Что относится к цитокинам

Иммунная система Часть 5 Цитокины

Иммунная система Часть 5 Цитокины

Цитокины

Очень значительная группа крупных молекул, секретируемых клетками после их взаимодействия с антигенами и другими цитокинами. Они служат связующим звеном между врожденным и приобретенным иммунитетом, влияют на выраженность воспалительного и иммунного ответа, передают сигналы клеткам через рецепторы на их поверхности. Цитокины и их антагонисты используются в лечении онкологических, воспалительных, инфекционных, аутоиммунных заболеваний и при трансплантации органов и тканей.

Провоспалительные цитокины (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-12, ФНО-альфа, интерфероны, хемокины, ИЛ-8, и др.) стимулируют воспалительный ответ, разрушают пораженные клетки и вирусы. Высокий уровень этих цитокинов в крови отражает активность и тяжесть воспалительного процесса.

Противовоспалительные цитокины (ИЛ-4, ИЛ-10, ТФР-бета и др.) ограничивают развитие воспаления и завершают иммунный ответ.

Часть цитокинов несут дополнительные функции в активации клеточного или гуморального направления иммунного ответа.

Основные группы цитокинов:

Хемокины

Хемокины стимулируют хемотаксис – направленное движение и перемещение лейкоцитов. Производят хемокины лейкоциты, тромбоциты, эпителиальные и эндотелиальные клетки. Эти клетки расположены в местах наиболее частого проникновения возбудителей (кожа, слизистые оболочки, сосуды) и через хемокины зовут лейкоциты на помощь для быстрого обезвреживания чужеродных антигенов. Из минусов – к хемокиновым рецепторам на поверхности Т-лимфоцитов приспособился вирус иммунодефицита человека, используя их для проникновения в клетку.

Колониестимулирующие факторы

Вырабатываются эндотелиальными клетками, фибробластами, макрофагами, тучными клетками и T-хелперами. Предназначены для стимуляции гемопоэза – роста клеток крови. Выделяют:

Гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (Г-КСФ) стимулирует рост предшественников нейтрофилов.

Гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (ГМ-КСФ) стимулирует рост моноцитов, нейтрофилов, эозинофилов и базофилов, активирует макрофаги.

Макрофагальный колониестимулирующий фактор (М-КСФ) стимулирует рост предшественников моноцитов.

Трансформирующие факторы роста

Трансформирующий фактор роста альфа

Макрофаги, моноциты, эпителиальные клетки, клетки костного мозга

Стимулирует рост и развитие иммунных клеток. Стимулирует выработку слизи.

Трансформирующий фактор роста бета

В-лимфоциты, макрофаги, тучные клетки

Подавляет рост лимфоцитов, отменяет эффекты многих цитокинов, переключает на синтез IgA. Способствует заживлению тканей и росту соединительной ткани в месте воспаления.

Факторы некроза опухоли

Фактор некроза опухоли – альфа

Макрофаги, лимфоциты, нейтрофилы, дендритные клетки, тучные клетки

Вызывает апоптоз, активирует макрофаги, синтез ИЛ-1, ИФН-гамма, ГМ-КСФ. Стимулирует воспаление, повреждает опухолевые клетки, повышает температуру тела.

Фактор некроза опухоли-бета

Лимфоциты, преимущественно Т-клетки

Усиливает фагоцитоз, развитие лимфоидных органов. Повреждает опухолевые клетки.

Выберите город

Годовой абонемент

Годовой абонемент входит в состав первого заказа и дает возможность год Вам и членам Вашей семьи сдавать анализы в два раза дешевле. Результаты всех анализов бессрочно будут храниться в личном кабинете. Подробнее

Источник

Цитокины

Из Википедии — свободной энциклопедии

Цитокины — небольшие пептидные информационные молекулы. Цитокины имеют молекулярную массу, не превышающую 30 кДа.

Цитокин выделяется на поверхность клетки А и взаимодействует с рецептором находящейся рядом клетки В. Таким образом от клетки А к клетке В передаётся сигнал, который запускает в клетке В дальнейшие реакции.

Они регулируют межклеточные и межсистемные взаимодействия, определяют выживаемость клеток, стимуляцию или подавление их роста, дифференциацию, функциональную активность и апоптоз, а также обеспечивают согласованность действия иммунной, эндокринной и нервной систем в нормальных условиях и в ответ на патологические воздействия.

Цитокины активны в очень малых концентрациях. Их биологический эффект на клетки реализуется через взаимодействие со специфическим рецептором, локализованным на клеточной цитоплазматической мембране. Образование и секреция цитокинов происходит кратковременно и строго регулируется.

Все цитокины, а их в настоящее время известно более 30, по структурным особенностям и биологическому действию делятся на несколько самостоятельных групп. Группировка цитокинов по механизму действия позволяет разделить цитокины на следующие группы:

Спектры биологических активностей цитокинов в значительной степени перекрываются: один и тот же процесс может стимулироваться в клетке более чем одним цитокином. Во многих случаях в действиях цитокинов наблюдается синергизм. Цитокины — антигеннеспецифические факторы, поэтому специфическая диагностика инфекционных, аутоиммунных и аллергических заболеваний с помощью определения уровня цитокинов невозможна. Но определение их концентрации в крови даёт информацию о функциональной активности различных типов иммунокомпетентных клеток; о тяжести воспалительного процесса, его переходе на системный уровень и о прогнозе заболевания.

Цитокины регулируют активность гормональной оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники: [2] например, интерлейкин 1, воздействуя на гипоталамус, усиливает синтез кортиколиберина, что, в свою очередь, повышает выработку АКТГ.

Источник

Цитокины в системе иммунитета

ЦИТОКИНЫ

ИНТЕРЛЕЙКИНЫ, ИНТЕРФЕРОНЫ, ХЕМОКИНЫ, ФАКТОРЫ РОСТА И НЕКРОЗА ОПУХОЛЕЙ

СОДЕРЖАНИЕ:

Сокращения раздела:

СИСТЕМА ЦИТОКИНОВ

Общие понятия и история изучения.

Цитокины являются биологически активными факторами, продуктами очень многих клеток различных тканей и органов, они вырабатываются клетками в процессе их жизнедеятельности в ответ на внешние воздействия [1–2]. Только у отдельных цитокинов синтез носит конститутивный характер. Являясь ответом на различного рода воздействия, продуцируемые клетками цитокины выступают в роли регуляторов всех основных этапов жизнедеятельности, очевидно, любой клетки организма, модулируя процессы пролиферации, дифференцировки, миграции, специализированного функционирования, апоптоза.

Рисунок 1. (a) экспрессия цитокинов и их рецепторов строго регулируется; (b) цитокины могут действовать аутокринным (та же клетка), паракринным (близость) и эндокринным (большое расстояние) способами.

По структурным особенностям и биологическому действию все цитокины делятся на несколько самостоятельных групп: гемопоэтины, цитокины ФНО-семейства, хемокины. Изученность цитокинов, составляющих различные группы, неодинакова. Наиболее полная информация получена для цитокинов трех групп – гемопоэтинов, интерферонов и цитокинов ФНО-семейства.

Изучение цитокинов началось в 40-е годы ХХ века. Именно тогда были описаны первые эффекты кахектина – фактора, присутствовавшего в сыворотке крови и способного вызывать кахексию или снижение веса тела. В дальнейшем данный медиатор удалось выделить и показать его идентичность фактору некроза опухолей (ФНО) (Tumor Necrosis Factor, TNF). В то время изучение цитокинов проходило по принципу обнаружении какого-либо одного биологического эффекта, служившего отправной точкой для названия соответствующего медиатора. Интерлейкин 1 (IL-1) вследствие своей способности повышать температуру тела вначале назывался эндогенным пирогеном в противовес бактериальным липополисахаридам (ЛПС), считавшимся экзогенными пирогенами [3].

В 1979 г. для их обозначения и систематизации был предложен термин «интерлейкины», то есть медиаторы, осуществляющие связь между лейкоцитами. Однако очень скоро выяснилось, что биологические эффекты цитокинов распространяются далеко за пределы иммунной системы, и поэтому более приемлемым стал ранее предложенный термин «цитокины» [3], сохранившийся и по сей день. Революционный поворот в изучении цитокинов произошел в начале 80-х годов после получения рекомбинантных молекул, полностью повторявших биологические свойства природных цитокинов. Важной вехой в истории цитокинов стало клиническое применение рекомбинантных интерферонов (ИФН) и особенно рекомбинантного IL-2 для лечения рака. 90-е годы ознаменовались открытием субъединичного строения рецепторов цитокинов и формированием понятия «цитокиновая сеть», а также открытием новых цитокинов путем генетического анализа.

Классификация и общие свойства цитокинов

Классификация цитокинов в основном проводится по их биологическим свойствам. К цитокинам относятся интерфероны ИФН (англ.IFN), колониестимулирующие факторы, хемокины, трансформирующие ростовые факторы; группа фактора некроза опухолей ФНО (англ. TNF); IL со сложившимися историческими порядковыми номерами и некоторые другие [3]. Все IL могут быть разделены на про- и противоспалительные цитокины, ростовые и дифференцировочные факторы лимфоцитов, отдельные регуляторные цитокины.

Общие свойства цитокинов, объединяющие их в самостоятельную систему регуляции, следующие:

Цитокины могут влиять на пролиферацию, дифференцировку и функциональную активность клеток-мишеней. Существует несколько вариантов проявления биологической активности в зависимости от участия различных внутриклеточных систем в передаче сигнала от рецептора, что связано с особенностями конкретных клеток-мишеней [3, 15]. Цитокины могут оказывать антиапоптотическое действие посредством проведения сигнала с участием bcl2 и связанных с ним белков. Митогенное действие с активацией синтеза ДНК осуществляется с участием c-Myc, mTOR, CdK. Оба описанных сигнала приводят к поддержанию жизнеспособности и длительному росту клеток. Напротив, сигнал к апоптозу проводится с участием специфического участка рецепторов группы ФНО, так называемого домена смерти (death domain). Дифференцировочный сигнал, приводящий к выбору пути развития либо терминальной дифференцировке клеток, осуществляется с участием внутриклеточных белков – сигнальных трансдукторов и активаторов транскрипции. G-белки участвуют в передаче сигнала от хемокинов, что приводит к усилению миграции и адгезии клеток.

Цитокины действуют на клетки различными путями: аутокринно – на клетку, синтезирующую и секретирующую данный цитокин; паракринно – на клетки, расположенные вблизи клетки-продуцента, например, в очаге воспаления или лимфоидном органе; эндокринно – дистантно на клетки любых органов и тканей после попадания цитокина в циркуляцию. В последнем случае действие цитокинов напоминает действие гормонов.

Цитокины и иммунный ответ на местном уровне

Цитокины, в первую очередь, регулируют развитие местных защитных реакций в тканях с участием различных типов клеток крови, эндотелия, соединительной ткани и эпителия. Защита на местном уровне развивается путем формирования типичной воспалительной реакции с ее классическими проявлениями – развитием отека, покраснением, появлением болевого синдрома и нарушением функции. Воспаление развивается в ответ на повреждение и проникновение в ткани патогенов при участии провоспалительных цитокинов, к которым относятся IL-1, ФНО, IL-6, хемокины и некоторые другие цитокины [16–24].

Перечисленные цитокины синтезируются в очаге воспаления, главным образом, макрофагальными клетками, активированными компонентами клеточной стенки патогенов, а также в ответ на повреждение тканей. Они вызывают активацию эндотелия, приводящую к увеличению проницаемости, повышению экспрессии адгезионных молекул и усилению прокоагулянтной активности [25–27]. При этом происходит выброс низкомолекулярных медиаторов воспаления, таких как гистамин, простагландины и др., ответственных за развитие воспалительной реакции в полном объеме [24]. Хемокины усиливают направленную миграцию лейкоцитов в очаг воспаления и вместе с другими цитокинами увеличивают их функциональную активность – фагоцитоз и продукцию кислородных радикалов, направленную на элиминацию патогена [28–30]. Одновременно провоспалительные цитокины активируют метаболизм соединительной ткани, стимулируют пролиферацию фибробластов и клеток эпителия, что чрезвычайно важно для заживления повреждения и восстановления целостности ткани. Таким образом, на местном уровне цитокины ответственны за все последовательные этапы развития адекватного ответа на внедрение патогена, обеспечение его локализации и удаления, а затем восстановления поврежденной структуры тканей, где бы ни развивалась воспалительная реакция. Последовательные этапы формирования воспалительной реакции изучены достаточно хорошо, однако до последнего времени были неизвестны клеточные рецепторы, передающие активационные сигналы после взаимодействия с различными бактериальными патогенами или компонентами их клеточных стенок. Лишь в последние годы выяснилось, что эта функция связана с Toll-белками, которые экспрессированы на поверхностных мембранах многих типов лейкоцитов, особенно макрофагов и дендритных клеток (см. дополнительно: Toll-подлобные рецепторы во врожденном и адаптивном иимунитете ).

