mesЭкстремальная биомедицинаExtreme Medicine3033-89643033-8972Centre for Strategic Planning of the Federal Medical and Biological Agency10.47183/mes.2024.005mes-98Research ArticleОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕORIGINAL RESEARCHВлияние фоновой лимфопении на реактивность показателей неспецифического иммунитета в ответ на общее холодовое воздействиеThe impact of background lymphopenia on the reactivity of nonspecific immunity in response to total body cold exposureПатракееваВ. П.PatrakeevaV. P.

Вероника Павловна Патракеева

пр. Никольской, д. 20, г. Архангельск, 163020

Veronika P. Patrakeeva

Nikolsky prospect, 20, Arkhangelsk, 163020

patrakeewa.veronika@yandex.ruКонтиевскаяЕ. В.KontievskayaE. V.

Архангельск

Arkhangelsk

Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени Н. П. Лаверова Уральского отделения Российской академии наукРоссияN. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research, Ural Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2024241020242615763Copyright © Патракеева В.П., Контиевская Е.В., 20242024Патракеева В.П., Контиевская Е.В.Patrakeeva V.P., Kontievskaya E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.extrememedicine.ru/jour/article/view/98

Лимфопения — состояние, при котором концентрация лимфоцитов ниже физиологической нормы. Сочетание лимфопении и длительного воздействия низких температур приводит к сокращению резервов адаптационных ресурсов, повышая риск формирования хронических воспалительных процессов и вторичных экологически обусловленных иммунодефицитов. Цель исследования — сравнить особенности реактивности иммунных показателей в ответ на общее охлаждение в зависимости от фонового уровня лимфоцитов. Проведено изучение изменения гематологических и иммунологических показателей у 203 человек до и сразу после общего охлаждения. У обследованных проводили измерение температуры лба и тыльной стороны ладони, артериального давления и частоты сердечных сокращений, лейкограмму и гемограмму. Методом иммуноферментного анализа определено содержание ферритина, лактоферрина, трансферрина, интерлейкина-6, интерлейкина-1β и TNFα, эритропоэтина, ирисина. Уровень апоптоза и некроза лимфоцитов определяли методом проточной цитометрии двойным окрашиванием AnV/PI. Вне зависимости от фонового уровня лимфоцитов в периферической крови регистрировали однотипные реакции на общее кратковременное охлаждение со стороны сердечно-сосудистой системы, уровня ирисина и ферритина, что свидетельствует о включении механизмов терморегуляции и сохранении теплового гомеостаза. Лимфопения ассоциируется со снижением активности неспецифической защиты, в ответ на холодовое воздействие не происходит изменения уровня и функциональной активности циркулирующих нейтрофильных гранулоцитов, что повышает риск хронизации инфекционных процессов в данной группе.

Lymphopenia is a condition in which there are lower than normal counts of lymphocytes in the blood. Combination of lymphopenia and prolonged exposure to low temperatures leads to a reduction of adaptive resources, increasing risks of chronic inflammatory processes and secondary environmentally induced immunodeficiencies. The aim of the study was to compare characteristics of immune reactivity in response to cold exposure depending on background level of lymphocytes. Changes in hematologic and immunologic parameters in 203 participants before and immediately after short-term cold exposure were studied. Measurements included skin temperature (forehead, backside of palm), blood pressure, heart rate, leukogram, and hemogram. Levels of ferritin, lactoferrin, transferrin, interleukin-6, interleukin-1β, TNFα, erythropoietin, and irisin were determined using the enzyme immunoassay method. Apoptosis and necrosis of lymphocytes were assessed by flow cytometry analysis using AnV/PI double staining assay. Regardless of the background level of lymphocytes in peripheral blood, same-type responses to short-term cold exposure were observed in cardiovascular system as well as in irisin and ferritin levels, providing an evidence of activating thermoregulation and thermal homeostasis mechanisms. Lymphopenia is associated with a decrease in activity of nonspecific defense - in response to cold exposure there were no changes in level and functional activity of circulating neutrophil granulocytes that can increase the risks of chronicization of infectious processes in this group.

