
- •1.1. Общая физиология нервной системы
- •1.1.1. Основные типы строения нервной системы
- •1.1.2. Мембранные потенциалы нервных элементов
- •1.1.3. Потенциалы и трансмембранные токи при возбуждении
- •1 М и толщиной 1 мкм выражается огромной цифрой - 10 Ом. Подобное сопротивление имел бы кабель длиной 10 км.
- •1.1.5. Межклеточные пространства в нервной системе
- •1.1.6. Аксонный транспорт
- •1.1.7. Физиология синапсов
- •1.1.8. Нервные сети и основные законы их функционирования
- •1.1.9. Рефлексы и рефлекторные дуги
- •1.1.10. Элементы эволюции нервной системы
- •1.2. Общая физиология мышц
- •1.2.1. Структура и иннервация поперечнополосатых мышц позвоночных животных
- •1.2.2. Механизм мышечного возбуждения
- •1.2.3. Передача сигнала с плазмалеммы на сократительный аппарат миофибрилл
- •1.2.4. Структура саркомера и механизм сокращения мышечного волокна
- •1.2.5. Механика мышцы
- •1.2.6. Энергетика мышцы
- •1.2.7. Особенности мышцы сердца позвоночных животных
- •1.2.8. Общая физиология гладких мышц позвоночных животных
- •1.2.9. Характеристика некоторых мышц беспозвоночных животных
- •1.2.10. Элементы эволюции мышц
- •1.2.11. Электрические органы рыб
- •1.2.12. Немышечные формы двигательной активности
- •1.3. Физиология секреторной клетки
- •1.3.1. Поступление предшественников секрета в клетку
- •1.3.2. Выведение веществ из клетки
- •2.1. Совершенствование регуляторных механизмов в процессе эволюции
- •2.2. Характеристика гуморальных механизмов регуляции
- •2.2.1. Основные особенности эволюции гормональных регуляторных механизмов
- •2.2.2. Регуляция функций эндокринной системы
- •2.2.3. Функциональное значение гормонов
- •2.2.4. Механизм действия гормонов
- •2.2.5. Классификация гормонов
- •2.3. Единство нервных и гуморальных механизмов регуляции
- •2.3.1. Саморегуляция функций организма
- •2.3.2. Обратная связь как один из ведущих механизмов в регуляции функций организма
- •2.3.3. Рефлекторный принцип регуляции функций
- •2.4. Общие черты компенсаторно-приспособительных реакций организма
- •3.1.2. Нервная система позвоночных животных
- •3.2.2. Принцип общего конечного пути
- •3.2.3. Временная и пространственная суммация. Окклюзия
- •3.2.5. Принцип доминанты
- •3.3. Спинной мозг
- •3.3.1. Нейронные структуры и их свойства
- •3.3.2. Рефлекторная функция спинного мозга
- •3.3.3. Проводниковые функции спинного мозга
- •3.4.2. Рефлексы продолговатого мозга
- •3.4.3. Функции ретикулярной формации стволовой части мозга
- •3.5.2. Участие среднего мозга в регуляции движений и позного тонуса
- •3.7.2. Морфофункциональная организация таламуса
- •3.7.3. Гипоталамус
- •3.7.4. Роль гипоталамуса в регуляции вегетативных функций
- •3.7.5. Терморегуляционная функция гипоталамуса
- •3.7.6. Участие гипоталамуса в регуляции поведенческих реакций
- •3.7.7. Гипоталамо-гипофизарная система
- •3.8.2. Функции лимбической системы
- •3.8.3. Роль лимбической системы в формировании эмоций
- •3.9. Базальные ядра и их функции
- •3.10.2. Проекционные зоны коры
- •3.10.3. Колончатая организация зон коры
- •3.11.2. Метод вызванных потенциалов
- •3.12. Закономерности эволюции коры больших полушарий
- •3.12.1. Происхождение новой коры
- •3.12.2. Организация новой коры у низших млекопитающих
- •3.12.3. Организация новой коры у высших млекопитающих
- •3.12.5. Развитие корковых межнейронных связей
- •3.13. Наследственно закрепленные формы поведения
- •3.13.1. Безусловные рефлексы.
- •3.13.2. Достижения этологов в исследовании врожденных форм поведения
- •3.14. Приобретенные формы поведения
- •3.14.1. Классификация форм научения
- •3) После исчезновения эти навыки самостоятельно не восстанавливаются.
- •3.14.2. Сон как форма приобретенного поведения
- •3.14.3. Закономерности условнорефлекторной деятельности
- •3.14.4. Торможение условных рефлексов
- •3.15.2. Механизмы условного торможения
- •3.16. Механизмы памяти
- •3.16.1. Кратковременная память
- •3.16.2. Долговременная память
- •3.17.2. Высшие интегративные системы мозга
- •3.17.4. Эволюция интегративной деятельности мозга
- •3.17.5. Онтогенез ассоциативных систем мозга
- •3.18. Функциональная структура поведенческого акта
- •3.18.1. Основные поведенческие доминанты
- •3) Описать структуру среды как закон связей между ее наиболее существенными переменными; 4) определить ведущее кинематическое звено для выполнения предстоящего двигательного акта.