Toll-белки ответственны за активацию синтеза провоспалительных цитокинов IL-1, ФНО и др. По сути, семейство молекул IL-1 использует тот же путь активации клеток, который осуществляется и при первичном распознавании патогенов Toll-белками, и это нужно для усиления сигнала к развитию защитной воспалительной реакции. ЛПС, пептидогликаны, зимозан и другие компоненты клеточных стенок различных микроорганизмов запускают синтез IL-1 и ряда других провоспалительных цитокинов в макрофагах. В свою очередь, IL-1 способен вызывать продукцию тех же провоспалительных цитокинов и самого себя.

IL-1 практически повторяет все биологические эффекты ЛПС как на местном, так и на системном уровне. Рецепторы к IL-1 обнаружены на многих типах клеток, находящихся в различных органах. Это подтверждается и спектром биологической активности IL-1, включающей активацию кроветворения, всех типов клеток иммунной системы, эндокринной системы и ЦНС [15, 31, 32]. Последние данные по изучению роли Toll-белков в развитии защитных реакций позволяют предположить, что IL-1 служит не просто медиатором действия ЛПС в организме, но является амплификатором развития защитных реакций, используя гомологичные рецепторы и полностью идентичные внутриклеточные сигнальные системы.

Цитокиновые рецепторы

Цитокины могут действовать только на клетки-мишени, которые экспрессируют для них рецепторы. Часто экспрессия цитокиновых рецепторов, как и сама продукция цитокинов, активно регулируется, поэтому покоящиеся клетки либо не экспрессируют данный рецептор, либо экспрессируют версию этого рецептора с низкой или малой аффинностью. Примером последнего положения может служить рецептор для IL-2, который может экспрессироваться на мембране клеток либо в качестве димера, обладающего малой аффинностью (β- и у-цепи), либо в виде тримера с высокой аффинностью, содержащего три субъединицы а, β и у. Интерлейкин-2 способен индуцировать на активированных клетках экспрессию высокоаффинного IL-2-рецептора — свойство, уникальное для Т-клеток, подвергавшихся антигенной стимуляции. Достаточно сказать, что регуляция количества рецепторов, экспрессированных на мембране клетки-мишени, и/или формы экспрессируемого рецептора способствует тому, что только популяция активированных клеток-мишеней ответит на цитокин(ы) в данном микроокружении.

Системная воспалительная реакция

Влияние цитокинов на кроветворную систему связано с существенной активацией гемопоэза. Увеличение числа лейкоцитов необходимо для наращивания количества клеток, непосредственно убивающих патогены, и для восполнения потерь нейтрофильных гранулоцитов в очаге гнойного воспаления. Действие на систему свертывания крови направлено на усиление свертываемости, которое необходимо для остановки кровотечения и для прямого блокирования патогена. Наконец, в рамках иммунной системы цитокины осуществляют взаимосвязь между неспецифическими защитными реакциями и специфическим иммунитетом, действуя в обоих направлениях.

Концентрация цитокинов

Увеличение уровней цитокинов не может продолжаться бесконтрольно, так как гиперпродукция цитокинов служит причиной развития ряда патологических состояний, в частности, септического шока и деструкции тканей. Появление цитокинов в кровотоке сразу приводит к увеличению синтеза стероидных гормонов, причем IL-1 и другие провоспалительные цитокины вызывают как усиление синтеза рилизинг-факторов, так и стимуляцию продукции гормонов клетками коры надпочечников. Стероидные гормоны, известные как одни из наиболее мощных иммуносупрессоров, блокируют синтез цитокинов и не позволяют их уровню превысить предельные значения [34–36]. Это является эффективным механизмом отрицательной обратной связи для предотвращения гиперпродукции цитокинов. Тем не менее, в ряде случаев уровни цитокинов превышают физиологические концентрации.

Цитокины в низких концентрациях нужны для правильного формирования местного воспаления, более высокие дозы вызывают развитие СВР, но патологически высокие концентрации приводят к состоянию септического шока и гибели организма.

Большинство цитокинов не играют никакой роли в нормальной физиологии организма, они синтезируются лишь при развитии защитных реакций. Тем не менее, некоторые цитокины в небольших количествах синтезируются постоянно, регулируя различные этапы нормального гемопоэза, либо только на определенных этапах развития организма. Так, в онтогенезе цитокины группы ФНО и ряд хемокинов регулируют нормальное развитие клеток, миграцию лимфоидных предшественников и закладку органов иммунной системы.

Цитокины в стимуляции иммунного ответа по клеточному или гуморальному типу

Не менее важную роль цитокины играют и в регуляции дифференцировки и функциональной активности лимфоцитов, а значит, в регуляции адаптивного иммунитета. В настоящее время признано, что типы иммунного ответа связаны с одним из вариантов активации лимфоцитов с преимущественным участием клонов Т-лимфоцитов хелперов первого типа (Тh1) или второго типа (Тh2), которые различаются по спектрам продуцируемых цитокинов и ролью в стимулировании развития иммунного ответа по клеточному или гуморальному типу. Активация Тh1, секретирующих IL-2 и ИФН-γ (англ.IFN-γ), ведет к стимуляции главным образом функций Т-лимфоцитов и макрофагов и к развитию клеточного типа ответа, тогда как синтез Т-хелперами 2-го типа IL-4, IL-5, IL-10, IL-13 и IL-25 стимулирует преимущественно гуморальное звено иммунитета [37, 38]. У человека эта ситуация выглядит несколько сложнее за счет существования Т-хелперных клонов, секретирующих одновременно IL-2, IL-4 и ИФН-γ и некоторые другие сочетания цитокинов. Роль этих клонов в регуляции иммунитета пока окончательно не выяснена.

Таким образом, на уровне организма цитокины осуществляют связь между иммунной, нервной, эндокринной, кроветворной и другими системами и служат для их вовлечения в организацию и регуляцию единой защитной реакции. Цитокины служат той организующей системой, которая формирует и регулирует весь комплекс защитных реакций организма при внедрении патогенов. Приведенные данные ясно указывают, что нельзя ограничить понятие защитных реакций только участием неспецифических механизмов резистентности и специфического иммунного ответа. В единой защитной реакции участвует весь организм и все системы, на первый взгляд не относящиеся к поддержанию иммунитета.

ЦИТОКИНЫ

Характеристика, механизмы действия и функции

Цитокины (англ. Cytokine) – это продуцируемые клетками белково-пептидные факторы, осуществляющие короткодистантную регуляцию межклеточных и межсистемных взаимодействий. Цитокины определяют выживаемость клеток, стимуляцию или ингибирование их роста, дифференцировку, функциональную активацию и апоптоз клеток. Способность регулировать перечисленные функции обусловлена тем, что после взаимодействия цитокинов с комплементарными рецепторами на поверхности клеток, сигнал через элементы внутриклеточной трансдукции передается в ядро, где активируются соответствующие гены. Белки, продукты активированных цитокинами генов, синтезируются клетками и регулируют перечисленные выше процессы.

Цитокины (ЦК) – гормоноподобные молекулы, действие которых на клетку-мишень опосредуется высокоспецифичными высокоаффинными мембранными рецепторами.

Все рецепторы ЦК представляют собой трансмембранные гликопротеины, у которых внеклеточная часть отвечает за связывание ЦК. Как правило, эти рецепторы состоят более чем из одной субъединицы, причем высокоаффинное связывание является следствием взаимодействия с разными субъединицами, каждая из которых сама способна связывать соответствующий ЦК, но с более низкой аффинностью. Одни субъединицы рецепторов реагируют только с определенным ЦК, в то время как другие способны формировать общие рецепторы для разных ЦК. Наличие общих структур в рецепторах может обусловливать функциональное сходство ряда ЦК. Кроме того, существуют общие групповые рецепторы, способствующие устранению избытка ЦК в очаге поражения. Синтез рецепторов протекает более интенсивно и длительно, чем синтез cоответствующих ЦК, что обусловливает их более полную и быструю элиминацию из сосудистого русла и реализацию биологического эффекта в очаге поражения. Растворимый рецептор, связывающийся с ЦК, – это отщепленный ферментом внеклеточный домен мембранного рецептора. Растворимые рецепторы сохраняют высокую аффинность в отношении своих лигандов и благодаря этому способны нейтрализовать ЦК, препятствуя их доступу к интактным мембранным рецепторам; их можно обнаружить в сыворотке и моче. Растворимые рецепторы могут выполнять функции конкурирующих антагонистов, а также участвовать в транспорте, доставке ЦК в очаг поражения и выведении их из организма. В результате взаимодействия ЦК с рецептором инициируется сигнал, передача которого в клетку обычно происходит либо по пути с участием янус-киназы (JAK)-STAT, либо по пути с участием киназы Ras-MAP.

В отличие от классических гормонов большинство ЦК является молекулами локального (паракринного) действия. Они продуцируются и утилизируются клетками, находящимися в тесной близости. Возможно и аутокринное действие ЦК, т.е. действие на ту же клетку, которая секретировала данный ЦК. После выделения клетками-продуцентами ЦК имеют короткий период полувыведения из кровотока. Выведение катаболизированных ЦК из организма осуществляется печенью и почками. Несмотря на короткий период жизни ЦК, в сыворотках даже здоровых доноров иногда определяются их низкие уровни. Секреция ЦК – краткосрочный процесс. Кодирующая ЦК мРНК нестабильна, что в сочетании с краткосрочностью транскрипции генов ЦК приводит к непродолжительности их биосинтеза.

К системе цитокинов в настоящее время относят около 300 индивидуальных полипептидных веществ. Среди всех известных к настоящему времени секретируемых клетками регуляторных факторов две группы цитокинов являются наиболее хорошо изученными и, в связи этим, наиболее часто используемыми в диагностических целях. Это факторы роста и цитокины иммунной системы (ИС).

Цитокины иммунной системы характеризуются следующими общими свойствами:

Классификация ЦК может проводиться по их биохимическим и биологическим свойствам, а также по типам рецепторов. В зависимости от того, какие клетки ИС преимущественно синтезируют тот или иной ЦК, различают интерлейкины (IL), монокины и лимфокины. В настоящее время 37 интерлейкинов имеют цифровые обозначения (IL-1-37), остальные ЦК буквенные: CSF (колониестимулирующие факторы), OSM (онкостатин М), LIF (фактор, ингибирующий лейкозные клетки), TGF (трансформирующие факторы роста), CNTF (цилиарный нейротрофический фактор), TNF (фактор некроза опухолей), интерфероны (IFN) и т.д.

По механизму действия цитокины иммунной системы можно условно подразделить на следующие группы:

Таблица 1. Функциональные свойства цитокинов (адаптир. из [45], 2003 г.)

В этой таблице приведены далеко не все процессы, в которых участвуют цитокины.

Действие ЦК тесно связано с физиологическими и патофизиологическими реакциями организма. При этом происходит модуляция как локальных, так и системных механизмов защиты. Одной из важнейших функций системы ЦК является обеспечение согласованного действия иммунной, эндокринной и нервной системы в ответ на стресс. Усиление продукции определенных ЦК воспаления или факторов, стимулирующих рост лимфоцитов, может лежать в основе некоторых заболеваний. В то же время снижение уровня ряда ЦК также способно провоцировать заболевание. Так, CSF играет ведущую роль в нормальном гемопоэзе, и уменьшение его продукции нарушает механизмы защиты против инфекций.

Поскольку ЦК являются локальными медиаторами, более целесообразно измерять их уровни в соответствующих тканях после экстракции тканевых протеинов или в естественных жидкостях, например, в слезе, смывах из полостей, моче, спинномозговой жидкости и т.д. Уровни ЦК в сыворотке или других биологических жидкостях от- ражают текущее состояние работы иммунной системы, т.е. их синтез клетками in vivo. В норме в крови ЦК ИС не определяются. Выявление ЦК обычно отражает наличие воспаления. Определение уровней продукции ЦК мононуклеарами периферической крови (МПК) in vitro показывает функциональное состояние этих клеток. Спонтанная продукция ЦК МПК в культуре свидетельствует, что они уже активированы in vivo. Индуцированный (различными стимуляторами, митогенами) синтез ЦК отражает потенциальную, резервную способность клеток отвечать на АГ-стимул (в частности, на действие лекарственных препаратов). Сниженная индуцированная продукция ЦК in vitro может служить одним из признаков иммунодефицитного состояния.

При оценке уровней ЦК необходимо помнить, что они являются АГ-неспецифическими факторами. Поэтому специфическая диагностика инфекционных, аутоиммунных и аллергических заболеваний с помощью определения уровня тех или иных ЦК невозможна. Тем не менее, изучение уровней ЦК позволяет получить информацию о функциональной активности различных типов иммунокомпетентных клеток; о тяжести воспалительного процесса, его переходе на систем- ный уровень и прогнозе; о соотношении процессов активации Th1 и 2, что очень важно при дифференциальной диагностике ряда инфекционных и иммунопатологических процессов; о стадии развития ряда аллергических и аутоиммунных заболеваний. Кроме того, определение уровней ЦК используется при применении новых иммуномодулирующих препаратов на основе рекомбинантнных ЦК и их антагонистов для изучения фармакокинетики этих препаратов, а также их споcобности индуцировать синтез других ЦК.

