Обща характеристика на цитокините. Цитокините са най-многобройната, най-важната и функционално универсална група хуморални фактори на имунната система, еднакво важни за осъществяването на вродения и адаптивен имунитет. Цитокините участват в много процеси; те не могат да се нарекат фактори, свързани изключително с имунната система, тъй като играят важна роля в хемопоезата, тъканната хомеостаза и междусистемната сигнализация.
Цитокините могат да бъдат определени като протеинови или полипептидни фактори без антигенна специфичност, произвеждани предимно от активирани клетки на хематопоетичната и имунната система и медииращи междуклетъчни взаимодействия в хематопоезата, възпалението, имунните процеси и междусистемните комуникации.
Цитокините се различават по структура, биологична активност и други свойства. Въпреки това, наред с разликите, цитокините имат общи свойства, характерни за този клас биорегулаторни молекули:
- · Цитокините по правило са гликозилирани полипептиди със средно молекулно тегло (по-малко от 30 kD).
- Цитокините се произвеждат от клетки на имунната система и други клетки (например ендотелиум, фибробласти и др.) в отговор на активиращ стимул (свързани с патогени молекулярни структури, антигени, цитокини и др.) и участват във вродения и адаптивен имунитет реакции, регулиращи тяхната сила и продължителност. Някои цитокини се синтезират конститутивно.
- · Секрецията на цитокини е кратък процес. Цитокините не се съхраняват като предварително образувани молекули и техният синтез винаги започва с генна транскрипция. Клетките произвеждат цитокини в ниски концентрации (пикограми на милилитър).
- В повечето случаи се произвеждат цитокини и действат върху целевите клетки, които са в непосредствена близост (действие на къси разстояния). Основното място на действие на цитокините е междуклетъчният синапс.
- · Излишността на цитокинната система се проявява във факта, че всеки клетъчен тип е способен да произвежда няколко цитокина, като всеки цитокин може да се секретира от различни клетки.
- Всички цитокини се характеризират с плейотропност или полифункционалност на действие. По този начин, проявата на признаци на възпаление се дължи на влиянието на IL-1, TNFb, IL-6, IL-8. Дублирането на функциите гарантира надеждността на цитокинната система.
- · Действието на цитокините върху целевите клетки се медиира от високоспецифични мембранни рецептори с висок афинитет, които са трансмембранни гликопротеини, обикновено състоящи се от повече от една субединица. Извънклетъчната част на рецепторите е отговорна за свързването на цитокини. Има рецептори, които елиминират излишните цитокини в патологичния фокус. Това са така наречените рецептори за примамка. Разтворимите рецептори са извънклетъчният домен на мембранния рецептор, разделен от ензим. Разтворимите рецептори са способни да неутрализират цитокините, да участват в транспортирането им до мястото на възпаление и да се отделят от тялото.
- · Цитокините работят на принципа на мрежа. Те могат да действат съгласувано. Много от функциите, първоначално приписвани на един цитокин, изглежда се дължат на съгласуваното действие на няколко цитокина (синергизъм на действие). Примери за синергично взаимодействие на цитокините са стимулирането на възпалителни реакции (IL-1, IL-6 и TNFa), както и синтеза на IgE (IL-4, IL-5 и IL-13).
Класификация на цитокините. Има няколко класификации на цитокините, базирани на различни принципи. Традиционната класификация отразява историята на изследването на цитокините. Идеята, че цитокините играят ролята на фактори, медииращи функционалната активност на клетките на имунната система, възниква след откриването на хетерогенността на лимфоцитната популация и разбирането на факта, че само някои от тях - В-лимфоцитите - са отговорни за образуване на антитела. Опитвайки се да установят дали хуморалните продукти на Т-клетките играят роля в изпълнението на техните функции, те започнаха да изучават биологичната активност на факторите, съдържащи се в хранителната среда на Т-лимфоцитите (особено активираните). Решението на този проблем, както и на скоро възникналия въпрос за хуморалните продукти на моноцитите/макрофагите, доведоха до откриването на цитокини. Първоначално те се наричат лимфокини и монокини, в зависимост от това кои клетки ги произвеждат – Т-лимфоцити или моноцити. Скоро стана ясно, че е невъзможно да се направи ясно разграничение между лимфокини и монокини и беше въведен общият термин "цитокини". През 1979 г. на симпозиум по лимфокини в Интерлакен (Швейцария) са установени правилата за идентифициране на факторите от тази група, на които е дадено груповото име "интерлевкини" (IL). В същото време първите двама членове на тази група молекули, IL-1 и IL-2, получиха своите имена. Оттогава всички нови цитокини (с изключение на хемокините - вижте по-долу) са получили обозначението IL и сериен номер.
Традиционно, в съответствие с биологичните ефекти, е обичайно да се разграничават следните групи цитокини:
- · Интерлевкини (IL-1-IL-33) - секреторни регулаторни протеини на имунната система, осигуряващи медиаторни взаимодействия в имунната система и връзката й с други системи на тялото. Интерлевкините се разделят според функционалната си активност на про- и противовъзпалителни цитокини, растежни фактори на лимфоцити, регулаторни цитокини и др.
- Интерферони (IFN) - цитокини, участващи в антивирусната защита, с подчертан имунорегулаторен ефект (IFN тип 1 - IFN b, c, d, k, α, f; групи от IFN-подобни цитокини - IL-28A, IL-28B и IL -29 IFN тип 2 - IFNg).
- · Фактори на туморна некроза (TNF) - цитокини с цитотоксично и регулаторно действие: TNF-a и лимфотоксини (LT).
- Фактори на растеж на хематопоетични клетки - растежен фактор на стволови клетки (Kit-лиганд), IL-3, IL-7, IL-11, еритропоетин, тробопоетин, гранулоцит-макрофагов колониестимулиращ фактор - GM-CSF, гранулоцитен CSF - G-CSF, макрофаг KSF - M-CSF).
- · Хемокини - С, СС, СХС (IL-8), СХ3С - регулатори на хемотаксиса на различни типове клетки.
- Нелимфоидни клетъчни растежни фактори - регулатори на растежа, диференциацията и функционалната активност на клетки от различни тъканни принадлежности (фибробластен растежен фактор - FGF, ендотелен клетъчен растежен фактор, епидермален растежен фактор - епидермален EGF) и трансформиращи растежни фактори (TGFv, TGFb).
Понятието "цитокини" е доста трудно да се разграничи от понятието "фактори на растежа". По-точното разбиране на понятието "интерлевкин" (всъщност съвпадащо с понятието "цитокин") беше улеснено от въвеждането от Номенклатурния комитет на Международния съюз на имунологичните дружества през 1992 г. на критерии, регулиращи определянето на нови интерлевкини от следващ номер: това изисква молекулярно клониране, секвениране и експресия на гена на интерлевкина, удостоверяващо уникалността на неговата нуклеотидна последователност, както и производството на неутрализиращи моноклонални антитела. За установяване на разликите между интерлевкините и подобни фактори са важни данни за производството на тази молекула от клетките на имунната система (левкоцити) и доказателства за нейната роля в регулирането на имунните процеси. По този начин се подчертава задължителното участие на интерлевкините във функционирането на имунната система. Ако вземем предвид, че всички цитокини, открити след 1979 г. (с изключение на хемокините), се наричат интерлевкини и следователно тези понятия са всъщност идентични, тогава можем да предположим, че такива растежни фактори като епидермални, фибробласти, тромбоцити не са цитокини, а от трансформиращи растежни фактори ( TGF) въз основа на функционално участие в имунната система, само TGF може да бъде класифициран като цитокин. Този въпрос обаче не е строго регламентиран в международните научни документи.
Няма ясна структурна класификация на цитокините. Въпреки това, според характеристиките на тяхната вторична структура, се разграничават няколко групи:
- · Молекули с преобладаване на b-спирални нишки. Те съдържат 4 6-спирални домена (2 двойки 6-спирали, разположени под ъгъл един към друг). Има къси и дълги (според дължината на b-спирали) варианти. Първата група включва повечето хематопоетинови цитокини - IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-7, IL-9, IL-13, IL-21, IL-27, IFNr и M-CSF ; към втория - IL-6, IL-10, IL-11 и GM-CSF.
- · Молекули с преобладаване на β-листови структури. Те включват цитокини от семейството на тумор некрозис фактор и лимфотоксини („v-trifoil“), семейството на IL-1 (v-сандвич), семейството на TGF (цитокинов възел).
- · Къса b/b-верига (b-слой със съседни b-спирали) – хемокини.
- Смесени мозаечни структури, напр. IL-12.
През последните години, във връзка с идентифицирането на голям брой нови цитокини, понякога свързани с описаните по-горе, и образуването на единични групи с тях, широко се използва класификация, базирана на принадлежността на цитокини към структурни и функционални семейства.