- •3.18.2. Ассоциативные системы мозга и структура поведения
- •3.19.2. Сознание и неосознаваемое
- •3.20. Функциональная межполушарная асимметрия
- •3.21. Формирование высшей нервной деятельности ребенка
- •3.22. Мышление и речь
- •3.23. Сновидения, гипноз
- •3.24. Трудовая деятельность человека-оператора
- •3.25. Центральная регуляция движений
- •3.25.1. Управление ориентационными движениями и позой
- •3.25.2. Управление локомоцией
- •3.25.3. Организация манипуляторных движений
- •3.25.4. Корковая сенсомоторная интеграция
- •3.25.5. Программирование движений
- •3.25.6. Функциональная структура произвольного движения
- •3.26. Эмоции как компонент целостных поведенческих реакций
- •3.26.1. Биологическая роль эмоций
- •3.26.2. Эмоции и психическая деятельность
- •3.26.3. Вегетативные реакции, сопутствующие эмоциональному состоянию
- •3.26.4. Участие различных структур мозга в формировании эмоциональных состояний
- •3.26.5. Эмоциогенные системы мозга
- •3.26.6. Влияние эмоциональных состояний на научение и память
- •3.26.7. Неврозы
- •3.27. Гематоэнцефалический барьер
- •4.1.2. Преобразование сигналов в рецепторах
- •4.1.3. Адаптация рецепторов
- •4.1.4. Сенсорные пути
- •4.1.5. Сенсорное кодирование
- •4.2. Соматическая сенсорная система
- •4.2.1. Соматическая сенсорная система беспозвоночных животных
- •4.2.2. Соматическая сенсорная система позвоночных животных
- •4.3. Скелетно-мышечная, или проприоцептивная, сенсорная система
- •4.3.1. Скелетно-мышечная сенсорная система беспозвоночных животных
- •4.3.2. Скелетно-мышечная сенсорная система позвоночных животных
- •4.4. Сенсорная система боковой линии
- •4.4.2. Электрорецепторы
- •4.4.3. Восходящие пути
- •4.5. Гравитационная сенсорная система
- •4.5.1. Гравитационная сенсорная система беспозвоночных животных
- •4.5.2. Гравитационная сенсорная система позвоночных животных
- •4.6. Слуховая сенсорная система
- •4.6.1. Физические характеристики звуковых сигналов
- •4.6.2. Слуховая сенсорная система беспозвоночных животных
- •4.6.3. Слуховая сенсорная система позвоночных животных
- •4.6.4. Эхолокация
- •4.7. Хеморецепторные сенсорные системы
- •4.7.1. Хеморецепторные сенсорные системы беспозвоночных животных
- •4.7.2. Хеморецепторные сенсорные системы позвоночных животных
- •4.8. Зрительная сенсорная система
- •4.8.1. Организация фоторецепторов
- •4.8.2. Механизмы фоторецепции
- •4.8.3. Зрительная сенсорная система беспозвоночных животных
- •4.8.4. Зрительная сенсорная система позвоночных животных
- •5.1. Дуга автономного рефлекса
- •5.1.1. Подразделение автономной нервной системы
- •5.1.2. Анатомические структуры
- •5.1.4. Различия в конструкции автономной и соматической нервной системы
- •5.1.5. Чувствительное звено дуги автономного рефлекса
- •5.1.6. Ассоциативное (вставочное) звено
- •5.1.7. Эфферентное звено
- •5.2. Синаптическая передача
- •5.2.1. Ацетилхолин
- •5.2.2. Норадреналин и адреналин
- •5.2.3. Трансдукторы
- •5.2.4. Серотонин
- •5.2.5. Аденозинтрифосфат (атф)
- •5.2.6. Вероятные кандидаты в медиаторы
- •5.2.7. Активные факторы
- •5.3.2. Аксон-рефлекс
- •5.3.3. Висцеросоматический рефлекс
- •5.3.4. Висцеросенсорный рефлекс
- •5.4. Влияние автономной нервной системы на деятельность эффекторных органов
- •5.4.1. Адаптационно-трофическая функция симпатической нервной системы
- •5.4.2. Роль парасимпатической нервной системы в регуляции висцеральных функций
- •5.4.3. Участие метасимпатической нервной системы в регуляции висцеральных функций
- •5.4.4. Тоническая активность
- •5.5.2. Стволовые центры
- •5.5.3. Гипоталамические центры
- •5.5.4. Лимбическая система
- •5.5.5. Мозжечок
- •5.5.6. Ретикулярная формация
- •5.5.7. Кора больших полушарий
- •6.1. Значение и место эндокринной регуляции в общей системе интеграционных механизмов
- •6.1.1. Методы изучения функций желез внутренней секреции
- •6.1.2. Понятие о нейросекреции
- •6.2.1. Гипоталамо-нейрогипофизарная система
- •6.2.2. Гипоталамо-аденогипофизарная система
- •6.2.3. Гипофиз
- •6.2.4. Шишковидное тело
- •6.3.2. Надпочечник и его гормоны
- •6.3.3. Гонады и половые гормоны
- •6.4.2. Гормональная регуляция водно-солевого гомеостаза
- •6.5. Поджелудочная железа и ее гормоны
- •6.6. Гормоны пищеварительного тракта
- •6.7. Гормоны сердечно-сосудистой системы
- •6.7.1. Гормоны сердца
- •6.7.2. Гормоны эндотелия
- •6.8. Гормоны плазмы и клеток крови
- •6.9. Гормонопоэз и основные механизмы трансдукции гормонального сигнала
- •6.10. Рецепторы гормонов
- •7.1. Эволюция внутренней среды организма
- •7.2. Основные механизмы поддержания постоянства внутренней среды организма. Понятие о гомеостазе
- •7.3. Понятие о системе крови
- •7.3.1. Основные функции крови
- •7.3.2. Объем и состав крови
- •7.3.3. Физико-химические свойства крови
- •7.4. Плазма крови
- •5 Г глобулина. Период полураспада альбумина составляет 10-15 сут глобулина - 5 сут.
