State of immune homeostasis in hydrographers at the Northern Fleet of Russian Federation, considering their work experience

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

Professional activity and terms of exposure to factors associated with profession and work experience contribute to modulation of both physiological and psychological functions of human body. Ecological and climatic features at high latitudes, characterized by almost year-round low temperatures, reduced UV index and photoperiodism, lead to an aggravated impact of professional activities. The complex of professional and environmental factors causes stress on adaptive capabilities, including immune functions. The aim of the present study was to specify the influence of work experience on the state of immune homeostasis in hydrographers of the Northern Fleet of Russian Federation. A total of 64 practically healthy men working under the conditions of the Northern seas were examined, depending on the length of their service: (1) 2.3 ± 0.4 years; (2) 9.0 ± 0.5 years; (3) 15.9 ± 0.6 years; (4) 28.9 ± 1.0 years. The number of lymphocytes (CD5+, CD10+, CD95+, CD71+) and the ratio of their concentrations (CD10+/CD95+ and CD71+/CD95+) were determined in peripheral blood using the indirect immunoperoxidase reaction method with monoclonal antibodies on dried drop lymphocyte preparations with a peroxidase conjugate and staining with a chromogenic solution. The results of study showed that the number of lymphocytes with the CD5+ marker decreases in individuals with up to 9.0±0.5 years of work experience. The ratio of CD10+/CD95+ to CD71+/CD95+  cell subpopulations were within optimal balanced values ​​​​(0.94-1.06) compared to the normal levels (1±0.05) without any significant difference depending on the length of service. We suggest that the putative mechanism of immune adaptation in hydrographers is implemented in two ways: in young hydrographers (with short and medium work experience), it proceeds by maintenance of the lymphoproliferation-to-apoptosis ratio (CD10+/CD95+), accompanied by a decreased level of CD5+ marker expression. In older hydrographers (with significant and long-term work experience), the adaptation events include restoration of CD5+ marker expression, along with expanding distribution of CD10+/CD95+ ratio, and maintenance of (CD71+/CD95+) ratio within narrow limits. The obtained results emphasize the need for individual medical and biological monitoring aiming for correction of immune homeostasis among the working population of high latitudes.

Full Text

Введение

Экстремальный климат и ограниченная инфраструктура человека, распространенные в высокоширотных регионах, могут оказывать существенное влияние на деятельность человека и создавать существенные проблемы для здоровья работников в этих регионах, включая иммунную функцию [9, 12].

Окружающая среда в высокоширотных регионах известна своими экстремально низкими температурами и УФ-индексом, резким изменением фотопериодики и особыми требованиями к профессиональной деятельности, что вызывает значительный физиологический стресс всех систем организма человека, в том числе иммунной системы. Профессиональная деятельность человека в суровых условиях северного региона, включая военную службу, гидрографию, работу на открытом воздухе и др. требует интенсивных физических энергозатрат, а длительность воздействия экстремальных факторов окружающей среды еще больше ослабляет иммунную защиту организма [11, 13].

Известно, что у работников высоких широт иммунная адаптация сопровождается повышенной частотой системных воспалительных реакций и измененной микробиотой кишечника. Однако данная адаптация чревата более высокой восприимчивостью организма человека к болезням на фоне иммунных дисбалансов и других функциональных иммунных расстройств [1].

Более высокий риск респираторных инфекций и повышенное воздействие патогенов, передающихся воздушно-капельным путем, могут быть результатом того, что ученые и исследователи, работающие в высокоширотных условиях, проводят длительное время в помещениях. У экспедиционных исследователей, работающих на открытом воздухе субарктического региона, отмечено повышение содержания иммуноглобулинов, особенно IgА, а также повышение концентрации трансформирующего фактора роста бета (TGF-β) [4, 8]. У пожарных наблюдается повышенная концентрация Т-лимфоцитов 2-го типа (CD3+, CD294+) в результате длительного воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды, что связано с повышением концентрации общего иммуноглобулина E (IgE) и респираторными осложнениями [7].

Тип работы влияет на активность естественных киллеров (NK-клеток): высокая рабочая стрессовая нагрузка у работников фабрик и строителей коррелирует с более низкой активностью NK, в то время как у офисных работников и художников наблюдается повышенная активность NK из-за меньшего стресса [5].

Здоровье гидрографов зависит от многих профессиональных и экологических факторов, включая стресс, связанный с работой, образом жизни и уникальных условий труда. Исследования показывают, что моряки, включая гидрографов, сталкиваются со значительными проблемами со здоровьем из-за условий своей работы [10].

Целью данной работы является выявление влияния стажа работы на состояние иммунного гомеостаза у гидрографов Северного флота РФ.

