Дослідження функціональної активності мононуклеарних клітин крові за продукцією цитокінів під впливом фотоактивних титановмісних наноматеріалів in vitro

Вплив фотоактивних наноматеріалів на функціональну активність мононуклеарних клітин периферичної крові донорів в умовах in vitro за продукцією цитокінів. Наноматеріали, здатні підвищувати функціональну активність мононуклеарних клітин периферичної крові.

Рубрика Медицина
Вид статья
Язык украинский
Дата добавления 22.06.2022
Размер файла 232,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дослідження функціональної активності мононуклеарних клітин крові за продукцією цитокінів під впливом фотоактивних титановмісних наноматеріалів in vitro

Рябовол В.М., Курченко А.І., Яворовський О.П., Савченко В.С., Таран Н.В.

Національний медичний університет імені О.О. Богомольця

РЕЗЮМЕ

ДОСЛІДЖЕННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ АКТИВНОСТІ МОНОНУКЛЕАРНИХ КЛІТИН КРОВІ ЗА ПРОДУКЦІЄЮ ЦИТОКІНІВ ПІД ВПЛИВОМ ФОТОАКТИВНИХ ТИТАНОВМІСНИХ НАНОМАТЕРІАЛІВ IN VITRO

Рябовол В.М., Курченко А.І., Яворовський О.П., Савченко В.С., Таран Н.В.

Національний медичний університет імені О.О. Богомольця

Мета роботи. Вивчити вплив фотоактивних наноматеріалів на функціональну активність мононуклеарних клітин периферичної крові (PMBC) здорових донорів в умовах in vitro за продукцією цитокінів: IL-1, IL-4, IL-6, TNF-a.

Матеріали і методи. Об'єктами дослідження слугували: нанопорошок діоксиду титану кристалічної форми - анатаз з розміром наночастинок 21-28 нм, нанокомпозит діоксиду титану з наносріблом 4% з розміром наночастинок 17-22 нм та нанорозмірне срібло розроблені Інститутом проблем матеріалознавства імені І.М. Францевича.

Мононуклеарні клітини периферичної крові культивували, попередньо їх виділивши з периферичної крові донорів-добровольців, далі клітинну суспензію інкубували без стимулюючого агента та при стимуляції мітогеном ФГА в концентрації 30 мкг/мл, а також з додаванням досліджуваних наноматеріалів в концентраціях 30 мкг/мл, потім визначали концентрацію цитокі- нів імуноферментним методом.

Результати. При стимуляції мононуклеарних клітин наноматеріалами у відповідних концентраціях наноТЮ2 продукція IL-1 підвищилась до 60,38±9,04 пкг/мл ( в 1,79 разів Р<0,01), для наноTiO2-Ag - 91,75±11,49 пкг/мл (в 2,73 рази Р<0,01), для наноAg 77,35±6,2 пкг/мл (2,3 рази Р<0,01) в порівнянні з спонтанною продукцією. При додаванні до мононуклеарних клітин наноматеріалів у відповідних концентраціях наноТіО2-Ag продукція IL-6 збільшилась до 75,8 (ВІ 71,8-87,4) пкг/мл (в 5,41 раз Р<0,01), наноAg - 52,0 (ВІ 46,0-63,1) пкг/мл (в 3,71 раз Р<0,05) в порівнянні з спонтанною продукцією. При стимуляції мононуклеарних клітин наноматеріалами у відповідних концентраціях наноТіО2-Ag, продукція TNF-a збільшилась до 80,3 (ВІ 68,0-82,4) пкг/мл (в 5,43 рази Р<0,01), наноAg 37,8 (ВІ 36,7-54,2) пкг/мл (в 2,55 рази Р<0,05) в порівнянні зі спонтанною продукцією. При стимуляції мононуклеарних клітин наноматеріалами у відповідних концентраціях, наноТіО2-Ag продукція IL-4 збільшилась до 60,8 (ВІ 52,8-77,6) пкг/мл (в 3,45 рази Р<0,01), наноAg - 41,7 (ВІ 34,7-49,1) пкг/мл (в 2,37 рази Р<0,01) в порівнянні зі спонтанною продукцією.