Друга класификация на цитокините се основава на структурните особености на техните рецептори. Както знаете, чрез рецепторите се осъществява и действието на цитокините. Според структурните особености на полипептидните вериги се разграничават няколко групи цитокинови рецептори. Дадената класификация се прилага специално за полипептидни вериги. Един рецептор може да включва вериги, принадлежащи към различни семейства. Значението на тази класификация се дължи на факта, че различните видове рецепторни полипептидни вериги се характеризират с определен сигнален апарат, състоящ се от тирозин кинази, адапторни протеини и транскрипционни фактори.
Най-многобройният тип са цитокиновите хематопоетинови рецептори. Техните извънклетъчни домени се характеризират с наличието на 4 цистеинови остатъка и наличието на последователност, съдържаща триптофан и серинови остатъци - WSXWS. Домени от семейството на фибронектин, съдържащи 4 цистеинови остатъка, образуват гръбнака на интерфероновите рецептори. Характерна особеност на домейните, които образуват извънклетъчната част от семейството на TNFR рецептори, е тяхното високо съдържание на цистеинови остатъци („богати на цистеин домейни“). Тези домейни съдържат 6 цистеинови остатъка. Групата рецептори, чиито извънклетъчни домени принадлежат към суперсемейството на имуноглобулините, включва две групи - рецептори за IL-1 и няколко рецептора, чиято цитоплазмена част има тирозин киназна активност. Тирозин киназната активност е характерна за цитоплазмената част на почти всички растежни фактори (EGF, PDGF, FGF и др.). И накрая, специална група се образува от родопсин-подобни хемокинови рецептори, проникващи през мембраната 7 пъти. Въпреки това, не всички рецепторни полипептидни вериги отговарят на тази класификация. Следователно, нито b-, нито b-вериги на IL-2 рецептора принадлежат към семействата, показани в таблица 3 (b-веригата съдържа контролни домейни на комплемента). Основните групи също не включват IL-12 рецептори, общата β-верига на IL-3 рецепторите, IL-5, GMCSF и някои други рецепторни полипептидни вериги.
Почти всички цитокинови рецептори (с изключение на имуноглобулиноподобните с киназна активност) се състоят от няколко полипептидни вериги. Често различните рецептори съдържат общи вериги. Най-яркият пример е r-веригата, обща за IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15, IL-21 рецептори, обозначена като r(s). Дефектите в тази верига играят важна роля в развитието на патология на имунодефицита. Общата β-верига е част от рецепторите на GM-CSF, IL-3 и IL-5. Обикновените вериги имат IL-7 и TSLP (b-верига), както и IL-2 и IL-15, IL-4 и IL-13 (и двата във b-веригата).
По правило рецепторите присъстват на повърхността на покойните клетки в малко количество и често в непълен състав на субединицата. Обикновено в това състояние рецепторите осигуряват адекватен отговор само когато са изложени на много високи дози цитокини. Когато клетките се активират, броят на мембранните цитокинови рецептори се увеличава с порядък, освен това тези рецептори са „недостатъчни“ с полипептидни вериги, както беше показано по-горе с примера на рецептора за IL-2. Под влияние на активирането броят на молекулите на този рецептор се увеличава значително и в състава им се появява b-верига, чийто ген се експресира по време на активиране. Поради тези промени лимфоцитът придобива способността да се пролиферира в отговор на действието на IL-2.
Механизми на действие на цитокините
Вътреклетъчна сигнална трансдукция под действието на цитокини. С-терминалната цитоплазмена част на някои цитокинови рецептори (принадлежащи към суперсемейството на имуноглобулините) включва домен с тирозин киназна активност. Всички тези кинази принадлежат към категорията протоонкогени; когато генетичната среда се промени, те се превръщат в онкогени, осигурявайки неконтролирана клетъчна пролиферация. Тези кинази имат собствено име. По този начин, киназата, която е част от M-CSF рецептора, се означава като c-Fms; киназа SCF -- c-Kit; известен хематопоетичен фактор киназа - Flt-3 (Fms-подобна тирозин киназа 3). Рецепторите със собствена киназна активност задействат директно предаването на сигнал, тъй като тяхната киназа причинява фосфорилиране както на самия рецептор, така и на съседните молекули.
Най-типичната проява на активност е характерна за рецептори от хематопоетичен (цитокинов) тип, съдържащи 4 6-спирални домена. Молекулите на тирозин киназите от групата на Jak-киназата (Janus-асоциирани фамилни кинази) прилягат към цитоплазмената част на тези рецептори. В цитоплазмената част на рецепторните вериги има специални места за свързване на тези кинази (проксимални и дистални кутии). Известни са общо 5 Janus кинази - Jak1, Jak2, Jak3, Tyk1 и Tyk2. В различни комбинации те си сътрудничат с различни цитокинови рецептори, като имат афинитет към специфични полипептидни вериги. По този начин, Jak3 киназата взаимодейства с r(c) веригата; с дефекти в гена, кодиращ тази киназа, се развива комплекс от нарушения в имунната система, подобен на този, наблюдаван при дефекти в гена на рецепторната полипептидна верига.
Когато цитокинът взаимодейства с рецептора, се генерира сигнал, който води до образуване на транскрипционни фактори и активиране на гени, които определят реакцията на клетката към действието на цитокина. Едновременно с това клетката поема комплекса на цитокина с рецептора и го разцепва в ендозоми. Само по себе си интернализацията на този комплекс няма нищо общо с предаването на сигнал. Той е необходим за оползотворяването на цитокина, който предотвратява натрупването му в мястото на активиране на клетките продуценти. Афинитетът на рецептора към цитокина играе важна роля в регулирането на тези процеси. Само при достатъчно висока степен на афинитет (от порядъка на 10-10 М) се генерира сигнал и цитокин-рецепторният комплекс се абсорбира.
Индукцията на сигнала започва с автокаталитично фосфорилиране на рецептор-свързани Jak кинази, предизвикано от конформационни промени в рецептора, които възникват в резултат на неговото взаимодействие с цитокин. Активирани Jak кинази фосфорилират STAT (сигнални преобразуватели и активатори на транскрипция) цитоплазмени фактори, присъстващи в цитоплазмата в неактивна мономерна форма.
Фосфорилираните мономери придобиват афинитет един към друг и се димеризират. STAT димерите мигрират към ядрото и действат като транскрипционни фактори чрез свързване с промоторните региони на целевите гени. Под действието на провъзпалителните цитокини се активират гените на адхезионните молекули, самите цитокини, ензими на окислителния метаболизъм и др. Под действието на фактори, които предизвикват клетъчна пролиферация, индукцията на гени, отговорни за преминаването на клетката възниква цикъл и т.н.
Jak/STAT-медиираният цитокинов сигнален път е основният, но не и единственият. Рецепторът е свързан не само с Jak кинази, но и с кинази от семейството на Src, както и PI3K. Тяхното активиране задейства допълнителни сигнални пътища, водещи до активиране на AP-1 и други транскрипционни фактори. Активираните транскрипционни фактори участват не само в сигналната трансдукция от цитокини, но и в други сигнални пътища.
Съществуват сигнални пътища, участващи в контрола на биологичните ефекти на цитокините. Такива пътища са свързани с факторите от групата SOCS (Потискащи цитокиновата сигнализация), която съдържа фактора SIC и 7 SOCS фактора (SOCS-1 -- SOCS-7). Активирането на тези фактори настъпва при активиране на цитокиновите сигнални пътища, което води до образуване на отрицателна обратна връзка. SOCS факторите съдържат SH2 домейн, участващ в изпълнението на един от следните процеси:
- директно инхибиране на Jak кинази чрез свързване с тях и индуциране на тяхното дефосфорилиране;
- конкуренция със STAT фактори за свързване с цитоплазмената част на цитокиновите рецептори;
- Ускоряване на разграждането на сигналните протеини по пътя на убиквитин.
Изключването на SOCS гените води до дисбаланс на цитокините с преобладаване на IFNg синтеза и придружаваща лимфопения и повишена апоптоза.
Характеристики на функционирането на цитокинната система. цитокинова мрежа.
От горното следва, че при клетъчно активиране от чужди агенти (PAMP носители при активиране на миелоидни клетки и антигени при активиране на лимфоцити), както синтеза на цитокини, така и експресията на техните рецептори се индуцират (или се засилват до функционално значимо ниво) . Това създава условия за локално проявление на ефектите на цитокините. Действително, ако един и същ фактор активира както клетките, произвеждащи цитокини, така и клетките-мишени, се създават оптимални условия за локално проявление на функциите на тези фактори.
Обикновено цитокините се свързват, интернализират и разцепват от целевата клетка, с малка или никаква дифузия от секретираните продуцентни клетки. Често цитокините са трансмембранни молекули (например IL-1b и TNFb) или се представят на целевите клетки в състояние, свързано с пептидогликаните на извънклетъчния матрикс (IL-7 и редица други цитокини), което също допринася за локалното естеството на тяхното действие.
