L'action des cytokines sur les cellules s'effectue à travers. Cytokines. Mécanismes moléculaires et cellulaires de l'immunité antivirale, schémas de développement et immunopathologie

Jusqu'à récemment, le cancer de stade 4 était en fait une condamnation à mort pour le patient. Les méthodes traditionnelles de traitement aidaient peu, toute la thérapie était réduite au soulagement des symptômes. Cependant, il y a plusieurs décennies, ils ont commencé à développer activement l'immuno-oncologie et, plus précisément, la thérapie par cytokines - une méthode de traitement avec des médicaments à base de protéines corporelles qui, selon les critiques, a une très grande efficacité. La clinique d'oncoimmunologie et de thérapie par cytokines de Moscou est considérée comme l'une des meilleures au monde en termes d'indicateurs positifs.

Qu'est-ce que la thérapie par les cytokines

Cette technique de traitement s'est développée sur la base de l'immuno-oncologie, une branche de l'oncologie qui étudie le fonctionnement du système immunitaire dans le cancer. La méthode est basée sur le traitement du cancer et d'autres maladies avec des médicaments à base de protéines (cytokines) du corps humain. Sous certaines conditions, elles peuvent détruire divers agents pathogènes : cellules étrangères, virus, antigènes, endotoxines, etc. Fonctionnement des cytokines :

activation de la réponse immunologique du corps à l'attaque d'agents pathogènes;
contrôle du travail de l'immunité, cellules tueuses (éléments qui combattent directement la maladie);
provoquer le renouvellement cellulaire d'une cellule saine ;
normalisation des systèmes du corps.

actions positives

L'ajout de travaux avec des cytokines dans le traitement complexe de l'oncologie permet d'obtenir un traitement positif absolu chez 10 à 30% des patients, et un succès partiel atteint 90%. Cela peut sembler une petite quantité, mais pour les tumeurs cancéreuses graves des derniers stades, c'est un énorme exploit. De plus, la technique peut et doit être associée aux méthodes traditionnelles (médicaments, chimiothérapie).

La thérapie par cytokines agit qualitativement et ponctuellement contre les tumeurs, les métastases et en même temps n'a pas d'effet toxique sur le corps. Notons également l'amélioration positive de la qualité de la chimiothérapie. La technique a déjà prouvé son efficacité dans des essais cliniques (en Fédération de Russie, plus de 50 pathologies de différents types sont autorisées à être traitées avec cette technique). En plus des maladies oncologiques, la thérapie par les cytokines combat avec succès d'autres pathologies :

oncologie jusqu'au stade 4;
hépatite virale B, C;
mélanomes;
Le sarcome de Kaposi sur fond de VIH ;
SIDA et VIH;
SRAS, grippe, infections bactériennes intestinales et à rotavirus ;
tuberculose;
zona;
schizophrénie;
sclérose en plaque.

Oncoimmunologie et thérapie par cytokines

Pratiquement toutes les tumeurs malignes à évolution sévère surviennent dans le contexte d'une immunité supprimée. Les oncoimmunologues (spécialistes en immuno-oncologie) développent de nouvelles méthodes et de nouveaux médicaments pour le traitement du cancer basés sur les actions du système immunitaire dans le cadre d'études cliniques. La méthode de thérapie par cytokines est basée sur l'utilisation de cytokines, des protéines spéciales, et la technique elle-même est apparue dans les années 80 du 20e siècle. Le principal problème était la forte toxicité des médicaments. Les médicaments modernes à base de cytokines ont une toxicité 100 fois inférieure.

Fonctions des cytokines dans le corps

Il existe un grand nombre de cytokines dans le corps humain, elles remplissent toutes des fonctions différentes. La thérapie par cytokines utilise cette diversité pour traiter un large éventail de maladies et activer les processus internes du corps. Il a été prouvé que des systèmes pratiquement humains peuvent faire face à n'importe quel problème. L'essentiel est de démarrer les processus nécessaires. Fonctions des cytokines dans le corps :

contrôle de la durée et de la qualité de la réponse immunitaire ;
les cytokines anti-inflammatoires contrôlent les processus inflammatoires ;
stimulation du développement de réactions auto-immunes (cytokines anti-inflammatoires et pro-inflammatoires) ;
participation à la mécanique des allergies ;
réduction ou destruction de la tumeur ;
favoriser ou inhiber la croissance cellulaire;
ralentir le développement de l'oncologie;
coordination des systèmes immunitaire, endocrinien et nerveux;
prévention de la récidive tumorale;
maintenir l'homéostasie (constance saine) du corps.

Le nombre de protéines-cytokines étudiées dépasse déjà 200 articles. Les types d'interactions de cytokines sont un complexe complexe avec diverses fonctions. Dans un premier temps, ils sont répartis selon le type d'activité. Une classification simplifiée propose une division selon les effets biologiques : régulateurs de l'inflammation (cytokines anti-inflammatoires et pro-inflammatoires), régulant l'immunité cellulaire et le département immunitaire humoral. Une systématisation plus précise décompose les protéines selon leur nature d'action. Types de cytokines :

régulateurs de l'activité immunitaire (les interleukines et leurs fonctions biologiques assurent la bonne interaction de l'immunité avec d'autres systèmes de l'organisme);
régulateurs antiviraux - interférons;
TNF (facteurs de nécrose tumorale) - effets régulateurs ou toxiques sur les cellules ;
chimiokines - contrôlent le mouvement des leucocytes de tous types, autres cellules;
facteurs de croissance - contrôle de la croissance cellulaire;
facteurs de stimulation des colonies - stimulant le développement des cellules hématopoïétiques.

Cytokines comme médicaments

Ingaron est un agent thérapeutique cytokine pour renforcer l'effet de la chimiothérapie, tout en protégeant le corps contre les effets toxiques. De plus, il réduit l'apparition possible de métastases et de tumeurs. Le médicament Ingaron provoque le développement de l'immunité qui, après que la chimie ne permettra pas le développement de maladies infectieuses, réduira le besoin de médicaments antibactériens. L'outil a une toxicité minimale par rapport à ses homologues occidentaux.

Le médicament Refnot vise à limiter le développement de néoplasmes dus à la cytokine TNF dans la composition. L'agent a également une toxicité qualitativement réduite, ce qui permet son administration sous-cutanée ou intraveineuse, stimule la destruction des tumeurs malignes sans endommager les tissus associés. Pour déterminer la dynamique du traitement, 1 à 2 cours sont nécessaires. Pour obtenir le maximum d'effet, les deux médicaments sont utilisés en combinaison pour activer les cytokines nécessaires en oncologie.

Effets secondaires

Le traitement par cytokines peut entraîner des effets négatifs selon la morphologie de la maladie, l'état général du patient et la combinaison de médicaments. Pour la plupart, les effets secondaires ne présentent pas de danger pour le patient, mais indiquent la réaction de la tumeur au médicament. Lorsque des réactions secondaires apparaissent, le cours du traitement est suspendu ou le schéma thérapeutique est ajusté. Manifestations négatives possibles du corps:

une augmentation de la température corporelle de 2 à 3 degrés 4 à 6 heures après l'administration de cytokines;
douleur et rougeur au site d'injection;
empoisonnement du corps avec les produits de désintégration de la tumeur (dans le cas d'une grande formation).

Qui ne convient pas à la thérapie par cytokines ?

Les préparations à base de cytokines n'ont pratiquement aucune contre-indication et peuvent être utilisées pour n'importe quel patient. Cependant, comme avec d'autres médicaments, il existe un certain nombre de patients pour lesquels il n'est pas recommandé d'utiliser cette méthode de traitement. Ne pas utiliser la thérapie par cytokines pour les femmes enceintes, pendant l'allaitement, en présence de maladies auto-immunes, une allergie personnelle rare du corps aux médicaments.

Le coût de la thérapie par les cytokines

L'utilisation efficace des préparations de cytokines est réalisée dans des centres spécialisés (par exemple, le Centre d'oncoimmunologie et de thérapie par cytokines de Moscou est la meilleure clinique selon les avis des patients secourus). Le coût de ce type de traitement varie considérablement selon le type de médicament utilisé et la maladie spécifique. Prix approximatifs de certaines préparations de cytokines à Moscou.

Ce chapitre examinera une approche intégrée de l'évaluation du système de cytokines en utilisant les méthodes de recherche modernes décrites précédemment.

Tout d'abord, nous décrivons les concepts de base du système des cytokines.

Les cytokines sont actuellement considérées comme des molécules protéiques-peptidiques produites par différentes cellules de l'organisme et réalisant des interactions intercellulaires et intersystèmes. Les cytokines sont des régulateurs universels du cycle de vie cellulaire ; elles contrôlent les processus de différenciation, de prolifération, d'activation fonctionnelle et d'apoptose de ces dernières.

Les cytokines produites par les cellules du système immunitaire sont appelées immunocytokines ; ils représentent une classe de médiateurs peptidiques solubles du système immunitaire nécessaires à son développement, son fonctionnement et son interaction avec d'autres systèmes de l'organisme (Kovalchuk L.V. et al., 1999).

En tant que molécules régulatrices, les cytokines jouent un rôle important dans la mise en place des réactions immunitaires innées et adaptatives, assurent leur interconnexion, contrôlent l'hématopoïèse, l'inflammation, la cicatrisation, la formation de nouveaux vaisseaux sanguins (angiogenèse), et bien d'autres processus vitaux.

Actuellement, il existe plusieurs classifications différentes des cytokines, en tenant compte de leur structure, de leur activité fonctionnelle, de leur origine et du type de récepteurs de cytokines. Traditionnellement, en fonction des effets biologiques, il est d'usage de distinguer les groupes de cytokines suivants.

1. Interleukines(IL-1-IL-33) - protéines régulatrices sécrétoires du système immunitaire, fournissant des interactions médiatrices dans le système immunitaire et sa connexion avec d'autres systèmes de l'organisme. Les interleukines sont divisées selon leur activité fonctionnelle en cytokines pro- et anti-inflammatoires, facteurs de croissance des lymphocytes, cytokines régulatrices, etc.

3. Facteurs de nécrose tumorale (TNF)- des cytokines à actions cytotoxiques et régulatrices : TNFa et lymphotoxines (LT).

4. Facteurs de croissance des cellules hématopoïétiques- facteur de croissance des cellules souches (Kit - ligand), IL-3, IL-7, IL-11, érythropoïétine, trobopoïétine, facteur de stimulation des colonies de granulocytes-macrophages - GM-CSF, CSF granulocytaire - G-CSF, macrophage-

ny KSF - M-CSF).

5. Chimiokines- С, СС, СХС (IL-8), СХ3С - régulateurs de la chimiotaxie de divers types de cellules.

6. Facteurs de croissance des cellules non lymphoïdes- régulateurs de la croissance, de la différenciation et de l'activité fonctionnelle des cellules de diverses affiliations tissulaires (facteur de croissance des fibroblastes - FGF, facteur de croissance des cellules endothéliales, facteur de croissance épidermique - EGF épidermique) et facteurs de croissance transformants (TGFβ, TGFα).

Entre autres, ces dernières années, un facteur qui inhibe la migration des macrophages (facteur inhibiteur de la migration - MIF), considéré comme une neurohormone à activité cytokine et enzymatique, a été activement étudié (Suslov AP, 2003 ; Kovalchuk LV et al. ,

Les cytokines diffèrent par leur structure, leur activité biologique et d'autres propriétés. Cependant, parallèlement aux différences, les cytokines ont les propriétés générales, caractéristique de cette classe de molécules biorégulatrices.

1. Les cytokines sont, en règle générale, des polypeptides glycosylés de poids moléculaire moyen (moins de 30 kD).

2. Les cytokines sont produites par les cellules du système immunitaire et d'autres cellules (par exemple, l'endothélium, les fibroblastes, etc.) en réponse à un stimulus activateur (structures moléculaires associées aux pathogènes, antigènes, cytokines, etc.) et participent aux réactions de l'immunité innée et adaptative, régulant leur force et leur durée. Certaines cytokines sont synthétisées de manière constitutive.

3. La sécrétion de cytokines est un processus court. Les cytokines ne persistent pas sous forme de molécules préformées, mais plutôt

la synthèse commence toujours par la transcription des gènes. Les cellules produisent des cytokines à de faibles concentrations (picogrammes par millilitre).

4. Dans la plupart des cas, des cytokines sont produites et agissent sur des cellules cibles proches (action à courte portée). Le principal site d'action des cytokines est la synapse intercellulaire.

5. Redondance Le système des cytokines se manifeste par le fait que chaque type cellulaire est capable de produire plusieurs cytokines, et chaque cytokine peut être sécrétée par des cellules différentes.

6. Toutes les cytokines sont caractérisées pléiotropie, ou la multifonctionnalité de l'action. Ainsi, la manifestation de signes d'inflammation est due à l'influence de l'IL-1, du TNFα, de l'IL-6, de l'IL-8. La duplication des fonctions assure la fiabilité du système de cytokines.

7. L'action des cytokines sur les cellules cibles est médiée par des récepteurs membranaires hautement spécifiques et de haute affinité, qui sont des glycoprotéines transmembranaires, généralement constituées de plus d'une sous-unité. La partie extracellulaire des récepteurs est responsable de la liaison des cytokines. Il existe des récepteurs qui éliminent les cytokines en excès dans le foyer pathologique. Ce sont les soi-disant récepteurs leurres. Les récepteurs solubles sont le domaine extracellulaire d'un récepteur membranaire séparé par une enzyme. Les récepteurs solubles sont capables de neutraliser les cytokines, de participer à leur transport vers le foyer de l'inflammation et à l'excrétion de l'organisme.

