11. Цитокины

В настоящее время цитокины рассматривают как – растворимые пептидные медиаторы, синтезируемые различными клетками организма и играющие важную роль в обеспечении физиологических процессов в норме и в патологии.

Система цитокинов.

• клетки продуценты

• клетки мишени со специфическими рецепторами

• антагонисты цитокинов или их рецепторов.

Классификация цитокинов.

1. интерлейкины (ИЛ – 1-18) – регулирующие пептиды, обеспечивающие медиаторное взаимодействие в иммунной системе и её связь с другими системами организма;

2. интерфероны (α, β, γ) – в основном противовирусные агенты с выраженным иммунорегуляторным действием.

3. факторы некроза опухоли (ФНО (α, β)) – с цитотоксическим и иммунорегуляторным действием.

4. колонии стимулирующие факторы (КСФ) – стимуляторы роста и дифференцировки гемопоэтических клеток (ГМ КСФ, ГКСФ, МКСФ и др.).

5. хемокины – обеспечивают направление движения лейкоцитов.

6. факторы роста, дифференцировочной и функциональной активности клеток (факторы роста различных клеток и трансформирующий фактор роста – β).

Осуществляют деление цитокинов на противовоспалительные и провоспалительные.

Провоспалительные цитокины:

ИЛ – 1, 6, 8, 12, ИФН (α, γ), ФНО – α, МИФ.

Противовоспалительные цитокины:

ТФР – β, ИЛ – 4, 10, 13.

Характерные признаки цитокинов:

1. в основном простые белки или гликопротеины с молекулярной массой до 30 КДа, не многие обладают большей молекулярной массой;

2. продукция регулируется различными индукторами на уровне транскрипции и трансляции;

3. выделяются в низких концентрациях (пг/мл), не постоянно, а в ответ на активирующий стимул;

4. продукты короткодистантного действия, в основном местного характера (аутокринные, паракринные, эндокринные действия);

5. реализация действия через специфические высокоаффинные поверхностные рецепторы клеток мишеней;

6. цитокины участвуют в иммунных и воспалительных реакциях, регулируя их продолжительность и силу.

Основные характеристики действия цитокинов.

1. плейотропность – один и тот же цитокин может действовать на различные клетки мишени, регулируя их функцию.

2. избыточность действия – один и тот же цитокин вырабатывается несколькими клетками организма.

3. цитокиновый каскад – работают по принципу сети, индуцируя, или ингибируя секрецию друг друга.

4. синергизм / антагонизм – одновременное влияние на клетки 2х или нескольких цитокинов, которые могут привести к различным эффектам (синергисты ИЛ –1, 6, ФНО – α).

5. модуляция рецепторов – цитокины могут повысить или снизить экспрессию рецепторов для других цитокинов.

12. ИЛ-1

Интерлейкин I наряду с ИЛ2 участвует в регуляции иммунного ответа и индуцирует различные проявления воспалительных реакций. Он обладает свойствами эндогенного пирогена (индуцирует в переднем гипоталамусе образование ПГЕ1 и Е2), вызывает лихорадку, синтез в печени белков острой фазы воспаления (СРБ, фибриногена, церулоплазмина и др.), стимулирует и активирует Т- и В-лимфоциты, гранулоциты (нейтрофиллез). В целом ИЛ1 вызывает общие и местные проявления воспаления: шок, артриты, остеопорозы, колиты, атеросклероз и др. Одна его форма—ИЛ1α чувствительна к окислению, а другая — ИЛ1β более резистентна, изоэлектрическая точка ИЛ1α—5, а ИЛ1β — 7. Секреторная форма ИЛ1 имеет М.М. 15000, внутриклеточная—35000. ЙЛ1 могут выделять В-лимфоциты, кератиноциты (при УФО-облучении), эпителиальные клетки и многие другие. Стимулы его выделения разнообразны, но важно, что из МНФ он выделяется под влиянием микробов и их экзотоксинов, иммунных комплексов, частиц кремния и особенно форболовых эфиров.

13. ИЛ-2

ИЛ2 описан в 1976 г., его активный центр формируют три α-спирали; он стимулирует пролиферацию других Т-клеток, тимоцитов, образование Т-киллеров, оказывает другие эффекты. Рецептор для ИЛ2 (ИЛ2R), а именно его субъединица а (М.М.55000) индуцируется при активации Т-клеток антигеном. Вторая бэта субъединица (М.М.75000) постоянная. Субъединица альфа—это рецептор ИЛ2, активированных Т-лимфоцитов, выявляемых мАТ CD25. Наличие ее растворимой формы в крови указывает на активацию Т-лимфоцитов.

Биологическая функция ИЛ2 заключается в стимуляции длительной пролиферации Т-клеток, индукции синтеза ими гамма-интерферона, обеспечении их дифференцировки. Параллельно он может стимулировать В-лимфоциты, естественные киллеры (ЕК) и другие клетки. При некоторых заболеваниях и старении образование и/или рецепция ИЛ2 угнетается. Поэтому оценка этого звена иммуногенеза необходима для характеристики иммунного статуса. Получен и выпускается препарат рекомбинантного ИЛ2 человека, используемый в диагностике и лечении.

