Ratio of immune indices in women of the semi-arid region

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

Environmental and climatic factors have a significant impact on the immune system, shaping its composition and functions. The semiarid region of Aleppo, characterized by hot, dry summers and moderate, wet and cold winters, is also characterized by environmental pollution such as air pollutants and industrial chemicals. The interaction of these environmental and climatic factors can impair immune function by causing inflammatory responses, compromising the integrity of immune cells, and impairing the body’s ability to mount an effective immune response. To date, the physiological characteristics of the parameters of the human blood system and the development of physiological reactions of adaptive immune homeostasis depending on the territory of residence have not been sufficiently studied. In this work, we studied the state of immune indices in women living in the semi-arid region. Thirty women aged from 20 to 60 years without chronic and acute diseases were examined. Immunocompetence was assessed using white blood cell count, lymphocyte subset analysis and calculation of immune indices including neutrophil to lymphocyte ratio (NLR), lymphocyte to monocyte ratio (LMR), systemic inflammatory response index (SIRI), immunoregulatory index (CD4+/ CD8+) and lymphoproliferation ratio and apoptosis (CD10+/CD95+ and CD71+/CD95+). The results of the analysis showed that the median NLR was 2.18 (1.50-2.90), LMR 6.66 (5.47-8.87), SIRI 0.64 (0.45-0.98), immunoregulatory index 0.99 (0.84-1.27) and the ratio of lymphoproliferation processes to apoptosis (CD10+/ CD95+ and CD71+/CD95+) 0.95 (0.65-1.29) and 0.94 (0.78-1.11), respectively, which indicates a stressful state of immune homeostasis and signs of premature aging of the immune system. Neutrophil-lymphocyte ratio (NLR), lymphocyte-monocyte ratio (LMR), systemic inflammatory response index (SIRI), immunoregulatory index (CD4+/CD8+) and lymphoproliferation-apoptosis ratio were determined. (CD10+/ CD95+ and CD71+/ CD95+) in the examined women of the semiarid climate zone of residence, emphasizes the stressful level of immune homeostasis. The results obtained highlight the need for systematic individual biomedical monitoring to maintain immune homeostasis in populations inhabiting similar environmental conditions.

Full Text

Введение

Экологические и климатические факторы оказывают влияние на долю и функцию иммунокомпетентных клеток. Известно, что факторы окружающей среды, такие как химические вещества, нарушают работу эндокринной системы, состояние микробиоты и могут моделировать иммунный гомеостаз [7, 8].

Одним из наиболее надежных методов для оценки состояния иммунного гомеостаза является мониторинг иммунокомпетентности путем определения количества лейкоцитов и их субпопуляций как в абсолютных, так и в относительных значениях и определение их соотношения (иммунные индексы) [1, 3, 14].

В последние десятилетия получила распространение практика количественной оценки иммунологических параметров в исследованиях, связанных с окружающей средой. Объединение различных иммунологических маркеров в виде индексов оказывается полезным при оценке различных аспектов иммунной системы и проведения тщательного анализа иммунной функциональности [6].

Иммунные индексы, такие как соотношение нейтрофилов к лимфоцитам (NLR), соотношение лимфоцитов к моноцитам (LMR) и иммунорегуляторный индекс (CD4+/CD8+), часто используются для контроля и прогноза результатов лечения разных заболеваний, причем они более чувствительные, чем единичные параметры [5, 11, 13]. Индекс системного воспалительного ответа (SIRI) представляет собой недавно разработанный прогностический параметр, полученный на основе относительных пропорций числа периферических нейтрофилов, моноцитов и лимфоцитов (полученный по формуле количество нейтрофилов × количество моноцитов/количество лимфоцитов). Предыдущие исследования показали, что SIRI служит отдельным прогностическим маркером при различных аутоиммунных и сердечно-сосудистых заболеваниях [2].

Пролиферация и гибель клеток являются важными механизмами, которые контролирующими состояние иммунного гомеостаза организма. Эта адаптационная связь между регуляцией клеточной пролиферации и запрограммированной гибелью клеток, которая широко распространена среди различных типов клеток, включая те, которые участвуют в иммунных реакциях, гарантирует эффективный рост иммунокомпетентных клеток и общее состояние здоровья организма. Последствия несбалансированной пролиферации и апоптоза клеток приведут к неконтролируемой скорости роста и дисфункции многих физиологических процессов [9].