8. Cytokines fonctionner comme un réseau. Ils peuvent agir de concert. De nombreuses fonctions attribuées à l'origine à une seule cytokine semblent être dues à l'action concertée de plusieurs cytokines. (synergie Actions). Des exemples d'interaction synergique des cytokines sont la stimulation de réactions inflammatoires (IL-1, IL-6 et TNFa), ainsi que la synthèse d'IgE

(IL-4, IL-5 et IL-13).

Certaines cytokines induisent la synthèse d'autres cytokines (Cascade). L'action en cascade des cytokines est nécessaire au développement des réponses inflammatoires et immunitaires. La capacité de certaines cytokines à augmenter ou diminuer la production d'autres détermine d'importants mécanismes de régulation positifs et négatifs.

L'effet antagoniste des cytokines est connu, par exemple, la production d'IL-6 en réponse à une augmentation de la concentration de TNF-a peut être

un mécanisme de régulation négative pour contrôler la production de ce médiateur au cours de l'inflammation.

La régulation des fonctions des cellules cibles par les cytokines s'effectue à l'aide de mécanismes autocrines, paracrines ou endocrines. Certaines cytokines (IL-1, IL-6, TNFα, etc.) sont capables de participer à la mise en oeuvre de l'ensemble des mécanismes ci-dessus.

La réponse d'une cellule à l'influence d'une cytokine dépend de plusieurs facteurs :

Du type de cellules et de leur activité fonctionnelle initiale ;

De la concentration locale de la cytokine ;

De la présence d'autres molécules médiatrices.

Ainsi, les cellules productrices, les cytokines et leurs récepteurs spécifiques sur les cellules cibles forment un réseau de médiateurs unique. C'est un ensemble de peptides régulateurs, et non des cytokines individuelles, qui déterminent la réponse finale de la cellule. Actuellement, le système des cytokines est considéré comme un système universel de régulation au niveau de tout l'organisme, qui assure le développement de réactions protectrices (par exemple, lors d'une infection).

Depuis quelques années, l'idée d'un système de cytokines qui associe :

1) cellules productrices ;

2) les cytokines solubles et leurs antagonistes ;

3) les cellules cibles et leurs récepteurs (Fig. 7.1).

Les violations de divers composants du système des cytokines entraînent le développement de nombreux processus pathologiques. Par conséquent, la détection de défauts dans ce système de régulation est importante pour le diagnostic correct et la mise en place d'un traitement adéquat.

Considérons d'abord les principaux composants du système des cytokines.

Cellules productrices de cytokines

I. Le principal groupe de cellules produisant des cytokines dans la réponse immunitaire adaptative sont les lymphocytes. Les cellules au repos ne sécrètent pas de cytokines. Lors de la reconnaissance de l'antigène et avec la participation des interactions des récepteurs (CD28-CD80/86 pour les lymphocytes T et CD40-CD40L pour les lymphocytes B), une activation cellulaire se produit, conduisant à la transcription des gènes de cytokines, à la traduction et à la sécrétion de peptides glycosylés dans l'espace extracellulaire.

Riz. 7.1. Système de cytokines

Les T-helpers CD4 sont représentés par des sous-populations : Th0, Th1, Th2, Th17, Tfh, qui diffèrent les unes des autres par le spectre des cytokines sécrétées en réponse à divers antigènes.

Les Th0 produisent une large gamme de cytokines à de très faibles concentrations.

Sens de différenciation Th0 détermine le développement de deux formes de la réponse immunitaire avec une prédominance de mécanismes humoraux ou cellulaires.

La nature de l'antigène, sa concentration, sa localisation dans la cellule, le type de cellules présentatrices d'antigène et un certain ensemble de cytokines régulent la direction de la différenciation Th0.

Les cellules dendritiques, après capture et traitement de l'antigène, présentent des peptides antigéniques aux cellules Th0 et produisent des cytokines qui régulent la direction de leur différenciation en cellules effectrices. Le rôle des cytokines individuelles dans ce processus est illustré à la fig. 7.2. L'IL-12 induit la synthèse d'IFNγ par les lymphocytes T et la ]ChGK. L'IFNu assure la différenciation des Th1, qui commencent à sécréter des cytokines (IL-2, IFNu, IL-3, TNFa, lymphotoxines), qui régulent le développement des réactions aux pathogènes intracellulaires

(hypersensibilité de type retardé (HTD) et divers types de cytotoxicité cellulaire).

L'IL-4 assure la différenciation de Th0 en Th2. Les Th2 activés produisent des cytokines (IL-4, IL-5, IL-6, IL-13, etc.), qui déterminent la prolifération des lymphocytes B, leur différenciation ultérieure en plasmocytes et le développement de réponses anticorps, principalement contre pathogènes extracellulaires.

L'IFNy régule négativement la fonction des cellules Th2 et, à l'inverse, l'IL-4, l'IL-10, sécrétées par les Th2, inhibent la fonction des Th1 (Fig. 7.3). Le mécanisme moléculaire de cette régulation est associé à des facteurs de transcription. L'expression de T-bet et STAT4, déterminée par IFNy, dirige la différenciation des lymphocytes T le long de la voie Th1 et supprime le développement de Th2. L'IL-4 induit l'expression de GATA-3 et STAT6, ce qui assure ainsi la conversion des Th0 naïves en cellules Th2 (Fig. 7.2).

Ces dernières années, une sous-population distincte de cellules T auxiliaires (Th17) produisant de l'IL-17 a été décrite. Les membres de la famille IL-17 peuvent être exprimés par des cellules mémoire activées (CD4CD45RO), des cellules y5T, des cellules NKT, des neutrophiles, des monocytes sous l'influence de l'IL-23, de l'IL-6, du TGFβ produits par les macrophages et les cellules dendritiques. ROR-C est le principal facteur de différenciation chez l'homme et ROR-γ chez la souris. je Le rôle cardinal de l'IL-17 dans le développement de l'inflammation chronique et de la pathologie auto-immune a été démontré (voir Fig. 7.2).

De plus, les lymphocytes T du thymus peuvent se différencier en cellules régulatrices naturelles (Treg) exprimant les marqueurs de surface CD4+ CD25+ et le facteur de transcription FOXP3. Ces cellules sont capables de supprimer la réponse immunitaire médiée par les cellules Th1 et Th2 par contact intercellulaire direct et synthèse de TGFβ et IL-10.

Les schémas de différenciation des clones Th0 et les cytokines sécrétées par eux sont présentés à la Fig. 7.2 et 7.3 (voir aussi encart couleur).

Cellules T-cytotoxiques (CD8 +), tueurs naturels - faibles producteurs de cytokines, telles que les interférons, le TNFa et les lymphotoxines.

Une activation excessive d'une des sous-populations Th peut déterminer le développement d'une des variantes de la réponse immunitaire. Un déséquilibre chronique de l'activation Th peut conduire à la formation de conditions immunopathologiques associées à des manifestations de

mi allergies, pathologie auto-immune, processus inflammatoires chroniques, etc.

Riz. 7.2. Différentes sous-populations de lymphocytes T produisant des cytokines

II. Dans le système immunitaire inné, les principaux producteurs de cytokines sont les cellules myéloïdes. En utilisant des récepteurs de type Toll (TLR), ils reconnaissent les structures moléculaires similaires de divers agents pathogènes, les soi-disant modèles moléculaires associés aux agents pathogènes (PAMP), par exemple les répétitions, etc.

Cette interaction avec le TLR déclenche une cascade de transduction du signal intracellulaire conduisant à l'expression de gènes pour deux grands groupes de cytokines : les IFN pro-inflammatoires et de type 1 (Fig. 7.4, voir aussi encart couleur). La plupart de ces cytokines (IL-1, -6, -8, -12, TNFa, GM-CSF, IFN, chimiokines, etc.) induisent le développement de l'inflammation et participent à la protection de l'organisme contre les infections bactériennes et virales.

Riz. 7.3. Spectre des cytokines sécrétées par les cellules Th1 et Th12

III. Les cellules ne faisant pas partie du système immunitaire (cellules du tissu conjonctif, épithélium, endothélium) sécrètent constitutivement des facteurs de croissance autocrines (GGF, EGF, TGFr, etc.). et des cytokines soutenant la prolifération des cellules hématopoïétiques.

Cytokines et leurs antagonistes sont décrites en détail dans un certain nombre de monographies (Kovalchuk L.V. et al., 2000 ; Ketlinsky S.A., Simbirtsev A.S.,

Riz. 7.4. Induction médiée par le TLR de la production de cytokines par les cellules immunitaires innées

L'expression excessive de cytokines est dangereuse pour le corps et peut conduire au développement d'une réaction inflammatoire excessive, une réponse de phase aiguë. Divers inhibiteurs sont impliqués dans la régulation de la production de cytokines pro-inflammatoires. Ainsi, un certain nombre de substances ont été décrites qui se lient de manière non spécifique à la cytokine IL-1 et empêchent la manifestation de son action biologique (a2-macroglobuline, composant C3 du complément, uromoduline). Les inhibiteurs spécifiques de l'IL-1 peuvent être des récepteurs leurres solubles, des anticorps et l'antagoniste du récepteur de l'IL-1 (IL-1RA). Avec le développement de l'inflammation, il y a une augmentation de l'expression du gène IL-1RA. Mais même normalement, cet antagoniste est présent dans le sang à une concentration élevée (jusqu'à 1 ng/ml ou plus), bloquant l'action de l'IL-1 endogène.

cellules cibles

L'action des cytokines sur les cellules cibles est médiée par des récepteurs spécifiques qui lient les cytokines avec une très haute affinité, et les cytokines individuelles peuvent utiliser

sous-unités réceptrices communes. Chaque cytokine se lie à son récepteur spécifique.

Les récepteurs de cytokines sont des protéines transmembranaires et sont divisés en 5 types principaux. Le plus courant est le type dit de récepteurs hématopoïétiques, qui ont deux domaines extracellulaires, dont l'un contient une séquence commune de résidus d'acides aminés de deux répétitions tryptophane et sérine séparées par n'importe quel acide aminé (motif WSXWS). Le deuxième type de récepteur peut avoir deux domaines extracellulaires avec un grand nombre de cystéines conservées. Ce sont les récepteurs de la famille IL-10 et IFN. Le troisième type est représenté par les récepteurs de cytokines appartenant au groupe TNF. Le quatrième type de récepteur de cytokine appartient à la superfamille des récepteurs d'immunoglobuline, qui ont des domaines extracellulaires de structure similaire à ceux des molécules d'immunoglobuline. Le cinquième type de récepteurs qui lient les molécules de la famille des chimiokines est représenté par les protéines transmembranaires qui traversent la membrane cellulaire en 7 endroits. Les récepteurs de cytokines peuvent exister sous une forme soluble, conservant la capacité de se lier aux ligands (Ketlinsky S.A. et al., 2008).

Les cytokines sont capables d'influencer la prolifération, la différenciation, l'activité fonctionnelle et l'apoptose des cellules cibles (voir Fig. 7.1). La manifestation de l'activité biologique des cytokines dans les cellules cibles dépend de la participation de divers systèmes intracellulaires à la transmission du signal du récepteur, qui est associée aux caractéristiques des cellules cibles. Le signal d'apoptose s'effectue, entre autres, à l'aide d'une région spécifique de la famille des récepteurs du TNF, le domaine dit « de la mort » (Fig. 7.5, voir encart couleur). Les signaux de différenciation et d'activation sont transmis par les protéines Jak-STAT intracellulaires - transducteurs de signal et activateurs de transcription (Fig. 7.6, voir encart couleur). Les protéines G sont impliquées dans la transduction du signal des chimiokines, ce qui entraîne une augmentation de la migration et de l'adhésion cellulaire.

L'analyse complexe du système de cytokines comprend les éléments suivants.

I. Évaluation des cellules productrices.

1. Définition de l'expression :

Récepteurs reconnaissant un agent pathogène ou antigène TCR, TLR) au niveau des gènes et des molécules protéiques (PCR, méthode de cytométrie en flux) ;

Molécules adaptatrices qui conduisent un signal déclenchant la transcription des gènes de cytokines (PCR, etc.) ;

Riz. 7.5. Transduction du signal du récepteur TNF

Riz. 7.6. Jak-STAT - voie de signalisation des récepteurs de cytokines de type 1

Gènes de cytokines (PCR); molécules protéiques des cytokines (évaluation de la fonction de synthèse des cytokines des cellules mononucléaires humaines).

2. Détermination quantitative de sous-populations de cellules contenant certaines cytokines : Th1, Th2 Th17 (méthode de coloration intracellulaire des cytokines) ; détermination du nombre de cellules sécrétant certaines cytokines (méthode ELISPOT, voir chapitre 4).

II. Evaluation des cytokines et de leurs antagonistes dans les milieux biologiques de l'organisme.

1. Tester l'activité biologique des cytokines.

2. Détermination quantitative des cytokines par ELISA.

3. Coloration immunohistochimique des cytokines dans les tissus.

4. Détermination du rapport des cytokines opposées (pro- et anti-inflammatoires), des cytokines et des antagonistes des récepteurs des cytokines.