Висновки. Експерименти в умовах in vitro показали, що наноматеріали у концентраціях 30 мкг/мл для наноТіО2-Ag та наноAg здатні підвищувати функціональну активність мононуклеарних клітин периферичної крові за продукцією прозапальних цитокінів IL-1, IL- 6, TNF-a та продукцію IL-4 у донорів (P<0,05), що свідчить про потенційний вплив на формування хронічного запалення та алергічних реакцій у відповідній категорії працівників нановиробництва.

Ключові слова: наночастинки, імунотоксикологія, нанодіоксид титану, композит нанодіоксиду титану з наносріблом, цитокіни IL-1, IL-6, TNF-a, IL-4.

РЕЗЮМЕ

наноматеріал мононуклеарна клітина кров

ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ МОНОНУКЛЕАРНЫХ КЛЕТОК КРОВИ С ПРОДУКЦИЕЙ ЦИТОКИНОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ФОТОАКТИВНЫХ ТИТАНОСОДЕРЖАЩИХ НАНОМАТЕРИАЛОВ IN VITRO

Рябовол В.М., Курченко А.И., Яворовский А.П., Савченко В.С., Таран Н.В.

Национальный медицинский университет имени А.А. Богомольца

Цель работы. Изучить влияние фотоактивных наноматериалов на функциональную активность мо- нонуклеарных клеток периферической крови (PMBC) здоровых доноров в условиях in vitro за продукцией цитокинов: IL-1, IL-4, IL-6, TNF-a.

Материалы и методы. Объектами исследования служили нанопорошок диоксида титана кристаллической формы - анатаз с размером наночастиц 21-28 нм, нанокомпозит диоксида титана с наносеребром 4% с размером наночастиц 17-22 нм и наноразмерное серебро разработаны Институтом проблем материаловедения имени И.М. Францевича.

Мононуклеарные клетки периферической крови культивировали, предварительно их выделив из периферической крови доноров-добровольцев, дальше клеточную суспензию инкубировали без стимулирующего агента и при стимуляции митогеном ФГА в концентрации 30 мкг/мл, а также с добавлением исследуемых наноматериалов в концентрациях 30 мкг/ мл, затем определяли концентрацию цитокинов им- муноферментным методом.

Результаты. При стимуляции мононуклеарных клеток наноматериалами в соответствующих концентрациях, наноїЮ2 продукция IL-1 повысилась до 60,38±9,04 пкг/мл (в 1,79 раз Р<0,01), для наноТЮ2- Ад - 91,75±11,49 пкг/мл (в 2,73 раза Р <0,01), для наноАд - 77,35 ± 6,2 пкг/мл (2,3 раза Р <0,01) по сравнению со спонтанной продукцией. При добавлении к мононуклеарным клеткам наноматериалов в соответствующих концентрациях, наноТіО2-Ад продукция IL-6 увеличилась до 75,8 (CI 71,8-87,4) пкг/мл (в 5,41 раз Р <0,01), наноАд - 52,0 (CI 46,0-63,1) пкг/ мл (в 3,71 раз Р<0,05) по сравнению со спонтанной продукцией. При стимуляции мононуклеарных клеток наноматериалами в соответствующих концентрациях, наноТІО2-Ад продукция TNF-a увеличилась до

80,3 (CI 68,0-82,4) пкг/мл (в 5,43 раза Р<0,01), наноАд - 37,8 (CI 36,7-54,2) пкг/мл (в 2,55 раза Р<0,05) по сравнению со спонтанной продукцией. При стимуляции мононуклеарных клеток наноматериалами в соответствующих концентрациях, наноТіО2-Ад продукция IL-4 увеличилась до 60,8 (CI 52,8-77,6) пкг/мл (в 3,45 раза Р<0,01), наноАд - 41,7 (CI 34,7-49,1) пкг/ мл (в 2,37 раза Р<0,01) по сравнению со спонтанной продукцией.