- •7.5. Форменные элементы крови
- •7.5.1. Эритроциты
- •7.5.2. Пигменты крови
- •7.5.3.Скорость оседания эритроцитов (соэ)
- •7.5.4. Лейкоциты
- •7.5.5. Тромбоциты
- •7.6. Гемостаз (остановка кровотечения)
- •7.6.1. Свертывание крови
- •7.6.3. Противосвертывающие механизмы
- •7.7. Группы крови
- •7.7.2. Резус-фактор
- •7.8. Кроветворение и его регуляция
- •7.8.1. Эритропоэз
- •7.8.2. Лейкопоэз. Тромбоцитопоэз
- •7.9. Лимфа
- •8.1. Компоненты иммунной системы
- •8. 2. Механизмы неспецифического (врожденного) иммунитета
- •8.2.1. Фагоцитоз
- •8.2.2. Внеклеточное уничтожение (цитотоксичность)
- •8.2.3. Разрушение чужеродных клеток с помощью гуморальных механизмов
- •8.2.4. Роль острой воспалительной реакции в механизмах неспецифической резистентности организма
- •8.3. Механизмы специфического приобретенного иммунитета
- •8.3.1. Характеристика клеток, участвующих в реакциях специфического иммунитета
- •8.3.2. Иммуноглобулины, структура и роль в реализации специфического иммунного ответа
- •8.4.2. Участие цитокинов в регуляции иммунных реакций
- •8.4.4. Регуляторные иммунонейроэндокринные сети
- •9.2. Функции сердца
- •9.2.1. Общие принципы строения
- •9.2.2. Свойства сердечной мышцы
- •9.2.3. Механическая работа сердца
- •9.2.4. Тоны сердца
- •9.2.5. Основные показатели деятельности сердца
- •9.4. Регуляция работы сердца
- •9.4.1. Внутриклеточная регуляция
- •9.4.2. Межклеточная регуляция
- •9.4.3. Внутрисердечная нервная регуляция
- •9.4.4. Экстракардиальная нервная регуляция
- •9.4.5. Гуморальная регуляция
- •9.4.6. Тонус сердечных нервов
- •9.4.7. Гипоталамическая регуляция
- •9.4.8. Корковая регуляция
- •9.4.9. Рефлекторная регуляция
- •9.4.10. Эндокринная функция сердца
- •9.5. Сосудистая система
- •9.5.1. Эволюция сосудистой системы
- •9.5.2. Функциональные типы сосудов.
- •9.5.3. Основные законы гемодинамики
- •9.5.4. Давление в артериальном русле
- •9.5.5. Артериальный пульс
- •9.5.6. Капиллярный кровоток
- •9.5.7. Кровообращение в венах
- •9.6. Регуляция кровообращения
- •9.6.1. Местные механизмы регуляции кровообращения
- •9.6.2. Нейрогуморальная регуляция системного кровообращения
- •9.7. Кровяное депо
- •9.8.2. Мозговое кровообращение
- •9.8.3. Легочное кровообращение
- •9.8.4. Кровообращение в печени
- •9.8.5. Почечное кровообращение
- •9.8.6. Кровообращение в селезенке
- •9.9. Кровообращение плода
- •9.10.3. Состав, свойства, количество лимфы
- •9.10.4. Лимфообразование
- •9.10.5. Лимфоотток
- •10.1. Эволюция типов дыхания
- •10.1.1. Дыхание беспозвоночных животных
- •10.1.2. Дыхание позвоночных животных
- •10.2. Дыхательный акт и вентиляция легких
- •10.2.1. Дыхательные мышцы
- •10.2.2. Дыхательный акт
- •10.2.3. Вентиляция легких и внутрилегочный объем газов
- •10.2.4. Соотношение вентиляции и перфузии легких
- •10.2.5. Паттерны дыхания
- •10.3.1. Диффузия кислорода и углекислого газа через аэрогематический барьер
- •10.3.2. Транспорт кислорода кровью
- •10.3.3. Транспорт углекислого газа кровью
- •10.3.4. Транспорт кислорода и углекислого газа в тканях
- •10.4.2. Хеморецепторы и хеморецепторные стимулы дыхания
- •10.4.3. Механорецепторы дыхательной системы
- •10.4.4. Роль надмостовых структур
- •10.5.2. Влияние уровня бодрствования
- •10.5.3. Эмоциональные и стрессорные факторы
- •10.5.4. Мышечная деятельность
- •11.1. Источники энергии и пути ее превращения в организме
- •11.1.1. Единицы измерения энергии
- •11.1.3.Методы исследования обмена энергии
- •11.1.4. Основной обмен
- •11.1.5. Обмен в покое и при мышечной работе
- •11.1.7. Запасы энергии
- •11.2. Питание
- •11.2.1. Потребность в пище и рациональное питание
- •11.2.2. Потребность в воде
- •11.2.3. Потребность в минеральных веществах
- •11.2.4. Потребность в углеводах
- •11.2.5. Потребность в липидах
- •11.2.6. Потребность в белках
- •11.2.7. Потребность в витаминах
- •11.2.8. Потребность в пищевых волокнах
- •11.3. Терморегуляция
- •11.3.1. Пойкилотермия и гомойотермия
- •11.3.2. Температура тела
- •11.3.3. Терморецепция, субъективные температурные ощущения и дискомфорт
- •11.3.4. Центральные (мозговые) механизмы терморегуляции
- •11.3.5. Теплопродукция
- •11.3.6. Теплоотдача
- •11.3.9. Тепловая и холодовая адаптация
- •11.3.10. Сезонная спячка
- •11.3.11. Онтогенез терморегуляции
- •11.3.12. Лихорадка
- •12.1.2. Регуляторная часть пищеварительной системы
- •12.1.3. Интеграция нейромедиаторных и гормональных факторов в пищеварительной cистеме
- •12.1.4. Типы пищеварения
- •12.2. Секреторная функция
- •12.2.1. Слюнные железы
- •12.2.2. Железы желудка
- •12.2.3. Поджелудочная железа
- •12.2.4. Желчеотделение и желчевыделение
- •12.2.5. Секреция кишечных желез
- •12.3. Переваривание пищевых веществ
- •12.4. Мембранное пищеварение и всасывание
- •12.4.2. Всасывание
- •12.5. Моторная функция
- •12.5.1. Сопряжение возбуждения с сокращением в гладкомышечных клетках