III. Évaluation de la cellule cible.

1. Détermination de l'expression des récepteurs des cytokines au niveau des gènes et des molécules protéiques (PCR, méthode de cytométrie en flux).

2. Détermination des molécules signal dans le contenu intracellulaire.

3. Détermination de l'activité fonctionnelle des cellules cibles.

De nombreuses méthodes d'évaluation du système de cytokines ont été développées pour fournir diverses informations. Parmi eux se distinguent :

1) méthodes de biologie moléculaire ;

2) méthodes de dosage quantitatif des cytokines par dosage immunologique ;

3) tester l'activité biologique des cytokines ;

4) coloration intracellulaire des cytokines ;

5) la méthode ELISPOT qui permet de détecter des cytokines autour d'une seule cellule productrice de cytokines ;

6) immunofluorescence.

Nous donnons une brève description de ces méthodes.

Via méthodes de biologie moléculaire il est possible d'étudier l'expression de gènes de cytokines, leurs récepteurs, molécules signal, d'étudier le polymorphisme de ces gènes. Ces dernières années, un grand nombre d'études ont été réalisées qui ont révélé des associations entre les variants alléliques des gènes des molécules du système des cytokines et la prédisposition

à un certain nombre de maladies. L'étude des variants alléliques des gènes de cytokines peut fournir des informations sur la production génétiquement programmée d'une cytokine particulière. La plus sensible est la réaction en chaîne par polymérase en temps réel - PCR-RT (voir Chap. 6). méthode d'hybridation sur place permet de préciser la localisation tissulaire et cellulaire de l'expression des gènes de cytokines.

La détermination quantitative de cytokines dans des fluides biologiques et dans des cultures de cellules mononucléaires du sang périphérique par ELISA peut être caractérisée comme suit. Les cytokines étant des médiateurs locaux, il est plus approprié de mesurer leurs niveaux dans les tissus respectifs après l'extraction des protéines tissulaires ou dans les fluides naturels, tels que les larmes, le lavage buccal, l'urine, le liquide amniotique, le liquide céphalo-rachidien, etc. Les niveaux de cytokines dans le sérum ou d'autres fluides corporels reflètent l'état actuel du système immunitaire, c'est-à-dire synthèse de cytokines par les cellules du corps invivo.

La détermination des niveaux de production de cytokines par les cellules mononucléaires du sang périphérique (PBMC) montre l'état fonctionnel des cellules. La production spontanée de cytokines MNC en culture indique que les cellules sont déjà activées. invivo. La synthèse de cytokines induite (par divers stimulants, mitogènes) reflète la capacité potentielle et de réserve des cellules à répondre à un stimulus antigénique (en particulier à l'action de médicaments). La réduction de la production induite de cytokines peut constituer l'un des signes d'un état d'immunodéficience. Les cytokines ne sont pas spécifiques d'un antigène particulier. Par conséquent, le diagnostic spécifique des maladies infectieuses, auto-immunes et allergiques en déterminant le niveau de certaines cytokines est impossible. Dans le même temps, l'évaluation des niveaux de cytokines permet d'obtenir des données sur la gravité du processus inflammatoire, sa transition vers le niveau systémique et le pronostic, l'activité fonctionnelle des cellules du système immunitaire et le rapport des cellules Th1 et Th2, ce qui est très important dans le diagnostic différentiel d'un certain nombre de processus infectieux et immunopathologiques.

Dans les milieux biologiques, les cytokines peuvent être quantifiées à l'aide d'une gamme de les méthodes d'immunodosage, en utilisant des anticorps polyclonaux et monoclonaux (voir chapitre 4). ELISA vous permet de savoir quelles sont les concentrations exactes de cytokines dans les bio-

fluides corporels logiques. La détection des cytokines par ELISA présente un certain nombre d'avantages par rapport aux autres méthodes (sensibilité élevée, spécificité, indépendance vis-à-vis de la présence d'antagonistes, possibilité d'une comptabilisation automatisée précise, standardisation de la comptabilisation). Cependant, cette méthode a aussi ses limites : ELISA ne caractérise pas l'activité biologique des cytokines et peut donner de faux résultats en raison d'épitopes en réaction croisée.

tests biologiques réalisée sur la base de la connaissance des propriétés de base des cytokines, leur action sur les cellules cibles. L'étude des effets biologiques des cytokines a conduit au développement de quatre types de tests de cytokines :

1) par induction de prolifération de cellules cibles ;

2) par effet cytotoxique ;

3) par induction de la différenciation des progéniteurs de la moelle osseuse ;

4) par action antivirale.

L'IL-1 est déterminée par l'effet stimulant sur la prolifération des thymocytes de souris activés par un mitogène in vitro; IL-2 - selon la capacité à stimuler l'activité proliférative des lymphoblastes ; pour les effets cytotoxiques sur les fibroblastes de souris (L929), le TNFa et les lymphotoxines sont testés. Les facteurs de stimulation des colonies sont évalués par leur capacité à soutenir la croissance des progéniteurs de la moelle osseuse sous forme de colonies sur gélose. L'activité antivirale de l'IFN est détectée par l'inhibition de l'action cytopathique des virus dans la culture de fibroblastes humains diploïdes et la lignée tumorale de fibroblastes de souris L-929.

Des lignées cellulaires ont été créées dont la croissance dépend de la présence de certaines cytokines. En tableau. 7.1 est une liste de lignées cellulaires utilisées pour les tests de cytokines. Selon la capacité à induire la prolifération de cellules cibles sensibles, des biotests d'IL-1, IL-2, IL-4, IL-6, IL-7, IL-15... sont réalisés. ne sont pas très sensibles et informatifs. Les molécules inhibitrices et antagonistes peuvent masquer l'activité biologique des cytokines. Certaines cytokines présentent une activité biologique générale. Néanmoins, ces méthodes sont idéales pour tester l'activité spécifique des cytokines recombinantes.

Tableau 7.1. Lignées cellulaires utilisées pour tester l'activité biologique des cytokines

Le bout du tableau. 7.1

Laboratoire 7-1

Détermination de l'activité biologique de l'IL-1 par son effet comitogène sur la prolifération des thymocytes de souris

La méthode de test biologique de l'IL-1 est basée sur la capacité de la cytokine à stimuler la prolifération des thymocytes de souris.

L'IL-1 peut être dosée dans une culture de monocytes stimulés avec du LPS, ainsi que dans n'importe quel fluide corporel. Il faut faire attention à un certain nombre de détails.

1. Pour les tests, des thymocytes de souris C3H/HeJ stimulés pour proliférer avec des mitogènes (concanavaline A - ConA et phytohémagglutinine - PHA) sont utilisés. Les thymocytes C3H/HeJ n'ont pas été choisis au hasard : les souris de cette lignée consanguine ne répondent pas au LPS, qui peut être présent dans le matériel de test et provoquer la production d'IL-1.

2. Les thymocytes répondent à l'IL-2 et aux mitogènes. Par conséquent, dans les préparations testées pour l'IL-1, la présence d'IL-2 et de mitogènes doit également être déterminée.

Mode opératoire

1. Obtenir une suspension de thymocytes à une concentration de 12.10 6 /ml de milieu RPMI 1640 contenant 10% de sérum de vaches fœtales et du 2-mercaptoéthanol (5.10 -5 M).

2. Une série de dilutions doubles consécutives d'échantillons expérimentaux (liquides corporels) et de contrôle est préparée. Des fluides biologiques contenant de l'IL-1 ou des échantillons obtenus par incubation de cellules mononucléaires sans LPS et une préparation standard de laboratoire contenant de l'IL-1 sont utilisés comme témoins. Dans des plaques à fond rond à 96 puits, 50 µl de chaque dilution sont transférés dans 6 puits.

3. Ajouter 50 µl de PHA purifié (Wellcome) dissous dans du milieu complet à une concentration de 3 µg/ml dans trois puits de chaque dilution, et 50 µl de milieu dans les 3 autres puits.

4. Ajouter 50 µl de suspension de thymocytes dans chaque puits et incuber pendant 48 heures à 37°C.

6. Avant la fin de la culture, 50 μl d'une solution (1 μCi/ml) de [" 3 H]-thymidine sont ajoutés dans les puits et incubés pendant encore 20 heures.

7. Pour déterminer le niveau de radioactivité, les cellules de culture sont transférées sur du papier filtre à l'aide d'un récolteur de cellules automatique, les filtres sont séchés et l'inclusion d'un marqueur est déterminée par un compteur à scintillation liquide.

8. Les résultats sont exprimés en coefficient de stimulation.

où m cp est le nombre moyen d'impulsions dans 3 trous.

Si les thymocytes répondent à la stimulation avec l'IL-1 standard, alors l'indice de stimulation de l'échantillon de test, supérieur à 3, indique de manière fiable l'activité de l'IL-1.

Le bioessai est la seule méthode pour évaluer le fonctionnement d'une cytokine, mais cette méthode doit être complétée par différents types de contrôles appropriés de spécificité utilisant des anticorps monoclonaux. L'ajout de certains anticorps monoclonaux contre la cytokine dans la culture bloque l'activité biologique de la cytokine, ce qui prouve que le signal de la prolifération de la lignée cellulaire est la cytokine déterminée.

Utilisation d'essais biologiques pour détecter l'interféron. Le principe d'évaluation de l'activité biologique de l'IFN repose sur son effet antiviral, qui est déterminé par le degré d'inhibition de la reproduction du virus test en culture cellulaire.

Des cellules sensibles à l'action de l'IFN peuvent être utilisées dans le travail : cellules de fibroblastes embryonnaires de poulet et d'humain initialement trypsinisées, cellules transplantées de fibroblastes diploïdes humains et culture de cellules de souris (L929).

Lors de l'évaluation de l'effet antiviral de l'IFN, il est conseillé d'utiliser des virus à cycle de reproduction court, à haute sensibilité à l'action de l'IFN : virus de l'encéphalomyélite de la souris, stomatite vésiculeuse de la souris, etc.

Laboratoire 7-2

Détermination de l'activité de l'interféron

1. Une suspension de fibroblastes foetaux humains diploïdes sur un milieu à 10% de sérum d'embryons bovins (concentration cellulaire - 15-20×10 6 /ml) est coulée dans des plaques à fond plat 96 puits stériles, 100 μl par puits et placées dans un incubateur à CO 2 à une température de 37 °C.

2. Après formation d'une monocouche complète, le milieu de croissance est retiré des puits et 100 µl de milieu de maintenance sont ajoutés à chaque puits.

3. Le titrage de l'activité IFN dans les échantillons à tester est effectué par la méthode des doubles dilutions sur une monocouche de fibroblastes.

Simultanément aux échantillons, le virus de l'encéphalomyélite murine (VEM) est introduit dans les puits à une dose provoquant 100% de dommages cellulaires 48 heures après l'infection.

4. Les puits contenant des cellules intactes (non traitées) infectées par le virus sont utilisés comme témoins.

Des échantillons d'IFN de référence avec une activité connue sont utilisés comme préparations de référence dans chaque étude.

5. Les plaques de dilution d'échantillon sont incubées pendant 24 heures à 37°C dans une atmosphère à 5% de CO 2 .

6. Le niveau d'activité de l'IFN est déterminé par la valeur réciproque de la dilution maximale de l'échantillon à tester, qui retarde l'effet cytopathique du virus de 50 %, et est exprimé en unités d'activité pour 1 ml.

7. Pour déterminer le type d'IFN, un antisérum anti-IFNα, IFNβ ou IFNγ est ajouté au système. L'antisérum annule l'action de la cytokine correspondante, ce qui permet d'identifier le type d'IFN.

Détermination de l'activité biologique de la migration du facteur inhibiteur. Actuellement, des idées complètement nouvelles ont été formées sur la nature et les propriétés du MYTHE, découvert dans les années 60 du siècle dernier en tant que médiateur de l'immunité cellulaire et laissé pendant de nombreuses années sans attention (Bloom BR, Bennet B., 1966; David JR , 1966). Ce n'est qu'au cours des 10 à 15 dernières années qu'il est devenu clair que le MYTHE est l'un des médiateurs biologiques les plus importants du corps avec un large éventail de fonctions biologiques d'une cytokine, d'une hormone et d'une enzyme. L'action du MIF sur les cellules cibles est réalisée par le récepteur CD74 - ou par la voie non classique de l'endocytose.

MYTH est considéré comme un médiateur inflammatoire important qui active la fonction des macrophages (production de cytokines, phagocytose, cytotoxicité, etc.), ainsi qu'une hormone immunorégulatrice endogène qui module l'activité des glucocorticoïdes.

De plus en plus d'informations sont accumulées sur le rôle de MYTH dans la pathogenèse de nombreuses maladies inflammatoires, notamment la septicémie, la polyarthrite rhumatoïde (PR), la glomérulonéphrite, etc. Dans la PR, la concentration de MYTH dans le liquide des articulations touchées est considérablement augmentée , qui est en corrélation avec la gravité de la maladie. Sous l'influence du MIF, la production de cytokines pro-inflammatoires par les macrophages et les cellules synoviales augmente.

Il existe différentes méthodes pour tester l'activité du MIF, lorsque des cellules migrantes (cellules cibles pour le MIF) sont placées dans un capillaire en verre (test capillaire), dans une goutte d'agarose ou dans un puits d'agarose.