лимфопенияадаптациячеловекNLRферритинтрансферринлактоферринхолодlymphopeniaadaptationhumanNLRferritintransferrinlactoferrincold exposureработа выполнена в рамках программы фундаментальных научных исследований по теме лаборатории экологической иммунологии Института физиологии природных адаптаций ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН № гос. регистрации 122011300377-5.the study was performed within the Program of Fundamental Scientific Research on the topic of the environmental immunology laboratory, Institute of Physiology of Natural Adaptations, N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (project № 122011300377-5).ReferencesГармаева Д. К., Белолюбская Д. С., Федорова А. И., Аржакова Л. И., Афанасьева О. Г. Влияние холодового стресса на морфофункциональные показатели тимуса в эксперименте. Морфологические ведомости. 2019; 27 (2): 19–23. DOI: 10.20340/mv-mn.19(27).02.19-23.Garmaeva DK, Belolyubskaya DS, Fyodorova AI, Arzhakova LI, Afanasieva OG. The effect of the cold stress on morphological and functional parameters of the thymus in the experiment. Morphological Newsletter. 2019; 27 (2): 19–23. DOI: 10.20340/mv-mn.19(27).02.19-23. Russian.Маткина О. В. Патогенетические изменения в тимусе и селезенке неинбредных белых крыс при остром стрессе. Пермский медицинский журнал. 2014; 31 (1): 121–8.Matkina OV. Patogeneticheskie izmeneniya v timuse i selezenke neinbrednykh belykh krys pri ostrom stresse. Permskiy meditsinskiy zhurnal. 2014; 31 (1): 121–8. Russian.Бузинаева М. Т. Иммуноморфологическая характеристика лимфоидной ткани гортани при воздействии низких природных температур [диссертация]. Ульяновск, 2013.Buzinaeva MT. Immunomorfologicheskaya kharakteristika limfoidnoy tkani gortani pri vozdeystvii nizkikh prirodnykh temperatur [dissertation]. Ul'yanovsk, 2013. Russian.Девонаев О. Т. Структурно-функциональные характеристики и особенности морфогенеза лимфоидного аппарата мочевыводящих путей в норме и при воздействии холодового стресса и высокогорья [диссертация]. Новосибирск, 2007.Devonaev OT. Strukturno-funktsional'nye kharakteristiki i osobennosti morfogeneza limfoidnogo apparata mochevyvodyashchikh putey v norme i pri vozdeystvii kholodovogo stressa i vysokogor'ya [dissertation]. Novosibirsk, 2007. Russian.Государственный доклад «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Архангельской области в 2022 году». Архангельск, 2023.Gosudarstvennyy doklad «O sostoyanii sanitarnoepidemiologicheskogo blagopoluchiya naseleniya v Arkhangel'skoy oblasti v 2022 godu». Arkhangel'sk, 2023. Russian.Об итогах работы Министерства здравоохранения Российской Федерации в 2022 году и задачах на 2023 год. М.: Министерство здравоохранения Российской Федерации, 2023.Ob itogakh raboty Ministerstva zdravookhraneniya Rossiyskoy Federatsii v 2022 godu i zadachakh na 2023 god. M.: Ministerstvo zdravookhraneniya Rossiyskoy Federatsii, 2023. Russian.Красильников С. В. Анализ тенденций заболеваемости населения Архангельской области болезнями системы кровообращения как основа организации кардиохирургической помощи. Международный научно-исследовательский журнал. 2017; 5–2 (59): 145–7. DOI: 10.23670/IRJ.2017.59.077.Krasilnikov SV. Analysis of tendencies of population morbidity of Arkhangelsk region as a result of diseases of blood circulation system as the basis of cardiac-surgery organization. International Research Journal. 