- •12.5.2. Регуляция сократительной активности гладких мышц желудочно-кишечного тракта
- •12.5.3. Моторная функция различных отделов желудочно-кишечного тракта
- •12.5.4. Периодическая моторная деятельность желудочно-кишечного тракта
- •12.6.2. Насыщение
- •13.1. Водные фазы
- •13.2. Эволюция осморегуляции
- •13.3. Выделительные органы беспозвоночных животных различных типов
- •13.4. Почка позвоночных животных
- •13.5. Структура и функции почки млекопитающих
- •13.6.2. Клубочковая фильтрация
- •13.6.3. Реабсорбция в канальцах
- •13.6.5. Синтез веществ в почке
- •13.6.6. Осмотическое разведение и концентрирование мочи
- •13.6.7. Роль почек в осморегуляции и волюморегуляции
- •13.6.8. Механизм участия почек в регуляции кислотно-основного равновесия
- •13.6.9. Экскреторная функция почки
- •13.7. Нервная регуляция деятельности почки
- •13.8. Инкреторная функция почки
- •13.9. Метаболическая функция почки
- •13.10. Выделение мочи
- •14.2. Мужские половые органы
- •14.4. Половое созревание
- •14.5. Половое влечение
- •14.6. Половой акт
- •14.7. Половая жизнь
- •1) Парасимпатические из крестцового отдела (рефлекторные и психогенные влияния); 2) симпатические из пояснично-грудного отдела (психогенные влияния)
- •14.8.2. Половые рефлексы у женщин
- •14.9. Половой цикл
- •14.10. Оплодотворение
- •14.11. Беременность
- •14.11.1. Плацента
- •14.11.2. Плод
- •14.11.3. Состояние организма матери при беременности
- •14.11.4. Многоплодная беременность
- •14.11.5. Латентная стадия беременности
- •14.11.6. Беременность у животных
- •14.12. Роды
- •14.13.2. Физиология органов размножения самок
- •14.13.3. Инкубация
- •14.14. Лактация
- •15.2. Проявления старения
- •15.3. Профилактика старения
8.4.2. Участие цитокинов в регуляции иммунных реакций
Цитокинами принято называть обширное семейство биологически активных пептидов, обладающих гормоноподобным действием, обеспечивающих взаимодействие клеток иммунной, кроветворной, нервной и эндокринной систем. В отличие от гормонов, поддерживающих гомеостатический баланс, цитокины обеспечивают ответную реакцию на внедрение чужеродных тел, иммунное повреждение, а также воспаление, репарацию и регенерацию. Многие исследователи рассматривают цитокины как "микроэндокринную систему". Цитокины являются необходимыми медиаторами межклеточного взаимодействия. Они формируют сеть коммуникационных сигналов между клетками иммунной системы и клетками других органов и тканей.
Цитокины впервые были описаны как полипептидные факторы, обусловливающие взаимодействие клеток иммунной системы. Эти медиаторы, секретируемые лимфоцитами и моноцитами, получили название соответственно "лимфокины" и "монокины". Позднее, когда было обнаружено, что подобные или идентичные белковые медиаторы могут секретировать не только иммунокомпетентные, но и другие клетки, эти молекулы стали называть цитокинами. В последние годы появился еще один термин "эндогенные иммуномодуляторы", объединяющий интерлейкины, лимфокины, монокины, интерфероны, гормоны тимуса, цитотоксические и супрессорные факторы. Следовательно, последний термин имеет более широкое смысловое значение, чем понятие "цитокины".
Классификация и общие свойства цитокинов. Универсальное определение цитокинов отсутствует, тем не менее они рассматриваются как полипептиды и белки, которые обеспечивают развитие воспаления и иммунного ответа. Цитокины секретируются не всегда. В некоторых случаях они могут экспрессироваться на поверхности стимулированных клеток. Однако независимо от того, секретируются цитокины или только экспрессируются, все они обладают некоторыми общими свойствами:
- синтезируются в процессе реализации механизмов неспецифического или
специфического иммунитета;
- связываются со специфическими рецепторами на клетках-мишенях;
- проявляют свою активность при низких концентрациях (порядка 10-11 моль/л);
- не обладают ферментативной активностью или химической реактивностью;
- действуют опосредованно, изменяя функциональное состояние клеток-мишеней с помощью вторичных мессенджеров (от англ. messenger - вестник, посыльный);
- оказывают аутокринное (на клетку-продуцент), паракринное (на соседние с клеткой-продуцентом клетки) и дистантное (на клетки удаленных на значительное расстояние органов и тканей) действие;
- служат медиаторами иммунной и воспалительной реакций;
- действуют как факторы роста и факторы дифференцировки клеток (при этом вызывают преимущественно медленные клеточные реакции, требующие синтеза новых белков);
- образуют регуляторную сеть, в которой отдельные элементы обладают синергическим или антагонистическим действием;
- обладают полифункциональной активностью и перекрывающимися функциями.
Лейкоциты являются источниками цитокинов, в то же время - и мишенью для них. В связи с этим многие из цитокинов получили название "интерлейкинов".