Выводы. Эксперименты в условиях in vitro показали, что наноматериалы в концентрациях 30 мкг/ мл для наноТіО2-Ад и наноАд способны повышать функциональную активность мононуклеарных клеток периферической крови с продукцией провоспа- лительных цитокинов IL-1, IL-6, TNF-a и продукцию IL-4 у доноров (P<0,05), что свидетельствует о потенциальном воздействии на формирование хронического воспаления и аллергических реакций в соответствующей категории работников нанопроизводства.

Ключевые слова: наночастицы, иммунотоксикология, нанодиоксид титана, композит нанодиок- сида титана с наносеребром, цитокины IL-1, IL-6, TNF-a, IL-4.

SUMMARY

A STUDY OF THE INFLUENCE OF PHOTOACTIVE TITANIUM COMPOSITE NANOPARTICLES ON THE FUNCTIONAL ACTIVITY OF CYTOKINE-PRODUCING MONONUCLEAR BLOOD CELLS IN VITRO

Riabovol V., Kurchenko A., Yavorovskyi A., Savchenko V., Taran N.

Водотоке National Medical University

Objective. To study the effect of photoactive nanoparticles on the functional activity of peripheral mononuclear blood cells (PMBC) of healthy donors for the in-vitro production of cytokines: IL-1, IL-4, IL-6, TNF-a.

Materials and methods. Subjects used in the study are: crystalline titanium dioxide nanopowder - anatase with a nanoparticle size of 21-28 nm; nanocomposite of titanium dioxide with 4% nanosilver, nanoparticle size 1722 nm; nanosized silver; developed by the Frantsevich Institute of Materials Science.

Mononuclear cells of peripheral blood were cultured ahead of time by deriv^ them from peripheral blood of volunteer donors. The cell suspension was further incubated without a stimulate agent and with РНА stimulation гыг1д mitogen (30 цд/ml concentration), as well as with the addition of the studied nanoparticles (30 цд/ ml concentration). Finally, the concentration of cytokines was determined by means of an immunosorbent assay.

Results. Compared to spontaneous production, the stimulation of mononuclear cells with nanoparticles in the accord^ concentration of nanoTiO2 resulted in the production of the IL-1 increase to 60.38±9.04 pkg/ ml (1.79 times P<0.01), for nanoTiO2-Ag - 91.75±11.49 pkg/ml (2.73 times P<0.01), for nanoAg - 77.35±6.2 pkg/ml (2.3 times P<0.01).

When nanoparticles were added to the mononuclear cells in the accord^ concentration of nanoTiO2-Ag, the production of IL-6 increased to 75.8 (CI 71.8-87.4) pkg/ ml (5.41 times P<0.01), nanoAg - 52,0 (CI 46.0-63.1) pkg/ml (3.71 times P<0.05), compared to spontaneous production.

When mononuclear cells were stimulated with nanoparticles in the accord^ concentration of nano- ЛЮ2-Ад, the production of TNF-a increased to 80.3 (CI 68.0-82.4) pkg/ml (5.43 times P<0.01), nanoAg - 37,8 (CI 36.7-54.2) pkg/ml (2.55 times P<0.05), compared to spontaneous production.

Compared to spontaneous production, the stimulation of mononuclear cells with nanoparticles in the ac- ^г^ид concentration of nanoTiO2-Ag resulted in the production of IL-4 increase to 60.8 (CI 52.8-77.6) pkg/ ml (3.45 times P<0.01), nanoAg - 41,7 (CI 34.7-49.1) pkg/ml (2.37 times P<0.01).

Conclusion. The in vitro experiments have evidenced that nanoparticles at a concentration of 30 цд/ ml for nanoTiO2-Ag and nanoAg are central in increasing functional activity of PMBC product proinflammatory cytokines IL-1, IL-6, TNF-a and product IL-4 in donors (P<0.05). The aforementioned data demonstrates a negative effect of nanoparticles on nanotechnology industry workers caus^ them to develop chronic inflammatory response and allelic reactions.

Key words: nanoparticles, immuno^^^y, titanium dioxide nanoparticles, nanoparticles of composite titanium dioxide with silver, cytokines IL-1, IL-6, TNF-a, IL-4-.ції 30.08.2021р.

Зростаючий попит використання нанома- теріалів викликає занепокоєння щодо їхнього потенційного шкідливого впливу на працівників в умовах нановиробництва. Потенційна роль наноматеріалів у розвитку та загостренні професійних захворювань розкривається експериментальними дослідженнями в умовах in vivo та in vitro [2, 3].

Протягом останніх десятиліть було встановлено, що провідна роль імунної системи в підтримці гомеостазу організму, в протиінфек- ційному і протипухлинному захисті, у розвитку запальних, алергічних, автоімунних та імуноде- фіцитних захворювань. З'ясовано, що функції імунної системи людини можуть істотно змінюватися у бік посилення або пригнічення під дією багатьох ендогенних і екзогенних факторів навколишнього середовища, які здатні впливати на різні ланки імунної системи і змінювати силу, характер і напрям імунних реакцій. Основний шлях надходження наночастинок в умовах виробництва є інгаляційний і перкутанний, що створює ризик до розвитку у операторів нано- технологічних установок бронхіальної астми, алергічних ринітів, кон'юнктивітів, контактних дерматитів [1]. Дослідження шкідливого впливу наночастинок на імунну систему набуває пріоритетного значення в області сучасної імуноток- сикології.

Для клінічного прогнозу виникнення і перебігу професійних захворювань у працівників нановиробництва важливим стає визначення чутливої ланки імунітету при впливі сучасних наноматеріалів, для яких характерні певні фі- зико-хімічні особливості, що впливають на механізм їх біологічної дії. При виготовленні на- нопорошків мають місце ручні операції і тому є ризик вдихання внаслідок забруднення повітря робочої зони пиловими частками як ультрамікроскопічного, так і нанодіапазону, а також потрапляння їх на одяг, шкіру та слизові оболонки працівника [4]. З сучасних даних літератури відомо, що наночастинки здатні долати біологічний бар'єр, розповсюджуватися по всьому організму та викликати відповідні реакції з боку різних органів і систем, в тому числі імунної.

Питання впливу фотоактивних наноматеріалів (наноТіО2, наноТіО2-Ад) на імунні реакції до кінця не вивчено, що потребує подальших досліджень в умовах in vivo та in vitro.

МЕТА

Вивчити вплив фотоактивних наноматеріалів на функціональну активність мононуклеарних клітин периферичної крові (PMBC) здорових донорів в умовах in vitro за продукцією цитокінів: IL-1, IL-4, IL-6, TNF-a.

МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ

Об'єктами дослідження слугували нанопорошок діоксиду титану (наноТіО2, кристалічна форма - анатаз, » 21-28 нм, питома поверхня м2/г), нанокомпозит діоксиду титану з на- носріблом (наноТіО2-Ад, » 17-22 нм), наносрі- бло (наноАд) розроблені Інститутом проблем матеріалознавства імені І.М. Францевича. Фо- тоактивні наночастинки ТіО2 характеризуються фотокаталітичними властивостями, завдяки яким знаходять своє застосування у очищенні (знезараженні) повітря і води, сонячних батареях та сенсорах. Допований наноТЮ2 нано- розмірним сріблом (» 4% Ад), змінює фотока- талітичні властивості в сторону покращення для екологічного призначення.

У дослідженні взяли участь 30 здорових до- норів-добровольців, у яких після інформованої згоди була взята периферична кров для дослідження in vitro.

Мононуклеарні клітини периферичної крові виділяли із застосуванням градієнта щільності фіколл-верографину (1,076-1,078) і поміщали в культуральне середовище RPMI-1640, що містить 10% ембріональної телячої сироватки, 40 мкг/мл гентаміцину, 5х10М 2-меркаптоетанол і 3% L-глютаміну. Клітинну суспензію в концентрації 1,5х106 кл/мл інкубували 24 годин в СО2- інкубаторі при 37°С без стимулюючого агента, при стимуляції мітогеном ФГА, в концентрації 30 мкг/мл, а також при стимуляції наноматеріа- лами: наноТіО2, наноТіО2-Ад і наноАд по 10 мкл суспензій наночастинок в концентрації 3 мг/мл (30 мкг/мл).