Обикновено, ако цитокини се съдържат в кръвния серум, тогава в концентрации, недостатъчни за проява на биологичните им ефекти. След това, използвайки примера за възпаление, ще разгледаме ситуации, в които цитокините имат системен ефект. Тези случаи обаче винаги са проява на патология, понякога много сериозна. Очевидно локалният характер на действието на цитокините е от основно значение за нормалното функциониране на организма. Това се доказва от високата скорост на екскрецията им през бъбреците. Обикновено кривата на екскреция на цитокини се състои от два компонента - бърз и бавен. T1/2 на бързия компонент за IL-1b е 1,9 минути, за IL-2 - 5 минути (T1/2 на бавния компонент е 30-120 минути). Свойството на къси разстояния разграничава цитокините от хормоните - фактори на дълъг обсег (следователно твърдението „цитокините са хормони на имунната система“ е коренно погрешно).
Цитокиновата система се характеризира с излишък. Това означава, че почти всяка функция, изпълнявана от определен цитокин, се дублира от други цитокини. Ето защо изключването на отделен цитокин, например, поради мутация на неговия ген, не води до фатални последици за организма. Всъщност мутацията на гена за определен цитокин почти никога не води до развитие на имунодефицит.
Например, IL-2 е известен като Т клетъчен растежен фактор; изкуственото отстраняване (чрез генетичен нокаут) на кодиращия го ген не разкрива значително нарушение на пролиферацията на Т-клетките, но се регистрират промени, причинени от дефицит на регулаторни Т-клетки. Това се дължи на факта, че Т клетъчната пролиферация в отсъствието на IL-2 се осигурява от IL-15, IL-7, IL-4, както и от комбинации от няколко цитокина (IL-1c, IL-6, IL- 12, TNFb). По същия начин, дефект в гена IL4 не води до значителни смущения в системата на В-клетките и превключване на имуноглобулинови изотипове, тъй като IL-13 проявява подобни ефекти. В същото време някои цитокини нямат функционални аналози. Най-известният пример за есенциален цитокин е IL-7, чието лимфопоетично действие, поне на определени етапи от Т-лимфопоезата, е уникално и следователно дефектите в гените на самия IL-7 или неговия рецептор водят до развитието на тежък комбиниран имунен дефицит (SCID).
Освен излишък, в цитокинната система се проявява и друга закономерност: цитокините са плейотропни (действат върху различни цели) и полифункционални (причиняват различни ефекти). По този начин броят на целевите клетки за IL-1c и TNFb е труден за преброяване. Също толкова разнообразни са ефектите, които те причиняват, които участват в образуването на сложни реакции: възпаление, някои етапи на хематопоеза, невротропни и други реакции.
Друга важна характеристика, присъща на цитокинната система, е връзката и взаимодействието на цитокините. От една страна, това взаимодействие се състои във факта, че някои цитокини, действащи на фона на индуктори или самостоятелно, предизвикват или засилват (по-рядко потискат) производството на други цитокини. Най-ярките примери за усилващо действие са активността на провъзпалителните цитокини IL-1b и TNFb, които засилват собственото си производство и образуването на други провъзпалителни цитокини (IL-6, IL-8, други хемокини). IL-12 и IL-18 са IFNg индуктори. TGFβ и IL-10, напротив, потискат производството на различни цитокини. IL-6 проявява инхибиторна активност срещу провъзпалителни цитокини, докато IFNg и IL-4 взаимно инхибират производството на един друг и цитокини на съответните (Th1 и Th2) групи. Взаимодействието между цитокини се проявява и на функционално ниво: някои цитокини засилват или потискат действието на други цитокини. Описани са синергизъм (напр. в рамките на група провъзпалителни цитокини) и цитокинов антагонизъм (напр. между Th1 и Th2 цитокини).
Обобщавайки получените данни, можем да заключим, че нито един от цитокините не съществува и не проявява своята активност изолирано – на всички нива цитокините се влияят от други представители на този клас молекули. Резултатът от такова разнообразно взаимодействие понякога може да бъде неочакван. По този начин, когато високи дози IL-2 се използват за терапевтични цели, възникват животозастрашаващи странични ефекти, някои от които (например шок, подобен на токсичен, без бактериемия) могат да бъдат отстранени от антитела, насочени не срещу IL-2, а срещу TNFb.
Наличието на множество кръстосани взаимодействия в цитокиновата система е причината за създаването на концепцията за "цитокинова мрежа", която доста ясно отразява същността на явлението.
Цитокиновата мрежа се характеризира със следните свойства:
- индуциране на синтеза на цитокини и експресия на техните рецептори;
- локалност на действие поради координираната експресия на цитокини и техните рецептори под въздействието на един и същ индуктор;
- излишък поради припокриване на спектрите на действие на различни цитокини;
- · взаимовръзки и взаимодействия, проявени на ниво синтез и изпълнение на цитокиновите функции.
Цитокинната регулация на функциите на целевите клетки се осъществява с помощта на автокринни, паракринни или ендокринни механизми. Някои цитокини (IL-1, IL-6, TNFb и др.) са в състояние да участват в изпълнението на всички горепосочени механизми.
Отговорът на клетката към влиянието на цитокин зависи от няколко фактора:
- върху вида на клетките и тяхната първоначална функционална активност;
- от локалната концентрация на цитокина;
- от присъствието на други посреднически молекули.
По този начин клетките производители, цитокини и техните специфични рецептори върху целевите клетки образуват единна медиаторна мрежа. Това е набор от регулаторни пептиди, а не отделни цитокини, които определят крайния отговор на клетката. Понастоящем цитокиновата система се разглежда като универсална система за регулиране на нивото на целия организъм, която осигурява развитието на защитни реакции (например по време на инфекция).
През последните години се появи идея за цитокинова система, която съчетава:
- 1) клетки продуценти;
- 2) разтворими цитокини и техните антагонисти;
- 3) целеви клетки и техните рецептори.
Нарушенията на различни компоненти на цитокинната система водят до развитие на множество патологични процеси и следователно откриването на дефекти в тази регулаторна система е важно за правилната диагноза и назначаването на адекватна терапия.
Основните компоненти на цитокинната система.
Клетки, произвеждащи цитокини
I. Основната група клетки, произвеждащи цитокини в адаптивния имунен отговор, са лимфоцитите. Почиващите клетки не секретират цитокини. При разпознаване на антигена и с участието на рецепторни взаимодействия (CD28-CD80/86 за Т-лимфоцити и CD40-CD40L за В-лимфоцити) настъпва клетъчно активиране, което води до транскрипция на цитокиновите гени, транслация и секреция на гликозилирани пептиди в извънклетъчното пространство.
CD4 Т-хелперите са представени от субпопулации: Th0, Th1, Th2, Th17, Tfh, които се различават един от друг в спектъра на секретираните цитокини в отговор на различни антигени.
Th0 произвежда широк спектър от цитокини при много ниски концентрации.
Посоката на Th0 диференциация определя развитието на две форми на имунен отговор с преобладаване на хуморални или клетъчни механизми.
Естеството на антигена, неговата концентрация, локализация в клетката, видът на антиген-представящите клетки и определен набор от цитокини регулират посоката на Th0 диференциация.
Дендритните клетки, след улавяне и обработка на антиген, представят антигенни пептиди на Th0 клетките и произвеждат цитокини, които регулират посоката на тяхната диференциация в ефекторни клетки. IL-12 индуцира синтеза на IFNg от Т-лимфоцити и ]ChGK. IFNy осигурява диференциация на Th1, които започват да секретират цитокини (IL-2, IFNy, IL-3, TNFa, лимфотоксини), които регулират развитието на реакции към вътреклетъчни патогени (забавен тип свръхчувствителност (DTH) и различни видове клетъчна цитотоксичност ).
IL-4 осигурява диференцирането на Th0 в Th2. Активираният Th2 произвежда цитокини (IL-4, IL-5, IL-6, IL-13 и др.), които определят пролиферацията на В-лимфоцитите, по-нататъшната им диференциация в плазмени клетки и развитието на антитела, главно към извънклетъчни патогени.
IFNg регулира отрицателно функцията на Th2 клетките и обратно, IL-4, IL-10, секретирани от Th2, инхибират функцията на Th1. Молекулният механизъм на тази регулация е свързан с транскрипционни фактори. Експресията на T-bet и STAT4, определена от IFNy, насочва Т-клетъчната диференциация по Th1 пътя и потиска развитието на Th2. IL-4 индуцира експресията на GATA-3 и STAT6, което, съответно, осигурява превръщането на наивните Th0 в Th2 клетки.
През последните години е описана отделна субпопулация от Т-хелперни клетки (Th17), произвеждащи IL-17. Членовете на семейството IL-17 могат да бъдат експресирани от активирани клетки на паметта (CD4CD45RO), y5T клетки, NKT клетки, неутрофили, моноцити под влиянието на IL-23, IL-6, TGFβ, произведени от макрофаги и дендритни клетки. Основният фактор на диференциация при хората е ROR-C, при мишките е ROR-gl. Показана е кардиналната роля на IL-17 в развитието на хронично възпаление и автоимунна патология.