Материалы и методы

Проведено исследование иммунного статуса 64 человек мужского пола, работающих в Архангельском районе гидрографической службы Северного флота Российской Федерации (АРГС СФ РФ). Участие в обследовании выполнено на добровольной основе с письменными согласиями участников. Работа проводилась 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. На момент взятия крови все добровольцы по заключению врача организации не имели острых/хронических заболеваний. Обследуемых разделили на четыре группы в зависимости от стажа работы в данной профессии: 1-я группа (маленький стаж) состоит из 16 мужчин в возрасте 31,1±2,5 года со стажем работы 2,3±0,4 года; 2-я группа (средний стаж) включает 19 человек в возрасте 42,6±2,6 года со стажем работы 9,0±0,5 года; 3-я группа (значительный стаж) состоит из 14 мужчин в возрасте 44,9±2,8 года со стажем работы 15,9±0,6 года; 4-я группа (долголетний стаж) состоит из 15 человек в возрасте 51,0±1,5 года со стажем работы 28,9±1,0 года.

Работа выполнена на базе лаборатории физиологии иммунокомпетентных клеток, института физиологии природных адаптации, ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН. Исследование включало определение в периферической крови, с помощью метода непрямой иммунопероксидазной реакции с использованием моноклональных антител на препаратах лимфоцитов типа «высушенная капля» с применением пероксидазного конъюгата и окрашиванием раствором хромогена, лимфоцитов с маркером (CD5+), отражающих общие количество Т- и В1-лимфоцитов, соотношения процесса лимфопролиферации (лимфоциты с маркером CD10+ и лимфоциты с рецептором к трансферрину CD71+, отражающие уровень лимфопролиферации) к апоптозу (лимфоциты с маркером CD95+) (CD10+/CD95+ и CD71+/CD95+); госзадание № 125021902582-1.

Статистический анализ осуществляли с помощью SPSS 25. Отсутствие нормального распределения определяли с помощью критерия Шапиро–Уилка. Медиану (Ме), процентильные интервалы (Q0,25-Q0,75) и 95%-ный доверительный интервал (ДИ) (нижняя граница – верхняя граница) использовали для представления полученных результатов. Сравнение полученных результатов выполнено с помощью критерия Краскела–Уоллиса, уровень значимости р < 0,05-0,01.

Результаты и обсуждение

Анализ полученных результатов показывает, что количество лимфоцитов с маркером CD5+ находится ниже оптимальных нормальных пределов (1,00-2,5 кл/л × 109), установленных на базе нашей лаборатории и соответствующих нормам, предложенным A. Al-Mawali и соавт. [3], что характерно для северян, согласно нашим ранее опубликованным работам [2]. При этом отмечается зависимость содержания лимфоцитов с CD5+ от стажа работы (табл. 1). Медиана их количества у гидрографов с малым стажем составляет 0,44 (0,37-0,49) × 109 кл/л. У группы со средним стажем медиана значительно снижается (р < 0,05) до 0,34 (0,21-0,43) × 109 кл/л. У группы со значительным стажем медиана закрепляется и достигает 0,47 (0,37-0,77) × 109 кл/л, при этом диапазон распределения расширяется в пределах 95% ДИ (0,38-0,83). У группы с долголетним стажем процесс закрепления экспрессии CD5+ продолжается: медиана достигает 0,56 (0,46-0,66) × 109 кл/л, а диапазон распределения данных становится более стабильным (95% ДИ 0,48–0,64).

 

Таблица 1. Медиана и 95% доверительный интервал иммунных показателей у мужчин (гидрографов) в зависимости от стажа работы

Table 1. Median and 95% Confidence Interval immune parameters in men (hydroghraphers) considering job experience

Показатель

Parameter

1-я группа

Group 1

n = 16

2-я группа

Group 2

n = 19

3-я группа

Group 3

n = 14

4-я группа

Group 4

n = 15

p-значение (Краскела–Уоллиса)

p-value (Kruskal–Wallis)

Стаж работ, год

Work experience, year

Ме (Q0,25-Q0,75)

Ме (Q0.25-Q0.75)

2,3

(1,0-3,0)

9,0

(7,0-11,0)

16,0

(14,0-17,3)

30,0

(25,0-31,0)

0,000

95% ДИ

95% CI

(1,56-3,10)

(8,00-10,00)

(0,40-0,81)

(0,47-0,64)

 

CD5+

Кл/л × 109

Cell/L × 109

Ме (Q0,25-Q0,75)

Ме (Q0.25-Q0.75)

0,44

(0,37-0,49)

0,34

(0,21-0,43)

0,47

(0,37-0,77)

0,56

(0,46-0,66)

0,006

95% ДИ

95% CI

(0,37-0,52)

(0,26-0,41)

(0,38-0,83)