Досліджувану дозу наноматеріалів розраховували, опираючись на масову концентрацію наночасток у кубометрі повітря робочої зони 5 мкг/м3 [7], далі було вирахувано об'єм повітря, який проходить через легені працівника нановиробництва за 20 років стажу та розраховано, що накопичення (поглинання)наночасток з повітря становитиме 10%. Для досліджуваних наноматеріалів використовувалися концентрації розрахованої дози 0,3 мг/кг наночастинок, що відповідає потенційному накопиченню на- ночастинок в організмі відповідної категорії працівників нановиробництва за 20 років стажу.

Імуноферментним методом (ELISA) в супернатантах мононуклеарних клітин визначали концентрацію цитокінів (IL-1, IL-6, IL-4, TNF-a), тестування проводилося за допомогою імунофер- ментного аналізатора «Stat Fax-303 Plus».

Статистична обробка інформації проведена за допомогою пакету програм «MedStat V.5.2.». Математична обробка отриманих результатів проводилася з урахуванням перевірки показників на нормальний розподіл за критерієм-W Ша- піро-Уілка. Для статистичної обробки використовувалися параметричні критерії статистики: критерій Стьюдента, дисперсійний аналіз, метод множинних порівнянь Шеффе; непараме- тричні: W-критерій Вілкоксона, ранговий одно- факторний аналіз Крускала-Уолліса, множинні порівняння за критерієм Данна. Відмінність вважали статистично значимою при P<0,05.

РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Оцінка функціональної активності мононуклеарних клітин за продукцією IL-1 під впливом наноматеріалів у донорів в умовах in vitro. IL-1 - один з важливих прозапальних цитокі- нів, який продукується активованими макрофагами, а також може продукуватися й іншими клітинами: епітеліальними, ендотеліальними, гліальними, фібробластами, кератиноцитами. Роль IL-1 в імунній відповіді надзвичайно важлива. Продукція IL-1 слугує регуляторним механізмом у відповідь організму на пошкодження. Під його впливом у момент презентації макрофагами антигенного пептиду Т-лімфоцитам- хелперам 1 типу останні починають продукувати IL-2. Крім того, одночасно під впливом IL-1 на Т-лімфоцитах експресуються рецептори до IL-2. Таким шляхом, створюються умови для подальшої проліферації лімфоцитів і дозрівання клону специфічно активованих клітин. IL-1 підсилює експресію молекул клітинної адгезії, що призводить до підвищення продукції інших проза- пальних цитокінів - IFN-a, TNF-a, IL-6, IL-8 і активує гранулоцити, фібробласти, остеокласти, кератиноцити, NK-клітини [4]. У зв'язку з цим, вкрай важливим є вивчення можливого впливу фотоактивних наноматеріалів на продукцію IL-1 мононуклеарними клітинами донорів при впливі на них в умовах in vitro. Отримані результати представлені на рисунку 1.

Рисунок 1. Порівняльна продукція IL-1 мононуклеарними клітинами in vitro у донорів під впливом фотоактивних наноматеріалів

Як з'ясувалося (Рис.1) в процесі дослідження, спонтанна продукція IL-1 мононуклеарни- ми клітинами периферичної крові в системі in vitro склала середнє (М)± середнє квадратичне відхилення (SD) 33,65±12,83 пкг/мл. При додаванні мітогена фітогемоглютиніна (мітоген ФГА) продукція клітинами IL-1 підвищувалася до 118,1±14,73 пкг/мл. При стимуляції монону- клеарних клітин наноматеріалами у відповідних концентраціях наноТіО2 продукція IL-1 підвищилась до 60,38±9,04 пкг/мл (в 1,79 разів Р<0,01), для наноТіО2-Ад - 91,75±11,49 пкг/мл (в 2,73 рази Р<0,01), для наноАд - 77,35±6,2 пкг/мл (2,3 рази Р<0,01) у порівнянні зі спонтанною продукцією. Порівнюючи вплив наноматеріалів між собою на функціональну активність монону- клеарних клітин під дією наноТіО2-Ад, спостерігаємо збільшення продукції IL-1 в 1,52 рази (Р<0,01) та під дією наноАд в 1,28 рази (Р=0,02) в порівнянні з наноТіО2.

