Цитокины
Цитокины - это множество разнообразных биологически активных
молекул, секретируемых клетками с целью воздействия через специфические рецепторы для каждого из цитокинов на рядом расположенную клетку (или на себя же) [Хаитов М.Р.
и соавт., 2002]. При попадании антигена в организм выделяют следующие процессы: распознавание антигена, активация клеток, пролиферация и дифференцировка лимфоцитов. Указанные процессы подвергаются регуляции цитокинами (интерлейкинами - ИЛ и различными биологически активными молекулами). Все интерлейкины представляют собой пептидные структуры, состоящие из 100 аминокислотных остатков. Большинство из них получено в виде генно-инженерных рекомбинантных препаратов, что позволяет широко использовать их не только в экспериментах, но и для создания тест-систем обнаружения интерлейкинов, а также в качестве лечебных средств [Georgiev V.St., Albright J.E.,1993], Цитокины не депонируются в клетках, а синтезируются импульсно «по запросу», начиная с транскрипции мРНК цитокина с соответствующего гена. Исключение составляет фактор некроза опухоли-а (ФНОа, TNFa), который депонируется в гранулах тучных клеток и ИЛ-1, депонирующийся в некоторых количествах в кератиноцитах [Хаитов М.Р. и соавт., 2002].Существует 5 функциональных групп цитокинов: гемопоэтические, доиммунного воспаления, организаторы лимфоцитарного иммунного ответа, медиаторы иммунного воспаления, противовоспалительные (иммуносупрессорные) цитокины.
Г емопоэтические цитокины регулируют пролиферацию и дифференцировку всех клеток кроветворной системы - GM-CSF (гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор- КСФ), M-CSF (макрофанальный КСФ), G-CSF (гранулоцитарный КСФ), эритропоэтин, тромбопоэтин, IL-3 - мульти-CSF, IL-5 - CSF для эозинофилов, IL-7 - CSF для лимфоцитов, SCF - стволово-клеточный фактор, или фактор роста предшественников тучных клеток.
К гемопоэтическим цитокинам относят и ИЛ-1 - гемопоэтин-1 (поддерживает рост предшественников кроветворения). К негативным регуляторам гемопоэза относится TNFa и TNF(3. Хемокин MIP-a ингибирует ранние клетки предшественников гемопоэза.Цитокины доиммунного воспаления делятся на две подгруппы. Первично провоспалительные цитокины - IL-1, TNFa, IL-6
(продуцируют макрофаги и лимфоидные дендритные клетки покровных тканей в очаге внедрения патогена). IL-1, TNFa действуют
преимущественно локально, IL-6 индуцирует синтез белков острой фазы в печени. Вторично провоспалительные цитокины - хемокины обеспечивают локомоторное передвижение лейкоцитов в тканях, поддерживают ангиогенез и продукцию коллагенов соединительной тканью (регенерацию).
Цитокины организаторы лимфоцитарного иммунного ответа (IL-2, IL-4, IL-12, IL-15, IFN-y) регулируют пролиферацию и
дифференцировку Т- и В-лимфоцитов и ЕКК в периферических лимфоидных органах и тканях. Их продуцируют дендритные клетки и макрофаги, а затем и сами лимфоциты.
Цитокины медиаторы иммунного воспаления: IFN-y - активатор макрофагов и ЕКК; IL-5 - индуктор и активатор эозинофилов; LT - активатор нейтрофилов; LTa - обеспечивает образование воспалительных гранулем in vivo.
Противовоспалительные (иммуносупрессорные) цитокины: IL-10 - продуцируется макрофагами и ингибирует макрофаги, TGF-P - продуцируется иммунными CD4+ -Т-лимфоцитами (ТйЗ- лимфоцитами) и ингибирует дальнейшую пролиферацию лимфоцитов; IL-4 и IL-13 ингибируют макрофаги, и в определенных реакциях проявляют себя как противовоспалительные цитокины.
На клетках продуцентах цитокинов и их биологических эффектах в моделях на мышах следует остановиться подробнее.
Интерлейкин-1 (ИЛ-1) продуцируется активированными
макрофагами, оказывая при этом воздействие на многие клетки структуры. Он активирует гипоталамический центр терморегуляции, являясь эндогенным пирогеном. Весьма существенно, что ИЛ-1 активирует Т-лимфоциты: способствует созреванию тимоцитов, стимулирует продукцию Т-клетками интерлейкина-2, гамма- интерферона и других медиаторов.
ИЛ-1 снижает супрессорную активность Т-лимфоцитов повышает их цитотоксичность, активирует созревание В-лимфоцитов и продукцию ими антител. ИЛ-1 способствует продукции простагландинов, активирует моноциты, нейтрофилы, эндотелиальные и другие клетки, способствует воспалительной реакции. Многие эффекты ИЛ-1 осуществляет в комплексе с другими медиаторами.Интерлейкин-2 (ИЛ-2) продуцируется Т-лимфоцитами как CD4+ (лимфоцитами ThO- типа), так и некоторыми CD8+; стимулируют пролиферацию В-клеток и синтез J-цепи молекулы иммуноглобулина, пролиферацию Т-лимфоцитов, ЕКК.
ИЛ-2 невидоспецифичен, поэтому содержащие его препараты, в
том числе и рекомбинантный ИЛ-2, активны для клеток человека. ИЛ- 2 успешно применяется для лечения злокачественных опухолей. Поскольку введенный ИЛ-2 сохраняется в организме менее 30 минут, препарат вводят многократно или используют для активации лимфоцитов больного in vitro с последующим возвратом активированных клеток хозяину.
