации УрО РАН. Исследование осуществлено при финансовой поддержке Администрации Архангельской области: программы «Доверие», «Профилактика вторичных экологически зависимых иммунодефицитов у детей, проживающих в населенных пунктах Архангельской области с высокой степенью воздействия антропогенных факторов», медицинской компании «Биокор».
Апробация работы. Основные результаты исследования доложены и обсуждены на научных семинарах Института физиологии природных адаптации УрО РАН (1990-2006 гг.); Региональной научно-практической конференции «Здоровье человека на Севере», Архангельск, 1991; Научно-практической конференции «Иммунологическая реактивность человека на Севере», Архангельск, 1993; Региональной научно-практической конференции «Проблемы оптимизации образа жизни и здоровье человека», Санкт-Петербург, 1995; 4-м Российском конгрессе «Человек и лекарство», Москва, 1997; Региональной научно-практической конференции «Медицинские проблемы Севера», Архангельск, 1997; XVII-m Всероссийском съезде физиологов, Ростов-на-Дону, 1998; I-VI Национальном конгрессе Российской ассоциации аллергологов и клинических иммунологов (РААКИ), Москва, 1998-2005; Международной конференции «Механизмы функционирования висцеральных систем», посвященной 150-летию со дня рождения академика И.П. Павлова, Санкт-Петербург, 1999; Российской научной конференции с международным участием «Основные направления формирования здоровья человека на Севере», Красноярск, 1999; Международной научно-практической конференции: «Дети Севера: образование и здоровье», Архангельск, 1999;
14
Научно-практической конференции с международным участием «Поморье в Баренц-регионе: экология, образование, культура», Архангельск, 2000; Всероссийской конференции с международным участием «Проблемы экологии Севера», Архангельск, 2000; Международной конференции, посвященной 75-летию со дня рождения A.M. Уголева, Санкт-Петербург, 2001; XVIII-м съезде физиологического общества имени И.П. Павлова, Казань, 2001; 1-й конференции иммунологов Урала, Екатеринбург, 2001; Региональной научно-практической конференции, посвященной 290-летнему юбилею М.В. Ломоносова, Архангельск, 2001; Научно-практической конференции с международным участием «Север - человек: проблемы сохранения здоровья», Красноярск, 2001; Х-м Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство», Москва, 2003; XIX-м съезде физиологического общества имени И.П. Павлова, Санкт-Петербург, 2004; Симпозиуме с международным участием «Проблемы адаптации человека к экологическим и социальным условиям Севера»; Сыктывкар, 2004; Всероссийской конференции с международным участием «Биологические аспекты экологии человека», Архангельск, 2004; 11-м Всемирном конгрессе по иммунопатологии и аллергии, Москва, 2004; Всероссийской конференции с международным участием «Геодинамика и геология. Изменения в окружающей среде Северных территорий», Архангельск, 2004; Х1-м Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство», Москва, 2004; Объединенном иммунологическом форуме, Екатеринбург, 2004; Конференции с международным участием «Современные средства иммунодиагностики», Санкт-Петербург, 2004; Всероссийской научной конференции «Актуальные вопросы здоровья и среды обитания современного человека», Ульяновск, 2005; Научно-практической конференции «Вопросы сохранения и развития здоровья населения Севера и Сибири», Красноярск, 2005; V-м Сибирском физиологическом съезде, Томск, 2005.
15
Публикации. По материалам исследования опубликовано 57 научньк работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 327 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, четырех глав результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка цитируемой литературы и приложения. Работа содержит 48 таблиц, 20 рисунков и 13 приложений. Библиография состоит из 316 отечественных и 164 зарубежных источников.
16
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Краткая характеристика иммунной системы человека
Иммунология в настоящее время рассматривается как наука о биологической индивидуальности и механизмах ее сохранения. Эти механизмы весьма сложны и изощренны. Для их реализации на определенных этапах эволюции возникла специализированная система -иммунная система. Ее назначение состоит в защите организма от биологической агрессии - внешней (инфекции) и внутренней (опухоли). Несмотря на то, что отнюдь не всегда присутствие чужеродных молекул действительно сопряжено с биологической агрессией, такой путь ее обнаружения оказался наиболее надежным и был «поддержан» эволюционным процессом [175, 173, 274, 282, 283, 285, 315]. Для обозначения молекул, распознаваемых организмом как чужеродные, ввели термин «антиген». Он отражает одно из самых сложных и неоднозначных понятий иммунологии. По определению Р.В. Петрова: антигены - это продукты чужеродной генетической информации, способные при введении в организм вызывать развитие специфических иммунных реакций [231]. Иммунная защита от биологической агрессии достигается триадой реакций, включающей:
распознавание чужеродных и измененных собственных макромолекул (антигенов);
- удаление из организма антигенов и несущих их клеток;
- запоминание контакта с конкретными антигенами, определяющее их ускоренное удаление при повторном поступлении в организм.
В основе всех трех реакций лежат механизмы, специфичные в отношении конкретных антигенов, которые распознаются белковыми
17
структурами, комплементарными антигенами (т.е. пространственно соответствующим им как отпечаток оригиналу).
В соответствии с современными представлениями о природе иммунитета, основным назначением иммунной системы является иммунный ответ на биологические чуждые и потенциально опасные для данного организма агенты [131, 154, 226, 232, 285, 286, 324, 347, 357]. В основе реакции иммунной системы лежит распознавание антигенов, которые несут чужеродные агенты, специфическими клонами лимфоцитов с последующей их активацией, размножением и созреванием в клетки - эффекторы, ответственные за удаление упомянутых агентов из организма. Поскольку на антигены реагируют лишь те клоны, которые способны распознавать их с помощью специфических рецепторов, в иммунный ответ вовлекается относительно небольшая часть иммунной системы. После удаления антигенных субстанций иммунная система возвращается к исходному состоянию, но обогащенная клетками памяти [52, 63, 185, 198, 314, 315, 340, 347, 356, 359]. Основой иммунного ответа является реакция В-лимфоцитов, ответственных за образование антител, или Т-клеток и активированных макрофагов, обеспечивающих клеточный иммунитет. В реакциях обоих типов участвуют вспомогательные клетки - антигенпредставляющие (АПК) и Т-хелперы. Гуморальная и клеточная формы иммунного ответа тесно взаимосвязаны, однако существуют механизмы их поляризации, что обуславливает их автономность [154, 282, 286, 316, 332, 337, 344, 360, 365]. В организации иммунной системы сочетаются региональный и системный принципы: определенные участки тела находятся под региональным контролем лимфатических узлов, селезенка обслуживает организм в целом, а отделы иммунной системы, связанные со слизистой оболочкой и кожей - его барьерные структуры. Обычными воротами для чужеродных субстанций являются слизистые оболочки пищеварительного, дыхательного и урогенитального трактов, а также поврежденная кожа, т. е. барьерные ткани,
|