Nous présentons une méthode de criblage relativement simple basée sur la formation de microcultures cellulaires (leucocytes ou macrophages) standard en surface et en nombre de cellules au fond des puits d'une plaque 96 puits à fond plat, suivie de leur culture en milieu nutritif et détermination des changements dans la zone de ces microcultures sous l'action du MIF ( Suslov A.P., 1989).

Laboratoire 7-3

Définition de l'activité MYTHE

La détermination de l'activité biologique du MIF est réalisée à l'aide d'un dispositif de formation de microcultures cellulaires (Fig. 7.7) - MIGROSCRIN (Institut de recherche en épidémiologie et microbiologie du nom de N.F. Gamaleya de l'Académie russe des sciences médicales).

1. Dans les puits d'une plaque 96 puits (Flow, UK ou similaire) ajouter 100 µl d'un échantillon dilué dans du milieu de culture, dans lequel l'activité MIF est déterminée (chaque dilution en 4 parallèles, échantillons expérimentaux). Le milieu de culture comprend du RPMI 1640, 2 mM de L-glutamine, 5 % de sérum bovin fœtal, 40 μg/ml de gentamicine.

2. Dans les puits témoins ajouter le milieu de culture (en 4 parallèles) 100 µl.

3. Une suspension cellulaire de macrophages péritonéaux est préparée, pour laquelle 2 souris hybrides (CBAxC57B1/6) F1 sont injectées par voie intrapéritonéale avec 10 ml de solution de Hank avec de l'héparine (10 U/ml), l'abdomen est doucement massé pendant 2-3 minutes . Ensuite, l'animal est abattu par décapitation, la paroi abdominale est soigneusement percée au niveau de l'aine et l'exsudat est aspiré à travers l'aiguille avec une seringue. Les cellules d'exsudat péritonéal sont lavées deux fois avec la solution de Hank, en les centrifugant pendant 10-15 minutes à 200 g. Puis une suspension cellulaire est préparée avec une concentration de 10 ± 1 million/ml de milieu RPMI 1640. Le comptage est effectué dans une chambre Goryaev.

4. Le système MIGROSCRIN est assemblé, qui est un support pour la fixation directionnelle et standard des embouts avec des cultures cellulaires dans une position strictement verticale à une hauteur donnée au-dessus du centre du puits d'une plaque de culture à 96 puits, et comprend également 92 embouts pour une pipette automatique de Costar, USA (Fig. .7.7).

Insérez les pieds du trépied dans les puits d'angle de la plaque. La suspension cellulaire est collectée avec une pipette automatique dans des pointes - 5 μl chacune, rincée des cellules en excès par un seul trempage dans le milieu et insérée verticalement dans les douilles du support du système. Le portoir rempli de pointes est maintenu à température ambiante pendant 1 heure sur une surface strictement horizontale. Pendant ce temps, les cellules de la suspension se déposent au fond des puits, où se forment des microcultures cellulaires standards.

5. Retirez délicatement le support de pointes de la plaque. La plaque de microculture de cellules est placée en position strictement horizontale dans un incubateur à CO 2 où elle est cultivée pendant 20 heures Au cours de la culture, les cellules migrent le long du fond du puits.

6. La quantification des résultats après incubation est effectuée à la loupe binoculaire, en évaluant visuellement la taille de la colonie sur une échelle à l'intérieur de l'oculaire. Les microcultures ont la forme d'un cercle. Les enquêteurs déterminent ensuite le diamètre moyen des colonies à partir des résultats des mesures de colonies dans 4 puits expérimentaux ou témoins. L'erreur de mesure est de ±1 mm.

L'indice de migration (MI) est calculé par la formule :

L'échantillon a une activité MYTHE si les valeurs MI sont égales à

Pour une unité conventionnelle (U) de l'activité MYTH, la valeur inverse est prise égale à la valeur de la plus forte dilution de l'échantillon (échantillon), à laquelle l'indice de migration est de 0,6 ± 0,2.

L'activité biologique du PEOα est estimé par son effet cytotoxique sur la lignée de fibroblastes transformés L-929. Le TNFa recombinant est utilisé comme contrôle positif et les cellules dans un milieu de culture sont utilisées comme contrôle négatif.

L'indice cytotoxique (IC) est calculé :

où une- le nombre de cellules vivantes dans le témoin ; b- le nombre de cellules vivantes dans l'expérience.

Riz. 7.7. Schéma MIGROSCRIN - dispositifs d'évaluation quantitative de la migration des cultures cellulaires

Les cellules sont colorées avec un colorant (bleu de méthylène), qui n'est inclus que dans les cellules mortes.

Pour une unité classique d'activité TNF, on prend la valeur de la dilution inverse de l'échantillon, nécessaire pour obtenir 50% de cytotoxicité cellulaire. L'activité spécifique de l'échantillon est le rapport de l'activité en unités arbitraires pour 1 ml à la concentration de la protéine contenue dans l'échantillon.

Coloration intracellulaire des cytokines. Un changement dans le rapport des cellules produisant diverses cytokines peut refléter la pathogenèse de la maladie et servir de critère pour le pronostic de la maladie et l'évaluation de la thérapie.

La méthode de coloration intracellulaire détermine l'expression de la cytokine au niveau d'une cellule. La cytométrie en flux vous permet de compter le nombre de cellules exprimant une cytokine particulière.

Listons les principales étapes du dosage des cytokines intracellulaires.

Les cellules non stimulées produisent de petites quantités de cytokines, qui, en règle générale, ne sont pas déposées; par conséquent, une étape importante dans l'évaluation des cytokines intracellulaires est la stimulation des lymphocytes et le blocage de la libération de ces produits par les cellules.

L'activateur de la protéine kinase C phorbol-12-myristate-13-acétate (PMA) en combinaison avec l'ionophore calcique ionomycine (IN) est le plus souvent utilisé comme inducteur de cytokines. L'utilisation de cette association provoque la synthèse d'une large gamme de cytokines : IFNu, IL-4, IL-2, TNFα. L'inconvénient de l'utilisation du FMA-IN est le problème de la détection des molécules CD4 à la surface des lymphocytes après une telle activation. De plus, la production de cytokines par les lymphocytes T est induite à l'aide de mitogènes (PHA). Les lymphocytes B et les monocytes stimulent

Les cellules mononucléaires sont incubées en présence d'inducteurs de la production de cytokines et d'un bloqueur de leur transport intracellulaire, la brefeldine A ou monensine, pendant 2 à 6 heures.

Les cellules sont ensuite remises en suspension dans une solution tampon. Pour la fixation, ajouter 2 % de formaldéhyde, incuber pendant 10-15 min à température ambiante.

Puis les cellules sont traitées avec de la saponine, qui augmente la perméabilité de la membrane cellulaire, et colorées avec des anticorps monoclonaux spécifiques des cytokines à doser. La coloration préliminaire des marqueurs de surface (CD4, CD8) augmente la quantité d'informations obtenues sur la cellule et permet de déterminer plus précisément son affiliation à la population.

Il existe certaines limitations dans l'application des méthodes décrites ci-dessus. Ainsi, avec leur aide, il est impossible d'analyser la synthèse des cytokines par une seule cellule, il est impossible de déterminer le nombre de cellules productrices de cytokines dans une sous-population, il est impossible de déterminer si les cellules productrices de cytokines expriment des marqueurs uniques, si différentes cytokines sont synthétisées par des cellules différentes ou par les mêmes. La réponse à ces questions est obtenue en utilisant d'autres méthodes de recherche. Pour déterminer la fréquence des cellules productrices de cytokines dans la population, la méthode de dilution limite et la variante ELISPOT du dosage immuno-enzymatique (voir chapitre 4) sont utilisées.

Méthode d'hybridation in situ. La méthode comprend :

2) fixation au paraformaldéhyde ;

3) détection de l'ARNm à l'aide d'ADNc marqué. Dans certains cas, l'ARNm des cytokines est déterminé sur des coupes à l'aide d'une PCR radio-isotopique.

Immunofluorescence. La méthode comprend :

1) congélation de l'organe et préparation des coupes du cryostat ;

2) fixation ;

3) traitement des coupes avec des anticorps anti-cytokines marqués à la fluorescéine ;

4) observation visuelle de la fluorescence.

Ces techniques (hybridation sur place et immunofluorescence) sont rapides et ne dépendent pas des concentrations seuils du produit sécrété. Cependant, ils ne déterminent pas la quantité de cytokine sécrétée et peuvent être techniquement complexes. Une variété de surveillance attentive des réactions non spécifiques est nécessaire.

En utilisant les méthodes présentées pour évaluer les cytokines, des processus pathologiques associés à des troubles du système des cytokines à différents niveaux ont été identifiés.

Ainsi, l'évaluation du système des cytokines est extrêmement importante pour caractériser l'état du système immunitaire de l'organisme. L'étude de différents niveaux du système des cytokines permet d'obtenir des informations sur l'activité fonctionnelle de différents types de cellules immunocompétentes, la sévérité du processus inflammatoire, son passage au niveau systémique et le pronostic de la maladie.

Questions et tâches

1. Énumérez les propriétés générales des cytokines.

2. Donnez la classification des cytokines.

3. Énumérez les principaux composants du système de cytokines.

4. Dressez la liste des cellules productrices de cytokines.

5. Décrire les familles de récepteurs de cytokines.

6. Quels sont les mécanismes de fonctionnement du réseau des cytokines ?

7. Parlez-nous de la production de cytokines dans le système immunitaire inné.

8. Quelles sont les principales approches de l'évaluation complexe du système des cytokines ?

9. Quelles sont les méthodes de test des cytokines dans les fluides corporels ?

10. Quels sont les défauts du système des cytokines dans diverses pathologies ?

11. Quelles sont les principales méthodes de test biologique de l'IL-1, de l'IFN, du MIF, du TNFa dans les fluides biologiques ?

12. Décrire le processus de détermination du contenu intracellulaire des cytokines.

13. Décrivez le processus de détermination des cytokines sécrétées par une seule cellule.

14. Décrire la séquence des méthodes utilisées pour détecter un défaut au niveau du récepteur des cytokines.

15. Décrire la séquence des méthodes utilisées pour détecter un défaut au niveau des cellules productrices de cytokines.

16. Quelles informations peut-on obtenir en étudiant la production de cytokines dans une culture de cellules mononucléaires, dans du sérum sanguin ?

Les cytokines pro-inflammatoires sont synthétisées, sécrétées et agissent par leurs récepteurs sur des cellules cibles à un stade précoce de l'inflammation, participant au lancement d'une réponse immunitaire spécifique, ainsi qu'à sa phase effectrice. Ci-dessous, nous fournissons une brève description des principales cytokines pro-inflammatoires.

IL-1 - un composé sécrété lors de la stimulation antigénique par les monocytes, les macrophages, les cellules de Langerhans, les cellules dendritiques, les kératinocytes, les astrocytes cérébraux et la microglie, les cellules endothéliales, épithéliales, mésothéliales, les fibroblastes, les lymphocytes NK, les neutrophiles, les lymphocytes B, les cellules musculaires lisses, les cellules de Leydig et Cellules de Sertoli et autres Environ 10 % des basophiles et des mastocytes produisent également de l'IL-1. Ces faits indiquent que l'IL-1 peut être sécrétée directement dans le sang, le liquide tissulaire et la lymphe. Toutes les cellules dans lesquelles cette cytokine est formée ne sont pas capables de synthèse spontanée d'IL-1 et répondent par sa production et sa sécrétion en réponse à l'action d'agents infectieux et inflammatoires, de toxines microbiennes, de diverses cytokines, de fragments actifs du complément, d'une certaine coagulation sanguine active facteurs, et autres. Selon l'expression figurative d'A. Bellau, l'IL-1 est une famille de molécules pour toutes les occasions. L'IL-1 est divisée en 2 fractions - a et b, qui sont des produits de gènes différents, mais qui ont des propriétés biologiques similaires. Ces deux formes sont formées à partir des molécules précurseurs correspondantes avec le même poids moléculaire - 31 kDa. À la suite de transformations biochimiques, des polypeptides biologiquement actifs à chaîne unique d'un poids moléculaire de 17,5 kDa sont finalement formés. Presque tout l'IL-1a reste à l'intérieur de la cellule ou se lie à la membrane. Contrairement à l'IL-1a, l'IL-1b est activement sécrétée par les cellules et est la principale forme de sécrétion de l'IL-1 chez l'homme. En même temps, les deux interleukines ont le même spectre d'activité biologique et entrent en compétition pour se lier au même récepteur. Cependant, il faut tenir compte du fait que l'IL-1a est principalement un médiateur de réactions protectrices locales, tandis que l'IL-1b agit à la fois localement et au niveau systémique. Des expériences avec de l'IL-1 recombinante ont montré que cette cytokine a au moins 50 fonctions différentes et que les cellules de presque tous les organes et tissus servent de cibles. L'influence de l'IL-1 est principalement dirigée vers Th1, bien qu'elle soit capable de stimuler les lymphocytes Th2 et B. Dans la moelle osseuse, sous son influence, le nombre de cellules hématopoïétiques au stade de la mitose augmente. L'IL-1 peut agir sur les neutrophiles, augmentant leur activité motrice et favorisant ainsi la phagocytose. Cette cytokine est impliquée dans la régulation des fonctions de l'endothélium et du système de coagulation sanguine, induisant une activité procoagulante, la synthèse de cytokines pro-inflammatoires, et l'expression de molécules adhésives à la surface de l'endothélium, qui assurent le roulement et la fixation des neutrophiles et des lymphocytes, entraînant le développement d'une leucopénie et d'une neutropénie dans le lit vasculaire. Agissant sur les cellules du foie, il stimule la formation des protéines de phase aiguë. Il a été établi que l'IL-1 est le principal médiateur du développement de l'inflammation locale et de la réponse de phase aiguë au niveau du corps. De plus, il accélère la croissance des vaisseaux sanguins après qu'ils ont été endommagés. Sous l'influence de l'IL-1, la concentration de fer et de zinc dans le sang diminue et l'excrétion de sodium augmente. Enfin, comme récemment établi, l'IL-1 est capable d'augmenter la quantité d'oxyde nitrique circulant. Ce dernier est connu pour jouer un rôle extrêmement important dans la régulation de la pression artérielle, favorise la désagrégation plaquettaire et améliore la fibrinolyse. Il convient de noter que sous l'influence de l'IL-1, la formation de rosettes de neutrophiles et de lymphocytes avec plaquettes augmente, ce qui joue un rôle important dans la mise en œuvre de la résistance non spécifique, de l'immunité et de l'hémostase (Yu.A. Vitkovsky). Tout cela suggère que l'IL-1 stimule le développement de tout un complexe de réactions protectrices de l'organisme visant à limiter la propagation de l'infection, à éliminer les micro-organismes envahisseurs et à restaurer l'intégrité des tissus endommagés. L'IL-1 a un effet sur les chondrocytes, les ostéoclastes, les fibroblastes et les cellules b pancréatiques. Sous son influence, la sécrétion d'insuline, d'ACTH et de cortisol augmente. L'ajout d'IL-1b ou de TNFa à la culture de cellules hypophysaires primaires réduit la sécrétion d'hormone stimulant la thyroïde.