Классификация цитокинов до определенного времени была бессистемной. Некоторые из них первоначально назвали по их доминирующему биологическому действию. С 1976 г., когда был открыт ИЛ2, описано более 20 иммунологически активных цитокинов, оказывающих различное действие на иммунную систему в условиях in vitro. Некоторые цитокины имеют не интерлейкиновую номенклатуру, а свое первоначальное название, например, ФНО (фактор некроза опухолей), КСФ (колониестимулирующие факторы), OSM (онкостатин М), LIF (фактор, ингибирующий лейкозные клетки), NGF (фактор роста нервов), CNTF (цилиарный нейротрофический фактор). Различные цитокины могут быть сгруппированы в 5 обширных классов, объединенных по их доминирующему биологическому действию: 1) воспалительные; 2) антивоспалительные; 3) факторы, вызывающие рост и дифференцировку лимфоцитов; 4) гемопоэтические колониестимулирующие факторы; 5) факторы, вызывающие рост мезенхимальных клеток.
В большинстве случаев регуляторная функция цитокинов осуществляется в местах проникновения или концентрации патогенных агентов и сводится к вовлечению клеток близлежащих тканей и крови в процесс элиминации чужеродного агента, обеспечивая иммунные и воспалительные реакции. В критические моменты, когда местная воспалительная реакция оказывается несостоятельной, цитокины появляются в крови и разносятся кровотоком в различные органы и ткани, знаменуя начало острофазового ответа организма. Иммунный процесс, воспаление и острофазовый ответ характеризуются множеством хорошо известных проявлений: лихорадкой, похуданием, сонливостью, потерей аппетита, лейкоцитозом, появлением в крови белков острой фазы, активацией гипофизадреналовой системы (стрессорная реакция), болевым синдромом и т. д. Все или большинство из них являются результатом действия цитокинов.
Механизмы действия цитокинов. Влияние цитокина осуществляется путем его взаимодействия со специфическим мембранным рецептором клетки-мишени. В большинстве случаев рецепторы для цитокинов представлены одной двумя или тремя пептидными или гликопротеидными цепями, встроенными в клеточную мембрану. При этом цитокин взаимодействует с внешней, экстрацеллюлярной, частью рецептора. Сигнал о такого рода взаимодействии передается внутрь клетки интрацеллюлярной частью рецептора, которая обладает ферментативной активностью. Эффективность действия рецептора зависит от его аффинности, т. е. от того, какое минимальное количество лиганда необходимо для образования прочного комплекса и, как следствие, для передачи специфического сигнала внутрь клетки.
Аффинность зависит от числа белковых цепей, входящих в состав рецептора. Как известно, вторая цепь может быть общей у ряда рецепторов с разной специфичностью. Так, белок gp 130 присутствует в качестве дополнительной цепи в рецепторах для ИЛ6, OSM и LIF (рис. 8.51). В рецепторах для ИЛ3, ИЛ5 и GMCSF (колониестимулирующие факторы гранулоцитарно-моноцитарного ряда) роль дополнительной цепи выполняет белок КН97. С этой особенностью строения большинства цитокиновых рецепторов связана, по-видимому, так называемая избыточность действия, когда разные цитокины влияют сходным образом на одну и ту же клеточную мишень.
Рецепторы цитокинов обнаруживаются на различных типах клеток. Связывание цитокина с рецептором приводит к экспрессии генов и последующему синтезу молекул, характерных для данного типа клеток. Большинство генов могут экспрессироваться под действием нескольких цитокинов, взаимодействующих со своими индивидуальными клеточными рецепторами. При этом возможны различные варианты таких взаимодействий:
Рис. 8.51 Участие белка gр130 в формировании высокоаффинных рецепторов для цитокинов
ИЛ6К - рецептор для ИЛ6; OSMR - рецептор для онкостатина М; UFR - рецептор для фактора, ингибирующего лейкозные клетки.
синергизм, суммация, антагонизм. Многие цитокины могут рассматриваться как аутокринные факторы роста и участвовать в саморегуляции экспрессии своих собственных рецепторов.
Цитокины играют важную роль в регуляции иммунных реакций (рис. 8.52). Большинство из них являются иммуномодуляторами, обладающими стимулирующими функциями. По-прежнему мало известно об ингибиторах иммунной реакции. Одним из претендентов на эту роль является семейство трансформирующих факторов роста, продуцируемых макрофагами и лимфоцитами и способных выполнять функцию антигеннеспецифических супрессорных молекул (эпидермальный фактор роста - EGF, трансформирующий фактор роста - TGF? и TGF?, фактор роста фибробластов - FGF и другие). Такую же функцию выполняет "растворимый супрессор иммунного ответа" (англ. Soluble Immune Response Supressor, SIRS), обладающий способностью ингибировать пролиферацию лимфобластов. Данные о специфичности действия SIRS и о клетках, несущих его рецептор, отсутствуют. Сообщалось также об антагонисте ИЛ1, молекула которого имеет 26% гомологии с ИЛ1? и 14% - с ИЛl?. Возможным ингибитором пролиферации T-хелперов 1 порядка является ИЛ10, который подавляет продукцию ИФН-? и нарушает функцию представления антигенов макрофагами Tx1. С другой стороны, тот же самый цитокин индуцирует пролиферацию тимоцитов в присутствии ИЛ2 и ИЛ4, усиливает экспрессию продуктов МНС II класса на В-лимфоцитах, является кофактором роста В-лимфоцитов и индуктором выработки иммуноглобулинов. Имеются данные о подавляющем влиянии на иммунные реакции ИЛ4. Оказалось, что этот цитокин подавляет экспрессию генов ИЛ1 и ФНО.