Все вышеперечисленные параметры изучены в связи с разными заболеваниями, но их значения мало изучены у здоровых людей в связи с местом приживания.

Целью нашей работы является выявление значения разных иммунных индексов у практически здоровых женщин, проживающих в семиаридном регионе.

Материалы и методы

В рамках государственного задания № 122011700267-5, обследовано 30 женщин, 20-60 лет (в среднем 38,5±2,4 года), жителей г. Алеппо, Сирия (Семиаридный климатический регион). У всех обследованных лиц в анамнезе не имелись хронические или острые заболевания. Обследование проводили с письменного согласия респондентов с соблюдением основных норм биомедицинской этики в соответствии с документом «Этические принципы проведения медицинских исследований с участием людей в качестве субъектов исследования» (Хельсинкская декларация Всемирной медицинской ассоциации 1964). Этический протокол № 4, 10.02.2022.

Первый этап исследования выполнен на базе лаборатории биохимии, институт естественных наук, Алеппо университет, первый этап включал взятие крови, определение общего количества лейкоцитов стандартным методом в камере Горяева, подготовку мазков крови стандартным методом по Романовскому-Гимзе, мазков лимфоцитов с помощью фиколла (1,077) с их фиксацией для дальнейшей обработки и подсчета.

Второй этап выполнен на базе лаборатории физиологии иммунокомпетентных клеток, институт физиологии природных адаптации, ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН. Второй этап включал подсчет лейкоцитарной формулы, определение процентного содержания субпопуляции лимфоцитов (лимфоциты с маркером к лимфопролиферации CD10+, лимфоциты с рецептором к трансферрину CD71+ и лимфоциты с маркером к апоптозу CD95+) методом непрямой иммунопероксидазной реакции с использованием моноклональных антител на препаратах лимфоцитов типа «высушенная капля» с применением пероксидазного конъюгата и окрашиванием раствором хромогена.

Иммунологическое обследование включали определение соотношение нейтрофилов к лимфоцитам (NLR), соотношение лимфоцитов к моноцитам (LMR), Индекс системного воспалительного ответа (SIRI), иммунорегуляторный индекс (CD4+/CD8+) и соотношение лимфопролиферации к апоптозу (CD10+/CD95+ и CD71+/ CD95+).

Статистический анализ осуществляли с помощью Microsoft Excel 2019 и SPSS 25. Отсутствие нормального распределения определяли с помощью критерия Шапиро–Уилка. Медиану (Ме), процентильные интервалы (Q0,25-Q0,75) и 95%-ный доверительный интервал (нижняя граница-верхняя граница) использовали для представления полученных результатов.

Результаты и обсуждение

Анализ показал, что медиана соотношения нейтрофилов к лимфоцитам составляет 2,18 (1,50-2,90) с 95%-ным доверительным интервалом (1,91-2,80) (табл. 1), что, согласно работе Zahorec R. [15], находится в пределах низкого воспалительного стресса (2-3) и служит ранним показателем напряжения иммунных реакций.

 

Таблица 1. Медиана и 95%-доверительный интервал иммунных индексов у женщин жителей семиаридного региона

Table 1. Median and 95%-confidence interval immune indices in women residents of the semi-arid region

Показатель

Parameter

Медиана (Q0,25-Q0,75)

Median (Q0.25-Q0.75)

95% доверительный Интервал

95% confidence Interval

NLR

2,18 (1,50-2,90)

(1,91-2,80)

LMR

6,66 (5,47-8,87)

(6,33-8,40)

SIRI

0,64 (0,45-0,98)

(0,60-0,95)

CD4+/CD8+

0,99 (0,84-1,27)

(0,95-1,40)

CD10+/CD95+

0,95 (0,65-1,29)

(0,80-1,24)

CD71+/CD95+

0,94 (0,78-1,11)

(0,83-1,10)

 

Медиана соотношения лимфоцитов к моноцитам составляет 6,66 (5,47-8,87) с 95%-ным доверительным интервалом (6,33-8,40), что является положительным показателем (выше 3) в прогнозе возможности выздоровления от разных типов заболеваний, а также снижении возможности развития заболевания сердечно-сосудистой системы [12].