(0,48-0,64)

 

CD10+/CD95+

Ме (Q0,25-Q0,75)

Ме (Q0.25-Q0.75)

0,94

(0,68-1,15)

1,00

(0,84-1,18)

1,00

(0,91-1,31)

1,04

(0,94-1,29)

0,326

95% ДИ

95% CI

(0,76-1,06)

(0,91-1,18)

(0,90-1,42)

(0,65-1,96)

 

CD71+/CD95+

Ме (Q0,25-Q0,75)

Ме (Q0.25-Q0.75)

1,00

(0,83-1,21)

0,95

(0,79-1,00)

1,05

(0,92-1,20)

0,95

(0,87-1,07)

0,304

95% ДИ

95% CI

(0,88-1,17)

(0,85-1,04)

(0,94-1,16)

(0,85-1,08)

 

 

Медианы соотношения CD10+/CD95+ и CD71+/CD95+, отражающие баланс между процессами лимфопролиферации и апоптоза находятся в пределах 0,94-1,05, т. е. практически в пределах оптимальных сбалансированных значений (1±0,05), с отсутствием статистически значимого различия в зависимости от стажа работы.

Несмотря на то, что медиана CD10+/CD95+ сбалансирована вне зависимости от стажа работы, важно заметить, что диапазон распределения значений резко расширяется со стажем от 0,76- 1,06 и 0,91-1,18 у групп гидрографов с маленьким и умеренным стажем соответственно, до 0,65-1,96 у группы с долголетним стажем, что, вероятно, служит признаком ослабления возможности организма в сохранении состояния иммунного гомеостаза у гидрографов со стажем работы более 9,0±0,5 года.

В связи с тем, что рецептор CD5+ играет ключевую роль в иммунной толерантности, участвуя в отрицательном отборе лимфоцитов, регуляции аллергических реакций, интенсивности иммунного ответа [6], можно предположить, что стаж работы гидрографов приводит к снижению уровня иммунной толерантности, укрепляя интенсивность иммунного ответа, особенно у группы с умеренным стажем (9,0±0,5 года), с последующим признаком адаптации к профессиональным воздействующим факторам, характеризующимся восстановлением уровня иммунной толерантности и интенсивности иммунного ответа при стаже работы более 9,0±0,5 года.

Заключение

Исследование дает представление о состоянии иммунного гомеостаза и иммунной адаптации мужчин (гидрографов), работающих в Архангельском районе гидрографической службы Северного флота Российской Федерации, в зависимости от стажа работы.

Установлено, что сохранение иммунного гомеостаза у гидрографов выполняется двумя механизмами: у молодых (с маленьким и средним стажем работы) гидрографов – через сохранение соотношения процессов CD10+/CD95+ в пределах 0,68-1,15 и 0,84-1,18 на фоне снижения уровня экспрессии маркера CD5+; у старших (со значительным и долголетним стажем работы) гидрографов – через восстановление уровня экспрессии маркера CD5+ на фоне расширения диапазона распределения значений соотношения CD10+/CD95+ до 0,65-1,96 и сохранения соотношения CD71+/CD95+ в жестких пределах 0,85- 1,17.

Иными словами, один из механизмов выполняется за счет удерживания уровня CD71+/CD95+ в жестких пределах 0,85-1,17 вне зависимости от стажа работы, а другой механизм, по нашему мнению, более лабильный и реализуется путем сохранения сбалансированного соотношения клеток CD10+/CD95+ для компенсации снижения уровня иммунной адаптации (толерантности), вызванной снижением уровня экспрессии.

Полученные результаты способствуют пониманию динамики сохранении иммунного гомеостаза у здоровых людей в конкретных профессиональных условиях и требуют дальнейших исследований для выявления потенциальных последствий снижения уровня иммунной адаптации/толерантности, особенно у тех лиц, у которых рано выявляются признаки нарушения соотношения CD10+/CD95+. Полученные данные могут быть использованы для разработки необходимых профилактических мер для сохранения профессиональной работоспособности населения в условиях высоких широт.

