Влияние сочетанного действия гипоксии и гипертермии на функциональную активность альвеолярных макрофагов


Развитие острой альвеолярной гипоксии при воспалении мозга, интоксикации, повреждении грудной клетки, обструкции верхних дыхательных путей и других патологических процессах является общеизвестным фактом. Часто это состояние опровождается резким повышением температуры. Несмотря на это сведения о сочетанном влиянии гипоксии и гипертермии на функциональное состояние клеток легких крайне малочисленны.

Одними из первых в очаге воспаления легочной гкани появляются альвеолярные макрофаги. Поглощая вдыхаемые микроорганизмы и другие вещества, а также секретируя биологически активные продукты, альвеолярные макрофаги играют важную роль в регуляции воспалительных реакций. Этот бесспорный на сегодняшний день факт позволяет предположить, что изменения функциональной активности альвеолярных макрофагов в условиях низкого содержания альвеолярного кислорода и повышенной температуры могут определять течение и исход заболевания. Поэтому целью настоящей работы было изучение влияния совместного действия гипоксии и гипертермии на один из важнейших факторов неспецифической резистентности организма - поглотительную способность альвеолярных макрофагов.

Исследование проводилось на 20 крысах-самцах Вистар массой 150-200 г. Альвеолярные макрофаги крыс получали из бронхоальвеолярной лаважной жидкости. Для этого производили лаваж изолированных легких раствором, содержащим 140 ммоль NaCl, 5 ммоль KCl, 2,5 ммоль фосфатный буфер, 10 ммоль HEPES, 6 ммоль глюкоза, 0,2 ммоль EGTA, рН 7,40. Лаважную жидкость фильтровали и центрифугировали втечение 10 мин (900 об/мин, 4° С). Клеточный осадок ресуспендировали в 3 мл питательной среды DME (Sgma, США) с добавлением в нее антибиотиков и L-глутамина. В серии опытов далее в среду вводили модуляторы клеточного метаболизма - тетрафорболмеристилацетат, дибутирилцАМФ и АТФ (Sigma, США) в конечной концентрации 10−7, 10−4 и 10−5 М соответственно. Клеточную суспензию высевали на пластиковые чашки Петри (2,5 х 105 макрофагов на чашку) и инкубировали 2 часа в условиях нормального снабжения кислородом и в условиях гипоксии (1-10% O2, 5% СO2, 85% N2; 2-5% O2, 5% СO2, 90% N2) в интервале температур 37-42° С. Aльвеолярные макрофаги выделяли из смеси альвеолярных клеток путем прилипания их к поверхности чашек Петри. После инкубации жидкую фазу отсасывали, к прилипшим макрофагам добавляли свежую питательную среду (без антибиотиков) и 0.1 мл бактериальной суспензии St. aureus из расчета 5 х 104 на чашку. После 1 часа инкубации чашку промывали, клетки фиксировали метанолом, окрашивали по Романовскому - Гимзе и микроскопировали с применением иммерсионного объектива. Оценивались фагоцитарный показатель (ФП) - процент фагоцитирующих клеток из общего числа макрофагов и фагоцитарное число - среднее количество микробных частиц, поглощенных активным макрофагом. Контролем служили альвеолярные макрофаги, инкубировавшиеся при 37° С и нормальном снабжении кислородом.

Гипоксия подавляла фагоцитарную активность альвеолярных макрофагов уже при 37° С. Уменьшение концентрации кислорода в системе до 10, а затем до 5% приводило к достоверному снижению фагоцитарного показателя на 26 и 32%. При введении в среду инкубации известных модуляторов метаболизма альвеолярных макрофагов - тетрафорболмеристилацетата, дибутирилцАМФ и АТФ в нормальных условиях (20% O2, t 37° С) только один из них, тетрафорболмеристилацетат, оказывал стимулирующий эффект на функциональную активность альвеолярных макрофагов, в то время как АТФ и дибутирилцАМФ угнетали фагоцитоз на 49 и 63% соответственно. Однако в условиях гипоксии способность тетрафорболмеристилацетата стимулировать фагоцитарную активность исчезала.

Повышение температуры от 37 до 42° С не изменяло функциональную активность альвеолярных макрофагов в условиях нормоксии, а при гипоксии даже увеличивало ингибирующий эффект нехватки O2 на фагоцитарный показатель альвеолярных макрофагов. В присутствии клеточного модулятора тетрафорболмеристилацетата и при последующем инкубировании альвеолярных макрофагов при различной температуре угнетение фагоцитоза имело место как в условиях гипоксии, так и при нормальном снабжении кислородом. В то же время введение тетрафорболмеристилацетата и дибутирилцАМФ не приводило к существенным изменениям фагоцитарной активности альвеолярных макрофагов в условиях гипертермии.

Экспериментальное изучение влияния гипоксии и гипертермии на фагоцитарное число альвеолярных макрофагов показало, что использование добавок тетрафорболмеристилацетата, АТФ и дибутирилцАМФ приводило к достоверному снижению данного показателя. Воздействие гипоксии практически в одинаковой степени уменьшало фагоцитарное число как в присутствии клеточных модуляторов, так и без таковых. Увеличение степени гипоксии (от 10 до 5% O2) не приводило к усугублению первоначально возникших изменений. Сочетание гипоксии и гипертермии фактически не сказывалось на изменении фагоцитарного числа. На основании полученных результатов можно сделать вывод, что развитие в системе гипоксии и гипертермии приводит к достоверному уменьшению числа фагоцитирующих альвеолярных макрофагов, практически не изменяя количество поглощенных микробных частиц.

Таким образом, проведенное исследование позволяет прийти к заключению, что при нехватке кислорода происходит подавление поглотительной способности альвеолярных макрофагов. Оно проявляется даже в условиях нормотермии. Рост температуры усугубляет эти изменения. Введение же в систему известных клеточных модуляторов, таких как тетрафорболмеристилацетат, АТФ и дибутирилцАМФ, либо не изменяло (АТФ и дибутирилцАМФ), либо даже обостряло ситуацию (тетрафорболмеристилацетат). Полученные данные следует учитывать при разработке схем терапии заболеваний легких, сопровождающихся гипоксией и повышенной температурой. Очевидно, что предлагаемые средства могут быть малоэффективными, если будут реализовывать свое действие посредством аденилатциклазно-протеинкиназного механизма проведения внешнего сигнала в клетку, направленного на повышение уровня цАМФ.

Лобанова Е. М.
Белорусский государственный медицинский университет.

(Опубликовано в журнале "Медицинская панорама" № 10, ноябрь 2004)