Медиана индекса системного воспалительного ответа (SIRI) составляет 0,64 (0,45-0,98) с 95%-ным доверительным интервалом (0,60-0,95). Хотя медиана SIRI находится ниже 0,75, что считается положительным прогнозом, связанным с низкой возможностью развития нарушения физиологических функций сердечно-сосудистой системы и метаболических процессов [4], но доверительный интервал и уровень SIRI у 33,3% обследуемых указывает на то, что у женщин семиаридного региона есть умеренная предрасположенность к развитию заболеваний сердечно-сосудистой системы и нарушения метаболических процессов.

Медиана иммунорегуляторного индекса (CD4+/CD8+) составляет 0,99 (0,84-1,27) с 95%-ным доверительным интервалом (0,95-1,40), что находится на нижней границе пределов оптимальных физиологических значений (1,0-3,5) с регистрацией 50% перевернутых значений у обследуемых женщин за счет относительного снижения содержания Т-хелперов (CD4+) и относительного повышения содержания цитотоксических Т-лимфоцитов (CD8+), что считается фактором риска старения иммунной системы и нарушения иммунного гомеостаза [10].

Медиана соотношения процессов лимфопролиферации к апоптозу (CD10+/CD95+) и (CD71+/ CD95+) составляет 0,95 (0,65-1,29) и 0,94 (0,78-1,11) соответственно. С 95%-ным доверительными интервалами (0,80-1,24) и (0,83-1,10) соответственно, что указывает на состояние равновесия между процессами лимфопролиферации и апоптоза с признаками стремления к преодолению процесса апоптоза над лимфопролиферацией, что в свою очередь служит признаком преждевременного старения иммунной системы [10].

Заключение

Исследование дает представление об иммунных показателях и потенциальные последствия для здоровья женщин 20-60 лет, проживающих в семиаридном регионе. Результаты показывают тонкую картину иммунного гомеостаза в этой популяции, на которую влияют факторы окружающей среды и климата семиаридной зоны проживания. Анализ различных иммунных маркеров, таких как соотношение нейтрофилов и лимфоцитов (NLR), соотношение лимфоцитов и моноцитов (LMR), индекс системного воспалительного ответа (SIRI), иммунорегуляторный индекс (CD4+/CD8+) и соотношение лимфопролиферации и апоптоза. (CD10+/CD95+ и CD71+/CD95+) подчеркивают стрессовый уровень иммунного гомеостаза.

В то время как некоторые индексы, такие как соотношение лимфоцитов и моноцитов, предполагают положительный прогноз, другие предполагает потенциальные риски для здоровья, такие как индекс системной воспалительной реакции и индекс иммунорегуляции. Более того, равновесие между процессами лимфопролиферации и апоптоза, хотя и склоняющееся к апоптозу, предполагает состояние старения иммунной системы.

Полученные результаты способствуют пониманию динамики иммунитета у здоровых людей в конкретных условиях окружающей среды и требуют дальнейших исследований для установления референтных значений изученных показателей, выяснения долгосрочных последствий для здоровья и потенциальных вмешательств для поддержания иммунного гомеостаза в популяциях, проживающих в аналогичных климатических регионах. Такие идеи имеют решающее значение для разработки целевых стратегий здравоохранения, адаптированных к уникальным иммунным профилям различных групп населения.

Благодарности

Авторы выражают благодарность заведующему лаборатории биохимии Университета Алеппо, Сирия, профессору Нидаль Раджеху за помощь в организации регионального фрагмента исследования.

×

About the authors

M. S. Kabbani

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: Sohibmsk@hotmail.com

Research Associate

Russian Federation, Arkhangelsk

L. S. Shchegoleva

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: Sohibmsk@hotmail.com

PhD, MD (Biology), Professor, Chief Research Associate, Head, Laboratory of Physiology of Immunocompetent Cells