L'IL-1 est produite dans le système nerveux central, où elle peut agir comme médiateur. Sous l'influence de l'IL-1, le sommeil se produit, accompagné de la présence d'un rythme a (sommeil à ondes lentes). Il favorise également la synthèse et la sécrétion du facteur de croissance nerveuse par les astrocytes. Il a été montré que la teneur en IL-1 augmente au cours du travail musculaire. Sous l'influence de l'IL-1, la production d'IL-1 elle-même, ainsi que d'IL-2, IL-4, IL-6, IL-8 et TNFa, est améliorée. Ce dernier induit également la synthèse d'IL-1, IL-6 et IL-8.

De nombreux effets pro-inflammatoires de l'IL-1 sont réalisés en association avec le TNFa et l'IL-6 : induction de fièvre, anorexie, influence sur l'hématopoïèse, participation à la défense anti-infectieuse non spécifique, sécrétion de protéines de phase aiguë, et autres (AS Simbirtsev) .

IL-6- un monomère de poids moléculaire 19-34 kDa. Il est produit par des monocytes stimulés, des macrophages, des endothéliocytes, des Th2, des fibroblastes, des hépatocytes, des cellules de Sertoli, des cellules du système nerveux, des thyrocytes, des cellules des îlots de Langerhans, etc. Avec l'IL-4 et l'IL-10, il assure la la croissance et la différenciation des lymphocytes B, favorisant la transition de ces derniers en producteurs d'anticorps. De plus, comme l'IL-1, il stimule les hépatocytes, entraînant la formation de protéines de phase aiguë. L'IL-6 agit sur les cellules progénitrices hématopoïétiques et, en particulier, stimule la mégacaryocytopoïèse. Ce composé a une activité antivirale. Il existe des cytokines qui font partie de la famille IL-6 - il s'agit de l'oncostatine M (OnM), un facteur qui inhibe la leucémie, le facteur neurotrope ciliaire, la cardiotropine-1. Leur influence n'affecte pas le système immunitaire. La famille IL-6 a un effet sur les cellules souches embryonnaires, provoque une hypertrophie du myocarde, la synthèse de BV, le maintien de la prolifération des cellules myélomateuses et des précurseurs hématopoïétiques, la différenciation des macrophages, des ostéoclastes, des cellules nerveuses, une augmentation de la thrombocytopoïèse, etc.

Il convient de noter que les souris présentant une inactivation ciblée (knockout) du gène codant pour un composant commun des récepteurs de la famille des cytokines IL-6 développent de nombreuses anomalies dans divers systèmes de l'organisme incompatibles avec la vie. Parallèlement à une violation de la cardiogenèse dans les embryons de ces souris, il y a une forte diminution du nombre de cellules progénitrices de diverses rangées hématopoïétiques, ainsi qu'une forte diminution de la taille du thymus. Ces faits indiquent l'extrême importance de l'IL-6 dans la régulation des fonctions physiologiques (A.A. Yarilin).

Il existe des relations de régulation mutuelle très complexes entre les cytokines pro-inflammatoires qui agissent comme des synergistes. Ainsi, l'IL-6 inhibe la production d'IL-1 et de TNFa, bien que ces deux cytokines soient des inducteurs de la synthèse d'IL-6. De plus, l'IL-6, agissant sur le système hypothalamo-hypophysaire, entraîne une augmentation de la production de cortisol, qui inhibe l'expression du gène IL-6, ainsi que des gènes d'autres cytokines pro-inflammatoires.

La famille IL-6 comprend également oncostatine M (OnM), avec un spectre d'activité extrêmement large. Son poids moléculaire est de 28 kDa. Il a été établi que l'OnM est capable d'inhiber la croissance d'un certain nombre de tumeurs. Sous son influence, la formation d'IL-6, activateur du plasminogène, de peptides vasoactifs de l'intestin, ainsi que de BOV est stimulée. Il résulte de ce qui précède que l'OnM doit jouer un rôle important dans la régulation de la réponse immunitaire, de la coagulation sanguine et de la fibrinolyse.

IL-8 appartient à la famille dite des chimiokines qui stimulent la chimiotaxie et la chimiocinèse et comprend jusqu'à 60 substances individuelles avec leurs propres caractéristiques structurelles et propriétés biologiques. L'IL-8 mature existe sous plusieurs formes, différant par la longueur de la chaîne polypeptidique. La formation d'une forme ou d'une autre dépend de protéases spécifiques qui agissent sur l'extrémité N-terminale de la molécule précurseur non glycosisée. Selon les cellules qui synthétisent l'IL-8, celle-ci contient un nombre différent d'acides aminés. L'activité biologique la plus élevée a une forme d'IL-8, composée de 72 acides aminés (A.S. Simbirtsev).

L'IL-8 est libérée par les leucocytes polymorphonucléaires, les monocytes, les macrophages, les mégacaryocytes, les neutrophiles, les lymphocytes T (Tx), les fibroblastes, les chondrocytes, les kératinocytes, les cellules endothéliales et épithéliales, les hépatocytes et la microglie.

La production d'IL-8 est réalisée en réponse à l'action de composés biologiquement actifs, notamment les cytokines pro-inflammatoires, ainsi que l'IL-2, l'IL-3, l'IL-5, le GM-CSF, divers mitogènes, les lipopolysaccharides, les lectines , produits de désintégration virale, tandis que les cytokines anti-inflammatoires (IL-4, IL-10) réduisent la production d'IL-8. Son activation et sa libération se produisent également sous l'influence de la thrombine, de l'activateur du plasminogène, de la streptokinase et de la trypsine, ce qui indique une relation étroite entre la fonction de cette cytokine et le système d'hémostase.

La synthèse de l'IL-8 est réalisée sur l'action d'une variété de stimuli endogènes ou exogènes qui se produisent dans le foyer de l'inflammation lors du développement d'une réaction protectrice locale à l'introduction d'un agent pathogène. À cet égard, la production d'IL-8 a beaucoup en commun avec d'autres cytokines pro-inflammatoires. Dans le même temps, la synthèse d'IL-8 est supprimée par les hormones stéroïdes, IL-4, IL-10, Ifa et Ifg.

L'IL-8 stimule la chimiotaxie et la chimiocinèse des neutrophiles, des basophiles, des lymphocytes T (dans une moindre mesure) et des kératinocytes, provoquant la dégranulation de ces cellules. Avec l'administration intravasculaire d'IL-8, on note une granulocytopénie rapide et sévère, suivie d'une augmentation du taux de neutrophiles dans le sang périphérique. Dans ce cas, les neutrophiles migrent vers le foie, la rate, les poumons, mais pas vers les tissus endommagés. De plus, l'expérience a montré que l'administration intraveineuse d'IL-8 bloque la migration des neutrophiles vers les zones intradermiques d'inflammation.

Dans les neutrophiles non stimulés, l'IL-8 provoque la libération de protéines liées à la vitamine B 12 à partir de granules spécifiques et de gélatinase à partir de vésicules sécrétoires. La dégranulation des granules azurophiles dans les neutrophiles ne se produit qu'après leur stimulation avec la cytochalasine-B. Dans ce cas, l'élastase, la myéloperoxydase, la b-glucuronidase et d'autres élastases sont libérées et l'expression de molécules adhésives sur la membrane leucocytaire se produit, ce qui assure l'interaction du neutrophile avec l'endothélium. Il convient de noter que l'IL-8 n'est pas capable de déclencher la poussée respiratoire, mais elle peut renforcer l'effet d'autres chimiokines sur ce processus.

L'IL-8 est capable de stimuler l'angiogenèse grâce à l'activation des processus prolifératifs dans les endothéliocytes et les cellules musculaires lisses, qui joue un rôle important dans la réparation des tissus. De plus, il peut inhiber la synthèse d'IgE, qui se produit sous l'influence de l'IL-4.

Apparemment, l'IL-8 joue un rôle important dans l'immunité muqueuse locale. Chez les personnes en bonne santé, on le trouve dans les secrets des glandes salivaires, lacrymales, sudoripares, dans le colostrum. Il a été découvert que les cellules musculaires lisses de la trachée humaine sont capables de produire de petites quantités d'IL-8. Sous l'influence de la bradykinine, la production d'IL-8 augmente de 50 fois. Les bloqueurs de la synthèse des protéines inhibent la synthèse de l'IL-8. Il y a tout lieu de croire que localement l'IL-8 assure le déroulement des réactions protectrices lorsqu'elle est exposée à la flore pathogène des voies respiratoires supérieures.

IL-12 découvert il y a plus de dix ans, mais ses propriétés n'ont été étudiées que ces dernières années. Il est produit par les macrophages, les monocytes, les neutrophiles, les cellules dendritiques et les lymphocytes B activés. Dans une bien moindre mesure, les kératinocytes, les cellules de Langerhans et les lymphocytes B au repos peuvent sécréter de l'IL-12. De plus, il est produit par les cellules microgliales et les astrocytes, ce qui nécessite leur coopération. L'IL-12 est un hétérodimère constitué de deux chaînes polypeptidiques liées par covalence : lourde (45 kDa) et légère (35 kDa). L'activité biologique n'est inhérente qu'au dimère, chacune des chaînes individuelles ne possède pas de telles propriétés.

Néanmoins, les lymphocytes NK, T (CD4+ et CD8+) et, dans une moindre mesure, les lymphocytes B restent les principales cibles de l'IL-12. On peut considérer qu'il sert de lien entre les macrophages et les monocytes, contribuant à une augmentation de l'activité de Tx1 et des cellules cytotoxiques. Ainsi, cette cytokine apporte une contribution significative à la protection antivirale et antitumorale. Les inducteurs de synthèse d'IL-12 sont des composants microbiens et des cytokines pro-inflammatoires.

L'IL-12 appartient aux cytokines liant l'héparine, ce qui suggère son implication dans le processus d'hémostase.

Ces dernières années, l'IL-12 s'est avérée être une cytokine clé pour améliorer la réponse immunitaire à médiation cellulaire et la défense anti-infectieuse efficace contre les virus, les bactéries, les champignons et les protozoaires. Les effets protecteurs de l'IL-12 dans les infections sont médiés par des mécanismes dépendants de l'Ifg, une production accrue d'oxyde nitrique et une infiltration de lymphocytes T. Cependant, son effet principal est de synthétiser Ifg. Cette dernière, s'accumulant dans l'organisme, favorise la synthèse d'IL-12 par les macrophages. La fonction la plus importante de l'IL-12 est la direction de la différenciation Tx0 vers Tx1. Dans ce processus, l'IL-12 est un synergiste de l'Ifg. Pendant ce temps, après différenciation, Th1 n'a plus besoin d'IL-12 en tant que molécule costimulatrice. La nature de la réponse immunitaire dépend largement de l'IL-12 : qu'elle se développe selon l'immunité cellulaire ou humorale.

L'une des fonctions les plus importantes de l'IL-12 est une forte augmentation de la différenciation des lymphocytes B en cellules productrices d'anticorps. Cette cytokine est utilisée pour traiter les patients souffrant d'allergies et d'asthme bronchique.

L'IL-12 a un effet inhibiteur sur la production d'IL-4 par les lymphocytes T mémoire, médiée par l'APC. À son tour, l'IL-4 supprime la production et la sécrétion d'IL-12.

Les synergistes de l'IL-12 sont l'IL-2 et l'IL-7, bien que ces deux cytokines agissent souvent sur des cellules cibles différentes. L'antagoniste et inhibiteur physiologique de l'IL-12 est l'IL-10, une cytokine anti-inflammatoire typique qui inhibe la fonction Th1.