Однако необходимо учитывать то обстоятельство, что биологические эффекты многих ЦК, в частности IL, имеют высокую степень идентичности, которая создает достаточно широкие возможности для компенсации недостаточности или дефицита одних медиаторов другими, а также то, что многие ЦК способны взаимодействовать со структурами одних и тех же рецепторных комплексов. Именно это обстоятельство объясняет нередко отсутствие корреляции между содержанием тех или иных ЦК и клиническими особенностями течения патологического процесса. В равной степени это относится и к возможному отсутствию корреляции между уровнями ЦК и эффективностью терапии. Становится все более очевидным, что ориентация только на уже хорошо известные ЦК может не отражать истинного состояния цитокиновой регуляции, особенно если учесть, что в подавляющем большинстве случаев определение ЦК ограничено лишь несколькими из них.

Регуляция Т-хелперов

Цитокины субпопуляций CD4 + Т-клеток.

В зависимости от того, с какими клетками взаимодействует АГ на ранней стадии иммунного ответа – с макрофагами, продуцирующими IL-12, или с Т-клетками, секретирующими IL-4, – определяется характер ответа: Th1 или Th2 Нарушение баланса ЦК-продуцирующей активности Th1 и Th2 играет значительную роль в развитии аутоиммунных состояний, хронизации и прогрессировании воспалительных заболеваний. Например, если при инфекциях, вызванных внутриклеточными микроорганизмами и вирусами, произойдет переключение клеточного иммунитета на гуморальный, то будет наблюдаться осложнение течения.

Итак, имеются по крайней мере два типа Т-хелперов (Th): Тh1, которые опосредуют защиту организма от внутриклеточных инфекций и участвуют в аутоиммунных патологиях, и Th2, которые защищают организм от внеклеточных патогенов и инициируют аллергический иммунный ответ. Известно, что Тh1 и Th2 отличаются между собой набором синтезируемых цитокинов (см. рис3). Недавно были получены доказательства, что в составе Тh существуют другие популяции клеток, которые могут быть агонистами или антагонистами Тh1. Так, были открыты Тh17, которые существенно отличаются по фенотипу и физиологии от Тh1 и Тh2.

Рис. 4. Субпопуляции Th1-Th2 (по Bieber, 2008). Показано, что направление дифференцировки Th обусловлено типом дендритной клетки и микроокружением. При презентации антигена наивные Т-клетки подвергаются воздействию либо IL-12 и IL-18, либо IL-4, которые поляризуют их в Th1 или Th2, соответственно. Th1 продуцируют IFN-γ, в то время как Th2 синтезируют IL-4, IL-5 и IL 13. Th0 клетки продуцируют цитокины и Th1, и Th2 типа, возможно, в ответ на менее выраженный поляризующий сигнал. Оба типа Th имеют различную физиологическую роль, и предполагается, что баланс между этими популяциями обеспечивает нормальные условия функционирования иммунной системы. Значительное преобладание Th2 приводит к развитию патологических условий, таких как сверхпродукция IgE и аллергические заболевания.

Рис. 6. Типы Th и их эффекторные функции (Miossec et al., 2009).

IL-22 более сильно экспрессируется Тh17, чем Тh1 и Тh2. Тh17 являются основными продуцентами IL-22, а IL-23 и воспаление усиливают эту продукцию. IL-22, IL-17А и IL-17F совместно активируют продукцию антимикробных пептидов β-дефензина 2, S100A7 и S100A8.

Псориатические поражения кожи инфильтрированы Тh17, которые продуцируют IL-17A и IL-22. Было обнаружено, что кератиноциты человека, стимулированные супернатантом Т-клеток, взятых из псориатических повреждений, увеличивают продукцию кателицидина. Это увеличение было опосредовано через сигнал с IL-17R. In vitro IL-17, но не IL-22, усиливал синтез мРНК кателицидина. Можно сказать, что Тh17 являются клетками, участвующими в воспалительных и аутоиммунных процесах, с одной стороны, а с другой – осуществляют защиту организма от внеклеточных бактерий и паразитов.

Интерлейкин-12 / Интерлейкин-23

IL-23 и IL-12 – гетеродимерные цитокины, состоящие из общей р40 субъединицы и оригинальных вторых субъединиц – IL-23p19 и IL-12p35. Соответственно, IL-12p70 – это гетеродимер, состоящий из 35-кДа субъединицы (IL-12p35) и 40-кДа cубъединицы (IL-12p40), связывающейся с рецептором IL-12. Субъединица р40 продуцируется активированными дендритными клетками, макрофагами/моноцитами, микроглией, клетками костного мозга, культивируемыми в присутствии фактора стволовых клеток и кератиноцитами. Субъединица IL-23 – р19 не обладает самостоятельной биологической активностью. IL-23 передает сигнал через специфический рецептор (IL-23R) и осуществляет функции, которые могут и перекрываться, и отличаться от таковых у IL-12. При экспериментальной аутоиммунной энцефалопатии у мышей введение нейтрализующих антител к IL-17 снимало аутоиммунные повреждения, опосредованные популяцией Т-клеток, развившихся под действием IL-23. Это подтверждает важность цитокинового каскада с участием IL-23 и IL-17 при аутоиммунных заболеваниях. IL-23 может индуцировать вызванные опухолями цитотоксические Т-клеточные ответы.

Рис. 7. Воздействие IL-17 на функции клеток и его роль в патофизиологии различных заболеваний (Miossec et al., 2009)

Интерлейкин-17A (IL-17A)

Получены данные о роли IL-17A в воспалительных и аутоиммунных заболеваниях, а также при раке. IL-17R экспрессируется на тучных клетках, фибробластах, эмбриональных гепатоцитах, пре-B-клетках и клетках эпителия кишечника. IL-17А опосредует связь между Т-клетками и гемопоэтической системой. Он усиливает пролиферацию частично активированных Т-клеток и повышает продукцию оксида азота (NO) в хряще при остеоартрите. IL-17А может приводить к усилению антителозависимой гибели опухолевых клеток. Повышенные уровни IL-17A связаны с такими состояниями, как воспалительный процесс дыхательных путей, ревматоидный артрит, внутрибрюшинные абсцессы и спайки, воспалительные заболевания пищеварительного тракта, отторжение аллогенных трансплантатов, псориаз, рак и рассеянный склероз.

Цитокины и иммунный ответ при инфекционных заболеваниях

При попадании микроорганизмов активируется альтернативный путь активации системы комплемента. Нейтрофилы и макрофаги, удаляют патогены с помощью фагоцитоза. В месте инфекции секретируются медиаторы воспаления, которые локально активируют экспрессию молекул адгезии (ICAM-1, VCAM-1, Е-селектина и L-селектина) кровеносных сосудов и обеспечивают адгезию и плотное связывание нейтрофилов и активированного эндотелия. В ответ на действие таких хемоаттрактантов, как IL-8 и MIP-1α, нейтрофилы проникают в пространство между эндотелиальными клетками сосудов (диапедез). Хемоаттрактанты формируют в ткани градиент концентрации. Активированные нейтрофилы мигрируют вдоль этого градиента до места инфекции, где они разрушают патоген.

Некоторые макрофаги, называемые резидентными или фиксированными, постоянно находятся в тканях, другие мигрируют из кровотока. Активация различными медиаторами способствует уничтожению патогенов макрофагами. INF-γ, продуцируемый NK-клетками, повышает экспрессию молекул II класса главного комплекса гистосовместимости (ГКГС) на поверхности клеток, усиливает фагоцитоз и механизмы уничтожения. Молекулы патогенов, такие как липополисахариды (ЛПС), в больших количествах присутствующие на поверхности грамотрицательных бактерий, вызывают гиперактивацию макрофагов, приводящую к секреции провоспалительных ЦК – IL-1, IL-6 и TNF-α, и усилению фагоцитоза.

Цитокины и приобретенный иммунитет

Если активности врожденного иммунитета не достаточно для элиминирования патогена, АГ-презентирующие клетки (АПК), особенно дендритные, захватывают патоген и мигрируют к периферическим лимфоидным тканям, где активируют лимфоциты и инициируют адаптивный иммунный ответ. Важным этапом активации Т-клеток является индукция экспрессии белков клеточной поверхности, известных как костимуляторные лиганды и молекулы. К таковым относятся В7.1/CD80 и В7.2/CD86. Некоторые внутриклеточные патогены могут индуцировать секрецию IL-12 дендритными клетками и макрофагами. IL-12 способствует активации Th1, которые, в свою очередь, продуцируют IL-2, IFN-γ и TNF-β, активируют цитотоксические Т-клетки и макрофаги, играя важную роль в иммунном ответе на вирусную и другую внутриклеточную инфекцию. Th1 также секретируют IL-3 и GMCSF, стимулируя костный мозг к продукции большого количества лейкоцитов.

С другой стороны, активированные IL-4 Th2, секретируют IL-4-6, IL-10 и IL-13, которые стимулируют продукцию АТ В-клетками. АТ и активированные лимфоциты мигрируют к месту инфекции для элиминации патогена. Они нейтрализуют токсины и опсонизируют АГ для облегчения фагоцитоза. Th активируют макрофаги, повышая эффективность разрушения фагоцитированных патогенов, особенно тех, которые устойчивы к деструкции в фаголизосомах.

Цитокины и воспаление

Механизм процесса воспаления состоит из нескольких этапов. На третьем, заключительном этапе на поверхности эндотелиальных клеток, на внутренней стенке капилляров, активируются молекулы адгезии (Е-и L-селектины, ICAM-1, VCAM-1). Через соответствующие молекулы лейкоциты прикрепляются к эндотелию и проскальзывают между клетками. Этот процесс называется диапедез. Эти события запускаются и усиливаются большим количеством медиаторов воспаления. Активированные макрофаги и лейкоциты секретируют провоспалительные ЦК, такие как TNF-α, IL-6, IL-1, хемокины (IL-8). Эти ЦК циркулируют в кровотоке и стимулируют секрецию белков острой фазы, например, С-реактивного белка (СРБ или англ. СRP). В норме воспаление очень тонко регулируется ЦК, проявляющими как провоспалительные свойства (IFN-γ, IL-12), так и действующими как отрицательные регуляторы, ингибируя воспаление (IL-10). Эта точная регуляция очень важна для предотвращения обширного разрушения ткани. Если агент, вызвавший воспаление, не удаляется, то воспалительный процесс продолжается, становится хроническим, приводя к значительному разрушению ткани. К воспалительным заболеваниям относятся ревматоидный артрит (РА), рассеянный склероз, воспалительные заболевания кишечника, псориаз, астма и др. Тяжелые системные инфекции могут приводить к развитию синдрома острой дыхательной недостаточности (ARDS), шоку, полиорганной недостаточности. Такой избыточный воспалительный ответ является синдромом системной воспалительной реакции (ССВР).

Цитокины и сердечно-сосудистые заболевания

Цитокины и аутоиммунные заболевания (АИЗ)

Главным в возникновении и развитии АИЗ является распознавание собственных структур организма иммунокомпетентными клетками и их последующая активация, пролиферация и индукция воспаления. Большая часть лимфоцитов, направленных к собственным АГ, удаляются в тимусе в результате апоптоза, но некоторые избегают этого процесса и находятся в периферической лимфатической ткани. В большинстве случаев они остаются наивными, неактивированными. Однако если подходящий собственный АГ будет представлен специфической АПК, может начаться аутоагрессивная реакция. При презентации АГ, в том числе и собственного в качестве вторичного сигнала принимают участие так называемые костимуляторные молекулы – CD27, 28 и 30. Участие костимуляторных молекул подтверждается обнаружением повышенного уровня растворимого CD28 (sCD28) в крови пациентов с болезнью Бехчета. При болезни Грейвса появление аутоантител (auto- префикс означает «себя») ассоциировано с повышенной продукцией растворимого CD30.

Существуют данные, что развитию АИЗ, таких как рассеянный склероз, сахарный диабет I типа и др., способствуют Th1, и что в некоторых случаях снижение их ответа или переключение ответа на Th2 может ослабить заболевание. Однако известно множество исключений: данные о противоречивых эффектах IFN-γ (цитокина Th1) или о АИЗ, индуцированных Th2. Результаты измерений уровней хемокинов еще более усложняют картину, т.к. при многих АИЗ одновременно увеличены и Th1 (MIG/CXCL9), и Th2 (TARC/CCL17 и MDC/CCL22) хемотаксические факторы.

Принято считать, что ЦК, особенно TNF-α и IFN-α/β, являются необходимыми элементами развития АИЗ. Определение TNF-α в патогенезе РА и терапия антагонистами этого ЦК с успехом используется в иммунотерапии. IFN-α/β играют основную роль при системной красной волчанке (СКВ). Многие белки семейств TNF и его рецептора проявляют провоспалительные свойства в процессе активации иммунитета и участвуют в патогенных эффектах, наблюдаемых при АИЗ.

Белки семейства TNF-R, такие, как TNF-RI и II, CD134 (OX40) и CD137 (4-1BB) или их лиганды могут быть мишенями различных агентов, которые были специально разработаны для снижения клинических проявлений АИЗ. Данные доклинических исследований, особенно с использованием TNF-блокады, способствовали проведению клинических испытаний у пациентов с рассеянным склерозом и РА.

