Шаравьева Ирина Леонидовна — кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории биохимии развития микроорганизмов.
614000, Пермь, ул. Ленина, 11.
Тел.: 8 (912) 781-81-25.
Irina L. Sharavyeva - PhD (Biology), Research Associate, Laboratory of Developmental Biochemistry of Microorganisms, Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Ural Branch, Russian Academy of Sciences.
614000, Perm, Lenin str., 11.
Phone: 7 (912) 781-81-25.
Гейн Сергей Владимирович — доктор медицинских наук, директор ИЭГМ УрО РАН; профессор кафедры микробиологии и иммунологии ПГНИУ.
Пермь.
Sergei V. Gein - PhD, MD (Medicine), Director, Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; Professor, Department of Microbiology and Immunology, Perm State University.
Perm.
Холодовой стресс индуцируется действием низкой температуры окружающей среды (воздух, вода) и оказывает существенное влияние на функционирование иммунной системы — модулирует пролиферацию лимфоцитов, секрецию цитокинов клетками врожденного и адаптивного иммунитета, экспрессию мРНК. Однако механизмы, ответственные за влияние холода на иммунитет остаются неясными. Ранее нами было показано, что холодовой стресс выражено модулирует реакции врожденного иммунитета — приводит к усилению секреции макрофагами активных форм кислорода, IL-10, но не влияет на продукцию провоспалительных цитокинов IL-1β и TNFα. Цель работы — оценить влияние острого холодового стресса на показатели адаптивного иммунитета: антителогенез, продукцию спленоцитами мыши IL-2, IL-4, IFNγ, а также на продукцию IL-12 и кислородных радикалов с учетом временной динамики. Объектом исследования служили белые мыши самцы. Животные были разбиты на следующие группы: 1-я — контрольная, 2-я — холодовой стресс — 20 °С 10 мин, 3-я — холодовой стресс — 20 °С 60 мин. Одну часть животных через 1 ч после окончания экспериментальных воздействий внутрибрюшинно сенсибилизировали эритроцитами барана (108 клеток в 0,2 мл в 0,9% NaCl). На 5-е сутки оценивали в селезенке число антителообразующих клеток методом локального гемолиза в геле агарозы. Другую часть мышей — через 1 и 6 ч после окончания стрессорного воздействия выводили из эксперимента, выделяли селезенку и клетки перитонеальной полости. Определение концентрации цитокинов в супернатантах проводили с использованием иммуноферментных тест-систем, продукцию активных форм кислорода перитонеальными макрофагами оценивали с помощью реакции люминолзависимой хемилюминесценции. Установлено, что 10- и 60-минутный холодовой стресс не оказывали статистически значимого влияния на антителогенез, спонтанную и стимулированную продукцию IL-4 спленоцитами, на фоне 60-минутного стресса наблюдалось угнетение продукции IL-2. В то же время оба варианта стресса угнетали продукцию спленоцитами IFNγ, у животных, подвергнутых 60-минутному охлаждению, было выявлено также снижение продукции IL-12. Помимо этого, 60-минутный стресс приводил к выраженному и стойкому увеличению продукции кислородных радикалов, которые могут оказывать негативное влияние на развитие иммунных реакций. Таким образом, острый холодовой стресс приводил к угнетению продукции спленоцитами цитокинов Т-клеточного звена иммунитета.
Current literature contains a large amount of data on the modifying effect of cold stress on the functions of immune cell system, in particular, on the secretion of cytokines by the cells of innate and adaptive immunity, mRNA expression. However, the modulatory mechanisms of cold stress effects upon immune response are still not studied in details. We have previously shown that cold stress strongly modulates innate immunity reactions, in particular, leads to increased macrophage secretion of reactive oxygen species, IL-10, but does not affect production of pro-inflammatory cytokines (IL-1β and TNFα. In this work, we aimed for evaluation of effects exerted by acute cold stress upon some adaptive immunity indices, i.e., antibody synthesis, production of IL-2, IL-4, IFNγ by murine splenocytes as well as production of IL-12 and oxygen radicals, taking into account appropriate time-dependent changes. Materials and methods. White male mice were the object of the present study. The animals were divided into the following groups: 1st (control), 2nd (cold stress exposure, at -20 °С for 10 min), 3rd (cold stress at -20 °С for 60 min). Subgroups of the animals were intraperitoneally sensitized with sheep erythrocytes (108 cells in 0.2 ml in 0.9% NaCl) one hour after ending of the cold exposure. On the day 5, the number of antibody-forming cells in the spleen was assessed by the method of local hemolysis in agarose gel. The other subgroup of animals was removed from the experiment 1 and 6 hours after the end of stress exposure, the spleen and cells were isolated from peritoneal cavity. The cytokine concentrations in supernatants were determined by means of enzyme-linked immunosorbent assay systems; production of reactive oxygen species in peritoneal cells was assessed using a luminol-dependent chemiluminescence reaction. It was established that 10- and 60-min cold stress did not have a statistically significant effect on the antibody production, spontaneous and stimulated production of IL-4 by splenocytes. However, inhibition of IL-2 production was observed 60 min following cold stress of either type. At the same time, inhibited IFNγ production was revealed after the both stress regimens. In the animals subjected to cooling for 60 min, a decrease in IL-12 production was also detected. In addition, the 60-min stress led to a pronounced and persistently increased production of oxygen radicals, which may exert negative effects on the development of immune responses. Hence, the acute cold stress led to inhibition of the production of cytokines related to the T cell immune response.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.