Cellular immune responses in women living in the Arctic region

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: In the northern regions, exposure to harsh climatic and ecological conditions alters immune status, resulting in decreased resistance to microorganisms, development of various types of hypersensitivity, and auto-sensitization. During formation and maturation of the immune system, these changes contribute to growth retardation in children, while in adults, they accelerate aging.

AIM: To assess the distribution of lymphocyte phenotypes and the phagocytic activity of neutrophils in women residing in the Far North.

MATERIALS AND METHODS: The study analyzed the immune status of 60 conditionally healthy women living in the Far North of the Russian Federation (Pinega, Arkhangelsk Region). The mean age of the participants was 47.76±0.94 years. Blood concentrations of lymphocyte phenotypes (CD3+, CD5+, CD8+, CD10+, CD16+, CD71+, HLA-DR+) were measured using an indirect immunoperoxidase reaction with monoclonal antibodies. Granulocyte phagocytic activity was assessed using latex particles, with phagocytic activity expressed as a percentage and phagocytic intensity determined by the phagocytic index (the number of latex particles engulfed per 100 neutrophils). Descriptive statistics (mean and standard error of the mean) were calculated for each immunological parameter. Correlation analysis was performed using Spearman’s rank correlation coefficient. The percentage of immune parameter imbalances was determined based on the frequency of high and low concentrations relative to physiological reference ranges. Data analysis was conducted using Statistica 10.0 and Microsoft Excel 2010.

RESULTS: Cellular immunity strain was identified, characterized by reduced activity of T-lymphocytes expressing CD3+ and CD5+ receptors (95.00±1.61% and 96.66±1.63% of women, respectively). This was accompanied by increased cytotoxic CD8+ cells and natural killer CD16+ cells (53.33±1.20% and 48.33±1.14%, respectively). This pattern suggests a reduced reserve capacity of the immune system. A decrease in phagocytic activity was observed in 20.00±0.73% of participants, while an increase in CD10+ cells was noted in 21.66±0.77%.

CONCLUSION: The insufficient activity of T-lymphocytes, coupled with an increase in cytotoxic and natural killer cells, reflects a state of immune system strain. Additionally, reduced phagocytic activity and elevated CD10+ lymphoproliferation contributes to a reduced reserve capacity of immune homeostasis.

About the authors

Olga S. Morozova

Federal Research Center for Comprehensive Study of the Arctic named after Academician N.P. Laverov

Author for correspondence.
Email: olia.morozow2011@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9587-2500
SPIN-code: 2965-1478

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Arkhangelsk

Lyubov S. Shchegoleva

Federal Research Center for Comprehensive Study of the Arctic named after Academician N.P. Laverov

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

Dr. Sci. (Biology), Professor

Russian Federation, Arkhangelsk

Elizaveta Yu. Shashkova

Federal Research Center for Comprehensive Study of the Arctic named after Academician N.P. Laverov

Email: eli1255@ya.ru
ORCID iD: 0000-0002-1735-6690
SPIN-code: 8137-0571

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Arkhangelsk

Oksana E. Filippova

Federal Research Center for Comprehensive Study of the Arctic named after Academician N.P. Laverov

Email: oxana_filippova_85@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6117-0562
SPIN-code: 8507-7525