IL-16- sécrétée par les lymphocytes T, principalement stimulée par les CD4+, CD8+, les éosinophiles et les cellules épithéliales bronchiques. Une sécrétion accrue d'IL-16 a été trouvée lorsque les cellules T ont été traitées avec de l'histamine. Par nature chimique, c'est un homotétramère d'un poids moléculaire de 56000-80000 D. C'est une cytokine immunomodulatrice et pro-inflammatoire, car c'est un facteur chimiotactique pour les monocytes et les éosinophiles, ainsi que pour les lymphocytes T (CD4+), améliorant leur adhésion.

Il convient de noter que le prétraitement des CD4+ avec de l'IL-16 recombinante supprime l'activité du promoteur du VIH-1 d'environ 60 %. Sur la base des faits ci-dessus, une hypothèse a été avancée, selon laquelle l'effet de l'IL-16 sur la réplication du VIH-1 est observé au niveau de l'expression virale.

IL-17 produite par les macrophages. À l'heure actuelle, l'IL-17 recombinante a été obtenue et ses propriétés ont été étudiées. Il s'est avéré que sous l'influence de l'IL-17, les macrophages humains synthétisent et sécrètent de manière intensive des cytokines pro-inflammatoires - IL-1b et TNFa, qui dépendent directement de la dose de la cytokine étudiée. L'effet maximal est observé environ 9 heures après le début de l'incubation des macrophages avec l'IL-17 recombinante. De plus, l'IL-17 stimule la synthèse et la libération d'IL-6, d'IL-10, d'IL-12, de PgE 2 , d'antagoniste de RIL-1 et de stromalysine. Les cytokines anti-inflammatoires, IL-4 et IL-10, abolissent complètement la libération d'IL-1b induite par l'IL-17, tandis que GTFb 2 et IL-13 ne bloquent que partiellement cet effet. L'IL-10 supprime la libération induite de TNFa, tandis que l'IL-4, l'IL-13 et le GTFb 2 suppriment la sécrétion de cette cytokine dans une moindre mesure. Les faits présentés suggèrent fortement que l'IL-17 devrait jouer un rôle important dans le déclenchement et le maintien du processus inflammatoire.

IL-18 en termes d'effets biologiques, c'est un doubleur fonctionnel et un synergiste de l'IL-12. Les principaux producteurs d'IL-18 sont les macrophages et les monocytes. Dans sa structure, il est extrêmement similaire à l'IL-1. L'IL-18 est synthétisée sous la forme d'une molécule précurseur inactive, ce qui nécessite la participation de l'enzyme de conversion de l'IL-1b pour la convertir en une forme active.

Sous l'influence de l'IL-18, la résistance antimicrobienne de l'organisme augmente. Dans une infection bactérienne, l'IL-18, associée à l'IL-12 ou à l'Ifa/b, régule la production d'Ifg par les cellules Tx et NK et améliore l'expression du ligand Fas sur les lymphocytes NK et T. Récemment, il a été découvert que l'IL-18 est un activateur de CTL. Sous son influence, l'activité des cellules CD8+ vis-à-vis des cellules des tumeurs malignes est renforcée.

Comme l'IL-12, l'IL-18 favorise la différenciation préférentielle de Th0 en Th1. De plus, l'IL-18 conduit à la formation de GM-CSF et améliore ainsi la leucopoïèse et inhibe la formation d'ostéoclastes.

IL-23 se compose de 2 sous-unités (p19 et p40), qui font partie de l'IL-12. Séparément, chacune des sous-unités répertoriées n'a pas d'activité biologique, mais ensemble, comme l'IL-12, elles améliorent l'activité proliférative des lymphoblastes T et la sécrétion d'Ifg. L'IL-23 a une activité plus faible que l'IL-12.

TNF est un polypeptide d'un poids moléculaire d'environ 17 kD (composé de 157 acides aminés) et est divisé en 2 fractions - a et b. Les deux fractions ont approximativement les mêmes propriétés biologiques et agissent sur les mêmes récepteurs cellulaires. Le TNFa est sécrété par les monocytes et les macrophages, Tx1, les cellules musculaires endothéliales et lisses, les kératinocytes, les lymphocytes NK, les neutrophiles, les astrocytes, les ostéoblastes, etc. Dans une moindre mesure, le TNFa est produit par certaines cellules tumorales. Le principal inducteur de la synthèse de TNFa est le lipopolysaccharide bactérien, ainsi que d'autres composants d'origine bactérienne. De plus, la synthèse et la sécrétion de TNFa sont stimulées par des cytokines : IL-1, IL-2, Ifa et b, GM-CSF, etc. 10, G-CSF, TGFb, etc.

La principale manifestation de l'activité biologique du TNFa est l'effet sur certaines cellules tumorales. En même temps, le TNFa conduit au développement d'une nécrose hémorragique et d'une thrombose des vaisseaux sanguins afférents. Parallèlement, sous l'influence du TNFa, la cytotoxicité naturelle des monocytes, des macrophages et des cellules NK augmente. La régression des cellules tumorales est particulièrement intense sous l'action combinée du TNFa et de l'Ifg.

Sous l'influence du TNFa, la synthèse de la lipoprotéine kinase, l'une des principales enzymes qui régulent la lipogenèse, est inhibée.

Le TNFa, étant un médiateur de la cytotoxicité, est capable d'inhiber la prolifération cellulaire, la différenciation et l'activité fonctionnelle de nombreuses cellules.

Le TNFa est directement impliqué dans la réponse immunitaire. Il joue un rôle extrêmement important dans les premiers instants de la réaction inflammatoire, car il active l'endothélium et favorise l'expression de molécules adhésives, ce qui conduit à l'adhérence des granulocytes à la surface interne du vaisseau. Sous l'influence du TNFa, il se produit une migration transendothéliale des leucocytes vers le foyer de l'inflammation. Cette cytokine active les granulocytes, les monocytes et les lymphocytes et induit la production d'autres cytokines pro-inflammatoires - IL-1, IL-6, Ifg, GM-CSF, qui sont des synergistes du TNFa.

Formé localement, le TNFa au foyer de l'inflammation ou de l'infection augmente fortement l'activité phagocytaire des monocytes et des neutrophiles et, en renforçant les processus de peroxydation, contribue au développement d'une phagocytose complète. Agissant conjointement avec l'IL-2, le TNFa augmente significativement la production d'Ifg par les lymphocytes T.

Le TNFa est également impliqué dans les processus de destruction et de réparation, car il provoque la croissance des fibroblastes et stimule l'angiogenèse.

Ces dernières années, il a été établi que le TNF est un important régulateur de l'hématopoïèse. Directement ou avec d'autres cytokines, le TNF affecte tous les types de cellules hématopoïétiques.

Sous son influence, la fonction du système hypothalamo-hypophyso-surrénalien, ainsi que de certaines glandes endocrines - la glande thyroïde, les testicules, les ovaires, le pancréas et autres (A.F. Vozianov) est améliorée.

Interférons sont formés par presque toutes les cellules du corps humain, mais leur production est principalement assurée par les cellules du sang et de la moelle osseuse. La synthèse des interférons se produit sous l'influence de la stimulation antigénique, bien qu'une très faible concentration de ces composés puisse être trouvée normalement dans la moelle osseuse, les bronches, divers organes du tractus gastro-intestinal, la peau et autres. Le niveau de synthèse d'interféron est toujours plus élevé dans les cellules qui ne se divisent pas que dans les cellules qui se divisent rapidement.

Introduction.

1. Caractéristiques générales et classification des cytokines.

1.1.Mécanismes d'action.

1.2Propriétés des cytokines.

1.3 Le rôle des cytokines dans la régulation des fonctions physiologiques de l'organisme.

2. Etudes spéciales des cytokines.

2.1 L'importance des cytokines dans la pathogenèse des maladies inflammatoires du côlon chez les enfants.

2.2. Le rôle de l'oxyde nitrique et des cytokines dans le développement du syndrome de lésion pulmonaire aiguë.

3.Méthodes de détermination des cytokines

3.1 Détermination de l'activité biologique des cytokines

3.2 Quantification des cytokines à l'aide d'anticorps

3.3 Détermination des cytokines par dosage immunoenzymatique.

3.3.1 Facteur de nécrose tumorale alpha.

3.3.2 Interféron gamma.

3.3.3 Interleukine-4

3.3.4 Interleukine-8

3.3.5 Antagoniste des récepteurs de l'interleukine-1.

3.3.6 Alpha-interféron.

3.3.7 Anticorps anti-alpha-IFN.

4. Médicaments immunotropes à base de cytokines.

Liste de la littérature utilisée.

Conclusion.

Introduction.

Peu de temps s'est écoulé depuis la description des premières cytokines. Cependant, leurs recherches ont conduit à l'attribution d'une vaste section de connaissances - la cytokinologie, qui fait partie intégrante de divers domaines de connaissances et, tout d'abord, l'immunologie, qui a donné une impulsion puissante à l'étude de ces médiateurs. La cytokinologie imprègne toutes les disciplines cliniques, allant de l'étiologie et de la pathogenèse des maladies à la prévention et au traitement de diverses conditions pathologiques. Par conséquent, les chercheurs et les cliniciens doivent naviguer dans la diversité des molécules régulatrices et avoir une compréhension claire du rôle de chacune des cytokines dans les processus à l'étude. Toutes les cellules du système immunitaire ont certaines fonctions et travaillent dans une interaction bien coordonnée, qui est fournie par des substances biologiquement actives spéciales - les cytokines - régulateurs des réponses immunitaires. Les cytokines sont appelées protéines spécifiques, à l'aide desquelles diverses cellules du système immunitaire peuvent échanger des informations entre elles et coordonner leurs actions. L'ensemble et les quantités de cytokines agissant sur les récepteurs de surface cellulaire - "l'environnement des cytokines" - représentent une matrice de signaux en interaction et changeant fréquemment. Ces signaux sont complexes en raison de la grande variété de récepteurs de cytokines et parce que chaque cytokine peut activer ou inhiber plusieurs processus, y compris sa propre synthèse et la synthèse d'autres cytokines, ainsi que la formation et l'apparition de récepteurs de cytokines à la surface cellulaire. L'objectif de nos travaux est d'étudier les cytakines, leurs fonctions et propriétés, ainsi que leur application possible en médecine. Les cytokines sont de petites protéines (poids moléculaire de 8 à 80 kDa) qui agissent de manière autocrine (c'est-à-dire sur la cellule qui les produit) ou paracrine (sur les cellules situées à proximité). La formation et la libération de ces molécules hautement actives sont transitoires et étroitement régulées.

Revue de littérature.

Caractéristiques générales et classification des cytokines.

Les cytokines sont un groupe de médiateurs polypeptidiques des interactions intercellulaires, qui sont principalement impliqués dans la formation et la régulation des réponses de défense de l'organisme à l'introduction d'agents pathogènes et à la perturbation de l'intégrité des tissus, ainsi que dans la régulation d'un certain nombre de fonctions physiologiques normales. Les cytokines peuvent être isolées dans un nouveau système de régulation indépendant qui existe avec les systèmes nerveux et endocrinien pour maintenir l'homéostasie, et les trois systèmes sont étroitement interconnectés et interdépendants. Au cours des deux dernières décennies, les gènes de la plupart des cytokines ont été clonés et des analogues recombinants ont été obtenus qui reproduisent complètement les propriétés biologiques des molécules naturelles. Aujourd'hui, plus de 200 substances individuelles appartenant à la famille des cytokines sont connues. L'histoire de l'étude des cytokines commence dans les années 1940. C'est alors que furent décrits les premiers effets de la cachectine, un facteur présent dans le sérum sanguin et capable de provoquer une cachexie ou une perte de poids. Par la suite, ce médiateur a été isolé et s'est révélé être identique au facteur de nécrose tumorale (TNF). A cette époque, l'étude des cytokines procédait sur le principe de la détection d'un effet biologique quelconque, qui a servi de point de départ au nom du médiateur correspondant. Ainsi, dans les années 50, ils ont appelé l'interféron (IFN) en raison de sa capacité à interférer ou à augmenter la résistance lors d'infections virales répétées. L'interleukine-1 (IL-1) était également appelée à l'origine un pyrogène endogène, par opposition aux lipopolysaccharides bactériens, qui étaient considérés comme des pyrogènes exogènes. La prochaine étape dans l'étude des cytokines, datant des années 60-70, est associée à la purification de molécules naturelles et à une caractérisation complète de leur action biologique. À cette époque, la découverte du facteur de croissance des lymphocytes T, maintenant connu sous le nom d'IL-2, et d'un certain nombre d'autres molécules qui stimulent la croissance et l'activité fonctionnelle des lymphocytes T, B et d'autres types de leucocytes. En 1979, le terme « interleukines » a été proposé pour les désigner et les systématiser, c'est-à-dire les médiateurs qui communiquent entre les leucocytes. Cependant, il est vite devenu clair que les effets biologiques des cytokines s'étendent bien au-delà du système immunitaire, et donc le terme « cytokines » précédemment proposé, qui a survécu jusqu'à ce jour, est devenu plus acceptable. Un tournant révolutionnaire dans l'étude des cytokines s'est produit au début des années 80 après le clonage de gènes d'interféron murin et humain et la production de molécules recombinantes qui reproduisaient complètement les propriétés biologiques des cytokines naturelles. Suite à cela, il a été possible de cloner des gènes et autres médiateurs de cette famille. Une étape importante dans l'histoire des cytokines a été l'utilisation clinique des interférons recombinants et en particulier de l'IL-2 recombinante pour le traitement du cancer. Les années 1990 ont été marquées par la découverte de la structure des sous-unités des récepteurs des cytokines et la formation du concept de "réseau de cytokines", et le début du 21e siècle a été marqué par la découverte de nombreuses nouvelles cytokines par analyse génétique. Les cytokines comprennent les interférons, les facteurs de stimulation des colonies (CSF), les chimiokines, les facteurs de croissance transformants ; facteur de nécrose tumoral; interleukines avec des numéros de série historiques établis et quelques autres médiateurs endogènes. Les interleukines dont les numéros de série commencent à 1 n'appartiennent pas à un sous-groupe de cytokines associées à une fonction commune. Ils peuvent à leur tour être divisés en cytokines pro-inflammatoires, en facteurs de croissance et de différenciation des lymphocytes et en cytokines régulatrices individuelles. Le nom « interleukine » est attribué à un médiateur nouvellement découvert si les critères suivants élaborés par le comité de nomenclature de l'Union internationale des sociétés d'immunologie sont remplis : clonage moléculaire et expression du gène du facteur étudié, présence d'un nucléotide unique et séquence d'acides aminés lui correspondant, obtenant des anticorps monoclonaux neutralisants. De plus, la nouvelle molécule doit être produite par des cellules du système immunitaire (lymphocytes, monocytes ou autres types de leucocytes), avoir une fonction biologique importante dans la régulation de la réponse immunitaire et des fonctions supplémentaires, en raison desquelles elle ne peut pas être administrée un nom fonctionnel. Enfin, les propriétés répertoriées de la nouvelle interleukine devraient être publiées dans une revue scientifique à comité de lecture. La classification des cytokines peut être effectuée selon leurs propriétés biochimiques et biologiques, ainsi que selon les types de récepteurs à travers lesquels les cytokines exercent leurs fonctions biologiques. La classification des cytokines par structure (tableau 1) prend en compte non seulement la séquence d'acides aminés, mais principalement la structure tertiaire de la protéine, qui reflète plus précisément l'origine évolutive des molécules.