Эффекты, вызываемые цитокинами, чрезвычайно сходны с симптомами, появляющимися у больных с острыми и хроническими заболеваниями инфекционного происхождения. Это свидетельствует о том, что цитокины являются ключевыми факторами, регулирующими активность нейронов ЦНС, утилизацию липидов, проницаемость сосудов, гемопоэз и уровень белков острой фазы. При местно протекающем воспалении цитокины повышают функциональную активность макрофагов и гранулоцитов, стимулируют синтез одного из основных медиаторов воспаления - гистамина, усиливают продукцию факторов свертываемости крови эндотелиоцитами сосудов, активируют систему остеокластов, стимулируют выработку набора хондролитических ферментов, способствуют заживлению ран и формированию рубцовой ткани.
Рис. 8.52 Участие цитокинов в регуляции иммунных реакций
1 - действие иммуномодуляторов; 2 - направление дифференцировки клеток. Остальные обозначения - в тексте.
8.4.3. Основные свойства некоторых цитокинов
ИЛ1. Впервые этот плейотропный медиатор был обнаружен в перитонеальном (брюшинном) экссудате в острую фазу воспаления. После введения его животным наблюдается повышение температуры тела. В связи с этим ИЛ1 получил название "эндогенный пироген". Позднее эндогенный пироген был очищен. Дальнейшие исследования позволили обнаружить новые эффекты влияния эндогенного пирогена: уменьшение уровня цинка и железа в плазме крови, нейтрофилию, стимуляцию синтеза амилоидного белка А в печени, колониестимулирующую активность. Эндогенный пироген был описан как "лимфоцит-активирующий фактор", являющийся костимулятором Т-лимфоцитов . Стандартным биологическим тестом для обнаружения ИЛ1 служит синергичная стимуляция пролиферации мышиных тимоцитов в комбинации с митогенными лектинами растительного происхождения, такими как конканавалин А или фитогемагглютинин.
На основании исследований, посвященных продукции ИЛ1, главными его источниками считались моноциты и макрофаги. Однако позднее было обнаружено, что ИЛ1 продуцируется и другими клетками, имеющими с макрофагами общее происхождение: звездчатые ретикулоэндотелиоциты (клетки Купфера) в печени, белые отростчатые эпидермоциты (клетки Лангерганса) в эпидермисе, клетки микроглии и др. К числу продуцентов этого медиатора относятся фибробласты. Т- и В-лимфоциты, натуральные киллеры, нейтрофилы и эндотелиоциты. Установлено, что нейроны и астроциты способны стимулировать и высвобождать ИЛ1. Продукция ИЛ1 осуществляется периферическими симпатическими нейронами и хромаффинными клетками мозгового вещества надпочечников и пищеварительного тракта.
ИЛ1 существует в виде двух различных полипептидных форм ИЛ1 а и ИЛ1?, синтез которых кодируется двумя генами. Обе эти формы образуются из соответствующих молекул-предшественников, имеющих одинаковую молекулярную массу (31 кДа). Предшественник ИЛ1? (проИЛ1?) биологически активен и способен соединяться с рецептором в форме димера. ИЛ1? приобретает способность связываться с рецептором только после ферментативного расщепления, в результате которого образуется конечный продукт с молекулярной массой 17,5 кДа. Этот процесс катализируется ИЛ1-?-конвертирующим энзимом.
Преобладающей формой ИЛ1 является ИЛ1?: количество соответствующей мРНК, обнаруживаемое в активированных клетках, в 1050 раз превышает количество мРНК для ИЛla. В неактивированных клетках, как правило, не находят значительных количеств мРНК, кодирующих синтез ИЛ1. Резкое увеличение продукции цитокина происходит в ответ на инфекцию, действие микробных токсинов, медиаторов воспаления, продуктов активированных лимфоцитов и комплемента.
Несмотря на структурные различия ИЛla и ИЛ1?, разную продолжительность их жизни (ИЛl? - 15 ч, ИЛ1? - 2,5 ч), две формы цитокина связываются с одними и теми же рецепторами. Обнаружено два типа рецепторов для ИЛ1: на Т-лимфоцитах и фибробластах с молекулярной массой 80 кДа и на В-лимфоцитах с молекулярной массой 68 кДа. Оба типа рецепторов принадлежат к семейству иммуноглобулинов, их внеклеточные домены содержат три домена гомологичных иммуноглобулинов.
ИЛ1 играет одну из центральных ролей в воспалительной реакции, в ответе на бактериальную инфекцию и тканевые повреждения. Он проявляет свойства нейроэндокринного гормона, стимулируя продукцию кортикотропина, простагландинов и целого ряда других гормонов. Сообщалось, что ИЛ1 является митогеном для астроцитов. Этот цитокин стимулирует продукцию ИЛ2 Т-лимфоцитами, повышает экспрессию рецептора для ИЛ2. ИЛ1 усиливает пролиферацию В-лимфоцитов, секрецию антител и экспрессию мембранного иммуноглобулинового рецептора. Под влиянием ИЛ1 возрастает секреция гепатоцитами сывороточных амилоидов А и Р, С-реактивного белка, ?1-антитрипсина и церулоплазмина. Связывание ИЛ1 с рецепторами сопровождается целым рядом других биологических эффектов: повышением температуры тела, нарушением сна, головной болью, нарушениями деятельности пищеварительной системы. Модуляция под действием ИЛ1 тех или иных процессов осуществляется путем повышения или понижения уровня экспрессии других рецепторов. ИЛ1 усиливает связывание опиатов рецепторами, повышает экспрессию рецепторов для TFGJ3 (трансформирующего фактора роста), понижает экспрессию ИЛ1-рецепторов I типа, уменьшает число рецепторов ФНО, снижает количество мРНК, кодирующей синтез рецепторов ИЛ6, ингибирует образование рецепторов для лютеинизирующего гормона.