В допълнение, Т-лимфоцитите в тимуса могат да се диференцират в естествени регулаторни клетки (Treg), експресиращи CD4+ CD25+ повърхностни маркери и FOXP3 транскрипционния фактор. Тези клетки са способни да потискат имунния отговор, медииран от Th1 и Th2 клетки чрез директен междуклетъчен контакт и синтез на TGFβ и IL-10.
Т-цитотоксични клетки (CD8+), естествени убийци - слаби производители на цитокини, като интерферони, TNF-a и лимфотоксини.
Прекомерното активиране на една от субпопулациите на Th може да определи развитието на един от вариантите на имунния отговор. Хроничният дисбаланс на Th активирането може да доведе до образуване на имунопатологични състояния, свързани с прояви на алергии, автоимунна патология, хронични възпалителни процеси и др.
II. При вродената имунна система основните производители на цитокини са миелоидните клетки. Използвайки Toll-подобни рецептори (TLR), те разпознават подобни молекулярни структури на различни патогени, така наречените патоген-асоциирани молекулярни модели (PAMPs), например CpG повторения и т.н. В резултат на това взаимодействие с TLR, вътреклетъчна сигнална трансдукция се стартира каскада, водеща до експресия на гени на две основни групи цитокини: про-възпалителни и IFN тип 1. Тези цитокини са основно (IL-1, -6, -8, -12 , TNFa, GM-CSF, IFN , хемокини и др.) предизвикват развитието на възпаление и участват в защитата на организма от бактериални и вирусни инфекции.
III. Клетките, които не са част от имунната система (клетки на съединителната тъкан, епител, ендотел) конститутивно секретират автокринни растежни фактори (GGF, EGF, TGFr и др.). и цитокини, подпомагащи пролиферацията на хематопоетичните клетки.
Прекомерната експресия на цитокини е опасна за организма и може да доведе до развитие на прекомерна възпалителна реакция, реакция на остра фаза. Различни инхибитори участват в регулирането на производството на провъзпалителни цитокини. Така са описани редица вещества, които неспецифично свързват цитокина IL-1 и предотвратяват проявата на неговото биологично действие (a2-макроглобулин, С3-компонент на комплемента, уромодулин). Специфичните инхибитори на IL-1 могат да бъдат разтворими рецептори за примамка, антитела и IL-1 рецепторен антагонист (IL-1RA). С развитието на възпалението се засилва експресията на гена IL-1RA. Но дори и нормално този антагонист присъства в кръвта във висока концентрация (до 1 ng / ml или повече), блокирайки действието на ендогенния IL-1.
целеви клетки
Действието на цитокините върху целевите клетки се медиира чрез специфични рецептори, които свързват цитокини с много висок афинитет, а отделните цитокини могат да използват общи рецепторни субединици. Всеки цитокин се свързва със своя специфичен рецептор.
Цитокиновите рецептори са трансмембранни протеини и са разделени на 5 основни типа. Най-често срещаният е така нареченият хематопоетичен тип рецептори, които имат два извънклетъчни домена, единият от които съдържа обща последователност от аминокиселинни остатъци от два триптофан и серин повторения, разделени от всяка аминокиселина (WSXWS мотив). Вторият тип рецептори може да има два извънклетъчни домена с голям брой запазени цистеини. Това са рецептори от семейството на IL-10 и IFN. Третият тип е представен от цитокинови рецептори, принадлежащи към групата на TNF. Четвъртият тип цитокинови рецептори принадлежи към суперсемейството на имуноглобулиновите рецептори, които имат извънклетъчни домени, подобни по структура на тези на имуноглобулиновите молекули. Петият тип рецептори, които свързват молекули от семейството на хемокините, са представени от трансмембранни протеини, които преминават през клетъчната мембрана на 7 места. Цитокиновите рецептори могат да съществуват в разтворима форма, като запазват способността си да свързват лиганди.
Цитокините са в състояние да повлияят на пролиферацията, диференциацията, функционалната активност и апоптозата на целевите клетки. Проявата на биологичната активност на цитокините в целевите клетки зависи от участието на различни вътреклетъчни системи в предаването на сигнал от рецептора, което е свързано с характеристиките на целевите клетки. Сигналът за апоптоза се осъществява, наред с други неща, с помощта на специфичен регион от семейството на TNF рецепторите, така наречения домен на „смърт“. Диференциалните и активиращи сигнали се предават чрез вътреклетъчни Jak-STAT протеини, сигнални преобразуватели и транскрипционни активатори. G-протеините участват в сигналната трансдукция от хемокините, което води до повишена клетъчна миграция и адхезия.
Последният компонент, цитокините и техните антагонисти, са описани по-горе.
МЕТОДИ ЗА ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ЦИТОКИНИ
С.В. Сенников, A.N. Силков
Прегледът е посветен на основните методи за изследване на цитокини, използвани в момента. Накратко са описани възможностите и предназначението на методите. Представени са предимствата и недостатъците на различните подходи за анализ на експресията на цитокиновия ген на ниво нуклеинови киселини и на ниво протеинова продукция. (Цитокини и възпаление. 2005. Т. 4, № 1. С. 22-27.)
Ключови думи:преглед, цитокини, методи за определяне.
Въведение
Цитокините са регулаторни протеини, които образуват универсална мрежа от медиатори, характерни както за имунната система, така и за клетките на други органи и тъкани. Под контрола на този клас регулаторни протеини се случват всички клетъчни събития: пролиферация, диференциация, апоптоза и специализирана функционална активност на клетките. Ефектите на всеки цитокин върху клетките се характеризират с плейотропия, спектърът от ефекти на различните медиатори се припокрива и като цяло крайното функционално състояние на клетката зависи от влиянието на няколко цитокина, действащи синергично. По този начин цитокиновата система е универсална, полиморфна регулаторна мрежа от медиатори, предназначени да контролират процесите на пролиферация, диференциация, апоптоза и функционална активност на клетъчните елементи в хематопоетичната, имунната и други хомеостатични системи на тялото.
Измина малко време от описанието на първите цитокини. Въпреки това, тяхното изследване доведе до разпределянето на обширен раздел от знания - цитокинология, която е неразделна част от различни области на знанието и на първо място имунология, която даде мощен тласък на изучаването на тези медиатори. Цитокинологията прониква във всички клинични дисциплини, вариращи от етиологията и патогенезата на заболяванията до профилактиката и лечението на различни патологични състояния. Следователно изследователите и клиницистите трябва да се ориентират в разнообразието от регулаторни молекули и да имат ясно разбиране за ролята на всеки от цитокини в процесите, които се изследват.
Методите за определяне на цитокини в продължение на 20 години от тяхното интензивно изследване са претърпели много бърза еволюция и днес представляват цяла област от научно познание. В началото на работата изследователите в цитокинологията са изправени пред въпроса за избор на метод. И тук изследователят трябва да знае точно каква информация трябва да получи, за да постигне целта си. В момента са разработени стотици различни методи за оценка на цитокиновата система, които предоставят разнообразна информация за тази система. Цитокините могат да бъдат оценени в различни биологични среди по тяхната специфична биологична активност. Те могат да бъдат количествено определени с помощта на различни методи за имуноанализ с използване на поли- и моноклонални антитела. В допълнение към изучаването на секреторните форми на цитокини, може да се изследва тяхното вътреклетъчно съдържание и производство в тъканите чрез поточна цитометрия, Western blotting и in situ имунохистохимия. Много важна информация може да бъде получена чрез изследване на експресията на цитокин иРНК, стабилността на иРНК, наличието на изоформи на цитокин иРНК и естествени антисенс нуклеотидни последователности. Изследването на алелни варианти на цитокиновите гени може да предостави важна информация за генетично програмираното високо или ниско производство на конкретен медиатор. Всеки метод има своите предимства и недостатъци, собствена разделителна способност и точност на определяне. Незнанието и неразбирането на тези нюанси от изследователя може да го доведе до погрешни заключения.
Определяне на биологичната активност на цитокините
Историята на откритието и първите стъпки в изследването на цитокините са тясно свързани с култивирането на имунокомпетентни клетки и клетъчни линии. Тогава бяха показани регулаторните ефекти (биологична активност) на редица разтворими протеинови фактори върху пролиферативната активност на лимфоцитите, върху синтеза на имуноглобулини и върху развитието на имунни отговори в in vitro модели. Един от първите методи за определяне на биологичната активност на медиаторите е определянето на фактора на миграция на човешки лимфоцити и неговия инхибиращ фактор. С изследването на биологичните ефекти на цитокините се появяват и различни методи за оценка на тяхната биологична активност. И така, IL-1 се определя чрез оценка на пролиферацията на миши тимоцити in vitro, IL-2 - чрез способността да стимулира пролиферативната активност на лимфобластите, IL-3 - чрез растежа на хематопоетични колонии in vitro, IL-4 - чрез комитогенният ефект, чрез увеличаване на експресията на Ia протеини, чрез индуциране на образуването на IgG1 и IgE и др. . Списъкът с тези методи може да бъде продължен, той непрекъснато се актуализира с откриването на нови биологични активности на разтворими фактори. Основният им недостатък са нестандартните методи, невъзможността за тяхното обединяване. По-нататъшното развитие на методите за определяне на биологичната активност на цитокините доведе до създаването на голям брой клетъчни линии, чувствителни към един или друг цитокин, или мултичувствителни линии. Повечето от тези клетки, реагиращи на цитокини, вече могат да бъдат намерени в списъци с търговско разпространени клетъчни линии. Например, за тестване на IL-1a и b се използва клетъчната линия D10S, за IL-2 и IL-15 се използва клетъчната линия CTLL-2, за IL-3, IL-4, IL-5, IL -9, IL-13, GM-CSF - клетъчна линия TF-1, за IL-6 - клетъчна линия B9, за IL-7 - клетъчна линия 2E8, за TNFa и TNFb - клетъчна линия L929, за IFNg - клетъчна линия WiDr , за IL-18 - клетъчна линия KG-1.