×

About the authors

Mohammad S. Kabbani

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

Email: sohibmsk@hotmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2330-7123
SPIN-code: 7840-2899
Scopus Author ID: 57209616875

PhD (Biology), Researcher, Laboratory of Physiology of Immunocompetent Cell

Russian Federation, Arkhangelsk

Lyubov S. Shchegoleva

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

Email: shchegoleva60@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4900-4021
SPIN-code: 6859-2123
Scopus Author ID: 6603940197

PhD, MD (Biology), Professor, Chief Researcher, Head, Laboratory of Physiology of Immunocompetent Cell

Russian Federation, Arkhangelsk

Elizaveta Y. Shashkova

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

Author for correspondence.
Email: eli1255@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1735-6690
SPIN-code: 8137-0571
Scopus Author ID: 7196280031

PhD (Biology), Senior Researcher, Laboratory of Physiology of Immunocompetent Cell

Russian Federation, Arkhangelsk

References

  1. Саликова С.П., Власов А.А., Гриневич В.Б. Адаптация человека к условиям Крайнего Севера: фокус на коррекцию микробно-тканевого комплекса желудочно-кишечного тракта. Экология человека, 2021. Т. 28, № 2, C. 4-12. [Salikova S.P., Vlasov A.A., Grinevich V.B. Human adaptation to the conditions of the far north: emphasis on the correction of the microbial-tissue complex of the gastrointestinal tract. Ekologiya cheloveka = Human Ecology, 2021, Vol. 28, no. 2, pp. 4-12. (In Russ.)]
  2. Щёголева Л.С., Каббани М.С., Сергеева Т.Б., Шашкова Е.Ю., Филиппова О.Е. Исследование иммунного гомеостаза у жителей Северо-Западного и Горно-Южного регионов // Вестник уральской медицинской академической науки, 2023. Т. 20, № 1-2. С. 40-52. [Shchegoleva L.S., Kabbani M.S., Sergeeva T.B., Shashkova E.Yu., Filippova O.E. Study of immune homeostasis in residents of the North-West and Mountain-South regions. Vestnik uralskoy meditsinskoy akademicheskoy nauki = Bulletin of the Ural Medical Academic Science, 2023, Vol. 20, no. 1-2, pp. 40-52. (In Russ.)]
  3. Al-Mawali A., Pinto A.D., Al Busaidi R., Al-Zakwani I. Lymphocyte subsets: reference ranges in an age- and gender-balanced population of Omani healthy adults. Cytometry A, 2013, Vol. 83, no. 8, pp. 739-744.
  4. Bhushan B., Tanwar H., Eslavath M.R., Singh S.B., Kumar B., Ganju L. Impact of the harsh Antarctic environment on mucosal immunity. Antarct. Sci., 2021, Vol. 33, no. 6, pp. 624-632.
  5. Boscolo P., Forcella L., Reale M., Vianale G., Battisti U., Bonfiglioli R., Cortini M., Di Giampaolo L., Di Donato A., Salerno S. Job strain in different types of employment affects the immune response. Work, 2012, Vol. 41, Suppl. 1, pp. 2950-2954.
  6. Burgueño-Bucio E., Mier-Aguilar C.A., Soldevila G. The multiple faces of CD5. J. Leukoc. Biol., 2019, Vol. 105, no. 5, pp. 891-904.
  7. Bychkova N.V., Kalashnikova A.A., Kalinina N.M. T lymphocytes of the 2nd type of the immune response and their role in enhancing inflammation during the professional activities of firefighters. Medical Immunology (Russia), 2023, Vol. 25, no. 4, pp. 741-746. doi: 10.15789/1563-0625-TLO-2739.
  8. Ganly K.H., Bowyer J.C., Bird P.W., Willford N.J., Shaw J., Odedra M., Osborn G., Everett T., Warner M., Horne S., Dinn M., McMurray C.L., Holmes C.W., Koo S.S.F., Tang J.W. Prospective Surveillance of Respiratory Infections in British Antarctic Survey Bases During the COVID-19 Pandemic. J. Infect. Dis., 2022, Vol. 226, no. 12, pp. 2105-2112.
  9. Grigorieva E.A. Climate change and human health in the arctic: a review. Climate, 2024, Vol. 12, no. 7, 89. doi: 10.3390/cli12070089.
  10. Hynds P., Borchardt M.A., Ibaraki M. Preface: Hydrogeology and human health. Hydrogeol. J., 2017, Vol. 25, pp. 897-902.
  11. Lundblad M.W., Broderstad A.R., Njølstad I. Social inequalities in health in the Arctic region: from observing to serving. Scand. J. Public Health, 2023, Vol. 51, no. 7, pp. 973-975.
  12. Parkinson A.J., Evengard B., Semenza J.C., Ogden N., Børresen M. L., Berner J., Brubaker M., Sjöstedt A., Evander M., Hondula D.M., Menne B., Pshenichnaya N., Gounder P., Larose T., Revich B., Hueffer K., Albihn A. Climate change and infectious diseases in the Arctic: establishment of a circumpolar working group. Int. J. Circumpolar Health, 2014, Vol. 73, 25163. doi: 10.3402/ijch.v73.25163.
  13. Simpson R.J., Kunz H., Agha N., Graff R. Exercise and the regulation of immune functions. Prog. Mol. Biol. Transl. Sci., 2015, Vol. 135, pp. 355-380.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2026 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.