Оцінка функціональної активності монону- клеарних клітин за продукцією IL-6 під впливом нанокомпозитних матеріалів у донорів в умовах in vitro. IL-6, як відомо, регулює імунну відповідь, фазу гострої відповіді, запалення, онкогенез і гемопоез. Однією з основних функцій IL-6 є регуляція процесів дозрівання антитіло продукуючих клітин із B-лімфоцитів і самої продукції іму- ноглобулінів. Результати дослідження продукції in vitro IL-6 під впливом нанокомпозитних матеріалів представлені на рисунку 2.

Рисунок 2. Порівняльна продукція IL-6 мононуклеарними клітинами in vitro у донорів під впливом фотоактивних наноматеріалів

Як видно з рис. 2, спонтанна продукція IL-6 мононуклеарними клітинами крові характеризувалася рівнем медіани (М) (95% вірогідний інтервал, ВІ) 14,0 (ВІ 12,6-25,8) пкг/мл. Під впливом мітогену ФГА спостерігалося підвищення продукції IL-6 до рівня 123,4 (ВІ 100,0129,7) пкг/мл. При додаванні до мононуклеарних клітин наноматеріалів у відповідних концентраціях наноТіО2-Ад, продукція IL-6 збільшилась до 75,8 (ВІ 71,8-87,4) пкг/мл (в 5,41 раз Р<0,01), наноАд - 52,0 (ВІ 46,0-63,1) пкг/мл (в 3,71 разів Р<0,05) в порівнянні зі спонтанною продукцією. Порівнюючи вплив наноматеріалів між собою на функціональну активність моно- нуклеарних клітин за продукцією IL-6, спостерігаємо при додаванні наноТіО2-Ад збільшення в 2,1 рази (Р<0,05) в порівнянні при дії на- ноТіО2.

Оцінка функціональної активності монону- клеарних клітин крові за продукцією TNF-a під впливом наноматеріалів у донорів в умовах in vitro. Фактор некрозу пухлин (TNF-a) продукується різними типами клітин, включаючи моно- цити-макрофаги, Т- і В-лімфоцити. TNF-a відноситься до класичних прозапальних цитокінів, який здатний активувати респіраторний вибух у нейтрофільних лейкоцитах та призводить до посилення кілінгової активності фагоцитуючих клітин. Крім того, TNF-a посилює синтез лім- фокінів хелперними Т-лімфоцитами і стимулює ріст В-клітин. У високій концентрації він є важливим медіатором, що викликає розвиток ендотоксин-індукованого септичного шоку. TNF-a сприяє проліферації Т- і В-лімфоцитів, активації ЕК-клітин і макрофагів, підсилює продукцію простагландинів, за посередництва яких реалізуються багато токсичних ефектів [4]. Отримані результати впливу різних нано- композитних матеріалів на продукцію TNF-a в умовах in vitro представлені на рис.3.

TNF-a

Рисунок 3. Порівняльна продукція TNF- мононуклеарними клітинами in vitro у донорів під впливом фотоактивних наноматеріалів

Як видно з рис. 3, медіана спонтанної продукції TNF-а становила 14,8 (ВІ 11,7-18) пкг/ мл. Під впливом мітогену ФГА виявлено підвищення продукції TNF-a до 112,3 (ВІ 94,9-116,3) пкг/мл. При стимуляції мононуклеарних клітин наноматеріалами у відповідних концентраціях, наноТіО2-Ад продукція TNF-a збільшилась до 80,3(ВІ 68,0-82,4) пкг/мл (в 5,43 рази Р<0,01), наноАд - 37,8 (ВІ 36,7-54,2) пкг/мл (в 2,55 рази Р<0,05) в порівнянні зі спонтанною продукцією. Порівнюючи вплив наноматеріалів між собою на функціональну активність мононуклеарних клітин за продукцією TNF-a , спостерігаємо при додаванні наноТіО2-Ад збільшення в 3,08 рази (Р<0,05) в порівнянні при дії наноТіО2.