Въпреки това, подобен подход към изследването на имуноактивните протеини, заедно с добре известни предимства, като измерване на реалната биологична активност на зрели и активни протеини, висока възпроизводимост при стандартизирани условия, има своите недостатъци. Те включват, на първо място, чувствителността на клетъчните линии не към един цитокин, а към няколко свързани цитокина, чиито биологични ефекти се припокриват. Освен това не може да се изключи възможността за индуциране на производството на други цитокини от целевите клетки, които могат да изкривят параметъра на теста (като правило това са пролиферация, цитотоксичност, хемотаксис). Все още не знаем всички цитокини и не всички техни ефекти, така че оценяваме не самия цитокин, а общата специфична биологична активност. По този начин оценката на биологичната активност като обща активност на различни медиатори (недостатъчна специфичност) е един от недостатъците на този метод. Освен това, използвайки чувствителни към цитокини линии, не е възможно да се открият неактивирани молекули и свързани протеини. Това означава, че такива методи не отразяват реалното производство на редица цитокини. Друг важен недостатък на използването на клетъчни линии е необходимостта от лаборатория за клетъчна култура. Освен това всички процедури за отглеждане на клетки и инкубирането им с изследваните протеини и среди изискват много време. Трябва също да се отбележи, че дългосрочната употреба на клетъчни линии изисква подновяване или повторно сертифициране, тъй като в резултат на култивирането те могат да мутират и да бъдат модифицирани, което може да доведе до промяна в тяхната чувствителност към медиатори и намаляване на точността за определяне на биологичната активност. Този метод обаче е идеален за тестване на специфичната биологична активност на рекомбинантните медиатори.
Количествено определяне на цитокини с помощта на антитела
Цитокини, произведени от имунокомпетентни и други клетъчни типове, се освобождават в междуклетъчното пространство за паракринни и автокринни сигнални взаимодействия. По концентрацията на тези протеини в кръвния серум или в кондиционирана среда може да се прецени естеството на патологичния процес и излишъкът или дефицитът на определени клетъчни функции у пациента.
Методите за определяне на цитокини с помощта на специфични антитела в момента са най-често срещаните системи за откриване на тези протеини. Тези методи преминаха през цяла серия от модификации, използвайки различни етикети (радиоизотопни, флуоресцентни, електрохемилуминесцентни, ензимни и др.). Ако радиоизотопните методи имат редица недостатъци, свързани с използването на радиоактивен етикет и ограниченото време за използване на белязани реагенти (период на полуразпад), тогава методите за ензимен имуноанализ са най-широко използвани. Те се основават на визуализацията на неразтворими продукти от ензимна реакция, които абсорбират светлина с известна дължина на вълната в количества, еквивалентни на концентрацията на аналита. Антитела, покрити върху твърда полимерна основа, се използват за свързване на веществата, които трябва да бъдат измерени, а за изобразяване - антитела, конюгирани с ензими, обикновено алкална фосфатаза или пероксидаза от хрян.
Предимствата на метода са очевидни: той е висока точност на определяне при стандартизирани условия за съхранение на реагенти и провеждане на процедури, количествен анализ и възпроизводимост. Недостатъците включват ограничения диапазон на определени концентрации, в резултат на което всички концентрации, надвишаващи определен праг, се считат за равни на него. Трябва да се отбележи, че времето, необходимо за завършване на метода, варира в зависимост от препоръките на производителя. Въпреки това, във всеки случай, говорим за няколко часа, необходими за инкубация и измиване на реагентите. Освен това се определят латентни и свързани форми на цитокини, които по своята концентрация могат значително да надвишават свободните форми, отговорни главно за биологичната активност на медиатора. Поради това е желателно този метод да се използва заедно с методи за оценка на биологичната активност на медиатора.
Друга модификация на метода за имуноанализ, която намери широко приложение, е електрохемилуминесцентният метод (ECL) за определяне на протеини с антитела, белязани с рутений и биотин. Този метод има следните предимства в сравнение с радиоизотопните и ензимните имуноанализи: лекота на прилагане, кратко време за изпълнение на техниката, липса на процедури за промиване, малък обем на пробата, голям диапазон на определени концентрации на цитокини в серума и в кондиционирана среда, висока чувствителност на метод и неговата възпроизводимост. Разглежданият метод е приемлив за използване както в научни изследвания, така и в клинични.
Следният метод за оценка на цитокините в биологични среди се основава на технологията на поточна флуорометрия. Тя ви позволява едновременно да оценявате до сто протеина в проба. В момента са създадени търговски комплекти за определяне на до 17 цитокина. Въпреки това, предимствата на този метод определят и неговите недостатъци. Първо, това е трудоемкостта при избора на оптимални условия за определяне на няколко протеина, и второ, производството на цитокини е каскадно с производствени пикове в различно време. Следователно, определянето на голям брой протеини едновременно не винаги е информативно.
Общото изискване на методите за имуноанализ, използващи т.нар. "сандвич" е внимателна селекция на двойка антитела, която ви позволява да определите или свободната, или свързаната форма на анализирания протеин, което налага ограничения на този метод и което винаги трябва да се вземе предвид при интерпретацията на получените данни . Тези методи определят общото производство на цитокини от различни клетки, като в същото време антиген-специфичното производство на цитокини от имунокомпетентни клетки може да се прецени само ориентировъчно.
В момента е разработена системата ELISpot (Enzyme-Liked ImmunoSpot), която до голяма степен елиминира тези недостатъци. Методът позволява полуколичествена оценка на производството на цитокини на ниво отделни клетки. Високата разделителна способност на този метод позволява да се оцени антиген-стимулираното производство на цитокини, което е много важно за оценка на специфичен имунен отговор.
Следващият, широко използван за научни цели, метод е вътреклетъчното определяне на цитокини чрез поточна цитометрия. Предимствата му са очевидни. Можем фенотипно да характеризираме популация от клетки, произвеждащи цитокини, и/или да определим спектъра на цитокини, произведени от отделни клетки, и е възможно да характеризираме това производство относително. Описаният метод обаче е доста сложен и изисква скъпо оборудване.
Следващата серия от методи, които се използват основно за научни цели, са имунохистохимични методи, използващи белязани моноклонални антитела. Предимствата са очевидни – определяне на производството на цитокини директно в тъканите (in situ), където протичат различни имунологични реакции. Разглежданите методи обаче са много трудоемки и не дават точни количествени данни.
А. Интерферони (IFN):
1. Естествено IFN (1 поколение):
2. Рекомбинантна IFN (2-ро поколение):
а) кратко действие:
IFN a2b: интрон-А
IFN β: Avonex и др.
(пегилиран IFN): пегинтерферон
B. Индуктори на интерферон (интерфероногени):
1. Синтетичен- циклоферон, тилорон, дибазол и т.н.
2. Естествени- ридостин и др.
V. интерлевкини : рекомбинантен интерлевкин-2 (ронколевкин, алдеслевкин, пролевкин, ) , рекомбинантен интерлевкин 1-бета (беталеукин).
г. колонии стимулиращи фактори (мограмиране и др.)
Пептидни препарати
Препарати от тимусни пептиди .
Пептидни съединения, произведени от тимусната жлеза стимулира узряването на Т-лимфоцитите(тимопоетини).
При първоначално ниски нива, препарати от типични пептиди увеличават броя на Т-клетките и тяхната функционална активност.
Основателят на тимусните препарати от първо поколение в Русия е Тактивин, който представлява комплекс от пептиди, извлечени от тимуса на говеда. Препаратите с тимични пептидни комплекси също включват Тималин, Тимоптини други, както и на тези, съдържащи екстракти от тимус - Тимимулин и Вилозен.
Препарати на пептиди от тимус на говедата тималин, тистимулинприлага се интрамускулно и тактивин, тимоптин- под кожата, главно в случай на недостатъчност на клетъчния имунитет:
С Т-имунодефицит,
вирусни инфекции,
За профилактика на инфекции по време на лъчева терапия и химиотерапия на тумори.