2017;5–2 (59). С. 145–7. DOI: 10.23670/IRJ.2017.59.077. Russian.Fathi N, Rezaei N. Lymphopenia in COVID-19: Therapeutic opportunities. Cell Biol Int. 2020; 44 (9): 1792–7. DOI: 10.1002/cbin.11403.Fathi N, Rezaei N. Lymphopenia in COVID-19: Therapeutic opportunities. Cell Biol Int. 2020; 44 (9): 1792–7. DOI: 10.1002/cbin.11403.Добродеева Л. К. Иммунологическое районирование. Сыктывкар: КНЦ, 2004; 101 с.Dobrodeeva LK. Immunologicheskoe rayonirovanie. Syktyvkar: KNTs, 2004; 101 p. Russian.Добродеева Л. К., Патракеева В. П. Влияние миграционных и пролиферативных процессов лимфоцитов на состояние иммунного фона человека, проживающего в условиях высоких широт. Екатеринбург: УрО РАН, 2018; 203 с.Dobrodeeva LK, Patrakeeva VP. Vliyanie migratsionnykh i proliferativnykh protsessov limfotsitov na sostoyanie immunnogo fona cheloveka, prozhivayushchego v usloviyakh vysokikh shirot. Ekaterinburg: UrO RAN, 2018; 203 p. Russian.Gubkina LV, Samodova AV, Dobrodeeva LK. Distinctive aspects of the immune status of the kola Saami and Russians living in the far North. American Journal of Human Biology. 2023; 23969. DOI: 10.1002/ajhb.23969.Gubkina LV, Samodova AV, Dobrodeeva LK. Distinctive aspects of the immune status of the kola Saami and Russians living in the far North. American Journal of Human Biology. 2023; 23969. DOI: 10.1002/ajhb.23969.Журавлева О. А., Маркин А. А., Кузичкин Д. С., Салтыкова М. М., Логинов В. И., Заболотская И. В. и др. Особенности метаболических реакций человека при экстремальном холодовом воздействии. Физиология человека. 2018; 44 (3): 109–15. DOI: 10.7868/S0131164618030128.Juravlyova OA, Markin AA, Kuzichkin DS, Saltuikova MM, Loginov VI, Zabolotskaya IV, et al. Features of Human Metabolic Reactions under Extreme Cold Exposure. Human Physiology. 2018; 44 (3): 109–15. DOI: 10.7868/S0131164618030128. Russian.De Jager CP, van Wijk PT, Mathoera RB, de Jongh-Leuvenink J, van der Poll T, Wever PC. Lymphocytopenia and neutrophil-lymphocyte count ratio predict bacteremia better than conventional infection markers in an emergency care unit. Crit Care. 2010; 14 (5): R192. DOI: 10.1186/cc9309.De Jager CP, van Wijk PT, Mathoera RB, de Jongh-Leuvenink J, van der Poll T, Wever PC. Lymphocytopenia and neutrophil-lymphocyte count ratio predict bacteremia better than conventional infection markers in an emergency care unit. Crit Care. 2010; 14 (5): R192. DOI: 10.1186/cc9309.Kabak M, Çil B, Hocanlı I. Relationship between leukocyte, neutrophil, lymphocyte, platelet counts, and neutrophil to lymphocyte ratio and polymerase chain reaction positivity. International Immunopharmacology. 2021; 93: 107390. DOI: 10.1016/j.intimp.2021.107390.Kabak M, Çil B, Hocanlı I. Relationship between leukocyte, neutrophil, lymphocyte, platelet counts, and neutrophil to lymphocyte ratio and polymerase chain reaction positivity. International Immunopharmacology. 2021; 93: 107390. DOI: 10.1016/j.intimp.2021.107390.Sejópoles MD, Souza-Silva JP, Silva-Santos C, Paula-Duarte MM, Fontes CJF, Gomes LT. Prognostic value of neutrophil and lymphocyte counts and neutrophil/lymphocyte ratio for predicting death in patients hospitalized for COVID-19. Heliyon. 2023; 9 (6): e16964. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e16964.Sejópoles MD, Souza-Silva JP, Silva-Santos C, Paula-Duarte MM, Fontes CJF, Gomes LT. Prognostic value of neutrophil and lymphocyte counts and neutrophil/lymphocyte ratio for predicting death in patients hospitalized for COVID-19. Heliyon. 2023; 9 (6): e16964. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e16964.Shusterman E, Prozan L, Ablin JN, Weiss-Meilik A, Adler A, Choshen G, et al. Neutrophil-to-lymphocyte ratio trend at admission predicts adverse outcome in hospitalized respiratory syncytial virus patients. Heliyon. 2023; 9 (6): e16482. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e16482.Shusterman E, Prozan L, Ablin JN, Weiss-Meilik A, Adler A, Choshen G, et al. Neutrophil-to-lymphocyte ratio trend at admission predicts adverse outcome in hospitalized respiratory syncytial virus patients. Heliyon. 2023; 9 (6): e16482. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e16482.Mehta S, Ketkar M, Jain DK. Role of neutrophil-to-lymphocyte ratio (NLR) and platelet-to-lymphocyte ratio (PLR) in predicting carcinoma prostate (CaP) in patients with lower urinary tract symptoms and raised serum prostate-specific antigen (sr.PSA). Medical Journal Armed Forces India. 2023. DOI: 10.1016/j.mjafi.2023.03.001.Mehta S, Ketkar M, Jain DK. Role of neutrophil-to-lymphocyte ratio (NLR) and platelet-to-lymphocyte ratio (PLR) in predicting carcinoma prostate (CaP) in patients with lower urinary tract symptoms and raised serum prostate-specific antigen (sr.PSA). Medical Journal Armed Forces India. 2023. DOI: 10.1016/j.mjafi.2023.03.001.Yamashita M, Ojima N, Sakamoto T. Molecular cloning and coldinducible gene expression of ferritin H subunit isoforms in rainbow trout cells. J Biol Chem. 1997; 271 (43): 26908–13. DOI: 10.1074/jbc.271.43.26908.Yamashita M, Ojima N, Sakamoto T. Molecular cloning and coldinducible gene expression of ferritin H subunit isoforms in rainbow trout cells. J Biol Chem. 1997; 271 (43): 26908–13. DOI: 10.1074/jbc.271.43.26908.Li M, Tang X, Liao Z, Shen C, Cheng R, Fang M, et al. Hypoxia and low temperature upregulate transferrin to induce hypercoagulability at high altitude. Blood. 2022; 140 (19): 2063–75. DOI: 10.1182/blood.2022016410.Li M, Tang X, Liao Z, Shen C, Cheng R, Fang M, et al. Hypoxia and low temperature upregulate transferrin to induce hypercoagulability at high altitude. Blood. 2022; 140 (19): 2063–75. DOI: 10.1182/blood.2022016410.Tang X, Zhang Z, Fang M, Han Y, Wang G, Wang S, et al. Transferrin plays a central role in coagulation balance by interacting with clotting factors. Cell Res. 2020; 30 (2): 119–32. DOI: 10.1038/s41422-019-0260-6.Tang X, Zhang Z, Fang M, Han Y, Wang G, Wang S, et al. Transferrin plays a central role in coagulation balance by interacting with clotting factors. Cell Res. 2020; 30 (2): 119–32. DOI: 10.1038/s41422-019-0260-6.Стрельцова Е. И., Пешкова И. В., Саматов И. Ю., Валеева В. А., Верещагин Е. И. Лимфопения как фактор, определяющий тяжесть сепсиса, как точный критерий диагностики и как объект терапии. Journal of Siberian Medical Sciences. 2020; 3: 108–25. DOI: 10.31549/2542-1174-2020-3-108-125.Streltsova ЕI, Peshkova IV, Samatov IYu, Valeeva VА, Vereshchagin ЕI. Lymphopenia as a determinant factor of sepsis severity, as an exact diagnostic criterion, and as an object of therapy. Journal of Siberian Medical Sciences. 2020; 3: 108–25. DOI: 10.31549/2542-1174-2020-3-108-125. Russian.