Метаболический путь CD40-CD40L участвует в развитии многих АИЗ, включая СКВ, РА и синдром Шегрена (СШ). Повышенные уровни CD40L в сыворотке связаны с активностью СКВ. Нарушения физиологии В-клеток и гуморального иммунитета, включая процессы с участием фактора активации В-клеток (BAFF), вовлечены в патогенез многих АИЗ. Нарушения регуляции экспрессии BAFF приводят к прогрессии болезни и сохранению гуморального аутоиммунитета. BAFF и его гомолог, индуцирующий пролиферацию лиганд (APRIL), выступают как мишени – кандидаты для терапии различных АИЗ. Повышенные уровни BAFF и sCD23, низкоаффинного рецептора IgE, экспрессируемого на В-клетках, обнаружены при различных АИЗ, включая СКВ, СШ и РА. АТ к аннексину V выявлены в связи со многими патологическими процессами, включая СКВ c/без антифосфолипидным синдромом, склеродермию и иммунные нейропатии.

Цитокины и трансплантация

После трансплантации васкуляризированные органы, особенно сердце и почки, подвергаются риску развития гиперострого отторжения трансплантата, особенно если у пациента уже присутствуют донорспецифические аллоантитела (Allo- префикс означает «другой»), появившиеся в результате предыдущей трансплантации, переливания крови или беременности. Гиперострое отторжение опосредовано активацией системы комплемента и секрецией различных ЦК воспаления, таких как TNF-α, инициацией фибринолитической и коагулирующей систем.

Основную роль при остром отторжении играют лимфоциты, активированные АГ трансплантата. Активация Т-клеток требует взаимодействия АГ с Т-клеточным рецептором (TCR), который обеспечивает специфичность иммунного ответа. Дополнительные сигналы костимуляторных молекул поддерживают и дополняют передачу сигнала TCR, улучшая пролиферацию и дифференцировку клеток. Наиболее хорошо охарактеризован путь костимуляции с участием CD28, экспрессируемого на Т-клетках, который связывает лиганды CD80 (B7.1) и CD86 (B7.2), продуцируемые АПК. CD40L, CD27, CD30, интегрины тоже являются костимуляторами, взаимодействующими с соответствующими компонентами АПК: CD40, CD27L, CD30L и ICAM-1.

Прохождение первичного сигнала (обеспечиваемого TCR) в отсутствии вторичных сигналов (костимуляции) приводит к апоптозу или толерантности. Активированные лимфоциты инфильтрируют трансплантат под действием хемокинов и молекул адгезии: ICAM-1, VCAM-1, селектинов и интегринов. CD4+ и CD8+ лимфоциты индуцируют различные эффекторные механизмы трансплантационного иммунитета, такие как прямой цитотоксический эффект или гиперчувствительность замедленного типа. Она развивается с участием макрофагов и сопровождается секрецией IFN-γ, IL-4, IL-10, TNF-α. Хроническое отторжение характеризуется фиброзом, ишемией ткани и прогрессирующей потерей функциональной активности трансплантата. Патогенез этого осложнения на сегодняшний день не ясен. Возможно, это происходит при участии и клеточного и гуморального механизмов иммунитета. Для подавления реакции отторжения используются иммуносупрессирующие препараты (циклоспорин, кортикостероиды). Циклоспорин блокирует транскрипцию IL-2, IL-4, IFN-α и IL-2R, тем самым ингибирует продукцию ЦК, индуцирующих активацию и дифференцировку аллореактивных Т-клеток. Кортикостероиды индуцируют лизис некоторых подтипов Т-клеток и блокируют транскрипцию генов IL-1, IL-6 TNF-α в макрофагах.

Цитокины и онкология

К числу ЦК, которые могут принимать участие в противоопухолевой защите, относится IL-23 – член семейства IL-12, обладающий свойствами провоспалительных ЦК. Его биологические активности связаны со способностью усиливать пролиферацию Т-лимфоцитов на начальных этапах активации наивных CD4+ и CD8+ Т-клеток, усилением продукции IFNγ, секрецией IL-17, увеличением продукции IL-10 указанными клетками, усилением активности дендритных клеток и др. IL-23, подобно IL-12, может быть эффективным противоопухолевым воздействием, однако противоопухолевый эффект IL-23 осуществляется иными механизмами по сравнению с IL-12, т.к. в действии последнего основная роль принадлежит CD8+ Т-клеткам.

Цитокины и аллергические заболевания

Функцию супрессоров IgE-ответа могут выполнять Th1, которые подавляют дифференцировку Th2и секрецию ими IL-4. Эта активность Th1 связана в основном с IFN-γ. В связи с этим любой фактор, способствующий дифференцировке Th1, автоматически ингибирует развитие Th2 и аллергических процессов. К таким факторам относятся IL-12 и IFN-γ.

ИНТЕРЛЕЙКИНЫ

Интерлейкины. Применение в медицине.

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ. Интерлейкин-1 существует в двух формах (IL-1α и IL-1β). Он синтезируется фагоцитирующими клетками иммунной системы (макрофагами и моноцитами) в виде предшественника (молекулярная масса 31 кДа), который в результате протеолитического расщепления превращается в зрелую форму (молекулярная масса 17,5 кДа).

Биологическая функция IL-1 заключается в стимуляции роста лимфоцитов, фибробластов, гематопоэтических клеток и тимоцитов. Обнаружены рецепторы IL-1 двух типов: рецепторы I типа находятся на поверхности Т-клеток и фибробластов, а рецепторы II типа – на В-лимфоцитах. Вероятный механизм действия IL-1 следующий: после того как макрофаг встретился с антигеном и осуществил его протеолитическое расщепление, он начинает секретировать IL-1, который стимулирует пролиферацию и размножение клеток иммунной системы. На следующей стадии развития иммунного ответа решающая роль принадлежит IL-2 – так называемому «фактору роста Т-клеток». IL-2 охарактеризован лучше других типов интерлейкинов. Он вырабатывается активированными Т-клетками и стимулирует деление и рост Т- и В-клеток. Активированные Т-клетки секретируют IL-2, а также рецепторы, которые находятся на поверхности клеток, таким образом процесс пролиферации Т-клеток может идти непрерывно. Другое действие IL-2 заключается в стимуляции клеток-киллеров (NK-клеток – отангл. natural killer) и моноцитов с помощью рецепторов IL-2 на поверхности этих клеток. В настоящее время уже получены рентгеноструктурные данные для IL-2 – гидрофильного гликопротеина, М_R 15,5 (133 аминокислотных остатка). В медицине IL-2 используют в терапии опухолей, в частности почечно-клеточного рака. IL-3 представляет собою гликопротеин, состоящий из 133 аминокислот. Он синтезируется активированными Т-лимфоцитами и действует на плюрипотентные стволовые клетки в костном мозге, стимулируя созревание лимфоцитов (нейтрофилов и макрофагов) и других клеток-предшественников иммунной системы. По этой причине IL-3 еще называют мульти-потентным колониестимулирующим фактором. Интерлейкин-4 (IL-4) – гликопротеин, М_R 20, который действует на В-клетки, активируя их дифференцировку с преимущественной продукцией IgG и IgE, а также способствует презентации антигенов моноцитами. Действие интерлейкина-6 (IL-6) аналогично эффекту IL-1 и IL-2, кроме того, он активирует экспрессию различных белков (так называемых белков острой фазы) в гематоцитах и, вероятно, задействован в развитии аутоиммунных заболеваний. Интерлейкин-10 (IL-10) является ингибитором синтеза других цитокинов. Ин- терлейкин-12 (IL-12) стимулирует синтез γ-интерферона Т-лимфоцитами и NK-клетками и, как предполагают, играет важную роль в осуществлении и регуляции иммунного ответа. Подавляющее большинство исследований, направленных на изучение возможности терапевтического применения рекомбинантных интерлейкинов, связано с терапией рака. Кроме того, интерлейкины могли бы применяться для заживления ран, активации иммунитета у больных СПИДом и супрессии иммунной системы при транс- плантации костного мозга и развитие многочисленных антагонистов интерлейкинов.

Характеристики основных IL, играющих важнейшую роль в системе иммунитета

Таблица 2. Воспалительная природа цитокинов [1,2,102].

* Контрастные механизмы демонстрируют, что этот цитокин участвует как в ПРО-, так и в противовоспалительных процессах [2,4].

Интерлейкин 1

IL-1 участвует в регуляции температуры тела, а его повышенная продукция приводит к развитию лихорадки. Известны факторы, снижающие биологическую активность IL-1. К ним прежде всего относят глюкокортикоиды и простагландины. Из экзогенных факторов следует указать циклоспорин А. В сыворотке крови лиц, которым был введен эндотоксин, в моче лихорадящих больных, а также в культуральной жидкости моноцитов, активированных in vitro, может быть обнаружен полипептид, специфически снижающий активность IL-1. Повышение уровня IL-1 наблюдается при различных воспалительных и АИЗ, включая септический шок, воспалительное поражение кишечника, РА, сахарный диабет 1 типа. Сильное повышение уровня IL-1 приводит к гипотензии, анорексии, разрушению хрящей в суставах.

Эндотелиальные клетки сосудов человека под влиянием IL-1α и β секретируют полипептиды, подобные тромбоцитарному фактору роста. Эти полипептиды могут стимулировать клеточную миграцию и пролиферацию и вызывать освобождение сосудистых медиаторов воспаления, что при значительном увеличении указанных ЦК может привести к диссеминированной внутрисосудистой коагуляции.

Интерлейкин 2 (IL-2)

Этот ЦК с м.м. 15 кДа играет исключительно важную роль в реализации механизмов иммунного ответа. Продуцентами IL-2 являются Th1. Помимо участия IL-2 в дифференцировке и пролиферации Т-клеток, этот ЦК принимает непосредственное участие в реализации механизмов противоопухолевой защиты. Так, IL-2 повышает литическую активность NK-клеток, а также индуцирует клетки системы ЛАК (лимфокин-активированные киллеры). Кроме того, он усиливает секрецию IFNγ Т-лимфоцитами. Определение IL-2 является наилучшим показателем активации Т-клеток в in vitro тестах. Установлено, что IL-2 и IFNγ формируют эффекторные иммунологические механизмы, направленные на предотвращение пролиферации неотрансформированных клеток. У больных острым вирусным гепатитом в репликативный период регистрируется высокая спонтанная продукция IL-2.

Интерлейкин 3 (IL-3)

Интерлейкин 4 (IL-4)

Интерлейкин 5 (IL-5)

Этот димерный белок с м.м. 50-60 кДа продуцируется Th2. IL-5 усиливает пролиферацию активированных В-клеток, а также экспрессию на них рецептора для IL-2 и синтез IgA. В нестимулированных В-клетках IL-5 индуцирует секрецию IgM и G. IL-5 является хемоаттрактантом для эозинофилов, вызывает их дегрануляцию при паразитарных инвазиях, играет роль в патогенезе аллергического воспаления, атопии. Противоопухолевая активность IL-5 связана со способностью участвовать в апоптозе.

Интерлейкин 6 (IL-6)

Этот мономер с м.м. 19-34 кДа является фактором дифференцировки В-лимфоцитов в АТ-продуцирующие клетки. IL-6 индуцирует синтез белков острой фазы, в связи с чем (также как и IL-1 и TNF) может быть отнесен к ЦК воспаления. Показано, что IL-6 вызывает значительное повышение уровня мРНК с-sis гена (β-цепь РФТ) в культивируемых эндотелиальных клетках человека, что может опосредовать воспалительные сосудистые эффекты. Повышение уровня IL-6 наблюдается при многих патологических состояниях, в том числе при АИЗ, сердечной микседеме, РА, болезни Кастлемана, псориазе, мезангиопролиферативном гломерулонефрите, саркоме Капоши, алкогольном циррозе, лимфоме, миеломе и карциноме почек. У ВИЧ-инфицированных лиц В-лимфоциты продуцируют увеличенное количество TNFα и IL-6. Есть данные об обнаружении повышенного уровня TNF-α и IL-6 в плазме крови при различных атопических реакциях, таких как аллергия и астма. Данный ЦК регулирует пролиферацию эпителиальных клеток желчных протоков, клеток печени, образование гранулем, формирование фиброза при циррозе печени. Повышение концентрации IL-6 отмечено при обострениях язвенной болезни, панкреатита, глютеновой энтеропатии, болезни Крона, неспецифического язвенного колита, вирусного гепатита, первичного билиарного цирроза.

Интерлейкин 7 (IL-7)

IL-7 – ЦК, стимулирующий гемопоэз. Является полипептидом с м.м. 20-40 кДа; продуцируется фибробластами и стромальными костномозговыми клетками. IL-7 стимулирует пролиферацию, но не дифференцировку пре- и про-В-клеток и не обладает активностью в отношении дифференцированных В-клеток. Также IL-7 стимулируется пролиферация незрелых и дифференцированных активированных Т-клеток. Он эффективен и в иммунотерапевтическом разрушении опухолевых клеток CD4+ Т-клетками. Совместно с IL-2 он может применяться в консолидативной иммунотерапии злокачественных новообразований у пациентов после трансплантации костного мозга. IL-7 может индуцировать апоптоз опухолевых клеток, вызывает дифференцировку клеток подгруппы острого миелобластного лейкоза.