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Arkhangelsk

References

  1. Gudkov AB, Degteva GN, Shepeleva OA. Ecological and hygienic problems in the Arctic territories of intensive industrial activity (review). Public Health. 2021;1(4):49–55. doi: 10.21045/2782-1676-2021-1-4-49-55 EDN: SMOJCE
  2. Panin LE. Fundamental problems of circumpolar and arctic medicine. Bulletin of the Russian Academy of Medical Sciences. 2013;33(6):5–10. EDN: RSAUVD
  3. Avtsyn AP, Milovanov AP. Stages of adaptation of human lungs in conditions of Extreme North. Human Physiology. 1985;(3):389–399. (In Russ.)
  4. Gorbanev SA, Nikanov AN, Chashchin VP. Occupational medicine challenges in Russian Arctic area. Russian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology. 2017;(9):50–51. EDN: ZFQIXR
  5. Hasnulin V. Geophysical perturbations as the main cause of Northern human stress. Alaska Med. 2007;49(2 Suppl):237–244.
  6. Degteva G, Simonova N, Korneeva J. Professional adaptation of shift workers in oil and gas companies in the Arctic. Society of Petroleum Engineers Arctic and Extreme Environments Conference and Exhibition. 2014;(3):2558–2589. doi: 10.2118/171190-MS
  7. Savina AA, Feiginova SI, Son IM, Vaisman DS. Tendencies of incidence of the adult population of the Russian Federation. Manager Zdravoohranenia. 2021;(2):45–52. doi: 10.21045/1811-0185-2021-2-45-52 EDN: XCAARP
  8. Zagdyn ZM, Tsvetkov VV, Zhao Y. Impact of TB prevention measures and capacity of TB facilities on HIV/TB incidence in the Russian Arctic. Journal of Medical and Biological Research/ 2022;10(1):34–43. doi: 10.37482/2687-1491-Z088 EDN: GUKYKJ
  9. Duru OK, Mangione CM, Turk N, et al. The effectiveness of shared decision making for diabetes prevention: 24- and 36-month results from the prediabetes informed decision and education (PRIDE) trial. Diabetes Care. 2023;46(12):2218–2222. doi: 10.2337/dc23-0829
  10. Karpin VA, Gudkov AB, Usynin AF, Stolyarov VV. Analysis of the heliogeomagnetic anomaly influence on the inhabitants of the northern urbanized area. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2018;25(11):10–15. doi: 10.33396/1728-0869-2018-11-10-15 EDN: YNWBTV
  11. Gibson J, Adlard B, Olafsdottir K, et al. Levels and trends of contaminants in humans of the Arctic. Int J Circumpolar Health. 2016;75:33804. doi: 10.3402/ijch.v75.33804
  12. Dobrodeeva LK, Sergeeva EV. The state of the immune system in the aging process. Yekaterinburg: UrO RAN; 2014. (In Russ.) EDN: UKRZTD
  13. Shchegoleva LS, Sidorovskaya OE, Shashkova EYu, et al. The adaptive immune status in representatives of various social and professional groups of inhabitants of the European North of the Russian Federation. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2017;24(10):46-51. doi: 10.33396/1728-0869-2017-10-46-51 EDN: ZIPINF
  14. Filippova OE, Shchegoleva LS, Shashkova EYu, Dobrodeeva LK. Immunological reactivity in megalopolis residents. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2021;28(1):11–16. doi: 10.33396/1728-0869-2021-1-11-16 EDN: YNPPRD
  15. Sergeeva TB, Morozova OS, Shashkova EYu, et al. Content of lymphocytes with markers cd8 + and cd95 + in women 40-60 years old in the Arctic region in normal and in pathology. Journal of Ural Medical Academic Science. 2021;18(3):209–216. doi: 10.22138/2500-0918-2021-18-3-209-216 EDN: OFSGCO
  16. Shchegoleva LS. Reserve capabilities of immune homeostasis in humans in the North. Yekaterinburg: UrO RAN; 2007. (In Russ.) EDN: QLQRXL
  17. Kuchin RV, Nenenko ND, Stogov MV, Bondareva AA. Immune status of indigenous residents of Ugra. International Journal of Humanities and Natural Sciences. 2022;(5-1):21–24. doi: 10.24412/2500-1000-2022-5-1-21-24 EDN: CBEDGN
  18. Xu X, Rioux T, Friedl K, et al. Development of interactive guidance for cold exposure using a thermoregulatory model. Int J Circumpolar Health. 2023;82(1):2190485. doi: 10.1080/22423982.2023.2190485
  19. Nash SH, Zimpelman GL, Miller KN, et al. The Alaska native tumour registry: fifty years of cancer surveillance data for Alaska native people. Int J Circumpolar Health. 2022;81(1):2013403. doi: 10.1080/22423982.2021.2013403
  20. Rastokina TN, Peshkova AA, Unguryanu TN. Ambient air quality and risk of circulatory diseases for population of a large city in the European North of Russia. Health Risk Analysis. 2024;(3):4–12. EDN: FHIJAA doi: 10.21668/health.risk/2024.3.01
  21. Adlard B, Bonefeld-Jørgensen EC, Dudarev AA, et al. Levels and trends of persistent organic pollutants in human populations living in the Arctic. Int J Circumpolar Health. 2024;83(1):2392405. doi: 10.1080/22423982.2024.2392405
  22. Thirumalai K, DiNezio PN, Partin JW, et al. Future increase in extreme El Niño supported by past glacial changes. Nature. 2024;634(8033):374–380. doi: 10.1038/s41586-024-07984-y
  23. Shur PZ, Kiryanov DA, Kamaltdinov MR, Khasanova AA. Assessing health risks caused by exposure to climatic factors for people living in the Far North. Health Risk Analysis. 2022;(3):53–62. doi: 10.21668/health.risk/2022.3.04 EDN: USJNAG
  24. Dobrodeeva LK, Patrakeeva VP. The influence of migration and proliferative processes of lymphocytes on the state of the immune background of a person living in high latitudes. Yekaterinburg: UrO RAN; 2018. (In Russ.) EDN: UPAJZA
  25. Kabbani MS. Phenotypic features of immune homeostasis in residents of different climatogeographic regions [dissertation abstract]. Arkhangelsk; 2024. 24 p. (In Russ.)
  26. Dobrodeeva LK, Shchegoleva LS. Limits of the content of lymphocytes, cytokines and immunoglobulins in the blood serum of residents of the Arkhangelsk region. Arkhangelsk: Publishing Center of SSMU; 2005. (In Russ.) EDN: TWYHQB
  27. Feng B, Bai Z, Zhou X, et al. The type 2 cytokine Fc-IL-4 revitalizes exhausted CD8+ T cells against cancer. Nature. 2024;634(8034):712–720. doi: 10.1038/s41586-024-07962-4
  28. Zhang D, Duque-Jimenez J, Facchinetti F, et al. Transferrin receptor targeting chimeras for membrane protein degradation. Nature. 2024 Sep 25. doi: 10.1038/s41586-024-07947-3
  29. Patrakeeva VP, Dobrodeeva LK, Geshaveс NP. Relationship of changes in hematological and biochemical indicators of peripheral blood with the transferrin concentration and CD71+ lymphocyte count. Siberian Journal of Life Sciences and Argiculture. 2022;14(1):419–435. doi: 10.12731/2658-6649-2022-14-1-419-435 EDN: KKYNIU
  30. Osterman I, Samra H, Rousset F, et al. Phages reconstitute NAD+ to counter bacterial immunity. Nature. 2024;634(8036):1160–1167. doi: 10.1038/s41586-024-07986-w

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».