Османова А. С., Амиров Г. Н., Асадулаева М. Н., Шахбанов Р. К., Асадулаева З. М. Влияние лимфопении у больных covid-19 на тяжесть протекания инфекции. Технологии живых систем. 2022; 19 (1): 14–9. DOI: 10.18127/j20700997-202201-02.Osmanova AS, Amirov GN, Asadulayeva MN, Shakhbanov RK, Asadulayeva ZM. The effect of lymphopenia in COVID-19 patients on the severity of infection. Journal Technologies of Living Systems. 2022; 19 (1): 14–9. DOI: 10.18127/j20700997-202201-02. Russian.Абдуллаев Р. Ю. О., Комиссарова О. Г. Изменения маркеров гематологического, биохимического и коагулологического анализов крови при новой коронавирусной инфекции covid-19. Consilium Medicum. 2020; 22 (11): 51–5.Abdullaev RYu, Komissarova OG. Changes in markers of hematological, biochemical and coagulological blood tests with coronavirus COVID-19 infections. Consilium Medicum. 2020; 22 (11): 51–5. Russian.Балашова С. Н., Добродеева Л. К. Влияние нейтропении на состояние иммунного статуса у лиц, работающих на архипелаге Шпицберген. Вестник Уральской медицинской академической науки. 2019; 16 (2): 71–7. DOI: 10.22138/2500-0918-2019-16-2-71-77.Balashovа SN, Dobrodeeva LK. Influence of neutropenia on the state of the immune status in persons working on the Svalbard Archipelago. Vestn Ural Med Akad Nauki. 2019; 16 (2): 71–7. DOI: 10.22138/2500-0918-2019-16-2-71-77. Russian.Gubkina LV, Samodova AV, Dobrodeeva LK. Distinctive aspects of the immune status of the kola Saami and Russians living in the far North. American Journal of Human Biology. 2023; 23969. DOI: 10.1002/ajhb.23969.Gubkina LV, Samodova AV, Dobrodeeva LK. Distinctive aspects of the immune status of the kola Saami and Russians living in the far North. American Journal of Human Biology. 2023; 23969. DOI: 10.1002/ajhb.23969.Луценко М. М. Газотранспортный обмен в периферической крови при общем охлаждении организма. Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2012; 44: 85–9.Lutsenko MM. Gas-transport metabolism in the peripheral blood at general cooling of the organism. Bulletin Physiology and Pathology of Respiration. 2012; 44: 85–9. Russian.Алексеев Р. З., Гольдерова А. С., Мамаева С. Н., Платонова В. А., Саввинова Л. Н., Афанасьева С. С. и др. Особенности морфологии эритроцитов у лиц, умерших от переохлаждения. Международный научно-исследовательский журнал. 2018; 12 (78): 169–72. DOI: 10.23670/IRJ.2018.78.12.030.Alekseev RZ, Golderova AS, Mamaeva SN, Platonova VA, Savvinova LN, Afanasyeva SS, et al. Main features of erythrocytes morphology in persons dead of hypothermia. International Research Journal. 2018; 12 (78): 169–72. DOI: 10.23670/IRJ.2018.78.12.030. Russian.Нагибович О. А., Уховский Д. М., Жекалов А. Н., Ткачук Н. А., Аржавкина Л. Г., Богданова Е. Г. и др. Механизмы гипоксии в Арктической зоне Российской Федерации. Вестник Российской военно-медицинской академии. 2016; 2 (54): 202–5.Nagibovich OA, Ukhovsky DM, Zhekalov AN, Tkachuk NA, Arzhavkina LG, Bogdanova EG, et al. Mechanisms of hypoxia in Arctic zone of Russian Federation. Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2016; 2 (54): 202–5. Russian.Куницын В. Г., Панин Л. Е., Осипова Л. П., Табиханова Л. Э., Чуркина Т. В., Розуменко А. А. Изменение структуры гемоглобина в экстремальных условиях Арктики. Вестник Уральской медицинской академической науки. 