14. ИЛ-3

ИЛ-3—(М.М. 15000) колониестимулирующий фактор, выделяется Т-лимфоцитами и другими клетками, индуцирует пролиферацию и дифференцировку ранних предшественников гемопоэза, в том числе и стволовых клеток. Вызывает прямое освобождение гистамина из базофилов. В дозах 30—500 мкг/м2 увеличивает число лейкоцитов в два раза, базофилов в 8 раз, эозинофилов—в 23. Может использоваться для лечения цитопений, лейкозов.

15. ИЛ-6

ИЛ-6 — (В-клеточно-стимулирующий фактор 2), гепатоцит-стимулирующий фактор (М.М. 26 кД), образуется Т- и В-лимфоцитами,МНФ (под влиянием эндотоксинов, ЛПС) фибробластами, кератоцитами, эндотелием.. Его синтез может стимулировать ИЛ1. Является индуктором конечной дифференцировки В-клеток, увеличивает образование IgM, IgG и IgA; вызывает поликлональную активацию В-лимфоцитов (например, при аутоиммунных заболеваниях), подобно ИЛ1 стимулирует синтез белков острой фазы воспаления; может индуцировать дифференцировку предшественников цитотоксических Т-лимфоцитов, действует синергично с макрофагальным колониестимулирующим фактором (М-КСФ) и с ИЛ-3, активирует переход мегакариоцитов в тромбоциты. Много рецепторов для ИЛ6 имеется на миеломных клетках.

Биологическое действие:

1. стимулирует продукцию АТ.

2. индуктор продукции белков острой фазы.

3. стимулятор пролиферации клеток ККМ.

4. индуктор лихорадки.

16. ИЛ-4

ИЛ-4—В-клеточностимулирующий фактор—1 выделяется Т-лимфоцитами и другими лейкоцитами (М.М. 20000), стимулирует пролиферацию В-лимфоцитов, секрецию IgG и IgE; угнетает продукцию ИЛ1, ИЛ6, ИЛ8, ФНО, экспрессию CDH, CD32, CD64, вызывает резорбцию костей, индуцированную паратиреоидным гормоном; способствует дифференцировке Тх0 в Тх2.

17. ИЛ-5

ИЛ-5—гликопротеид с М.М. 50—60 кД, вырабатывается Т-клетками под влиянием антигенов и митогенов, поддерживает рост и созревание эозинофилов, индуцирует секрецию IgG, IgM, IgE и IgA, стимулируя В-лимфоциты и их предшественники.

Биологическое действие:

1. фактор пролиферации и созревания В-лимфоцитов в антитело образующие клетки.

2. усиливает активацию, пролиферацию и созревание эозинофилов, вызывая эозинофилию при гельминтозах.

18. ИЛ-8

ИЛ-8—нейтрофильный хемотаксический фактор (М.М. 10 кД), секретируется Т-клетками, моноцитами, клетками эндотелия, активирует нейтрофилы, вызывает из направленную миграцию, выброс ферментов и активных форм кислорода, адгезию, стимулирует хемотаксис Т-лимфоцитов, дегрануляцию базофилов.

19. ФНО

ФНО – α – синтезируется в основном макрофагами.

ФНО – β – лимфотоксин (Тк и NK клетки).

В норме продуцируется на низком уровне.

Мощные индукторы продукции ФНО – микробные агенты, в особенности грамм отрицательные бактерии.

Участвует в развитии кахексии.

Кахексия – истощение мышц и жировых клеток.

ФНО блокирует фермент липопротеинлипазу, прекращая продукцию и накопление липидов в адипоцитах.

ФНО (особенно α) наряду с ИЛ – 1, 6 – медиатор септического шока (повышение является не благоприятным признаком).

20. ИФН

Интерферон (интерфероны)

Согласно современным представлениям, интерфероны (ИФН) — это семейство родственных биологически активных пептидов, продуцируемых клетками животных после стимуляции различными индукторами.

ИФН были открыты в 1957 г. Инактивированный нагреванием вирус гриппа инкубировали на курином эмбрионе, гомогенизировали хорионаллантоис, и оказалось, что надосадочная жидкость подавляла рост активного вируса на хорионаллантоисе. Фактор, содержащийся в гомогенате, был назван интерфероном, и его единственным биологическим свойством долгие годы считалась противовирусная защита.

Значительные успехи в изучении ИФН были достигнуты лишь в 70-е годы. Выяснилось, что его свойствами обладает не один-единственный белок, а имеется Зтипа ИФН, различающихся происхождением, некоторыми химическими и биологическими свойствами.

Первый тип α-ИФН (лейкоцитарный) продуцируется В-лимфоцитами, О-лимфоцитами и макрофагами после индукции различными антигенами (индукторами интерферона). К ним относятся вирусы, полирибонуклеотиды, эндотоксины, чужеродные, вирусинфицированные и опухолевые клетки, бактерии.При очистке и фракционировании оказалось, что α-ИФН представляет собой не один белок, а содержит около 20 белков, относительная молекулярная масса которых от 16 500 до 24 000. Белки обладают ИФН-активностью.

Второй тип Р-ИФН (фибробластный). Он был открыт первым. Описаны 2 его подтипа, Относительная молекулярная масса β-ИФН 19000 — 20000. α- и β-ИФН имеют сходные черты: состоят из одинакового числа (165—166) аминокислот и при этом обнаруживают от 30 до 50% гомологии последовательности аминокислотных остатков, тогда как γ-ИФН состоит из 146 аминокислот, гены их расположены в 9-й хромосоме, тогда как гены γ-ИФН — в 12-й.

Третий тип у-ИФН (иммунный интерферон) отличается по молекулярной структуре и антигенным свойствам от α- и β-ИФН. Он продуцируется иммунокомпетентными лимфоидными клетками (О- и Т-лимфоцитами) в ответ на множество сенсибилизирующих агентов или после митогенной стимуляции. Недавно был получен рекомби-нантный γ-ИФН. Молекулярная масса этого белка — 17110, тогда как очищенный иммунохимическими методами «натуральный» ИФН имел молекулярную массу 40 000 — 70 000. В связи с этим естественный ИФН гликолизирован. Тем не менее генно-инженерный γ-ИФН имел те же свойства, что и «аутогенный».

Механизм регуляции продукции интерферона пока не ясен. Считается, что не активированная клетка не продуцирует ИФН (по крайней мере в определяемых количествах). Этому положению не противоречит тот факт, что ИФН в небольших концентрациях определяется вблизи лимфатических желез желудочно-кишечного и респираторного трактов, поскольку эти органы постоянно контактируют с большим количеством индукторов вирусного или бактериального происхождения, с пылевыми и пищевыми митогенами.

Установлено, что индукторами ИФН может быть большое число различных молекул как с низкой, так и высокой молекулярной массой. Показано также, что ИФН может быть индуктором собственного синтеза. Полагают, что продукция ИФН контролируется каким-то регуляторным белком, репрессирующим действие интерфероногена, а когда действие этого репрессора снимается, происходят активный синтез и выброс ИФН. Вслед за ним под влиянием того или иного интерфероногена для клетки наступает фаза гипореактивности, в течение которой она становится на какое-то время нечувствительной к действию того же самого индуктора. Правда, в последнее время показано, что простагландин Е снимает такую толерантность. Что касается механизма противовирусного эффекта ИФН, то полагают, что вначале ИФН связывается с соответствующим ему рецептором на мембране клетки. Наличие таких рецепторов установлено бесспорно. Они имеют белковую природу и, вероятно, два участка связывания. Один служит для соединения молекулы ИФН, другой — для активации противовирусного механизма клетки. При этом активируется продукция различных внутриклеточных белков. Среди них важнейшими и наиболее изученными являются 2'-5'-олигоаденилсинтетаза и протеинкиназа. Эти ферментные системы в конечном счете ингибируют распространение (размножение) вируса in vivo. Имеются прямо противоположные данные о связи между устойчивостью клетки к вирусной инфекции и ее способностью продуцировать ИФН.

Система ИФН неспецифична в двух отношениях: различные индукторы могут индуцировать один и тот же тип ИФН; ИФН индуцирует резистентность клетки к широкому кругу различных вирусов (не обязательно через один и тот же внутриклеточный механизм). Важным для понимания механизмов противовирусной активности ИФН явилось наблюдение, свидетельствующее о том, что они повышают экспрессию антигенов главного комплекса гистосовместимости (МНС) на клеточной поверхности. Известно, что МНС-антигены важны для лизиса in vitro вирус-инфицированных клеток сенсибилизированными Т-лимфоцитами. Логично допустить, что классическая противовирусная активность ИФН не ограничивается ранней стадией инфицирования путем ингибиции размножения вируса, но ИФН может быть важен и на более поздних фазах вирусной инфекции, так как он повышает экспрессию МНС-антигенов и цитотоксический эффект Т-клеток.

Противовирусное действие ИФН наиболее изучено. В последние годы γ ИФН был обнаружен ряд биологических свойств, предположительно с ним не связанных: ингибиция клеточного размножения (антипролиферативная активность), повышение генерации цитотоксических Т-лимфоцитов in vitro в миксткультуре, увеличение активности нормальных киллеров (НК). Установлен противоопухолевый эффект интерферона. Он действует как «киллер последней клетки» и этим определяется его роль в предотвращении метастазов. Показано, что ИФН повышает экспрессию la-антигенов на человеческий лимфоцит периферической крови, уменьшает плотность плазматических мембран, модулирует синтез антител in vivo и in vitro, повышает фагоцитарную активность моноцитов и тканевых макрофагов.

Суммируя представления о функции ИФН в организме, можно сказать, что они являются биорегуляторами, нормализующими физиологические функции клеток, т. е. их можно относить к таким клеточным продуктам, как гормоны, факторы роста, цитотоксины и их антагонисты. В последние годы появился даже термин «физиологические» ИФН.