Клиничната ефикасност на тимусните препарати от първо поколение не подлежи на съмнение, но те имат един недостатък: представляват неразделна смес от биологично активни пептиди, които са доста трудни за стандартизиране.
Напредъкът в областта на лекарствата от тимусов произход вървеше по линията на създаване на лекарства от II и III поколения - синтетични аналози на естествени тимусни хормони или фрагменти от тези хормони с биологична активност.
Съвременен наркотик Имунофан -хексапептидът, синтетичен аналог на активния център на тимопоетин, се използва при имунодефицити, тумори. Лекарството стимулира образуването на IL-2 от имунокомпетентни клетки, повишава чувствителността на лимфоидните клетки към този лимфокин, намалява производството на TNF (тумор некрозис фактор), има регулаторен ефект върху производството на имунни медиатори (възпаление) и имуноглобулини.
Пептидни препарати от костен мозък
миелопиднаполучен от култура от клетки от костен мозък на бозайници (телета, прасета). Механизмът на действие на лекарството е свързан със стимулиране на пролиферацията и функционалната активност на В- и Т-клетките.
В тялото целта на това лекарство са В-лимфоцити.При нарушение на имуно- или хематопоезата, въвеждането на миелопид води до повишаване на общата митотична активност на клетките на костния мозък и посоката на диференциацията им към зрели В-лимфоцити.
Myelopid се използва в комплексната терапия на състояния на вторичен имунодефицит с преобладаващо увреждане на хуморалния имунитет, за предотвратяване на инфекциозни усложнения след хирургични интервенции, наранявания, остеомиелит, неспецифични белодробни заболявания, хронична пиодермия. Страничните ефекти на лекарството са замаяност, слабост, гадене, хиперемия и болезненост на мястото на инжектиране.
Всички лекарства от тази група са противопоказани при бременни жени, миелопид и имунофан са противопоказани при наличие на резус конфликт между майката и плода.
Имуноглобулинови препарати
Човешки имуноглобулини
а) Имуноглобулини за интрамускулно инжектиране
Неспецифични:нормален човешки имуноглобулин
специфично:имуноглобулин срещу човешки хепатит В, човешки антистафилококов имуноглобулин, човешки антитетаничен имуноглобулин, човешки имуноглобулин срещу кърлежов енцефалит, човешки имуноглобулин срещу вирус на бяс и др.
б) Имуноглобулини за интравенозно приложение
Неспецифични:нормален човешки имуноглобулин за интравенозно приложение (габриглобин, имуновенин, интраглобин, хумаглобин)
специфично:имуноглобулин срещу човешки хепатит B (neohepatect), пентаглобин (съдържа антибактериални IgM, IgG, IgA), имуноглобулин срещу цитомегаловирус (cytotect), човешки имуноглобулин срещу кърлежов енцефалит, антирабичен IG и др.
в) Имуноглобулини за перорално приложение:Имуноглобулин комплексен препарат (CIP) за ентерално приложение при остри чревни инфекции; анти-ротавирусен имуноглобулин за перорално приложение.
Хетероложни имуноглобулини:
антибясен имуноглобулин от конски серум, антигангренозен поливалентен конски серум и др.
Препарати от неспецифични имуноглобулини се използват при първични и вторични имунодефицити, препарати на специфични имуноглобулини - за съответни инфекции (за терапевтични или профилактични цели).
Цитокини и препарати на тяхна основа
Регулирането на развития имунен отговор се осъществява от цитокини - сложен комплекс от ендогенни имунорегулаторни молекули, които са в основата на създаването на голяма група както естествени, така и рекомбинантни имуномодулиращи лекарства.
интерферони (IFN):
1. Естествено IFN (1 поколение):
Алфаферони: човешки левкоцитен IFN и др.
Бетаферони: човешки фибробластен IFN и др.
2. Рекомбинантна IFN (2-ро поколение):
а) кратко действие:
IFN a2a: реаферон, виферон и др.
IFN a2b: интрон-А
IFN β: Avonex и др.
б) продължително действие(пегилиран IFN): пегинтерферон (IFN a2b + полиетилен гликол) и др.
Основната посока на действие на IFN лекарствата са Т-лимфоцитите (естествени убийци и цитотоксични Т-лимфоцити).
Естествените интерферони се получават в култура от донорни кръвни левкоцитни клетки (в култура от лимфобластоидни и други клетки) под въздействието на вирус-индуктор.
Рекомбинантните интерферони се получават по метод на генно инженерство - чрез култивиране на бактериални щамове, съдържащи в генетичния си апарат интегриран рекомбинантен човешки интерферонов генен плазмид.
Интерфероните имат антивирусен, противотуморен и имуномодулиращ ефект.
Като антивирусни средства, интерфероновите препарати са най-ефективни при лечението на херпетични заболявания на очите (локално под формата на капки, субконюнктиви), херпес симплекс с локализация върху кожата, лигавиците и гениталиите, херпес зостер (локално под формата на хидрогел мехлем на основата на остри и хронични вирусни хепатити В и С (парентерално, ректално в супозитории), при лечение и профилактика на грип и ТОРС (интраназално под формата на капки). При HIV инфекция рекомбинантните интерферонови препарати нормализират имунологичните параметри, намаляват тежестта на заболяването в повече от 50% от случаите, причиняват намаляване на нивото на виремия и съдържанието на серумни маркери на заболяването. При СПИН се провежда комбинирана терапия с азидотимидин.
Антитуморният ефект на интерфероновите препарати е свързан с антипролиферативен ефект и стимулиране на активността на естествените убийци. Като противотуморни средства се използват IFN-alpha, IFN-alpha 2a, IFN-alpha-2b, IFN-alpha-n1, IFN-beta.
IFN-beta-lb се използва като имуномодулатор при множествена склероза.
Препаратите с интерферон причиняват подобно странични ефекти. Характеристика - грипоподобен синдром; промени от страна на централната нервна система: виене на свят, замъглено зрение, обърканост, депресия, безсъние, парестезия, тремор. От стомашно-чревния тракт: загуба на апетит, гадене; от страна на сърдечно-съдовата система са възможни симптоми на сърдечна недостатъчност; от отделителната система - протеинурия; от хемопоетичната система - преходна левкопения. Могат да се появят и обриви, сърбеж, алопеция, временна импотентност, кървене от носа.
Индуктори на интерферон (интерфероногени):
1. Синтетичен - циклоферон, тилорон, полудан и др.
2. Естествено - ридостин и др.
Индукторите на интерферон са лекарства, които подобряват синтеза на ендогенен интерферон. Тези лекарства имат редица предимства пред рекомбинантните интерферони. Те нямат антигенна активност. Стимулираният синтез на ендогенен интерферон не причинява хиперинтерферонемия.
Тилорон(амиксин) се отнася до нискомолекулни синтетични съединения, е перорален индуктор на интерферон. Има широк спектър на антивирусна активност срещу ДНК и РНК вируси. Като антивирусно и имуномодулиращо средство се използва за профилактика и лечение на грип, ТОРС, хепатит А, за лечение на вирусен хепатит, херпес симплекс (включително урогенитален) и херпес зостер, в комплексната терапия на хламидиални инфекции, невровирусни и инфекциозно-алергични заболявания, с вторични имунодефицити. Лекарството се понася добре. Възможна диспепсия, краткотрайни втрисане, повишен общ тонус, което не изисква прекратяване на лекарството.
Полудане биосинтетичен полирибонуклеотиден комплекс от полиаденилна и полиуридилова киселини (в еквимоларни съотношения). Лекарството има изразен инхибиращ ефект върху вирусите на херпес симплекс. Използва се под формата на капки за очи и инжекции под конюнктивата. Лекарството се предписва на възрастни за лечение на вирусни очни заболявания: херпетичен и аденовирусен конюнктивит, кератоконюнктивит, кератит и кератоиридоциклит (кератоувеит), иридоциклит, хориоретинит, оптичен неврит.
Странични ефектисе срещат рядко и се проявяват с развитие на алергични реакции: сърбеж и усещане за чуждо тяло в окото.
Циклоферон- индуктор на интерферон с ниско молекулно тегло. Има антивирусно, имуномодулиращо и противовъзпалително действие. Циклоферонът е ефективен срещу вируси на енцефалит, пренасян от кърлежи, херпес, цитомегаловирус, ХИВ и др.. Има антихламидиален ефект. Ефективен при системни заболявания на съединителната тъкан. Установен е радиопротективният и противовъзпалителен ефект на лекарството.
Арбидолсе предписва перорално за профилактика и лечение на грип и други остри респираторни вирусни инфекции, както и при херпетични заболявания.
интерлевкини:
рекомбинантен IL-2 (алдеслевкин, пролевкин, ронколевкин ) , рекомбинантен IL-1beta ( беталейкин).
Цитокиновите препарати с естествен произход, съдържащи достатъчно голям набор от цитокини на възпалението и първата фаза на имунния отговор, се характеризират с многостранен ефект върху човешкото тяло. Тези лекарства действат върху клетките, участващи във възпалителните процеси, регенерационните процеси и имунния отговор.