Tableau 1. Classification des cytokines par structure.

Le clonage de gènes et l'analyse de la structure des récepteurs des cytokines ont montré que, tout comme les cytokines elles-mêmes, ces molécules peuvent être divisées en plusieurs types selon la similarité des séquences d'acides aminés et l'organisation des domaines extracellulaires (Tableau 2). L'une des plus grandes familles de récepteurs de cytokines est appelée la famille des récepteurs de l'hématopoïétine ou la famille des récepteurs de cytokines de type I. Une caractéristique de la structure de ce groupe de récepteurs est la présence de 4 cystéines dans la molécule et la séquence d'acides aminés Trp-Ser-X-Trp-Ser (WSXWS), située à une courte distance de la membrane cellulaire. Les récepteurs des cytokines de classe II interagissent avec les interférons et l'IL-10. Les deux premiers types de récepteurs ont une homologie entre eux. Les groupes de récepteurs suivants assurent une interaction avec les cytokines de la famille des facteurs de nécrose tumorale et de la famille IL-1. Actuellement, plus de 20 récepteurs de chimiokines différents sont connus pour interagir avec divers degrés d'affinité avec un ou plusieurs ligands de la famille des chimiokines. Les récepteurs de chimiokines appartiennent à la superfamille des récepteurs de la rhodopsine, ont 7 domaines transmembranaires et signalent via les protéines G.

Tableau 2. Classification des récepteurs de cytokines.

De nombreux récepteurs de cytokines sont constitués de 2 à 3 sous-unités codées par différents gènes et exprimées indépendamment. Dans ce cas, la formation d'un récepteur de haute affinité nécessite l'interaction simultanée de toutes les sous-unités. Un exemple d'une telle organisation des récepteurs des cytokines est la structure du complexe récepteur de l'IL-2. La découverte du fait que certaines sous-unités du complexe récepteur de l'IL-2 sont communes à l'IL-2 et à certaines autres cytokines a été surprenante. Ainsi, la chaîne β est simultanément un composant du récepteur de l'IL-15, et la chaîne γ sert de sous-unité commune des récepteurs de l'IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 et IL-21. Cela signifie que toutes les cytokines mentionnées, dont les récepteurs sont également constitués de 2-3 polypeptides individuels, utilisent la chaîne γ comme composant de leurs récepteurs, de plus, le composant responsable de la transmission du signal. Dans tous les cas, la spécificité de l'interaction pour chaque cytokine est apportée par d'autres sous-unités de structure différente. Parmi les récepteurs de cytokines, il existe 2 sous-unités de récepteurs plus courantes qui transmettent un signal après avoir interagi avec différentes cytokines. Il s'agit d'une sous-unité de récepteur βc (gp140) commune pour les récepteurs IL-3, IL-5 et GM-CSF, ainsi que d'une sous-unité de récepteur gp130 partagée par les membres de la famille IL-6. La présence d'une sous-unité signal commune dans les récepteurs de cytokines constitue l'une des approches pour leur classification, car elle permet de trouver des points communs à la fois dans la structure des ligands et dans les effets biologiques.

Le tableau 3 montre une classification structurelle et fonctionnelle combinée, où toutes les cytokines sont divisées en groupes, en tenant principalement compte de leur activité biologique, ainsi que des caractéristiques structurelles ci-dessus des molécules de cytokines et de leurs récepteurs.

Tableau 3. Classification structurale et fonctionnelle des cytokines.

Familles de cytokines	Sous-groupes et ligands	Fonctions biologiques de base
Interférons de type I	IFN a, b, d, k, w, t, IL-28, IL-29 (IFN l)	Activité antivirale, antiproliférative, action immunomodulatrice
Facteurs de croissance des cellules hématopoïétiques	Facteur de cellules souches (kit-ligand, facteur d'acier), ligand Flt-3, G-CSF, M-CSF, IL-7, IL-11 ligands gp140 : IL-3, IL-5, GM-CSF	Stimulation de la prolifération et de la différenciation de divers types de cellules progénitrices dans la moelle osseuse, activation de l'hématopoïèse Erythropoïétine, Thrombopoïétine
Superfamille de l'interleukine-1 et du FGF	Famille FRF : FGF acide, FGF basique, FRF3 - FRF23 Famille IL-1 (F1-11) : IL-1α, IL-1β, antagoniste des récepteurs de l'IL-1, IL-18, IL-33, etc.	Activation de la prolifération des fibroblastes et des cellules épithéliales Action pro-inflammatoire, activation de l'immunité spécifique
Famille du facteur de nécrose tumorale	TNF, lymphotoxines α et β, Fas-ligand, etc.	Effet pro-inflammatoire, régulation de l'apoptose et interaction intercellulaire des cellules immunocompétentes
Famille des interleukines-6	ligands gp130 : IL-6, IL-11, IL-31, Oncostatine-M, Cardiotropine-1, Facteur inhibiteur de la leucémie, Facteur neurotrophique ciliaire	Action pro-inflammatoire et immunorégulatrice
Chimiokines	SS, SHS (IL-8), SH3S, S	Régulation de la chimiotaxie de divers types de leucocytes
Famille des interleukines-10	IL-10,19,20,22,24,26	Action immunosuppressive
Famille des interleukines-12		Régulation de la différenciation des lymphocytes T des auxiliaires
Cytokines des clones T-helper et fonctions régulatrices des lymphocytes	Aides en T de type 1 : IL-2, IL-15, IL-21, IFNg Aides en T 2 types : IL-4, IL-5, IL-10, IL-13 Ligands de la chaîne γ du récepteur IL-2 : IL-7 TSLP	Activation de l'immunité cellulaire Activation de l'immunité humorale, effet immunomodulateur Stimulation de la différenciation, de la prolifération et des propriétés fonctionnelles de divers types de lymphocytes, DC, cellules NK, macrophages, etc.
Famille des interleukines 17	IL-17A, B, C, D, E, F	Activation de la synthèse des cytokines pro-inflammatoires
Superfamille du facteur de croissance nerveuse, du facteur de croissance plaquettaire et des facteurs de croissance transformants	Famille des facteurs de croissance nerveuse : NGF, facteur neurotrophique dérivé du cerveau Facteurs de croissance dérivés des plaquettes (PDGF), facteurs de croissance angiogéniques (VEGF) Famille TRF : TRFb, activines, inhibines, Nodal, Protéines morphogéniques osseuses, Substance inhibitrice mullérienne	Régulation de l'inflammation, de l'angiogenèse, de la fonction neuronale, du développement embryonnaire et de la régénération tissulaire
Famille des facteurs de croissance épidermique	ERF, TRFα, etc.
Famille de facteurs de croissance analogues à l'insuline	IRF-I, IRF-II	Stimulation de la prolifération de divers types cellulaires

Le premier groupe comprend les interférons de type I et est le plus simple dans son organisation, puisque toutes les molécules qu'il contient ont une structure similaire et en grande partie les mêmes fonctions associées à la protection antivirale. Le deuxième groupe comprenait des facteurs de croissance et de différenciation des cellules hématopoïétiques qui stimulent le développement de cellules progénitrices hématopoïétiques, à partir de la cellule souche. Ce groupe comprend des cytokines étroitement spécifiques à des lignées individuelles de différenciation des cellules hématopoïétiques (érythropoïétine, thrombopoïétine et IL-7, qui agit sur les précurseurs des lymphocytes tuberculeux), ainsi que des cytokines à spectre d'activité biologique plus large, telles que IL-3, IL-11, facteurs de stimulation des colonies. Dans le cadre de ce groupe de cytokines, des ligands gp140 avec une sous-unité de récepteur commune, ainsi que la thrombopoïétine et l'érythropoïétine, ont été isolés en raison de la similitude de l'organisation structurelle des molécules. Les cytokines des superfamilles FGF et IL-1 ont un haut degré d'homologie et une structure protéique similaire, ce qui confirme l'origine commune. Cependant, en termes de manifestations d'activité biologique, le FGF diffère à bien des égards des agonistes de la famille IL-1. La famille des molécules d'IL-1, en plus des noms fonctionnels, est actuellement désignée F1-F11, où F1 correspond à IL-1α, F2 - IL-1β, F3 - antagoniste du récepteur IL-1, F4 - IL-18. Les membres restants de la famille ont été découverts à la suite d'une analyse génétique et ont une homologie assez élevée avec les molécules d'IL-1, cependant, leurs fonctions biologiques n'ont pas été complètement élucidées. Les groupes de cytokines suivants comprennent les familles IL-6 (ligands de la sous-unité commune du récepteur gp130), le facteur de nécrose tumorale et les chimiokines, représentés par le plus grand nombre de ligands individuels et répertoriés dans leur intégralité dans leurs chapitres respectifs. La famille des facteurs de nécrose tumorale est formée principalement sur la base de similitudes dans la structure des ligands et de leurs récepteurs, qui consistent en trois sous-unités identiques liées de manière non covalente qui forment des molécules biologiquement actives. Parallèlement, selon leurs propriétés biologiques, cette famille comprend des cytokines aux activités bien différentes. Par exemple, le TNF est l'une des cytokines pro-inflammatoires les plus frappantes, le ligand Fas provoque l'apoptose des cellules cibles et le ligand CD40 fournit un signal stimulant lors de l'interaction intercellulaire entre les lymphocytes T et B. De telles différences dans l'activité biologique de molécules structurellement similaires sont principalement déterminées par les caractéristiques de l'expression et de la structure de leurs récepteurs, par exemple la présence ou l'absence d'un domaine de «mort» intracellulaire qui détermine l'apoptose cellulaire. Ces dernières années, les familles IL-10 et IL-12 ont également été reconstituées avec de nouveaux membres qui ont reçu des numéros de série d'interleukines. Vient ensuite un groupe très complexe de cytokines, qui sont des médiateurs de l'activité fonctionnelle des lymphocytes T auxiliaires. L'inclusion dans ce groupe repose sur deux grands principes : 1) l'appartenance à des cytokines synthétisées par Tx1 ou Tx2, qui détermine le développement d'un type de réactions immunologiques à prédominance humorale ou cellulaire, 2) la présence d'une sous-unité réceptrice commune - la chaîne gamma du complexe récepteur IL-2. Parmi les ligands de la chaîne gamma, l'IL-4 a en outre été isolé, qui possède également des sous-unités de récepteur communes avec l'IL-13, ce qui détermine en grande partie l'activité biologique partiellement chevauchante de ces cytokines. De même isolé IL-7, qui a une structure commune de récepteurs avec TSLP. Les avantages de cette classification sont liés à la prise en compte simultanée des propriétés biologiques et biochimiques des cytokines. L'opportunité de cette approche est actuellement confirmée par la découverte de nouvelles cytokines par analyse génétique du génome et la recherche de gènes structurellement similaires. Grâce à cette méthode, la famille des interférons de type I, IL-1, IL-10, IL-12, s'est considérablement élargie, une nouvelle famille d'analogues de cytokines de l'IL-17 est apparue, déjà composée de 6 membres. Apparemment, dans un avenir proche, l'émergence de nouvelles cytokines se produira beaucoup plus lentement, puisque l'analyse du génome humain est presque terminée. Des changements sont très probablement possibles en raison du raffinement des variantes des interactions ligand-récepteur et des propriétés biologiques, qui permettront à la classification des cytokines d'acquérir sa forme finale.