Интерлейкин 8 (IL-8)

IL-8 – низкомолекулярный ЦК воспаления; принадлежит к семейству хемокинов. Продуцируется под воздействием бактериальных эндотоксинов и ЦК, главным образом TNF и IL-1. Образуясь из общего для различных хемокинов предшественника, состоящего из 99 аминокислотных остатков (АКО), IL-8 содержит 72 АКО и существует в растворе в виде димера. Он известен как NAP-1 (активирующий нейтрофилы пептид-1), NAF (фактор активации нейтрофилов), GCF (хемотактильный фактор гранулоцитов) и NCF (хемотактильный фактор нейтрофилов). Активирует нейтрофилы, в меньшей мере другие гранулярные лейкоциты, вызывает их хемотаксис в очаг воспаления. Точно такой же эффект оказывается IL-8 на моноциты. Повышенный уровень IL-8 ассоциируется с хроническими и острыми воспалительными состояниями и коррелирует с тканевой инфильтрацией нейтрофилов при РА, с язвенным колитом. IL-8, появляясь после IL-1 и TNF в местах воспаления, играет важную роль при псориазе.

ИНТЕРЛЕЙКИН 10 (IL-10)

Природа иммунного ответа определяется цитокинами, которые продуцируются активированными клетками иммунной системы. При повреждении тканей цитокины вызывают цепь событий, ведущих к миграции нейтрофилов из кровеносного русла и формированию острого воспаления. В основе механизма их действия лежит способность влиять на дифференцировку, пролиферацию и гибель клеток [39].

Интерлекин 10 – 35–40 кДа, продуцируется Т-хелперами 1-го и 2-го типа (Th-1 и Th-2), моноцитами, макрофагами и цитотоксическими клетками и имеет широкий спектр действия с выраженным иммуносупрессивным эффектом: подавляет пролиферацию и активность Т-клеток, продукцию синтеза ряда цитокинов, снижает активность макрофагов и моноцитов. IL-10 снижает активность Th-1 в большей степени, чем Th-2. IL-10 может стимулировать синтез IgE. В своем ингибирующем действии на клеточный иммунитет IL-10 синергичен с IL-4. IL-10 является родоначальником семейства цитокинов, в которое входят IL-19, IL-20, IL-22, IL-24 и IL-26.

Основной эффект IL-10 заключается в подавлении синтеза цитокинов Thl-клетками (т.е. он обладает действием, противоположным влиянию интерферона-гамма) и в снижении активности макрофагов, в том числе продукции воспалительных цитокинов. IL-10 подавляет экспрессию молекул МНС II класса, пролиферацию Т-клеток, вызванную митогенами, а также развитие гиперчувствительности замедленного типа. В то же время IL-10 выступает в качестве кофактора IL-2 и IL-7 в отношении пролиферации тимоцитов, служит синергистом IL-4, усиливает пролиферацию В-клеток, защищает их от апоптоза, повышает синтез IgM и IgA. В результате IL-10 способствует развитию гуморальной составляющей иммунного ответа, обусловливая антипаразитарную защиту и аллергическую реактивность организма.

Есть данные об исследовании полезной роли IL-10 при меланоме, карциноме, лимфоме, системной красной волчанке, аллергическом контактном дераматите, рассеянном склерозе, астме, а также по применению в клинической практике при ревматоидном артрите, псориазе, болезни Крона, гепатите С 44. Таким образом, IL-10 служит важнейшим регулятором иммунного ответа, подавляющим активность макрофагов и Th1-клеток и обеспечивающим реализацию некоторых биологических эффектов Тh2. Будучи супрессивным цитокином, IL-10 обладает способностью подавлять иммунное воспаление и является важнейщим регулятором цитокинов, во многом определяющим направленность иммунных реакций.

P.S. Эффект IL-10 в отношении опухолевого роста не столь однозначен. Например, у IL-10-трансгенных мышей опухоли более агрессивны, а введение лимфоцитов от этих мышей способствует ускорению роста опухоли. Однако было показано ингибирующее действие IL-10-продуцирующих опухолевых клеток человека у иммуносупрессивных или бестимусных мышей. Таким образом, предполагается, что эффект зависит от состояния иммунокомпетентных клеток. Полученные данные о способности IL-10 влиять на антигенпрезентирующую способность дендритных клеток могут быть использованы для повышения эффективности противоопухолевых вакцин [45].

Интерлейкин 11 (IL-11)

Интерлейкин 12 (IL-12)

IL-12 является гликопротеином с м.м. 70 кДa, который состоит из двух гликозилированных субъединиц: р40 и р35, связанных между собой дисульфидными мостиками. Дисульфидные связи играют важную роль в биологической активности IL-12. Субъединицы кодируются двумя различными, независимыми друг от друга генами. Помимо обладающего биологической активностью р70-гетеродимера, клетки, продуцирующие IL-12, секретируют в большом количестве субъединицу р40, которая не является биологически активной. р40 секретируется с большим избытком по сравнению с биологически активным гетеродимером. Она участвует в связывании с рецептором, но р35 необходима для трансдукции сигнала. IL-12 секретируется, прежде всего, активированными макрофагами и влияет на иммунные клеточные реакции. IL-12 повышает литическую активность системы ЛАК. IL-12 действует как ростовый фактор при активации Т- и NK-клеток. При этом он действует в качестве индуктора секреции IFN-γ и ингибитора синтеза IgE, индуцированного IL-4. IL-12 активирует и цитотоксичность макрофагов, а дефицит его продукции макрофагами может значительно снижать противоопухолевую активность. IL-12 оказывает противоопухолевый эффект при раке легкого. Усиление роста опухоли, в частности, рака прямой кишки, ассоциируется со снижением продукции IL-12 и усилением продукции IL-10. Важным свойством IL-12 является усиление экспрессии FasL и индукция апоптоза. IL-12 ингибирует ангиогенез. Антиангиогенное действие IL-12 реализуется на уровне рецепторов протеинкиназ, адгезивных молекул, интегринов и других поверхностных структур, усиления продукции IFN-γ. В последние годы установлено, что IL-12 является ключевым ЦК в развитии Th1. Было показано, что Th1 способствуют патогенезу различных органоспецифических заболеваний с иммуновмешательством (аллергический энцефаломиелит, инсулин-зависимый диабет). IL-12 играет основную роль при АИЗ, резистентности к бактериальной или паразитической инфекции, антивирусном ответе, включая ВИЧ. Было показано, что IL-12 является мощным адьювантом при вакцинации.

Интерлейкин 13 (IL-13)

IL-13 является белком, который продуцируется преимущественно в негликозилированной форме (10 кДа) активированными Т-клетками и мастоцитами. Функции IL-13 подобны биологической активности IL-4. Он является мощным модулятором активности моноцитов и В-клеток, но, в отличие от IL-4 и IL-13, не имеет прямого биологического влияния на Т-клетки. IL-13 оказывает ингибирующий эффект на продукцию других ЦК, стимулирующих начало воспалительного процесса при сепсисе или РА, причем в отличие от IL-4 его концентрация не снижается. IL-13 совместно с IL-4 и IL-10 принимает участие в иммунных реакциях Th2. У В-клеток он стимулирует секрецию IgG4 и IgЕ.

Интерлейкин 15 (IL-15)

IL-15 – это недавно открытый ЦК, который обладает многими биологическими свойствами IL-2. IL-15 был открыт как ЦК (IL-T), продуцируемый линией Т-клеточного лейкоза взрослого человека (HuT-102) и стимулировавший пролиферацию Т-клеток. Высокоаффинные IL-15R были выявлены на различных клетках, включая T-, B- и NK-клетки, а также клетки нелимфоидного ряда. IL-15R состоит из трех субъединиц; специфической к IL-15Rα-, β- и γ-цепи, аналогичных рецепторной системе IL-2. Показано, что IL-15R стимулирует рост NK-клеток, активированных периферических Т-клеток, лимфоцитов, инфильтрирующих опухоль (TILs), и B-клеток. Показано, что IL-15 является хемоаттрактантом для Т-лимфоцитов человека и индуцирует активность ЛАК и NK и образование цитолитических эффекторных клеток. По-видимому, IL-15 также оказывает влияние на клетки, не связанные с иммунным ответом. Клетки скелетных мышц экспрессируют мРНК IL-15 и IL-15 R. Содержание IL-15 увеличивается при воспалительных заболеваниях желудка, тонкой и толстой кишки.

Интерлейкин 16 (IL-16)

IL-16 (лимфоцитарный хемотаксический фактор – LCF) – это провоспалительный цитокин, хемоаттрактант CD4+ T-лимфоцитов, моноцитов и эозинофилов. Он может усиливать экспрессию IL-2R и HLA-DR, ингибировать T-клеточный рецептор (TcR)/CD3-зависимую активацию и способствовать подавлению транскрипции HIV-1. IL-16 – уникальный регулятор, не обладающий значительной гомологией с какими-либо другими охарактеризованными ЦК. Впервые IL-16 был идентифицирован как гомотетрамер, состоящий из отдельных мономеров с м.м. 14 кДа (130 АКО). У приматов его последовательность более чем на 90%. CD4 служит рецептором сигнальной трансдукции IL-16, поэтому данный ЦК способен взаимодействовать с СD4. Область молекулы CD4, с которой связывается IL-16, расположена внутри домена D4, перекрывая структуры, участвующие в формировании димеров CD4.

Источниками IL-16 служат эндотелиальные и тучные клетки, лимфоциты, макрофаги, синовиальные фибробласты и эозинофилы. IL-16 может секретироваться активированными CD8+ клетками в ответ на гистамин или серотонин. Экспрессия IL-16 связана с воспалительными процессами при астме, РА, СКВ, колитах, атопическом дерматите и рассеянном склерозе. Например, продукция IL-16 прямо пропорциональна количеству инфильтрирующих CD4+ T-клеток в эпителии больных астмой. У пациентов с III-IV стадией рака молочной железы, кишечника, почки, мочевого пузыря, матки, яичника в сыворотке крови обнаруживают повышенный уровень IL-16.

Интерлейкин 17 (IL-17)

Интерлейкин 18 (IL-18)

IL-18 – негликозилированный полипептид, у которого нет классической сигнальной последовательности. Он синтезируется в виде неактивного пропептида с м.м. 24 кДа. После протеолитического расщепления под воздействием ICE (интерлейкин-1β преобразующего энзима) или другой каспазы образуется зрелый активный пептид с м.м. 18 кДа. IL-18, также известный как IFN-γ-индуцирующий фактор (IGIF), первично был охарактеризован как потенциальный индуктор синтеза IFN-γ Т и NK клетками. Независимо от IL-12, IL-18, влияя на секрецию IFN-γ, быстро активирует клетки моноцитарно/макрофагальной системы, что ведет к активации множества антибактериальных, антиопухолевых и антивирусных ответных реакций. Сам IL-18 индуцируется стрессовыми сигналами (нейрогенными или бактериального происхождения). Считается, что индуцированное стрессом высвобождение IL-18 может вести к усилению цикла IFN-γ/IL-18: вслед за первой волной образования IFN-γ лимфоцитами, индуцированного IL-18, вновь синтезированный IFN-γ, в свою очередь, стимулирует моноциты/макрофаги, что ведет к увеличению их ICE-активности которая, в частности, приводит к образованию IL-18. IL-18 не только стимулирует синтез IFN-γ, но и модулирует его функциональную активность. Показано, что экспрессия Fas-лиганда Th1 и NK-клетками также происходит под влиянием IL-18. С другой стороны, показано, что IFN-γ участвует в активации экспрессии самого Fas. Таким образом, можно сделать вывод, что IL-18 самостоятельно (FasL) или посредством IFN-γ (Fas) стимулирует инициализацию процессов апоптоза.

Интерлейкин 20 (IL-20)

IL-20 принадлежит семейству ЦК IL-10. Его аминокислотная последовательность приблизительно на 28% идентична IL-10 и на 76% идентична IL-20 мышей. Экспрессия IL-20 может повышаться под воздействием ЛПС. Показано, что этот ЦК инициирует каскады трансдукции с участием STAT3 и стимулирует индукцию провоспалительных генов, включая TNF-α и MCP-1. Первоначально функциональные исследования на трансгенных мышах показали, что IL-20 способен регулировать развитие кожи. Сверхэкспрессия IL-20 как у людей, так и у мышей, приводит к гиперпролиферации кератиноцитов, абнормальной эпидермальной дифференцировке и неонатальной гибели. У людей уровни IL-20 и его рецепторов повышены при псориазе. Возможно, IL-20 участвует в гемопоэзе. Он усиливает пролиферацию мультипотентных клеток-предшественников in vitro. На модельных системах показано, что IL-20 подавляет COX-2 и PGE2 и является ингибитором ангиогенеза.

Интерлейкин 21 (IL-21)

Интерлейкин 22 (IL-22)

IL-22 (семейство IL-10) также известен как IL-10-подобный T-клеточный индуцибельный фактор (IL-TIF). Рецептор IL-22 экспрессируется преимущественно в поджелудочной железе, и, в меньшей степени, других тканях ЖКТ, почек и кожи. Описан растворимый рецептор – IL-22-связывающий белок (IL-22BP), который может действовать как эндогенный ингибитор активности ЦК. Показано, что IL-22 активирует сигнальные пути Jak/STAT и MAPK и усиливает продукцию белков острой фазы. IL-22 продуцируется в основном активированными Th1 и NK-клетками. Экспрессия мышиного IL-22 индуцируется в различных органах при инъекции ЛПС, что свидетельствует о возможном его участии в воспалительных ответах. Это подтверждается данными у пациентов с РА о том, что IL-22 продуцируется синовиальными фибробластами и макрофагами и может индуцировать провоспалительный ответ в синовиальных тканях. Кроме того, он стимулирует продукцию провоспалительных цитокинов и дефензинов в кератиноцитах человека.