Russian Federation, Arkhangelsk

E. Yu. Shashkova

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: Sohibmsk@hotmail.com

PhD (Biology), Senior Research Associate

Russian Federation, Arkhangelsk

References

  1. Biard C., Monceau K., Motreuil S., Moreau J. Interpreting immunological indices: The importance of taking parasite community into account. An example in blackbirds Turdus merula. Met. Ecol. Evol., 2015, Vol. 6, no. 8, pp. 960-972.
  2. Dang H., Mao W., Wang S., Sha J., Lu M., Cong L., Meng X., Li H. Systemic inflammation response index as a prognostic predictor in patients with acute ischemic stroke: A propensity score matching analysis. Front. Neurol., 2023, Vol. 13, 1049241. doi: 10.3389/fneur.2022.1049241.
  3. Demas G.E., Zysling D.A., Beechler B.R., Muehlenbein M.P., French S.S. Beyond phytohaemagglutinin: assessing vertebrate immune function across ecological contexts. J. Anim. Ecol., 2011, Vol. 80, no. 4, pp. 710-730.
  4. Elfeky S.E.F., Ali A., Moazen E.M., Alhassoon M.H., Elzanaty N.A., Alazmi N.M., Wu L., Saleh M.M. Systemic inflammatory response index as an independent predictor of severity in patients with obstructive sleep apnea. Egypt. J. Bronchol., 2024, Vol. 18, no. 1, 1. doi: 10.1186/s43168-023-00253-y.
  5. Ferrucci P.F., Gandini S., Battaglia A., Alfieri S., Di Giacomo A.M., Giannarelli D., Cappellini G.C.A., de Galitiis F., Marchetti P., Amato G., Lazzeri A., Pala L., Cocorocchio E., Martinoli C. Baseline neutrophil-to-lymphocyte ratio is associated with outcome of ipilimumab treated metastatic melanoma patients. Br. J. Cancer, 2015, Vol. 112, pp. 1904-1910.
  6. Hegemann A., Pardal S., Matson, K.D. Indices of immune function used by ecologists are mostly unaffected by repeated freeze-thaw cycles and methodological deviations. Front.Zool., 2017, Vol. 14, 43. doi: 10.1186/s12983-017-0226-9.
  7. Isidori A.M., Hasenmajer V., Sciarra F., Venneri M.A. Environmental Impact on Immune System. In: Environmental Endocrinology and Endocrine Disruptors. 1st ed. Eds. Pivonello R., Diamanti-Kandarakis E., Springer Cham, 2023, pp. 363-395.
  8. Kondo Y., Abe S., Toko H., Hirota T., Takahashi H., Shimizu M., Noma H., Tsuboi H., Matsumoto I., Inaba T., Sumida T. Effect of climatic environment on immunological features of rheumatoid arthritis. Sci. Rep., 2023, Vol. 13, no. 1, 1304. doi: 10.1038/s41598-022-27153-3.
  9. Loftus L.V., Amend S.R., Pienta K.J. Interplay between cell death and cell proliferation reveals new strategies for cancer therapy. Int. J. Mol. Sci., 2022, Vol. 23, no. 9, 4723. doi: 10.3390/ijms23094723.
  10. Luz Correa B., Ornaghi A.P., Cerutti Muller G., Engroff P., Pestana Lopes R., Gomes da Silva Filho I., Bosch J.A., Bonorino C., Bauer M.E. The inverted CD4:CD8 ratio is associated with cytomegalovirus, poor cognitive and functional states in older adults. Neuroimmunomodulation, 2014, Vol. 21, no. 4, pp. 206-212.
  11. Martens A., Wistuba-Hamprecht K., Yuan J., Postow M.A., Wong P., Capone M., Madonna G., Khammari A., Schilling B., Sucker A., Schadendorf D., Martus P., Dreno B., Ascierto P.A., Wolchok J.D., Pawelec G., Garbe C., Weide B. Increases in absolute lymphocytes and circulating CD4 and CD8 T cells are associated with positive clinical outcome of melanoma patients treated with Ipilimumab. Clin. Cancer Res., 2016, Vol. 22, pp. 4848-4858.
  12. Ren H., Liu X., Wang L., Gao Y. Lymphocyte-to-monocyte ratio: a novel predictor of the prognosis of acute ischemic stroke. J. Stroke Cerebrovasc. Dis., 2017, Vol. 26, no. 11, pp. 2595-2602.
  13. Selvaraj R.K., Shanmugasundaram R., Rengasamy R. The use and abuse of immune indices in nutritional immunology studies. J. Appl. Poultry Res., 2016, Vol. 25, no. 2, pp. 284-291.
  14. Vinkler M., Albrecht T. Handling ‘immunocompetence’ in ecological studies: do we operate with confused terms? J. Avian Biol., 2011, Vol. 42, no. 6, pp. 490-493.
  15. Zahorec R. Neutrophil-to-lymphocyte ratio, past, present and future perspectives. Bratisl. Lek. Listy, 2021, Vol. 122, no. 7, pp. 474-488.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Kabbani M.S., Shchegoleva L.S., Shashkova E.Y.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № 77 - 11525 от 04.01.2002.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies