Известно, что иммунная система человека находится под контролем нейроэндокринной регуляции, среди элементов которой одно из ведущих мест занимают гормоны щитовидной железы.
В экспериментах in vivo и in vitro установлено, что трийодтиронин и тироксин Т4 способны изменять реакции как адаптивного, так и врожденного иммунитета. Показано их стимулирующее действие на антителогенез и реакцию гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ).
Установлено непосредственное участие Т4 в контроле процессов антигеннезависимого и антигензависимого этапов созревания иммунокомпетентных клеток при гуморальном иммунном ответе и определена зависимость данных эффектов от дозы гормона.
В немногочисленных работах, посвященных анализу влияния тиреоидных гормонов на функции фагоцитирующих клеток, выявлена не только стимуляция поглотительной активности интактных лейкоцитов периферической крови и перитонеальных макрофагов, но и ее угнетение для этих клеток. Комплексный анализ эффектов экзогенного T4 на уровне одного и того же организма с одновременной регистрацией реакций врожденного и адаптивного иммунитета не проводился.
Цель работы - изучение влияния экзогенного тироксина на гуморальный и клеточноопосредованныи иммунный ответ при различных вариантах иммунизации, с одновременной оценкой поглотительной активности клеток крови и перитонеальных макрофагов.
1. Молекулярные аспекты внутриядерного действия трийодтиронина и тироксина
Щитовидная железа секретирует несколько форм тиреоидных гормонов - Т4, трийодтиронин Т3 и обратный трийодотиронин (рТ3). Из общего пула Т4, секретируемого щитовидной железой, от 30 до 40% превращается путем монодейодирования в Т3, а 40% - в рТ3, что составляет 80% тканевой популяции первого и 95% популяции второго[2]. Попав в кровь, Т3 и Т4 разносятся по организму в основном в связанном с белками плазмы виде. Т4 обладает высоким сродством к глобулину (тироксин или тиронинсвязывающий глобулин, ТСГ). Т4 связывается и с преальбумином (тироксинсвязывающий преальбумин (ТСПА) или транстиретин) и в небольших количествах с альбуминовой фракцией плазмы. Из общего количества Т4 в крови 75% связано с ТСГ, 15-20% - с ТСПА и менее 0,05% остаются в свободном состоянии. Связанные и свободные формы гормонов находятся в динамическом равновесии. Любое снижение концентрации свободного гормона в крови ведет к уменьшению связывания, и наоборот [3].
Способностью проникать в клетки, взаимодействовать со специфическими рецепторами и вызывать биологические эффекты обладают лишь свободные гормоны (не связанные с белками плазмы). Несмотря на значительные различия в общем количестве гормонов, свободная фракция Т3 близка к таковой Т4, однако время полужизни Т4 в плазме в 4-5 раз больше, чем Т3.
Тиреоидные гормоны играют важную роль в регуляции разнообразных физиологических и клеточных функций, включая рост, развитие и обмен веществ в целом. Основные эффекты тиреоидных гормонов реализуются на уровне генома, хотя эти гормоны действуют и вне его - на плазматическую мембрану клетки, цитоплазму, митохондрии и т.д.
Свободные Т3 и Т4 относительно легко проникают из крови в клетки путем пассивной диффузии, либо взаимодействуют сначала с рецептором на плазматической мембране, где комплексируются с белками, образуя внутриклеточный пул тиреоидных гормонов. Перенос Т3 и Т4 в клетки зависит от доступности АТФ и внеклеточной концентрации Na+. Кроме того, внутриклеточные эффекты тиреоидных гормонов тесно связаны с процессами их деиодирования. Т4 может подвергаться дейодированию в различные соединения, сохраняющие йод в своей структуре, пока не превратится в полностью лишенный йода тиронин. Самым важным из таких превращений в тканях является конверсия Т4 в более активный Т3 под действием 5-дейодиназ, причем Т3 и Т4 подвергаются дальнейшей внутриклеточной инактивации [7] .
Попав в клетку, тиреоидные гормоны проникают в ядро, где с высоким сродством и специфичностью связываются с ядерными рецепторами тиреоидных гормонов. Поскольку сродство ядерных рецепторов к Т3 примерно в 9 раз выше, чем к Т4, принято считать, что эффекты воздействия тиреоидных гормонов реализуются через Т3. Однако и сам Т4 способен вызывать ряд эффектов, обладая, по-видимому, собственными рецепторами в некоторых клетках-мишенях. Так, на мембранах эритроцитов человека были обнаружены связывающие сайты для Т4 [5] .
Следовательно, при формировании гуморальной и клеточной составляющих первичного иммунного ответа введение Т4 на антигеннезависимом этапе иммуногенеза дозозависимо стимулирует реакцию гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ). Инъекции гормона на протяжении антигензависимого этапа отменяют этот эффект. Введение Т4 до и после иммунизации восстанавливает стимулирующий эффект гормона на формирование реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ).
2. Экспериментальные воздействия в системе in vivo
Экзогенный Т4 вводился животным подкожно в суточных дозах 0,04 мг/кг, или 40 мг/кг. В качестве контроля использовались инъекции растворителя гормона [7] .
Изучение влияния гормона на отдельные этапы формирования этих иммунных реакций было проведено в нескольких сериях экспериментов.
Продолжительность введения Т4 в этих моделях варьировала от 5 до 10 дней.
При анализе действия гормона на антигеннезависимый этап формирования ответной реакции Т4 инъецировали в течение 5 дней до иммунизации, а на антигензависимый этап - в течение 5 дней после иммунизации.
Помимо оценки уровня АОК и реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) у всех животных определяли количество ЯСК в периферической крови, селезенке, перитонеальной полости, регионарном (подколенном) лимфатическом узле, при параллельной оценке фагоцитарной активности лейкоцитов периферической крови и перитонеальной полости.[4]
То есть, у иммунизированных животных, Т4 угнетает способность к фагоцитозу нейтрофилов крови и дозозависимо стимулирует ее у перитонеальных макрофагов. Данный эффект зависит от дозы Т4 и от времени гормонального воздействия, но не от варианта иммунизации. В системе in vitro подавление нейтрофильного фагоцитоза крови ассоциировано с циклооксигинезом ( ЦОГ), а активация поглотительной активности перитонеальных макрофагов не связана с циклооксигинезом ( ЦОГ) и Са - каналами L-типа.
3. Изменение концентрации тироксина при введении гормона в течение различных этапов иммунного ответа
Известно, что процесс формирования иммунокомпетентных клеток включает в себя как антигеннезависимый, так и антигензависимый этапы .
На антигеннезависимом этапе преобладают наивные клетки, чувствительность которых к регуляторному воздействию отличается от антигенпримированных прекурсоров, трансформирующихся в эффекторные субпопуляции в период антигензависимой дифференцировки. Т4 в дозах 0,04 мг/кг или 40 мг/кг вводилось ежедневно, по определенным схемам с учетом этапов формирования иммунокомпетентных клеток. На протяжении антигеннезависимого и антигензависимого этапов иммуногенеза Т4 инъецировали 10 дней. На антигеннезависимом или антигензависимом этапе длительность введения гормона составила 5 дней [6] .
Вывод: При локальной иммунизации инъекции Т4 на протяжении любого этапа иммуногенеза стимулируют реакцию гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ). Максимальная выраженность модулирующего действия низкой дозы Т4 проявляется при ее введении на антигеннезависимом этапе, а высокой дозы гормона - на антигензависимом этапе.
4. Изменение уровня IgM-AOK, IgG-AOK селезенки, выраженности реакции гиперчувствительности замедленного типа и титра антител к ЭБ при экспериментальном гипертиреозе
Введение Т4 в условиях формирования вторичного иммунного ответа изменяло направленность его действия по сравнению с первичным иммунным ответом. Так, инъекции Т4 дозозависимо повышали численность IgG-AOK в селезенке, при этом не влияли на генерацию IgM-AOK, на 106 спленоцитов и численность ЯСК в органе. Одновременный анализ реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) у этих же животных не выявил статистически значимых изменений в ее выраженности при инъецировании различных доз гормона. Проведенный корреляционный анализ между числом АОК в селезенке и выраженностью реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) не обнаружил достоверных взаимосвязей (р 0,05)[1]. Оценка клеточности регионарного лимфатического узла на стороне иммунизированной стопы в условиях введения низкой дозы Т4 показала увеличение количества ЯСК. Несмотря на повышение уровня IgG-AOK в селезенке, титр антител к нативным ЭБ в сыворотке крови относительно контрольной группы статистически значимо не изменялся, однако в сравнении между дозами Т4 были выявлены достоверные различия, а именно, в условиях введения высокой дозы гормона наблюдалось снижение титра антител к ЭБ. Оценка зависимостей между уровнем АОК в селезенке и титром антител к ЭБ в сыворотке крови не обнаружила статистически значимых изменений у экспериментальных животных [10] .
Введение Т4 при индукции первичного гуморального иммунного ответа внутрибрюшинной иммунизацией повышает число IgM-антителопродуцентов в селезенке вне зависимости от времени гормонального воздействия. Данный эффект максимально проявляется при введении низкой дозы Т4 на антигеннезависимом этапе, а высокой дозы гормона - на антигензависимом этапе иммуногенеза. При формировании вторичного системного иммунного ответа инъекции Т4 дозозависимо повышают численность IgG-, но не IgM-антителопродуцентов в селезенке.
5. Влияние Т4 на антителогенез в условиях его воздействия на различные этапы иммуногенеза
Введение Т4 не изменяло клеточность селезенки вне зависимости от его дозы. Корреляционный анализ между уровнем АОК в селезенке и титром антител к ЭБ не выявил статистически значимых изменений у гипертиреоидных животных. Напротив, введение Т4 (40 мг/кг) после внутрибрюшинной иммунизации стимулировало формирование АОК в селезенке, в то время как малая доза гормона не оказывала существенного влияния на их генерацию. Однако титр антител к ЭБ и клеточность селезенки дозозависимо повышались. Оценка данных зависимостей показала наличие прямой корреляции у животных, которым инъецировали Т4 в дозе 0,04 мг/кг между уровнем АОК в селезенке и титром антител к ЭБ (Rs=0,72; р 0,05), что предполагает гормонзависимое усиление белоксинтезирующей функции АОК [3] .
Заключение
По результатам работы выявлено, что инъекции гормона при формировании первичного иммунного ответа в условиях системной иммунизации усиливают процессы антителогенеза, а в случае локальной иммунизации, стимулируют реакцию гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ). Эти эффекты Т4 дозозависимы и в низкой дозе проявляются при воздействии на антигеннезависимый этап иммуногенеза.
Действие высокой дозы Т4 преимущественно реализуется на антигензависимом этапе дифференцировки клеток и проявляется в активации клеточноопосредованных иммунных реакций.
Получены оригинальные данные по избирательности и разнонаправленности действия гормона на фагоцитоз лейкоцитов периферической крови и перитонеальных макрофагов на фоне формирования адаптивных иммунных реакций.
Обнаружено, что Т4 преимущественно угнетает поглотительную активность нейтрофилов крови и одновременно стимулирует ее для перитонеальных макрофагов.
Впервые в системе in vitro выявлены возможные механизмы действия Т4 на фагоцитоз интактных клеток крови и перитонеальной полости.
Установлено, что снижение нейтрофильного фагоцитоза под действием гормона может быть связано с активацией циклооксигинеза (ЦОГ), в то время как стимуляция поглотительной активности перитонеальных макрофагов Т4 не ассоциирована с Са-каналами L-типа и циклооксигинеза (ЦОГ), а опосредована другими сигнальными путями.
В теоретическом плане полученные данные расширяют представление о механизмах действия Т4 на реакции врожденного и адаптивного иммунитета.
Выявлена избирательность действия Т4 на поглотительную активность клеток разных отделов лимфомиелоидного комплекса на фоне формирования гуморальной и/или клеточной составляющей иммунного ответа.[8]
На основании полученных результатов среди них обнаружены основные тироксин-зависимые "мишени" иммунной системы, функции которых изменяются в условиях формирования системного и/или локального иммунного ответа. Определена направленность эффектов Т4 не только на поглотительную активность клеток периферической крови и перитонеальной полости, но и на 10 антителогенез и реакцию гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) в условиях воздействия на разные этапы реализации первичного и вторичного иммунного ответа.[9]
В практическом плане полученные данные следует учитывать при анализе функций иммунокомпетентных клеток в условиях гипертиреоза и при использовании препаратов Т4 в медицине.