ИЛ2. Этот цитокин с молекулярной массой 15 кДа играет исключительно важную роль в реализации механизмов иммунного ответа. У различных видов животных и человека продукция ИЛ2 осуществляется лимфоцитами периферической крови, костного мозга, лимфатических узлов, перитонеального экссудата, тимуса, селезенки, миндалин и грудного протока, стимулированными к пролиферации антигенами или лектинами. При этом продуцентами ИЛ2 являются T-хелперы 1. Покоящиеся лимфоциты не содержат и спонтанно не продуцируют ИЛ2. Обычный физиологический путь активации лимфоцитов, обусловленный взаимодействием специфического антигена и ТКР, не является единственным путем стимуляции Т-лимфоцитов . T-лимфоциты могут быть стимулированы к продукции ИЛ2 с помощью ряда митогенных лектинов (фитогемагглютинин, конканавалин А), антител к поверхностным маркерным молекулам и целого ряда других биологически активных веществ. Сообщалось о значительном усилении продукции ИЛ2 лимфоцитами и гормональными факторами тимуса.
Помимо участия ИЛ2 в дифференцировке и пролиферации Т-лимфоцитов , этот лимфокин вносит важный вклад в реализацию механизмов противоопухолевой защиты. Он повышает литическую активность нормальных киллеров, а также индуцирует клетки системы лимфокин-активированных киллеров. Кроме того, ИЛ2 вызывает пролиферацию ЦТЛ. Под действием ИЛ2 усиливается секреция ИФН? Т-лимфоцитами. Таким образом, ИЛ2 является ключевым фактором в развитии иммунологических реакций. Действие ИЛ2 приводит к развитию плейотропного эффекта с участием нескольких субпопуляций иммунной системы (рис. 8.53).
Рецептор для ИЛ2 состоит из трех полипептидных цепей, которые могут быть экспрессированы вместе и по отдельности (рис. 8.54). В зависимости от того, из скольких цепей будет составлен рецептор, изменяется его аффинность. Так, при экспрессии одной ?-цепи (молекулярная масса 55 кДа) рецептор обладает наиболее низкой аффинностью с константой диссоциации (Kd) около 10 нМ. Такой рецептор очень небольшую цитоплазматическую часть и после связывания ИЛ2 не способен проводить сигнал внутрь клетки.
ИЛ3. Этот цитокин относится к семейству гемопоэтических ростовых факторов (молекулярная масса 1528 кДа), является колониестимулирующим фактором гранулоцитов-макрофагов. ИЛ3 вместе с эритропоэтином поддерживает рост и дифференцировку клеток эритроидного ряда. Он способен регулировать раннюю стадию дифференцировки В-лимфоцитов, поддерживает рост пре-В-клеток, а также усиливает секрецию IgG.
Рис. 8.53 Схема биологических эффектов ИЛ2
Аг- антиген; Мф - макрофаг; Тл - Т-лимфоцит; Вл - В-лимфоцит;
- натуральные киллеры; ЛАК - лимфокин-активированные киллеры;
ФНО- фактор некроза опухолей, Iа - молекулы МНС II класса.
Рис. 8.54 Строение высокоаффинного рецептора для ИЛ2
Для проведения сигнала требуется гетеродимеризация цитоплазматических доменов ?- и ?-цепеи.
По химической природе ИЛ3 - гликопротеин, углеводный компонент содержит сиаловые кислоты. Основным источником ИЛ3 являются T-лимфоциты с фенотипическими характеристиками хелперов, активированные фитогемагглютинином или антигеном.
ИЛ3 - один из основных факторов, поддерживающих рост и жизнеспособность предшественников тучных клеток, играющих важную роль в нормальной жизнедеятельности организма и при патологии. ИЛ3 мыши и человека выполняют функцию фактора, активирующего клетки к продукции гистамина. Не исключено, что вызываемая им активация пролиферации полипотентных клеток костного мозга связана со способностью ИЛ3 стимулировать в клетках синтез гистамина. Благодаря активации костномозгового кроветворения ИЛ3 обладает радиопротекторными свойствами. Он потенцирует цитотоксическую активность макрофагов, вызванную липополисахаридом.
ИЛ4. Этот лимфокин (молекулярная масса 1520 кДа) продуцируется Т-хелперами 2 и является фактором дифференцировки для Т- и В-лимфоцитов. Он служит кофактором пролиферации покоящихся В-лимфоцитов и индуцирует продукцию отдельных изотипов иммуноглобулинов, в частности, IgE и IgG ИЛ4 служит ростовым фактором для части Т-лимфоцитов , стимулирует пролиферацию костномозговых клеток-предшественников гемопоэза и тучных клеток. Известна способность ИЛ4 генерировать активность ЛАК и усиливать противоопухолевую активность макрофагов. Помимо Т-лимфоцитов , ИЛ4 может также продуцироваться тучными клетками и точно не идентифицированными клетками стромы костного мозга.
Важной особенностью ИЛ4, отличающей его от многих других цитокинов является строгая видовая специфичность биологического действия. ИЛ4 человека оказывает биологическое действие и связывается только с клетками человека и обезьян. Мышиный ИЛ4 активен только в отношении различных линий мышей, но не действует на клетки приматов.
ИЛ4 играет роль регулятора иммунологических функций, способствующего достижению оптимального уровня иммунного ответа. Однако его гиперпродукция или дисбаланс регуляторных влияний со стороны других цитокинов могут проявляться в форме повышенной иммунологической реактивности.
ИЛ5. Этот димерный белок с молекулярной массой 5060 кДа продуцируется Т-хелперами 2, т. е. теми же клетками, что и ИЛ4. Синтез ИЛ5 Т-хелперными лимфоцитами происходит только в ответ на антигены или другие индукторы.
Влияние ИЛ5 на эозинофилы заключается в усилении функциональной активности зрелых клеток, поддержании их жизнеспособности, продукции супероксидного аниона и стимуляции хемотаксиса эозинофилов, а также избирательной стимуляции пролиферации и дифференцировки предшественников эозинофилов в костном мозгу. В последнем ИЛ5 синергичен с ИЛ1 и ИЛ3. Вероятно, ИЛ5 является цитокином, ответственным за селективную активацию эозинофилов при аллергических заболеваниях.
ИЛ6. Этот цитокин представляет собой белок с молекулярной массой 1934 кДа. Он секретируется многими типами клеток, участвующих прямо или косвенно в осуществлении воспалительной реакции и иммунного ответа (покоящиеся T-лимфоциты; T-лимфоциты, трансформированные вирусом; фибробласты; моноциты; макрофаги; эндотелиоциты; кератиноциты; клетки многих опухолей). Действие ИЛ6 может осуществляться местно в очаге воспаления и системно при его попадании в циркуляцию.
Местное действие ИЛ6 на иммунокомпетентные клетки заключается в стимуляции пролиферации T-хелперов 1 и 2, усилении продукции ИЛ2, индукции ЦТЛ, а также в ускорении дифференцировки В-лимфоцитов в антителопродуценты. ИЛ6 увеличивает экспрессию молекул МНС класса I, но не класса II.
Системное действие ИЛ6, характеризующее его как типичный медиатор воспалительной реакции, проявляется при распространении очага инфекции и попадании ИЛб в циркуляцию. Одним из важных звеньев системного действия ИЛ6 служит его стимулирующее влияние на пролиферацию костномозговых клеток-предшественников гранулоцитов и макрофагов, приводящее к увеличению выхода зрелых форм этих клеток для восполнения утраченных в ходе воспалительной реакции фагоцитов.
ИЛ6 вызывает индукцию белков острой фазы воспаления гепатоцитами. Эта особенность цитокина также является проявлением его системного действия. ИЛб, так же как ИЛ1 и ФНО, индуцирует лихорадку, являясь еще одним эндогенным пирогеном. Он оказывает прямое действие на клетки мозга, индуцируя продукцию АКТГ.
ИЛ7. Этот лимфокин является полипептидом с молекулярной массой 14,9 кДа. Биологические свойства ИЛ7 изучены недостаточно. Полагают, что этот цитокин выступает одним из факторов, продуцируемых клетками стромы костного мозга, а возможно, и тимуса, которые стимулируют рост пре-В- и пре-Т-лимфоцитов .
ИЛ8. Представляет собой олигопептид с молекулярной массой 8,8 к Да. Его изоэлектрическая точка находится в области 8,08,5. Как и все интерлейкины, он является индуцибельным белком. ИЛ8 продуцируется макрофагами, лимфоцитами, эпителиальными клетками почки, фибробластами, эндотелиоцитами. Рецепторы для ИЛ8 обнаружены на нейтрофилах. ИЛ8 является мощным индуктором острой воспалительной реакции, вызывая миграцию нейтрофилов в очаг проникновения патогенного фактора. Помимо основной функции, ИЛ8 способствует усилению адгезивных свойств нейтрофилов, генерации активных форм кислорода, активации пентозофосфатного шунта, подъему концентрации Са2+, изменяет форму нейтрофилов, способствует экзоцитозу.
Фактор некроза опухолей (ФНО). Был впервые получен в результате введения мышам бактериальных эндотоксинов. Обладает цитотоксической активностью по отношению к опухолевым клеткам. ФНО представляет собой полипептид с молекулярной массой около 17 кДа. Основными продуцентами этого цитокина являются моноциты (макрофаги) и лимфоциты. Под воздействием бактериальных токсинов клетки моноцитарно-макрофагальной системы активируются и начинают синтезировать ФНО, ИЛ-1, ИЛ-6 и вещества прокоагулянтного действия.
Многие функции ФНО-? и ФНО-? (лимфотоксин) идентичны функциям ИЛ-1. При совместном использовании этих цитокинов часто наблюдается потенцирование действия или синергизм между молекулами. ФНО? и ИЛ1 действуют синергично на фибробласты, усиливая продукцию ПГЕ2. Синергичное влияние выявлено при радиопротекторном эффекте. Полагают, что такой синергизм является скорее всего результатом воздействия вторичных мессенджерных молекул, так как ИЛ1 уменьшает число рецепторов для ФНОа.
ФНО? и ФНО? способны тормозить клеточную пролиферацию, дифференцировку и функции клеток почти всех типов. Они служат медиаторами цитотоксичности. В результате их высвобождения повышается проницаемость капилляров, повреждается эндотелий сосудов, возникает внутрисосудистый тромбоз. В настоящее время признано, что ФНО играет ведущую роль в патогенезе септического шока.
ИЛ10. Этот лимфокин (1721 кДа), продуцируемый Т-хелперами 2, может рассматриваться как антагонист ряда цитокинов. ИЛ10 подавляет продукцию ИФН? Т-хелперами 1. ОH тормозит пролиферативный ответ T-клеток на антигены и митогены, а также подавляет секрецию ИЛ1?, ФНО и ИЛ6. В то же время ИЛ10 стимулирует секрецию иммуноглобулинов В-лимфоцитами.
ИЛ12. Лимфокин человека состоит из двух субъединиц с молекулярной массой 40 и 50 кДа, удерживаемых дисульфидной связью. Субъединица р40 гомологична рецептору для ИЛ6, а субъединица р50 имеет частичную гомологию с ИЛ6 и гранулоцитарным колониестимулирующим фактором. ИЛ12 повышает литическую активность клеток системы ЛАК, а также специфическую цитотоксичность ЦТЛ. ИЛ12 рассматривают как ростовой фактор при активации Т-лимфоцитов и натуральных киллеров.