Як випливає з наведеного, експерименти в умовах in vitro показали, що фотоактивні наноматеріали здатні підвищувати функціональну активність мононуклеарних клітин по продукції IL-1, IL-6 та TNF- , які в нормі регулюють взаємодію клітин імунної системи, а при запаленні виконують функції активаторів запалення і тканинного пошкодження.

Визначення функціональної активності мононуклеарних клітин крові за продукції IL-4 під впливом наноматеріалів у донорів в умовах in vitro. Як відомо, IL-4 індукує диференціювання попередників В-лімфоцитів, викликає проліферацію вже активованих В-клітин та експресію клітинних рецепторів до IgE. Дія IL-4 на ріст і диференціювання В-лімфоцитів опосередковано направлена на зв'язування IL-4 зі специфічними рецепторами на їх поверхні.

Вважають, що IL-4, який індукує проліферацію В-лімфоцитів, посилює експресію рецепторів до Fc-фрагменту IgE і є антагоністом IFN-a, пригнічуючи продукцію IL-1, TNF-a, IL-6, IL-8 і цитотоксичну активність Т-лімфоцитів, відіграє важливу роль у формуванні алергічних реакцій негайного типу.

Сьогодні існує теорія, що алергічні захворювання викликаються порушенням регуляції імунної системи внаслідок активації CD4+ Т хел- перів 2 типу і підвищеною секрецією цитокінів, включаючи IL-4, який сприяє синтезу IgE, активізації тучних клітин та еозинофілів.

В результаті розвивається алергічне запалення до розвитку алергічних захворювань (бронхіальні астма, алергічний риніт та дерматит) [8].

Отримані нами результати визначення функціональної активності мононуклеарів периферичної крові по продукції IL-4 під впливом на- нокомпозитних матеріалів у донорів в умовах in vitro представлені на рисунку 4.

Як видно з рис. 4, спонтанна продукція IL-4 клітинами мононуклеарного ряду характеризувалася рівнем 17,6 (ВІ 16,1-18,7) пкг/мл. Під впливом мітогену ФГА спостерігалося підвищення продукції IL-4 до рівня 84 (ВІ 78-98,8) пкг/мл.

При стимуляції мононуклеарних клітин наноматеріалами у відповідних концентраціях наноТіО2-Ад, продукція IL-4 збільшилась до 60,8 (ВІ 52,8-77,6) пкг/мл (в 3,45 рази Р<0,01), наноАд - 41,7 (ВІ 34,7-49,1) пкг/мл (в 2,37 рази Р<0,01) в порівнянні зі спонтанною продукцією. Порівнюючи вплив наноматеріалів між собою на функціональну активність мононуклеарних клітин за продукцією IL-4, спостерігаємо, що при додаванні наноТіО2-Ад збільшується в 2,07 разу (Р<0,01) у порівнянні з наноТіО2.

IL-4

Рисунок 4. Порівняльна продукція IL-4 мононуклеарними клітинами in vitro у донорів під впливом фотоактивних наноматеріалів

Із зазначеного випливає, що вивчення in vitro впливу сучасних фотоактивних наноматеріалів на імунокомпетентні клітини є одним з ключових параметрів при визначенні їх імуноспецифічної активності і може слугувати основою для оптимізації подальших профілактичних заходів для відповідної категорії працівників нановиробництва.