Интерлейкин 23 (IL-23)

IL-23 – это недавно открытый ЦК, который участвует в созревании Т-клеток памяти. Как и близкие к нему цитокины IL-12 и IL-27, IL-23 это гетеродимерный белок, субъединицы которого (p19 и p40) с м.м.

70 кДа связаны дисульфидными связями. р19 обладает гомологией с IL-6, G-CSF и субъединицей p35 IL-12. p40, общая для IL-23 и IL-12, также обладает гомологией с рецепторами IL-6 и цилиарного нейротрофического фактора. p19 продуцируется активированными дендритными клетками, макрофагами и эндотелиальными клетками, уровень ее экспрессии повышается в ответ на бактериальные продукты. Изучение p19 показало роль IL-23 в генерации гуморального и клеточного иммунного ответа, зависимого от Т-клеток памяти. p40 продуцируется активированными дендритными клетками, макрофагами/моноцитами, микроглией, клетками костного мозга, культивируемыми в присутствии фактора стволовых клеток (c-kit лиганд) и кератиноцитами. p40 находится под контролем многих факторов транскрипции, таких как IRF-1, c-Rel, Ets-2 и Ets-подобных компонентов. При взаимодействии с перитонеальными макрофагами IL-23 стимулирует продукцию IL-1 и TNF, играя роль аутокринного воспалительного ЦК.

Интерлейкин-31 (IL-31)

IL-31, синтезируемый активированными Th2, входит в семейство IL-6. Одна из биологических функций IL-31 – участие в патогенезе аллергических и неаллергических дерматитов, а также псориаза. Значение IL-31 состоит, прежде всего, в том, что его рецептор постоянно экспрессируется эпителиальными клетками, а также нормальными кератиноцитами эпидермиса кожи человека. Под влиянием IL-31 в кератиноцитах происходит экспрессия генов хемокинов различных семейств, в связи с чем этот цитокин рассматривается как хемоаттрактант нейтрофилов, базофилов, Т-лимфоцитов, моноцитов и др. У трансгенных мышей с резко повышенной экспрессией IL-31 наблюдалось развитие воспалительного процесса в коже, нарушения дифференцировки кератиноцитов, гиперкератоз. К этому следует добавить, что у этих трансгенных мышей при патологических изменениях кожи (выпадение шерсти, зуд и др.) наблюдалось снижение уровня IgE и IgG1 в сыворотке, что предполагает способность IL-31 включаться в патогенез неатопических дерматитов. Имеются доказательства причастности IL-31 и к тем проявлениям высыпаний на коже и экземы, в патогенезе которых важную роль играют Т-лимфоциты.

Интерлейкин-33 (IL-33)

IL-33 – еще один член семейства IL-1, открытый путем анализа генетической базы данных по принципу родства с цитокинами этой группы. IL-33 вначале синтезируется в виде предшественника, состоящего из 270 аминокислотных остатков с м.м. около 30 кДа. Под действием каспазы-1 происходит расщепление предшественника с образованием биологически активной зрелой формы с м.м. 18 кДа. IL-33 синтезируется различными типами клеток во многих тканях. Оказалось, что рецептором для IL-33 служит известный уже достаточно давно ST2, экспрессируемый преимущественно Th2 и тучными клетками. IL-33 инициирует NF-кB и МАР-киназы, стимулирует продукцию IL-4, IL-5 и IL-13. Несмотря на структурное сходство самого IL-33 и его рецепторов с соответствующими белками семейства IL-1, этот цитокин не обладает провоспалительной активностью, но избирательно стимулирует гуморальный иммунитет, усиливая синтез Th2-цитокинов и увеличивая содержание иммуноглобулинов в плазме крови.

ОСОБЫЕ ГРУППЫ ЦИТОКИНОВ

Колониестимулирующие факторы (CSF)

CSF – это ЦК, стимулирующие гемопоэз. В настоящее время описано 3 ЦК этой группы: G-CSF (гранулоцитарный), GM-CSF (гранулоцитарно-макрофагальный), MCSF (моноцитарно/макрофагальный). CSF – полипептиды с м.м. 20-40 кДа. GM-CSF, M-CSF, G-CSF продуцируются мононуклеарными фагоцитами, эндотелиальными клетками и фибробластами, соответственно. GM-CSF индуцирует рост и дифференцировку незрелых костно-мозговых клеток в разные типы клеток миелоидного ряда, при этом ускоряет процесс созревания предшественников гранулоцитов и мононуклеарных макрофагов. Высокий уровень GM-CSF, секретируемого опухолевыми клетками, обуславливает нейтрофилию у больных со злокачественным процессом. M-CSF вызывает дифференцировку гемопоэтических клеток-предшественников в мононуклеарные фагоциты, G-CSF – в нейтрофилы. CSF относятся к провоспалительным ЦК, их уровни в плазме увеличиваются при воспалении различной этиологии.

Эритропоэтин и другие факторы роста. Получение и применение в медицине.

Развитие техники работы с культурами клеток привело к обнаружению большого числа факторов роста (colony stimulating factors, CSF, колониестимулирующие факторы), которые стимулировали рост клеток в результате взаимодействия с рецепторами на клеточной поверхности. Эти факторы представляют собой цитокины – вещества, которые синтезируются клетками в очень малых количествах. Методами генетической инженерии можно получать их в необходимых количествах с целью изучения свойств, природы и механизма взаимодействия, а также возможностей терапевтического применения: особый интерес представляет направленное влияние на рост определенных типов клеток (клеток кожи, нервных клеток, эритроцитов, клеток костей и т.д.). Так, эритропоэтин, фактор роста гранулоцитов (G-CSF) и фактор роста гранулоцитов и макрофагов (GM-CSF) уже успешно применяются в медицине. Эритропоэтин стимулирует образование эритроцитов, G-CSF – нейтрофильных гранулоцитов, а GM-CSF – эозинофильных и нейтрофильных гранулоцитов, моноцитов и макрофагов. Эти факторы назначают пациентам с анемией, которая часто возникает при проведении диализа. В Германии около 40 000 пациентов принимают эритропоэтин и около 100 000 – GM-CSF. Мировой объем рынка эритропоэтина составляет около 10 млрд долл. США, G-CSF и GM-CSF – около 3 млрд долл. США (2004 г.).

ЭРИТРОПОЭТИН (ЕРО) – фактор роста эритроцитов. Интенсивность биосинтеза эритропоэтина в клетках эндотелия почек и клетках Купфера в печени зависит от парциального давления кислорода в крови. Под действием ЕРО гематопоэтические стволовые клетки костного мозга теряют ядра, и в них начинается синтез гемоглобина: так происходит созревание эритроцитов. Таким образом, ЕРО стимулирует обновление клеток крови, и поэтому он используется при лечении малокровия, развивающегося у пациентов, которым проводят диализ крови (искусственная почка). В последнее время наряду с эритропоэтином при лечении таких пациентов успешно используется комбинированный препарат: факторы роста GM-CSF или G-CSF, факторы роста гранулоцитов, макрофагов и моноцитов. Ген эритропоэтина из клеток костного мозга человека клонирован в 1984 г. Гликопротеин с молекулярной массой 34 кДа представляет собой полипептид из 165 аминокислотных остатков, который гликозилирован по трем атомам азота и одному атому кислорода. На углеводные цепи приходится около

40% молекулярной массы этого гликопротеина и они, по-видимому, имеют важное функциональное значение. По этой причине поиск клеток-хозяев для экспрессии биологически активного эритропоэтина оказался чрезвычайно сложной задачей. Высокий выход функционального гликопротеина был получен в клетках СНО. Кристаллическая структура эритропоэтина, связанного с внеклеточными доменами его рецепторов, представлена в таблице.

ФАКТОРЫ РОСТА. Гликопротеины, входящие в состав большой группы факторов роста, специфически стимулируют размножение и созревание клеток соединительной ткани, а также нервных, костных и других клеток. К настоящему времени гены многих факторов роста клонированы, и некоторые рекомбинантные белки уже применяются в медицине или находятся на стадии клинических испытаний. Препараты, полученные на основе этих белков, используют для лечения невропатий, остеопороза и язвенной болезни. Исследуется возможность применения фактора роста эпителия для заживления ран, в том числе после удаления катаракты. Были получены трансгенные овцы, в которых активность фактора роста эпителия увеличена по сравнению с нормой, в результате рост шерсти у таких овец значительно усилился.

ПОЛУЧЕНИЕ. Эритропоэтин получают в биореакторах объемом до 1000 л с использованием культуры животных клеток, прежде всего – рекомбинантных СНО-клеток (клетки яичника китайского хомяка). Необходимость использования животных клеток для получения эритропоэтина связана с тем, что биологически активный белок должен быть гликозилирован. Процесс ферментации продолжается 30 сут, после чего рекомбинантный белок подвергают четырехстадийной хроматографической очистке. Физиологическое действие других факторов роста не зависит от того, гликозилированы они или нет, поэтому в качестве клеток-хозяев для получения таких рекомбинантных белков используют микроорганизмы. Так, GM-CSF и G-CSF получают в клетках рекомбинантных штаммов E. coli.

Фактор некроза опухолей

В группу факторов некроза опухолей включают TNF-α и β (лимфотоксины). Они представляют собой полипептиды с м.м.

17 кДа. TNF-α (или ФНО-α) является продуктом моноцитов/макрофагов, эндотелиальных, тучных и миелоидных клеток, ЛАК, клеток нейроглии, в особых случаях – активированных Т-лимфоцитов. Последние являются основными продуцентами TNF-β, который образуется при действии на Т-клетки АГ и митогенов значительно позже, чем TNF-α (2-3 сутки после активации). Противоопухолевое действие, связанное с геморрагическим некрозом и давшее название семейству, однако не ограничивает спектр действий данных ЦК.

Существует три основных направления действия TNF (ФНО):

В результате высвобождения TNF повышается проницаемость капилляров, повреждается эндотелий сосудов, возникает внутрисосудистый тромбоз. Концентрация циркулирующего TNF-α обычно очень низка ( ЛПС и возвращается к норме в течение 4 ч. Высокие уровни TNF-α (>300 пг/мл) обнаруживают во время септического шока. Сохранение высоких уровней указывает на возможность возникновения нежелательных последствий. Было показано, что у ВИЧ-инфицированных лиц в начальный период заболевания значительно увеличиваются концентрации TNF-α и IFN-γ. Повышенный уровень TNF-α при СПИДе индуцирует репликацию вируса в инфицированных клетках по ауто- или паракринному пути. Кроме того, TNF, осуществляя киллинг клеток, пораженных вирусом, вызывает вирусемию и заражение новых лимфоцитов. Оппортунистические инфекции у ВИЧ-инфицированных лиц приводят к дополнительной продукции TNF-α и IL-1, и это тоже вызывает увеличение количества клеток, содержащих вирус иммунодефицита.

Фактор активации B-клеток семейства TNF (BAFF)

BAFF (BLyS или TALL1) – это цитокин, экспрессируемый в основном клетками иммунной системы: нейтрофилами, моноцитами, макрофагами, дендритными клетками, фолликулярными дендритными клетками, активированными T- и некоторыми злокачественно трансформированными B-клетками.

BAFF связывается тремя различными рецепторами (BAFFR, TACI и BCMA), главным образом экспрессируемыми на B-клетках, хотя активированные T-клетки также экспрессируют BAFFR. BAFF является главным регулятором выживаемости периферических В-клеток, участвует в различных процессах, таких как переключение синтеза иммуноглобулинов с одного изотипа на другой или костимуляция В-клеток.

Кроме своей основной роли в биологии В-клеток, BAFF ко-стимулирует активированные T-клетки. Ослабление регуляции экспрессии этого мембраносвязанного белка, который легко может переходить в растворимую форму при протеолитическом расщеплении, приводит к АИЗ у мышей. У людей повышенные уровни растворимого BAFF выявляются у пациентов с различными АИЗ, такими как РА, СШ, СКВ. Уровень BAFF повышен у больных множественной миеломой и хроническим В-клеточным лимфолейкозом.

Интерфероны (IFN)

Эти белки обладают противовирусной и иммуномодулирующей активностью. В зависимости от происхождения и, соответственно, строения IFN человека делятся на 3 основных типа: IFN-α, продуцентами которого преимущественно являются макрофаги и В-клетки; IFN-β, продуцируемый фибробластами, и IFN-γ, который синтезируют главным образом активированные Th1. Т-клетки продуцируют IFN-γ в результате стимуляции митогенами, АТ против CD3, специфическими вирусными АГ.