Алдеслейкин- рекомбинантен аналог на IL-2. Има имуномодулиращо и противотуморно действие. Активира клетъчния имунитет. Засилва пролиферацията на Т-лимфоцити и IL-2-зависими клетъчни популации. Повишава цитотоксичността на лимфоцитите и клетките убийци, които разпознават и унищожават туморните клетки. Засилва производството на интерферон гама, TNF, IL-1. Използва се при рак на бъбреците.
Беталевкин- рекомбинантен човешки IL-1 бета. Стимулира левкопоезата и имунната защита. Прилага се подкожно или интравенозно при гнойни процеси с имунодефицит, с левкопения в резултат на химиотерапия, с тумори.
Ронколеукин- рекомбинантен препарат на интерлевкин-2 - се прилага интравенозно при сепсис с имунодефицит, както и при рак на бъбреците.
Колония стимулиращи фактори:
Molgramostim(Leikomax) е рекомбинантен препарат от човешки гранулоцит-макрофагов колониестимулиращ фактор. Стимулира левкопоезата, има имунотропна активност. Той засилва пролиферацията и диференциацията на прекурсори, повишава съдържанието на зрели клетки в периферната кръв, растежа на гранулоцити, моноцити, макрофаги. Повишава функционалната активност на зрелите неутрофили, засилва фагоцитозата и оксидативния метаболизъм, осигурявайки механизми за фагоцитоза, повишава цитотоксичността срещу злокачествени клетки.
Филграстим(Neupogen) е рекомбинантен препарат от човешки гранулоцитен колониестимулиращ фактор. Филграстим регулира производството на неутрофили и навлизането им в кръвта от костния мозък.
Ленограстим- рекомбинантен препарат от човешки гранулоцитен колониестимулиращ фактор. Това е високо пречистен протеин. Той е имуномодулатор и стимулатор на левкопоеза.
Синтетични имуностимуланти: левамизол, полиоксидониев изопринозин, галавит.
Левамизол(декарис), производно на имидазола, се използва като имуностимулант, както и като антихелминтно средство за аскаридоза. Имуностимулиращите свойства на левамизол са свързани с повишаване на активността на макрофагите и Т-лимфоцитите.
Левамизол се предписва перорално при повтарящи се херпесни инфекции, хроничен вирусен хепатит, автоимунни заболявания (ревматоиден артрит, системен лупус еритематозус, болест на Crohn). Лекарството се използва и при тумори на дебелото черво след хирургична, лъчева или лекарствена терапия на тумори.
Изопринозин- лекарство, съдържащо инозин. Стимулира активността на макрофагите, производството на интерлевкини, пролиферацията на Т-лимфоцити.
Предписвайте вътре при вирусни инфекции, хронични инфекции на дихателните пътища и пикочните пътища, имунодефицити.
Полиоксидоний- синтетично водоразтворимо полимерно съединение. Лекарството има имуностимулиращо и детоксикиращо действие, повишава имунната устойчивост на организма срещу локални и генерализирани инфекции. Полиоксидониумът активира всички фактори на естествената резистентност: клетките на моноцитно-макрофагалната система, неутрофилите и естествените убийци, повишавайки тяхната функционална активност при първоначално намалени нива.
Галавите производно на фталхидразид. Особеността на това лекарство е наличието не само на имуномодулиращи, но и изразени противовъзпалителни свойства.
Лекарства от други фармакологични класове с имуностимулиращо действие
1. Адаптогени и билкови препарати (фитопрепарати):препарати от ехинацея (имунал), елеутерокок, женшен, родиола роза и др.
2. витамини:аскорбинова киселина (витамин С), токоферол ацетат (витамин Е), ретинол ацетат (витамин А) (вижте раздел "Витамини").
Препарати от ехинацеяимат имуностимулиращи и противовъзпалителни свойства. Когато се приемат перорално, тези лекарства повишават фагоцитната активност на макрофагите и неутрофилите, стимулират производството на интерлевкин-1, активността на Т-хелперите и диференциацията на В-лимфоцитите.
Препаратите от ехинацея се използват при имунодефицити и хронични възпалителни заболявания. По-специално, имуненприлага се през устата на капки за профилактика и лечение на остри респираторни инфекции, както и заедно с антибактериални средства при инфекции на кожата, дихателните пътища и пикочните пътища.
Общи принципи за използване на имуностимуланти при пациенти с вторични имунодефицити
Най-разумната употреба на имуностимуланти изглежда е при имунодефицити, проявяващи се с повишена инфекциозна заболеваемост. Основната цел на имуностимулиращите лекарства остават вторичните имунодефицити, които се проявяват с чести повтарящи се, трудно лечими инфекциозни и възпалителни заболявания с всякаква локализация и всякаква етиология. В основата на всеки хроничен инфекциозен и възпалителен процес са промените в имунната система, които са една от причините за персистирането на този процес.
Имуномодулаторите се предписват в комплексна терапия едновременно с антибиотици, противогъбични, антипротозойни или антивирусни средства.
· При провеждане на имунорехабилитационни мерки, особено в случай на непълно възстановяване след остро инфекциозно заболяване, имуномодулаторите могат да се използват като монотерапия.
· Препоръчително е да се използват имуномодулатори на фона на имунологичен мониторинг, който трябва да се извършва независимо от наличието или отсъствието на първоначални промени в имунната система.
Имуномодулатори, действащи върху фагоцитната връзка на имунитета, могат да се предписват на пациенти както с идентифицирани, така и с недиагностицирани нарушения на имунния статус, т.е. основата за тяхното използване е клиничната картина.
Намаляване на всеки параметър на имунитета, открито по време на имунодиагностично изследване при практически здрав човек, незадължителное в основата на назначаването на имуномодулираща терапия.
Контролни въпроси:
1. Какво представляват имуностимулантите, какви са показанията за имунотерапия, на какви видове имунодефицитни състояния се делят?
2. Класификация на имуномодулаторите според преференциалната селективност на действие?
3. Имуностимуланти от микробен произход и техните синтетични аналози, техните фармакологични свойства, показания за употреба, противопоказания, странични ефекти?
4. Ендогенни имуностимуланти и техните синтетични аналози, техните фармакологични свойства, показания за употреба, противопоказания, странични ефекти?
5. Препарати от тимусни пептиди и пептиди на костния мозък, техните фармакологични свойства, показания за употреба, противопоказания, странични ефекти?
6. Имуноглобулинови препарати и интерферони (IFN), техните фармакологични свойства, показания за употреба, противопоказания, странични ефекти?
7. Препарати на индуктори на интерферон (интерфероногени), техните фармакологични свойства, показания за употреба, противопоказания, странични ефекти?
8. Препарати на интерлевкини и колониестимулиращи фактори, техните фармакологични свойства, показания за употреба, противопоказания, странични ефекти?
9. Синтетични имуностимуланти, техните фармакологични свойства, показания за употреба, противопоказания, странични ефекти?
10. Лекарства от други фармакологични класове с имуностимулираща активност и общи принципи за приложение на имуностимуланти при пациенти с вторични имунодефицити?
3. Цитокини: общи свойства, класификация. интерлевкини.