2014; 2 (48): 37–9.Kunitsyn VG, Panin LE, Osipova LP, Tabikhanova LE, Churkina TV, Rozumenko AA. Izmenenie struktury gemoglobina v ekstremal'nykh usloviyakh Arktiki. Journal of Ural Medical Academic Science. 2014; 2 (48): 37–9. Russian.Ким Л. Б. Транспорт кислорода при адаптации человека к условиям Арктики и кардиореспираторной патологии. Новосибирск: Наука, 2015; 216 с.Kim LB. Transport kisloroda pri adaptatsii cheloveka k usloviyam Arktiki i kardiorespiratornoy patologii. Novosibirsk: Nauka, 2015; 216 p. Russian.Ким Л. Б. Влияние полярного стажа на кислородотранспортную функцию крови у северян различного возраста. Арктика и Север. 2014; 17: 150–62.Kim LB. Vliyanie polyarnogo stazha na kislorodotransportnuyu funktsiyu krovi u severyan razlichnogo vozrasta. Arktika i Sever. 2014; 17: 150–62. Russian.Ozawa T, Asakura T, Chubachi S, Namkoong H, Tanaka H, Lee K, et al. Use of the neutrophil-to-lymphocyte ratio and an oxygen requirement to predict disease severity in patients with COVID-19. Respiratory Investigation. 2023; 61 (4): 454–9. DOI: 10.1016/j.resinv.2023.03.007.Ozawa T, Asakura T, Chubachi S, Namkoong H, Tanaka H, Lee K, et al. Use of the neutrophil-to-lymphocyte ratio and an oxygen requirement to predict disease severity in patients with COVID-19. Respiratory Investigation. 2023; 61 (4): 454–9. DOI: 10.1016/j.resinv.2023.03.007.Vliora M, Grillo E, Corsini M, Ravelli C, Nintou E, Karligiotou E, et al. Irisin regulates thermogenesis and lipolysis in 3T3-L1 adipocytes. Biochimica et Biophysica Acta (BBA). 2022; 1866 (4): 130085. DOI: 10.1016/j.bbagen.2022.130085.Vliora M, Grillo E, Corsini M, Ravelli C, Nintou E, Karligiotou E, et al. Irisin regulates thermogenesis and lipolysis in 3T3-L1 adipocytes. Biochimica et Biophysica Acta (BBA). 2022; 1866 (4): 130085. DOI: 10.1016/j.bbagen.2022.130085.Gheit REAE, Younis RL, El-Saka MH, Emam MN, Soliman NA, ElSayed RM, et al. Irisin improves adiposity and exercise tolerance in a rat model of postmenopausal obesity through enhancing adipo-myocyte thermogenesis. J Physiol Biochem. 2022; 78 (4): 897–913. DOI: 10.1007/s13105-022-00915-3.Gheit REAE, Younis RL, El-Saka MH, Emam MN, Soliman NA, El-Sayed RM, et al. Irisin improves adiposity and exercise tolerance in a rat model of postmenopausal obesity through enhancing adipo-myocyte thermogenesis. J Physiol Biochem. 2022; 78 (4): 897–913. DOI: 10.1007/s13105-022-00915-3.Blankenhaus B, Braza F, Martins R, Bastos-Amador P, GonzálezGarcía I, Carlos AR, et al. Ferritin regulates organismal energy balance and thermogenesis. Molecular Metabolism. 2019; 24: 64–79. DOI: 10.1016/j.molmet.2019.03.008.Blankenhaus B, Braza F, Martins R, Bastos-Amador P, GonzálezGarcía I, Carlos AR, et al. Ferritin regulates organismal energy balance and thermogenesis. Molecular Metabolism. 2019; 24: 64–79. DOI: 10.1016/j.molmet.2019.03.008.Blankenhaus B, Braza F, Martins R, Bastos-Amador P, GonzálezGarcía I, Carlos AR, et al. Ferritin regulates organismal energy balance and thermogenesis. Molecular Metabolism. 2019. 24: 64–79. DOI: 10.1016/j.molmet.2019.03.008.Blankenhaus B, Braza F, Martins R, Bastos-Amador P, GonzálezGarcía I, Carlos AR, et al. Ferritin regulates organismal energy balance and thermogenesis. Molecular Metabolism. 2019. 24: 64–79. DOI: 10.1016/j.molmet.2019.03.008.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.