Интерферон-гамма (IFN-γ) является плейотропным ЦК, эффекты которого можно суммировать следующим образом:

Интерферон-альфа (IFN-α) существует, как минимум, в 20 вариантах с м.м. 19-26 кДа. IFN-α обладает выраженной антивирусной, антипаразитарной и антипролиферативной активностью. IFN-α продуцируется макрофагами, моноцитами, лимфобластами и фибробластами, а также различными типами вирус-активированных клеток. Он используется при лечении карциномы почки и саркомы Капоши. IFN-α повышается в плазме при АИЗ, СПИДе, миастении.

Интерфероны. Применение в медицине. Получение.

ВВЕДЕНИЕ. Интерфероны (IFN) секретируются различными клетками иммунной системы и служат сигнальными веществами: иммунный ответ клетки обусловлен связыванием молекул интерферонов с INF-рецепторами. У млекопитающих выделяют интерфероны трех типов: IFN-α, IFN-β и IFN-γ. Эти молекулы вовлечены в регуляцию 20–30 генов и обладают широким спектром иммунорегуляторных, противовирусных и антипролиферативных (препятствующих делению клеток) свойств. Молекулы IFN-α и IFN-β стабильны при рН 5 и обладают сродством к одному и тому же рецептору (IFN-рецептор I типа). В отличие от IFN-α и IFN-β молекулы IFN-γ неустойчивы в кислой среде и связываются с рецепторами другого типа (IFN-рецептор II типа).

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ. α-Интерфероны (IFN-α) образуются в лейкоцитах. Их гены составляют семейство из более 20 неаллельных генов, проявляющих высокую степень гомологии. Молекулярная масса этого полипептида –16 кДа, а гликозилированного до 26 кДа. В настоящее время IFN-α успешно применяют для лечения гепатитов В и С, а также некоторых злокачественных опухолей – рака мочевого пузыря, меланомы, лейкемии и лимфомы. Объем мирового рынка IFN-α в 2004 г. составил 3,2 млрд долл. США. Синтез β-интерферона (IFN-β) происходит в фибробластах. Полипептидная цепь IFN-β состоит из 166 аминокислотных остатков, а после гликозилирования

20 кДа. IFN-β применяют при лечении рассеянного склероза. Объем рынка IFN-β достигает 1 млрд долл. США. Источником γ-интерферона служат активированные Т-лимфоциты. В свою очередь IFN-γ активирует макрофаги. Белковая цепь содержит 143 аминокислотных остатка, и в зависимости от степени гликозилирования имеет молекулярную массу 15–25 кДа. IFN-γ используют при лечении хронического гранулематоза. Объем рынка IFN-γ составляет

КЛОНИРОВАНИЕ И ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ ИНТЕРФЕРОНОВ. Возможность терапевтического применения интерферонов обсуждалась давно, однако традиционный способ их получения путем фракционирования донорской крови оказался неприменим для производства лекарственных препаратов. Лишь в 1986 г. с помощью методов генетической инженерии удалось наладить промышленное производство препаратов интерферонов для клинического использования. Клонирование генов этих белков, содержащихся в крови в очень малых концентрациях, оказалось сложной задачей, решение которой для IFN-α было найдено в 1982 г.. Процедура клонирования включала в себя следующие этапы. 1. Из лейкоцитов человека выделили мРНК, затем провели обратную транскрипцию и полученной кДНК трансформировали клетки Escherichia coli. Было получено 6000 клонов, которые разделили на группы. 2. Провели гибридизацию каждой группы клонов с неочищенным препаратом IFN-α-мРНК. 3. Осуществили трансляцию гибридных мРНК в бесклеточной системе и измерили противовирусную активность полученных белковых продуктов. 4. Провели экспрессию выбранных кДНК. Так как биологическая активность интерферона не зависит от степени его гликозилирования, для получения больших количеств белка часто используют клетки E. coli. В промышленных технологиях интерферонов используются и другие хозяева: Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris, культуры животных клеток или молоко трансгенных животных.

ПОЛУЧЕНИЕ. В промышленности IFN-α начали получать с 1978 г. В качестве источника IFN-α использовали клетки лимфобластомы человека, индуцированные вирусом Сендай (клеточная линия Nawalma), в которых синтезировались по меньшей мере восемь различных изоформ IFN-α. В настоящее время почти все интерфероны получают из клеток рекомбинантных штаммов E. coli. Исключение – IFN-β1а, который получают из рекомбинантных клеток СНО. В клетках E. coli удается получать высокий выход продукта, затем белок очищают методами хроматографии. Так, фирма Roche производит интерферон-α2а (Roferon A ® ) в рекомбинантных клетках E. coli К12. После выращивания клетки разрушают методом низкотемпературного замораживания, удаляют клеточные фрагменты центрифугированием, а белок очищают хроматографическими методами.

Хемокины

Наряду с традиционными ЦК ИС, такими как TNFα, IFN и IL, описан новый класс регуляторов – хемокины.

Хемокины (ХК) – это группа низкомолекулярных цитокинов, участвующих в миграции, активации и хемотаксисе клеток. Они определяют, вид клеток, проникающих через эндотелий, и пути их миграции в ткани. У большинства ХК есть 2 связывающих сайта: для специфических рецепторов и для углеводных групп протеогликанов (таких как гепарансульфат), позволяющий циркулирующим ХК связываться с поверхностью эндотелия, что запускает механизм миграции.

ХК, главным образом, действуют на лейкоциты, регулируя их направленную миграцию. α-ХК преимущественно являются хемоаттрактантами и активаторами нейтрофилов, тогда как β-ХК – моноцитов и Т-клеток.

Все ХК действуют через рецепторы с 7-трансмембранными сегментами, соединенными с GTP-связывающими белками (G-белками), которые вызывают клеточную активацию. Большинство ХК взаимодействуют более чем с одним рецептором, и большинство рецепторов имеют несколько ХК-лигандов. Рецепторы для α-ХК (СХС) получили название CXCR1, CXCR2 и т.д.; а для β-ХК (СС) – CCR1, CCR2 и т.д. Рецепторы ХК избирательно экспрессируются на отдельных популяциях лейкоцитов. Профиль рецепторов ХК на клетке зависит от типа и степени дифференцировки. Например, все Т-клетки экспрессируют CCR1; Тh2 – преимущественно CCR3; Th1 – преимущественно CCR5 и CXCR3. После активации в лимфатических узлах уровень CXCR3 на Т-клетке повышается таким образом, что клетка становится более восприимчивой к CXCL9-11, которые активируют данный рецептор. Вследствие этого антиген-активированные лимфоциты быстрее проникают в очаги воспаления, где эти ХК экспрессируются. Как только лимфоцит проходит через эндотелий, он способен отвечать на новый ХК-стимул, направляющий его миграцию внутрь ткани. Таким образом, клетки получают серию сигналов, что определяет их дальнейшее местонахождение.

Отличительной чертой этих молекул является их «индуцибельность», т.е. они практически не экспрессируются в нестимулированных клетках. Это свойство и малая м.м. секретируемого продукта обусловили использование термина «Small Inducible Secreted» (SIS).

Цитокины и их роль в здоровье и болезнях: краткий обзор

Резюме. Цитокины представляют собой небольшие неструктурные белки с низким молекулярным весом, которые оказывают комплексное регулирующее влияние на воспаление и иммунитет. Долгое время считалось, что в развитии иммунного и воспалительного ответа участвуют кроветворные клетки, лимфоидные клетки и различные провоспалительные и противовоспалительные клетки, а цитокины опосредуют сложные взаимодействия этих клеток. Цитокины являются межклеточными мессенджерами в иммунной системе, где они интегрируют функцию нескольких типов клеток в различных компартментах тела в последовательный иммунный ответ. Они развивались годами и теперь включают в себя интерфероны, интерлейкины, семейство хемокинов, мезенхимальные факторы роста, семейство факторов некроза опухолей и адипокины. Ранее известные как «растворимые факторы», цитокины продуцируются и вызывают реакцию каждой клетки, за исключением эритроцитов. В ответ на различные стимулы цитокины секретируются из различных клеток, включая лейкоциты. Плейотропизм является отличительной чертой цитокинов, и есть неудачи и успехи цитокинов и связанных агентов в качестве терапевтических агентов. В мембране клеток-мишеней у них есть специфические рецепторы для их передачи сигнала и регуляторных функций. Помимо врожденного и адаптивного иммунитета, цитокины играют главную роль во многих разнообразных функциях, включая дифференцировку иммунных клеток, воспаление, ангиогенез, онкогенез, нейробиологию, вирусный патогенез и т. Д. В дополнение к воспалению, иммунитету и инфекциям, цитокины теперь расширили свой домен до атеросклероза. и рак. Таким образом, цитокины могут быть полезными биомаркерами для здоровья и заболеваний и выступать в качестве диагностических, прогностических и терапевтических агентов. В этом обзоре будет освещено влияние цитокинов на различные физиологические действия, патофизиологические состояния, терапию и сложные взаимодействия между мозгом и иммунными клетками.

Сокращения: Tr1 : регуляторные Т-клетки Типа 1; IFNγ: интерферон-γ; CTL: цитотоксические Т-клетки; MDM: Моноцитарные макрофаги; VCAM-1 : васкулярная молекула клеточной адгезии 1; AMPAR : Глутаматный рецептор типа AMPA; VEGF : Фактор роста эндотелия сосудов; CGD : хроническая гранулематозная болезнь

Вступление

История цитокинов восходит к прошлому веку, когда впервые был обнаружен интерферон. Цитокины представляют собой плейотропные белки или небольшие гликопротеины с молекулярной массой менее 30 kDa (

200 аминокислот). Цитокины продуцируются рядом типов клеток, таких как лейкоциты, которые регулируют иммунитет, воспаление и кроветворение [1]. На сегодняшний день известно более 200 цитокинов. Они имеют высокую степень α-спиральной структуры, и молекулы имеют сходную полипептидную складку с четырьмя α-спиральными пучками. Они классифицируются на основе того, из чего они получены либо из клеток Th1, либо из клеток Th2. Недавно было классифицировано третье подмножество Th-клеток (Th17) и T-регуляторных клеток (Treg), которые демонстрируют профиль цитокинов, отличный от Th1-клеток и Th2-клеток (рис. 1). Оно секретирует IL-17, IL-17F, IL-22 и IL-25. Клетки Treg типа 1 (Tr1) секретируют в основном IL-10 и IFN-γ, IL-5 в меньшем количестве и очень низкий уровень TGF-β и IL-2. Подгруппа Tr3 Treg (также называемая клетками Th3 ) продуцирует преимущественно TGF-β и меньшее количество IL-10 [2]. По своей секреции они подразделяются на лимфокины (цитокины, секретируемые Т-клетками и регулирующие иммунный ответ), провоспалительные цитокины (цитокины, усиливающие и закрепляющие воспалительный процесс), факторы роста (цитокины, способствующие выживанию клеток и приводящие к структурным изменениям в дыхательных путях), хемокины (цитокины, являющиеся хемотаксическими для воспалительных клеток) и противовоспалительные цитокины (цитокины, отрицательно модулирующие воспалительный ответ) [3].

Рисунок 1: Дифференциация наивных Т-клеток.

Цитокиновые рецепторы

Цитокины оказывают различные биологические эффекты через рецепторы, присутствующие на мембранах чувствительных клеток-мишеней. Эти рецепторы имеют внеклеточный домен, цитоплазматический домен и один мембранный охватывающий домен. На внеклеточном домене присутствуют консервативные мотивы аминокислотных последовательностей, и эти мотивы включают четыре консервативных остатка цистеина. Существует также наличие двух полипептидных цепей. Одна представляет собой специфичную для цитокинов α-субъединицу, а другая представляет собой β-субъединицу, передающую сигнал.

Периферический воспалительный ответ цитокинов

Роль цитокинов в развитии заболеваний

Бронхиальная астма: бронхиальная астма является воспалительным заболеванием дыхательных путей и связана с гиперреактивностью бронхов и обратимой обструкцией дыхательных путей. Исследования показывают, что продукция Т-клеточных цитокинов, а не приток эозинофилов или синтез IgE обычно связаны с измененным поведением дыхательных путей [7]. Наблюдается увеличение количества CD4 + Th-клеток в дыхательных путях, которые преимущественно относятся к Th2-подтипу. Th2-клетки характеризуются секрецией IL-4, IL-5, IL-9 и IL-13 [3]. Повышенная экспрессия провоспалительного цитокина TNF-α усиливает воспалительный процесс и была связана с тяжестью заболевания. IL-4 является ключевым цитокином при астме и участвует в дифференцировке Th2-клеток и продукции IgE. Он стимулирует продуцирующие слизь клетки и фибробласты, участвующие в патогенезе ремоделирования дыхательных путей. У атопических астматиков IL-4 индуцирует эозинофилию дыхательных путей и вызывает гиперреактивность бронхов. IL-5 является основным цитокином, участвующим в производстве, дифференцировке, созревании и активации эозинофилов. Он имеет решающее значение для индуцирования эозинофильной инфильтрации в дыхательных путях. IL-13 присутствует в повышенных количествах в астматических дыхательных путях и обладает биологической активностью, очень похожей на IL-4 [7]. IL-4 индуцирует IgE-зависимую активацию тучных клеток, участвующих в аллергических реакциях / реакциях гиперчувствительности немедленного типа. В астматическом легком IL-4 стимулирует клеточное воспаление путем индукции молекулы адгезии сосудистых клеток (VCAM-1) на эндотелии сосудов [8].

ВИЧ-инфекция: ВИЧ-инфекция приводит к нарушению регуляции цитокинового профиля как in vitro, так и in vivo. Важную роль играют цитокины в контроле гомеостаза иммунной системы. Секреция Th1-цитокинов, таких как IL-2 и IFN-γ, снижается, в то время как продукция Th2-цитокинов IL-4, IL-10 и провоспалительных цитокинов, таких как IL-1, IL-6, IL-8 и TNF-α, увеличивается во время ВИЧ-инфекции. Кроме того, TNF-α, TNF-β, IL-1 и IL-6 стимулируют репликацию ВИЧ в Т-клетках и моноцитарных макрофагах (MDM). Таким образом, этот тип аномальной продукции цитокинов ухудшает клеточный опосредованный иммунитет, тем самым способствуя патогенезу заболевания. IL-2, IL-7 и IL-5 активируют ВИЧ-1 в Т-клетках, в то время как колониестимулирующий фактор макрофагов (M-CSF) стимулирует ВИЧ в MDM. IFN-α, IFN- и IL-16 представляют собой ВИЧ-супрессивные цитокины, которые ингибируют репликацию ВИЧ-1 в Т-клетках и MDM, тогда как IL-10 и IL-13 ингибируют его только в MDM. IFN-γ, IL-4 и GM-CSF, которые являются бифункциональными цитокинами, показали ингибирующее и стимулирующее действие на ВИЧ-инфекцию [11].

Ревматоидный артрит: это хроническое аутоиммунное заболевание, сопровождающееся ригидностью, болью и симметричным синовитом суставов диартродиального отдела. Многие цитокины принимают участие в ранних событиях в ревматоидном синовиуме ( синовиальной оболочке ). Механизм ревматоидного синовита остается неясным, но могут быть задействованы как антигенспецифические, так и неантигенспецифические механизмы. Патофизиологический процесс может быть инициирован активированными Т-клетками, экспрессирующими HLA-DR4 с общим эпитопом MHC [12]. Ответственные за это Т-клеточные антигены остаются неуловимыми, и они могут быть множественными, такими как вирусные или бактериальные продукты. Стимулированные Т-клетки могут перекрестно реагировать с аутоантигенами, что приводит к активации макрофагов путем секреции цитокинов, таких как IFN-γ, или путем прямого контакта между клетками. Инициирование ревматоидного синовита с помощью неантиген-специфических механизмов включает эпизодическое высвобождение TNF-α и GM-CSF из синовиальных фибробластов и макрофагов и может быть вызвано инфекциями, незначительной травмой, прививками, аллергическими реакциями или локальным отложением иммунного комплекса [13]. Дендритные клетки дифференцируются этими цитокинами в мощные антигенпредставляющие клетки, которые могут селективно представлять собственные антигены для индукции специфических Т-клеточных реакций. Наличие общего эпитопа уменьшает трансформацию острого реактивного синовита в быстро деструктивную синовиальную реакцию за счет увеличения презентации собственных антигенов дендритными клетками.

Цитокины участвуют в следующей фазе ревматоидного синовита, который может характеризоваться миграцией иммунных и воспалительных клеток из крови в синовиальное пространство и ткани. TNF-α и IL-1, а также GM-CSF и IL-8 из активированных макрофагов увеличивают экспрессию молекул адгезии на эндотелиальных клетках в синовиальных посткапиллярных венулах [14]. Ядерные клетки в крови прикрепляются к этим стимулированным эндотелиальным клеткам и мигрируют в синовиум под влиянием хемокинов, таких как IL-8. IL-8 является основным хемокином, вовлеченным в ревматоидный артрит, но некоторые другие хемокины также присутствуют в синовиальной жидкости пациентов с ревматоидным артритом, такие как MIP-1α и MCP-1 [15]. Хемокины в ревматоидном синовиуме в основном происходят из макрофагов и фибробластов. Эти молекулы затем инфильтрируют моноциты, Т-клетки и нейтрофилы в ревматоидный синовиум, где они индуцируются другими цитокинами.

Цитокины в головном мозге: различные цитокины и их рецепторы конститутивно экспрессируются и секретируются в нормальном человеческом мозге, и их уровни могут варьировать в астроцитах и микроглии. Однако у грызунов максимальная плотность рецепторов IL-1, IL-2, IL-6 и TNF-α была обнаружена в гиппокампе и гипоталамусе [16]. С возрастом в ЦНС повышается уровень различных цитокинов. Повышенная экспрессия IL-1 и активация микроглии наблюдались с возрастом в неврологически интактном мозге пациента [17]. Такое возрастное повышение уровня цитокинов может привести к повышению риска развития нейродегенеративных реакций.

В нейронах гиппокампа TNF-α модулирует синаптическую силу, стимулируя поверхностную экспрессию рецепторов глутамата AMPA-типа (AMPAR) [18]. Cingolani et al. [19] продемонстрировали, что TNF-α опосредует этот эффект посредством процесса, который включает повышенную регуляцию экспрессии интегрина-β3 на AMPAR.

Рассеянный склероз: рассеянный склероз-это аутоиммунное нейродегенеративное заболевание белого вещества ЦНС. Нейродегенерация является следствием демиелинизации, которая порождает бляшки в белом веществе и является характерной патологией заболевания. IL-6 и IFN-γ вызывают воспалительную реакцию в белом веществе головного мозга, приводящую к развитию бляшек. Введение IFN-γ усугубляет рассеянный склероз. IFN-γ является наиболее популярным методом лечения, который слегка снижает частоту рецидивов у пациентов с рассеянным склерозом. IFN-γ, сигнатурный цитокин для клеток Th1, способен вызывать ухудшение рассеянного склероза. TGF-β может участвовать в подавлении воспаления на поздних стадиях хронической болезни. Однако активация TGF-β1 связана с повышенным воспалением в рецидивирующей ремиттирующей ранней фазе рассеянного склероза. Блокада TNF-α снова связана с ухудшением рассеянного склероза. Недавние исследования показали, что IL-17 присутствует при поражениях рассеянного склероза. Кроме того, рецепторы для IL-17 и IL-22 также присутствуют на эндотелиальных клетках на гематоэнцефалическом барьере [20].

Болезнь Альцгеймера: Болезнь Альцгеймера является наиболее распространенной формой деменции, встречающейся в пожилом возрасте. Он характеризуется прогрессирующим дефицитом памяти, когнитивными нарушениями и изменениями личности. До сих пор продолжаются исследования, касающиеся роли различных цитокинов в развитии болезни Альцгеймера. Провоспалительные цитокины, особенно IL-1α и IL-1β, были обнаружены в мозге людей с этим заболеванием. Животные модели показали, что передача сигналов TGF-β участвует в патогенезе заболевания. Далее было показано, что ингибирование передачи сигналов TGF-β было связано со снижением воспаления в головном мозге на животных моделях болезни Альцгеймера [20].

Фиброз: интерстициальный фиброз обычно характеризуется аномальной активацией фибробластных клеток и чрезмерным накоплением функционально неблагоприятного коллагенового внеклеточного матрикса. Цитокины стимулируют экспрессию множества генов, участвующих в производстве внеклеточного матрикса и отложении коллагена и протеогликанов. Они влияют на пролиферацию, миграцию и дифференцировку эпителиальных клеток [21]. Трансформирующий фактор роста, являющийся вездесущим цитокином, способствует активации фибробластов, перепроизводству коллагена и фиброзу тканей [22]. Этот коллагеновый субстрат приводит к апоптозу эпителиальных клеток в присутствии TGF-β. Таким образом, TGF-β обладает антипролиферативными эффектами в большинстве эпителиальных и эндотелиальных клеток, которые могут способствовать дифференцировке. Следовательно, TGF-β является классическим примером профибротического фактора роста, который регулируется внеклеточным матриксом [21].

Другие заболевания: индукция и регуляция IL-23 и Th-клеток участвуют в патогенезе вульгарного псориаза и псориатического артрита. Псориатическая кожа характеризуется выраженным воспалением и гиперпролиферативными, слабо дифференцированными кератиноцитами. IL-17 и IL-22 могут приводить к гиперпролиферативным кератиноцитам и синовиоцитам, что приводит к клеточной пролиферации и воспалению как в коже, так и в суставах. Кроме того, связанные с заболеванием цитокины в синовиальной ткани могут также способствовать образованию остеокласта, что приводит к эрозии кости [23].

TNF-α в моноцитах независимо связан с инсультом и инфекцией, связанной с инсультом. Количество моноцитов повышено у пациентов с тяжелым инсультом или инфекцией, связанной с инсультом. Инфекция, связанная с инсультом, может быть результатом иммуносупрессивного и противовоспалительного действия кортикоидов, катехоламинов, IL-10 и дезактивированных моноцитов [24].

Экспрессия IL-1β ВИЧ-инфицированными клетками может быть одним из важных факторов для индукции ВИЧ-энцефалита. Считается, что цитокины, такие как TNF-α и IL-1β, оказывают токсическое воздействие на клетки ЦНС, а также участвуют в индукции гибели нейронов. Выделение цитокинов при энцефалите ВИЧ в основном опосредуется линией макрофагов / микроглии. Кроме того, неинфицированные макрофаги / микроглия, а также некоторые астроциты экспрессируют IL-1β и TNF-α, которые могут играть роль в патогенезе комплекса деменции при СПИДе ( ADC ) [25].

Сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF) играет решающую роль в воспалительной реакции при атеросклерозе, сепсисе и ревматоидном артрите. VEGF через рецептор VEGF2 преимущественно индуцирует продукцию провоспалительных цитокинов IL-6, IL-8 и связанного с ростом онкогена-Альфа в эндотелиальных клетках. Таким образом, это объясняет новое понимание механизма провоспалительной активности VEGF в воспалительных реакциях хозяина при нескольких болезненных состояниях [26].

Цитокины как терапевтические мишени

IL-1 и IL-2 показали потенциал в качестве естественных иммуностимуляторов для борьбы с иммунодефицитом СПИДа. Клинические и экспериментальные исследования подтвердили гипотезу о том, что иммуностимулирующие цитокины могут помочь нейтрализовать иммуносупрессию рака и СПИДа.

Аналогичные эффекты были также предложены для TNF-α у онкологических больных. Однако тревожная воспалительная реакция цитокинов, таких как L-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-6, IL-12, Ил-12 или TNF-α у человека, приводила к побочному эффекту такой терапии. Единственным цитокином, получившим одобрение на лечение рака, является IL-2, но его провоспалительные эффекты плохо переносились, и, следовательно, их эффективность в таких условиях, как меланома и почечно-клеточный рак, была низкой. IL-10 был хорошим кандидатом для различных аутоиммунных заболеваний, поскольку он подавлял продукцию IFNγ, IL-1, TNF-α и IL-6, а также обладал другими противовоспалительными активностями. Несколько испытаний рекомбинантного человеческого IL-10 показали ограниченную эффективность при псориазе, ревматоидном артрите и болезни Крона, но цитокин никогда не был одобрен для терапевтического применения. С другой стороны, колониестимулирующие факторы, такие как G-CSF или GM-CSF, используются для лечения подавления костного мозга, связанного с облучением, химиотерапией или трансплантацией. GM-CSF также использовался для лечения болезни Крона. Эритропоэтин (EPO) обычно используется для большого числа пациентов с анемией и недостаточностью костного мозга. Кроме того, IFN-α вводят пациентам с гепатитом B и C. IFN-β для лечения рассеянного склероза также эффективен [5].

Как было подтверждено предыдущими данными, что цитокины участвуют в каждом важном биологическом процессе, терапия антагонистами цитокинов является быстро растущей и развивающейся областью клинической практики с большим фармацевтическим воздействием. Поскольку цитокины являются потенциальными молекулами, ограничивающими скорость развития различных заболеваний, они являются отличными мишенями для биотехнологических продуктов, таких как моноклональные антитела и антителоподобные рецепторы: Fc-слитые ( химерные ) белки для фармацевтической промышленности [29]. Одно из самых первых применений показало, что лечение блокатором IFN-α подавляет активность заболевания и ослабляет деформацию и разрушение суставов при ревматоидном артрите, что подчеркивает важность антагонистов цитокинов в развитии заболевания [30,31].

G-CSF клинически используется при идиопатической нейтропении, врожденной нейтропении, фебрильной нейтропении, лейкемической нейтропении и апластической анемии для увеличения количества PMNL, что улучшает качество жизни и снижает заболеваемость и смертность у пострадавших лиц [37].

Цитокины IL-2 и IFN-α одобрены FDA, IL-2 для лечения метастатической меланомы и почечно-клеточного рака при высоких дозах болюса и IFN-α в качестве адъювантной терапии меланомы III стадии, гематологических злокачественных новообразований, связанной со СПИДом саркомы Капоши, а также с бевацизумабом в качестве антиангиогенного средства при распространенном раке почек. В последнее время различные цитокины, а именно: IL-7, IL-12, IL-15, IL-18, IL-21 и GM-CSF находятся в стадии клинических испытаний при прогрессирующем раке [46].

Таблица 1: Цитокины как мишени для терапевтического лечения заболеваний.

Источник