Цитокиниса пептидни медиатори, секретирани от активирани клетки, които регулират взаимодействията, активират всички връзки на самия SI и засягат различни органи и тъкани. Общи свойства цитокини: 1. Те са гликопротеини. 2. Те засягат самата клетка и нейната непосредствена среда. Това са молекули на къси разстояния.3. Те работят в ниски концентрации. 4. Цитокините имат специфични рецептори, съответстващи на тях на клетъчната повърхност 5. Механизмът на действие на цитокините е да предават сигнал след взаимодействие с рецептора от клетъчната мембрана към нейния генетичен апарат. В този случай експресията на клетъчните протеини се променя с промяна във функцията на клетката (например се освобождават други цитокини). Цитокините са разделени на няколко основни групи .един. Интерлевкини (IL)2. Интерферони 3. Група фактори на туморна некроза (TNF) 4. Група колониестимулиращи фактори (например гранулоцит-макрофагов колониестимулиращ фактор - GM-CSF) 5. Група растежни фактори (ендотелен растежен фактор, нервен растежен фактор, и др.) 6. Хемокини . Цитокините, секретирани главно от клетките на имунната система, се наричат интерлевкини (IL) – фактори на взаимодействието на интерлевкоцитите. Те са номерирани по ред (IL-1 - IL-31). Те се секретират от левкоцитите, когато се стимулират от микробни продукти и други антигени. IL-1 се секретира от макрофагите и дендритните клетки, предизвиква повишаване на температурата, стимулира и активира стволовите клетки, Т-лимфоцитите, неутрофилите и участва в развитието на възпаление. Съществува в две форми - IL-1a и IL-1b. IL-2 се секретира от Т-хелпери (главно тип 1, Tx1) и стимулира пролиферацията и диференциацията на Т- и В-лимфоцити, NK клетки, моноцити. IL-3 е един от основните хематопоетични фактори, стимулира пролиферацията и диференциацията на ранните предшественици на хематопоезата, макрофагите, фагоцитозата. IL-4 - растежен фактор на В-лимфоцитите, стимулира тяхната пролиферация в ранен стадий на диференциация; секретиран от Т-лимфоцити от 2-ри тип и базофили IL-5 стимулира съзряването на еозинофили, базофили и синтеза на имуноглобулини от В-лимфоцитите, произвежда се от Т-лимфоцитите под въздействието на антигени. IL-6 е цитокин с много действие, секретиран от Т-лимфоцити, макрофаги и много клетки извън имунната система, стимулира узряването на В-лимфоцитите в плазмени клетки, развитието на Т-клетките и хематопоезата и активира възпалението. IL-7 е лимфопоетичен фактор, който активира пролиферацията на лимфоцитни предшественици, стимулира диференциацията на Т клетките, образува се от стромални клетки, както и кератоцити, хепатоцити и други бъбречни клетки IL-8 е регулатор на неутрофили и Т клетки хемотаксис (хемокин); секретиран от Т-клетки, моноцити, ендотел. Той активира неутрофилите, предизвиква тяхната насочена миграция, адхезия, освобождаване на ензими и реактивни кислородни видове, стимулира хемотаксиса на Т-лимфоцитите, дегранулацията на базофилите, адхезията на макрофагите, ангиогенезата. IL-10 - секретиран от Т-лимфоцити (хелпер тип 2 Tx2 и регулаторни Т-хелпери - Tr). Потиска освобождаването на провъзпалителни цитокини (IL-1, IL-2, TNF и др.) IL-11 - произвежда се от стромални клетки на костния мозък, хематопоетичен фактор, действа подобно на IL-3. IL-12 - източник - моноцити-макрофаги, дендритни клетки предизвиква пролиферация на активирани Т-лимфоцити и естествени убийци, засилва действието на IL-2. IL-13 - секретиран от Т-лимфоцитите, активира диференциацията на В-клетките IL-18 - произвежда се от моноцити и макрофаги, дендритни клетки, стимулира тип 1 Т-хелпери и тяхното производство на интерферон гама, инхибира синтеза на IgE.
Цитокините са специален вид протеин, който може да се генерира в тялото от имунни клетки и клетки от други органи. Основният брой от тези клетки може да се генерира от левкоцити.
С помощта на цитокини тялото може да предава различна информация между клетките си. Такова вещество навлиза в клетъчната повърхност и може да се свърже с други рецептори, предавайки сигнал.
Тези елементи се формират и разпределят бързо. В създаването им могат да участват различни тъкани. Също така, цитокините могат да имат известен ефект върху други клетки. Те могат както да засилят действието на другия, така и да го намалят.
Такова вещество може да прояви своята активност дори когато концентрацията му в тялото е малка. Също така, цитокинът може да повлияе на образуването на различни патологии в тялото. С тяхна помощ лекарите провеждат различни методи за изследване на пациент, по-специално в онкологията и при инфекциозни заболявания.
Цитокинът прави възможно точното диагностициране на рак и затова често се използва в онкологията за поставяне на остатъчна диагноза. Такова вещество може самостоятелно да се развива и размножава в тялото, като същевременно не влияе на работата му. С помощта на тези елементи се улеснява всяко изследване на пациента, включително в онкологията.
Те играят важна роля в тялото и изпълняват много функции. Като цяло работата на цитокините е да предават информация от клетка на клетка и да осигуряват безпроблемната им работа. Така например те могат:
- Регулиране на имунните реакции.
- Участвайте в автоимунни реакции.
- Регулиране на възпалителните процеси.
- Участвайте в алергичните процеси.
- Определете продължителността на живота на клетките.
- Участвайте в кръвния поток.
- Координирайте реакциите на телесните системи при излагане на стимули.
- Осигурете ниво на токсични ефекти върху клетката.
- Поддържайте хомеостазата.
Лекарите са установили, че цитокините са в състояние да участват не само в имунния процес. Те също участват в:
- Нормалното протичане на различни функции.
- Процесът на оплождане.
- хуморален имунитет.
- възстановителни процеси.
Класификация на цитокините
Днес учените познават повече от двеста вида от тези елементи. Но непрекъснато се откриват нови видове. Ето защо, за да подобрят процеса на разбиране на тази система, лекарите измислиха класификация за тях. Това:
- Регулиране на възпалителните процеси.
- Клетки, регулиращи имунитета.
- Регулиране на хуморалния имунитет.
Също така, класификацията на цитокините предопределя наличието на определени подвидове във всеки клас. За по-точно запознаване с тях трябва да прегледате информацията в мрежата.
Възпаление и цитокини
Когато в тялото започне възпаление, от него започват да се произвеждат цитокини. Те могат да въздействат на близките клетки и да предават информация между тях. Също така сред цитокините можете да намерите тези, които предотвратяват развитието на възпаление. Те могат да причинят ефекти, подобни на проявата на хронични патологии.
Провъзпалителни цитокини
Лимфоцитите и тъканите могат да произвеждат такива тела. Самите цитокини и някои патогени на инфекциозни заболявания могат да стимулират производството. При голямо освобождаване на такива тела възниква локално възпаление. С помощта на определени рецептори във възпалителния процес могат да се включат и други клетки. Всички те също започват да произвеждат цитокини.
Основните възпалителни цитокини са TNF-алфа и IL-1. Те могат да се придържат към стените на кръвоносните съдове, да проникнат в кръвта и след това да се разпространят с нея по цялото тяло. Такива елементи могат да синтезират клетки, които се произвеждат от лимфоцити и да повлияят на възпалението, осигурявайки защита.
Също така TNF-алфа и IL-1 могат да стимулират работата на различни системи и да предизвикат около 40 активни други процеса в тялото. В този случай ефектът на цитокините може да бъде върху всички видове тъкани и органи.
Цитокини противовъзпалителни
Противовъзпалителното може да контролира горните цитокини. Те могат не само да неутрализират ефектите на първите, но и да синтезират протеини.
Когато възникне възпалителен процес, количеството на тези цитокини е важен момент. Сложността на хода на патологията, нейната продължителност и симптоми до голяма степен зависят от баланса. Именно с помощта на противовъзпалителни цитокини се подобрява съсирването на кръвта, произвеждат се ензими и се образуват тъканни белези.
Имунитет и цитокини
В имунната система всяка клетка има своя собствена важна роля. Чрез определени реакции цитокините могат да контролират взаимодействието на клетките. Те им позволяват да обменят важна информация.
Особеността на цитокините е, че те имат способността да предават сложни сигнали между клетките и да потискат или активират повечето процеси в тялото. С помощта на цитокини имунната система взаимодейства с другите.
Когато връзката е прекъсната, клетките умират. Така сложните патологии се проявяват в тялото. Резултатът от заболяването до голяма степен зависи от това дали цитокините в процеса могат да установят връзка между клетките и да предотвратят навлизането на патогена в тялото.
Когато защитната реакция на тялото не е достатъчна, за да устои на патологията, тогава цитокините започват да активират други органи и системи, които помагат на тялото да се бори с инфекцията.
Когато цитокините оказват влияние върху централната нервна система, всички човешки реакции се променят, синтезират се хормони и протеини. Но такива промени не винаги са случайни. Те са или необходими за защита, или превключват тялото, за да се бори с патологията.
Анализи
Определянето на цитокини в тялото изисква комплексно тестване на молекулярно ниво. С помощта на такъв тест специалистът може да идентифицира полиморфни гени, да предвиди появата и протичането на определено заболяване, да разработи схема за превенция на заболявания и т.н. Всичко това се прави чисто индивидуално.
Полиморфен ген може да бъде открит само при 10% от населението на света. При такива хора може да се отбележи повишена активност на имунитета по време на операции или инфекциозни заболявания, както и други ефекти върху тъканите.
При тестване при такива индивиди в тялото често се откриват кипер клетки. Което може да причини нагнояване след горните процедури или септични нарушения. Също така, повишената активност на имунитета в определени случаи в живота може да попречи на човек.
Не е необходимо да се подготвяте специално за теста. За анализ ще трябва да вземете част от лигавицата от устата.
Бременност
Проучванията показват, че бременните жени днес могат да имат повишена склонност тялото да образува кръвни съсиреци. Това може да причини аборт или инфекция на плода с инфекция.
Когато генът започне да мутира в тялото на майката по време на бременността, това причинява смъртта на детето в 100% от случаите. В този случай, за да се предотврати проявата на тази патология, ще е необходимо да се направи предварителен преглед на бащата.
Именно тези тестове помагат да се предвиди хода на бременността и да се вземат мерки, ако има някакви възможни прояви на определени патологии. Ако рискът от патология е висок, тогава процесът на зачеване може да бъде отложен за друг период, през който бащата или майката на нероденото дете трябва да бъдат подложени на комплексно лечение.
Зареждане...