Интерлейкин-3 (ИЛ-3) продуцируется Т-лимфоцитами (ТЫ- и Th2- типа), некоторыми CD8+. Стимулирует пролиферацию стволовых клеток и ранних предшественников гемопоэтических клеток (фактор роста ранних предшественников всех ростков миелопоэза).
Интерлейкин-4 (ИЛ-4) также продуцируется активированными Т- лимфоцитами (ТЬ2-типа, TCR /CD4 /CDT). Ранее он именовался «фактор роста В-клеток», что определяет его свойство стимулировать дифференцировку В-лимфоцитов и синтез иммуноглобулинов, в частности, IgGl и IgE (переключает синтез иммуноглобулинов на классы Е и. G1. Способствует выживанию ТЬ2-лимфоцитоа, стимулирует их дифференцировку, ингибирует активацию макрофагов, активирует дифференцировку тучных клеток.
Интерлейкин-5 (ИЛ-5) вырабатывается активированными Т- лимфоцитами (ТЬ2-типа), способствует активации В-клеток, активирует синтез IgA (осуществляет это действие независимо от Т- клеток, за что получил название «Т-замещающий фактор»). ИЛ-5 полифункционален, действует также на эозинофильные и базофильные лейкоциты.
Интерлейкин-6 (ИЛ-6) продуцируется Т-лимфоцитами (ThO- и Th2- типа), моноцитами и фибробластами. ИЛ-6 продуцируют макрофаги и лимфоидные дендритные клетки покровных тканей в очаге внедрения патогена. Активирует В-клетки, является фактором роста гибридом, стимулирует гепатоциты, способствует дифференцировке Т-клеток в цитотоксические.
Интерлейкин-7 (ИЛ-7) продуцируется клетками стромы костного мозга, тимуса, является ростовым фактором В-клеток; воздействует на ранние предшественники В-клеток, а также на ранние и поздние предшественники Т-лимфоцитов [Хаитов Р.М. и соавт., 2002; Georgiev V.St., Albright ТЕ., 1993].
Интерлейкин-8 (ИЛ-8) имеет моноцитарное происхождение, является индуктором воспалительной реакции — активирует хемотаксис и активность гранулоцитов.
Среди других лимфокинов достаточно изучены TNFa (фактор некроза опухоли (ФНОа) или кахексии, который продуцируется Thl-
и ТЬ2-типа и CD8+, а также TNFp - и фактор некроза опухоли-(3 - ФНОр (лимфотоксин), синтезируемый ТЫ-лимфоцитами,
макрофагами и лимфоидные дендритные клетки покровных тканей в очаге внедрения патогена. ФНОр был вначале обнаружен как компонент сыворотки животных, стимулированных бактериальным токсином, вызывающим некротические процессы в опухоли.
ФНОа активирует макрофаги, индуцирует продукцию ими N0- синтетазы. TNFa и TNFp относится к негативным регуляторам гемопоэза активирует моноциты, нейтрофилы, эозинофилы, повышая их миграционную и адгезивную активность. Введение или выброс больших количеств ФНОа и ИЛ-1 обусловливает картину септического шока с геморрагическими повреждениями, распадом тромбоцитов, освобождением медиаторов.
Действие ФНОа и ФНОр (TNFa и TNFP) на опухоль обусловлено их токсическими свойствами в отношении клеток опухоли (Р- лимфотоксин), нарушениями липидного обмена, обусловливающими кахексию (a-лимфотоксин), активацией моноцитов, нейтрофилов, эозинофилов, местным провоспалительным эффектом [Georgiev V.St., Albright ТЕ., 1993].
Получение рекомбинантных TNFa и TNFp открывает возможности прямого воздействия их на опухоль, в частности, при местном применении.
Интерфероны (ИФН) занимают особое место среди цитокинов. К первому типу ИФН относится a-ИФ и р-ИФ, индуцируемых вирусами а также двухспиральной РНК. Зги ИФ обладают противовирусными (в отношении клеток, пораженных вирусами) действием. а-ИФ продуцируется лейкоцитами, а р-ИФ - фибробластами. ИФ подавляют размножение вирусов в индуцированных ими клетках.
Ко второму типу ИФН относится у-ИФН (иммунный ИФН), который продуцируется Т-лимфоцитами и лимфобластами. Стимулами к образованию у-ИФН служат антигены и митогены. у- ИФН обладает противовирусным и выраженным иммуномодулирующим свойством (подавляет пролиферацию клеток и рост опухолей, усиливает функцию макрофагов, ЕКК, способствует экспрессии на клетках антигенов главного комплекса гистосовместимости и Fc-рецепторов, влияет на образование антител и реализацию клеточного иммунного ответа. Все соматические клетки имеют рецепторы для ИФН.
Следует отметить, что данные в отношении цитокинов находятся в процессе интенсивного изучения и уточнения. Процесс цитокиновой регуляции иммуногенеза далеко не так прост и однозначен. В
настоящее время достаточно хорошо исследовано более 12 типов интерлейкинов, выполняющих различные иммунорегуляторные функции. Общее число известных интерлейкинов дошло до 23 [Ройт А. и соавт., 2000; Хаитов Р.М. и соавт., 2002]. Существуют способы изучения функции цитокинов, основанные на их способности активировать определенную иммунную реакцию. При этом цитокины получают методом молекулярного клонирования с применением технологии рекомбинантной ДНК (генная инженерия). Интерлейкины получают из супернатантов лимфоцитов, стимулированных ФГА или другими митогенами [Georgiev V.St., Albright J.E.,1993; Kimber I., 1996; Dawson M.M., Moore M., 1998].