Насамперед, це стосується вивчення функціональної активності імунокомпетентних клітин шляхом аналізу їх проліферативної здатності і особливо продукції цитокінів, які відіграють роль медіаторів, що забезпечують кооперативну міжклітинну взаємодію. Патогенетичним обґрунтуванням виникнення імунодефіцитного стану у людини, що контактує з нанокомпозитними матеріалами, може слугувати зниження якості міжклітинної взаємодії між мононуклеарними клітинами периферичної крові, що пов'язано з порушеннями регуляції синтезу цитокінів [2, 4]. В останні роки, завдяки розвитку методів кількісного визначення рівнів продукції цитокінів був досягнутий значний прогрес у розумінні ролі цих речовин в нормі і при патології. Вивчення продукції цитокінів дозволяє отримати інформацію про функціональну активність різних типів імунокомпетентних клітин; про тяжкість запального процесу, його перехід на системний рівень, прогноз та стадії розвитку ряду важких ускладнень.

ВИСНОВКИ

наноматеріал мононуклеарна клітина кров

1. Експерименти в умовах in vitro показали, що наноматеріали у концентраціях 30 мкг/мл для наноТіО2-Ад та наноАд здатні підвищувати функціональну активність мононуклеарних клітин периферичної крові за продукцією про- запальних цитокінів IL-1, IL-6, TNF-a та продукцію IL-4 у донорів (P<0,05), що свідчить про потенційний вплив на формування хронічного запалення та алергічних реакцій у відповідній категорії працівників нановиробництва.

2. Під впливом наноматеріалу у концентрації 30 мкг/мл наноТіО2 на мононуклеарні клітини периферичної крові спостерігаємо статистично значиме збільшення продукції IL-1 (P<0,01), а продукція IL-6, TNF-a, IL-4 не є статистично значимою в порівнянні із спонтанною продукцією.

3. Функціональна активність мононуклеарних клітин периферичної крові за продукцією цитокінів (IL-1, IL-6, TNF-a, IL-4) зростає під впливом досліджуваних наночастинок у відповідних концентраціях у ряді наноТіО2, наноАд, наноТіО2-Ад (P<0,05), що свідчить про найбільшу потенційну небезпеку імунотоксичності наноТіО2-Ад для працівників, що працюють у відповідних умовах нановиробництва.

4. Одержані результати будуть враховані при обґрунтуванні гігієнічних нормативів для на- ноТіО2, наноАд, наноТіО2-Ад в повітрі робочої зони.

ЛІТЕРАТУРА

1. Slavin RG. Update on occupational rhinitis and asthma. АІІе^у Asthma Proc 31:437-43.doi: 10.2500/aap.2010.31.3379 .

2. Di Giampaolo L, Cavallucci E, Braga M, Renzetti A, Schiavone C, Quecchia C, et al. The persistence of alle^en exposure favors pulmonary function decline in workers with allelic occupational asthma. Int Агсіп Occup Environ Health. 2012;85:181-8. doi: 10.1007/ s00420-011-0653-4.

3. ISO/TR 27628. Workplace atmospheres. Ultrafine, nanoparticle and nano-structured aerosols. Inhalation exposure characterization and assessment, 2007. n.d.

4. Солоха Н.В., Яворовський О.П., Карлова О.О., Курченко А.І., Савченко В.С., Функціональна активність мононуклеар- них клітин крові за продукцією цитокінів під дією нанокомпозитних матеріалів в умовах in vitro, Імунологія та алергологія: наука і практика. 2'2015, с.94-98.

5. Bekker C, Brouwer DH, Tielemans E, Pronk A. Industrial production and professional application of manufactured nanomaterials-enabled end products in Dutch industries: potential for exposure. Ann Occup Hyg. 2013;57:314-27. doi:10.1093/annhyg/mes072.

6. Zhu M, Li Y, Shi J, Feng W, Nie G, Zhao Y. Exosomes as extrapulmonary signaling conveyors for nanoparticle-induced systemic immune activation. Small. 2012;8:404-12. doi:10.1002/smll.201101708.

7. Яворовський О.П., Солоха Н.В., Веремей М.І., Карлова О.О., Бобир В.В., Чоботар А.П. Гігієнічна оцінка виробничих чинників як основа управління ризиками у роботі операторів з одержання нанопорошків нітриду титану, дисиліциду хрому і діоксиду цирконію, Довкілля та здоров'я. 2016 №4 (80), с.63-68.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.