Mécanismes d'action.

B. Récepteurs de cytokines. Les cytokines sont des substances de signalisation hydrophiles dont l'action est médiée par des récepteurs spécifiques situés sur la face externe de la membrane plasmique. La liaison des cytokines au récepteur (1) conduit par une série d'étapes intermédiaires (2-5) à l'activation de la transcription de certains gènes (6).Les récepteurs des cytokines eux-mêmes n'ont pas d'activité tyrosine kinase (à quelques exceptions près) . Après liaison à la cytokine (1), les molécules réceptrices s'associent pour former des homodimères. De plus, ils peuvent former des hétérodimères par association avec des protéines de transport de signal [BPS (STP)] ou stimuler la dimérisation des BPS eux-mêmes (2). Les récepteurs des cytokines de classe I peuvent s'agréger avec trois types de RBP : les protéines GP130, βc ou γc. Ces protéines accessoires ne sont pas capables de lier les cytokines elles-mêmes, mais elles effectuent la transduction du signal vers les tyrosine kinases (3).

Comme exemple de transduction de signal à partir de cytokines, le schéma montre comment le récepteur de l'IL-6 (IL-6), après liaison à un ligand (1), stimule la dimérisation de GP130 (2). Le dimère de protéine membranaire GP130 lie et active la tyrosine kinase cytoplasmique de la famille JAK (Janus kinases à deux centres actifs) (3). Les Janus kinases phosphorylent les récepteurs des cytokines, les RBP et diverses protéines cytoplasmiques qui effectuent une transduction supplémentaire du signal ; ils phosphorylent également les facteurs de transcription - transducteurs de signal et activateurs de la transcription [PSAT (STAT, de l'anglais transducteurs de signal et activateurs de la transcription)]. Ces protéines appartiennent à la famille des BPS qui possèdent dans leur structure un domaine SH3 reconnaissant les résidus phosphotyrosine (voir p. 372). Ils ont donc la propriété de s'associer à un récepteur phosphorylé des cytokines. Si la molécule de PSAT est alors phosphorylée (4), le facteur devient actif et forme un dimère (5). Après translocation dans le noyau, le dimère se lie comme facteur de transcription au promoteur (voir p. 240) du gène initié et induit sa transcription (6).Certains récepteurs de cytokines peuvent perdre leur domaine extracellulaire de liaison au ligand en raison de la protéolyse (non indiqué dans le schéma). Le domaine pénètre dans la circulation sanguine, où il entre en compétition pour se lier à la cytokine, ce qui réduit la concentration de la cytokine dans le sang.Ensemble, les cytokines forment un réseau de régulation (cascade de cytokines) à effet multifonctionnel. Le chevauchement mutuel entre les cytokines conduit au fait que dans l'action de beaucoup d'entre elles, une synergie est observée et certaines cytokines sont des antagonistes. Souvent, dans le corps, vous pouvez observer toute la cascade de cytokines avec une rétroaction complexe.

propriétés des cytokines.

Propriétés générales des cytokines, grâce auxquelles ces médiateurs peuvent être combinés dans un système de régulation indépendant.

1. Les cytokines sont des polypeptides ou des protéines, souvent glycosylées, dont la plupart ont des MM de 5 à 50 kDa. Les molécules de cytokines biologiquement actives peuvent consister en une, deux, trois ou plus de sous-unités identiques ou différentes.

2. Les cytokines n'ont pas de spécificité antigénique d'action biologique. Ils affectent l'activité fonctionnelle des cellules impliquées dans les réactions de l'immunité innée et acquise. Néanmoins, en agissant sur les lymphocytes T et B, les cytokines sont capables de stimuler les processus induits par les antigènes dans le système immunitaire.

3. Pour les gènes de cytokines, il existe trois variantes d'expression : a) expression spécifique à certains stades du développement embryonnaire, b) expression constitutive pour la régulation d'un certain nombre de fonctions physiologiques normales, c) type d'expression inductible, caractéristique de la plupart des cytokines. En effet, la plupart des cytokines en dehors de la réponse inflammatoire et de la réponse immunitaire ne sont pas synthétisées par les cellules. L'expression des gènes de cytokines commence en réponse à la pénétration d'agents pathogènes dans le corps, à une irritation antigénique ou à des lésions tissulaires. Les structures moléculaires associées aux agents pathogènes constituent l'un des inducteurs les plus puissants de la synthèse des cytokines pro-inflammatoires. Pour démarrer la synthèse des cytokines des lymphocytes T, l'activation des cellules avec un antigène spécifique avec la participation du récepteur de l'antigène des lymphocytes T est nécessaire.

4. Les cytokines sont synthétisées en réponse à une stimulation pendant une courte période de temps. La synthèse est interrompue par divers mécanismes d'autorégulation, y compris une instabilité accrue de l'ARN et par l'existence de rétroactions négatives médiées par les prostaglandines, les hormones corticostéroïdes et d'autres facteurs.

5. La même cytokine peut être produite par différents types de cellules d'origine histogénétique du corps dans différents organes.

6. Les cytokines peuvent être associées aux membranes des cellules les synthétisant, ayant un spectre complet d'activité biologique sous la forme d'une forme membranaire et manifestant leur effet biologique lors du contact intercellulaire.

7. Les effets biologiques des cytokines sont médiés par des complexes de récepteurs cellulaires spécifiques qui se lient aux cytokines avec une très haute affinité, et les cytokines individuelles peuvent utiliser des sous-unités de récepteurs communes. Les récepteurs de cytokines peuvent exister sous une forme soluble, conservant la capacité de se lier aux ligands.

8. Les cytokines ont un effet biologique pléiotrope. La même cytokine peut agir sur de nombreux types de cellules, provoquant des effets différents selon le type de cellules cibles (Fig. 1). L'effet pléiotrope des cytokines est fourni par l'expression des récepteurs des cytokines sur des types cellulaires d'origines et de fonctions différentes et par la transduction du signal à l'aide de plusieurs messagers intracellulaires et facteurs de transcription différents.

9. L'interchangeabilité de l'action biologique est caractéristique des cytokines. Plusieurs cytokines différentes peuvent provoquer le même effet biologique ou avoir une activité similaire. Les cytokines induisent ou suppriment la synthèse d'elles-mêmes, d'autres cytokines et de leurs récepteurs.

10. En réponse à un signal d'activation, les cellules synthétisent simultanément plusieurs cytokines impliquées dans la formation d'un réseau de cytokines. Les effets biologiques dans les tissus et au niveau de l'organisme dépendent de la présence et de la concentration d'autres cytokines aux effets synergiques, additifs ou opposés.

11. Les cytokines peuvent influencer la prolifération, la différenciation et l'activité fonctionnelle des cellules cibles.

12. Les cytokines agissent sur les cellules de différentes manières : autocrine - sur la cellule qui synthétise et sécrète cette cytokine ; paracrine - sur les cellules situées près de la cellule productrice, par exemple, au foyer de l'inflammation ou dans l'organe lymphoïde; endocrinien - à distance sur les cellules de tous les organes et tissus après leur entrée dans la circulation. Dans ce dernier cas, l'action des cytokines ressemble à l'action des hormones (Fig. 2).

Riz. 1. Une même cytokine peut être produite par différents types cellulaires d'origine histogénétique de l'organisme dans différents organes et agir sur de nombreux types cellulaires, provoquant des effets différents selon le type de cellules cibles.

Riz. 2. Trois variantes de la manifestation de l'action biologique des cytokines.

Apparemment, la formation du système de régulation des cytokines a évolué avec le développement d'organismes multicellulaires et était due à la nécessité de former des médiateurs d'interaction intercellulaire, qui peuvent inclure des hormones, des neuropeptides, des molécules d'adhésion et quelques autres. À cet égard, les cytokines sont le système de régulation le plus universel, car elles sont capables de présenter une activité biologique à la fois à distance après la sécrétion par la cellule productrice (localement et systémiquement) et lors du contact intercellulaire, étant biologiquement actives sous la forme d'une forme membranaire. Ce système de cytokines diffère des molécules d'adhésion, qui remplissent des fonctions plus étroites uniquement avec un contact direct avec les cellules. Dans le même temps, le système des cytokines diffère des hormones, qui sont principalement synthétisées par des organes spécialisés et agissent après leur entrée dans le système circulatoire.

Le rôle des cytokines dans la régulation des fonctions physiologiques de l'organisme.

Le rôle des cytokines dans la régulation des fonctions physiologiques de l'organisme peut être divisé en 4 composantes principales :

1. Régulation de l'embryogenèse, de la ponte et du développement des organes, incl. organes du système immunitaire.

2. Régulation de certaines fonctions physiologiques normales.

3. Régulation des réactions protectrices de l'organisme aux niveaux local et systémique.

4. Régulation des processus de régénération tissulaire.

L'expression génique de cytokines individuelles se produit de manière spécifique à certains stades du développement embryonnaire. Le facteur de cellules souches, les facteurs de croissance transformants, les cytokines de la famille du TNF et les chimiokines régulent la différenciation et la migration de diverses cellules et la formation des organes du système immunitaire. Après cela, la synthèse de certaines cytokines peut ne pas reprendre, tandis que d'autres continuent à réguler les processus physiologiques normaux ou à participer au développement de réactions protectrices.

Malgré le fait que la plupart des cytokines sont des médiateurs inductibles typiques et ne sont pas synthétisées par des cellules en dehors de la réponse inflammatoire et de la réponse immunitaire dans la période postnatale, certaines cytokines ne relèvent pas de cette règle. Du fait de l'expression constitutive des gènes, certains d'entre eux sont synthétisés en permanence et circulent en quantités suffisamment importantes, régulant la prolifération et la différenciation des types cellulaires individuels tout au long de la vie. Des exemples de ce type de régulation physiologique des fonctions par les cytokines peuvent être un niveau constamment élevé d'érythropoïétine et du LCR pour assurer l'hématopoïèse. La régulation des réactions protectrices de l'organisme par les cytokines se produit non seulement au sein du système immunitaire, mais également par l'organisation de réactions protectrices au niveau de l'organisme entier en raison de la régulation de presque tous les aspects du développement de l'inflammation et du système immunitaire. réponse. Cette fonction la plus importante pour l'ensemble du système des cytokines est associée à deux directions principales de l'action biologique des cytokines - la protection contre les agents infectieux et la restauration des tissus endommagés. Les cytokines régulent principalement le développement de réactions de défense locales dans les tissus impliquant divers types de cellules sanguines, l'endothélium, le tissu conjonctif et l'épithélium. La protection au niveau local se développe par la formation d'une réaction inflammatoire typique avec ses manifestations classiques : hyperémie, développement d'œdèmes, apparition de douleurs et dysfonctionnements. La synthèse des cytokines commence lorsque les agents pathogènes pénètrent dans les tissus ou que leur intégrité est violée, ce qui se déroule généralement en parallèle. La production de cytokines fait partie intégrante de la réponse cellulaire associée à la reconnaissance par les cellules de la série myélomonocytaire de composants structuraux similaires de divers pathogènes, appelés motifs moléculaires associés aux pathogènes. Des exemples de telles structures chez les agents pathogènes sont les lipopolysaccharides de bactéries gram-négatives, les peptidoglycanes de microorganismes gram-positifs, la flagelline ou l'ADN riche en séquences CpolyG, caractéristique de l'ADN de toutes les espèces bactériennes. Les leucocytes expriment les récepteurs de reconnaissance de formes correspondants, également appelés récepteurs de type Toll (TLR), qui sont spécifiques de certains modèles structurels de micro-organismes. Après l'interaction des micro-organismes ou de leurs composants avec le TLR, une cascade de transduction du signal intracellulaire est lancée, conduisant à une augmentation de l'activité fonctionnelle des leucocytes et de l'expression des gènes de cytokines.

L'activation du TLR conduit à la synthèse de deux groupes principaux de cytokines : les cytokines pro-inflammatoires et les interférons de type I, principalement IFNα/β le développement d'une réponse inflammatoire et assurant une expansion en éventail de l'activation de différents types de cellules impliquées dans le maintien et la régulation de l'inflammation, y compris tous les types de leucocytes, les cellules dendritiques, les lymphocytes T et B, les cellules NK, les cellules endothéliales et épithéliales, les fibroblastes et autres. Ceci fournit des étapes successives dans le développement de la réponse inflammatoire, qui est le principal mécanisme de mise en œuvre de l'immunité innée. De plus, les cellules dendritiques commencent à synthétiser des cytokines de la famille IL-12, qui stimulent la différenciation des lymphocytes T auxiliaires, ce qui sert en quelque sorte de pont au début du développement de réactions immunitaires spécifiques associées à la reconnaissance de structures antigéniques des micro-organismes.

Le second mécanisme tout aussi important associé à la synthèse d'IFN assure la mise en place de la protection antivirale. Les interférons de type I présentent 4 propriétés biologiques principales :

1. Action antivirale directe en bloquant la transcription.

2. Suppression de la prolifération cellulaire, nécessaire pour bloquer la propagation du virus.

3. Activation des fonctions des cellules NK qui ont la capacité de lyser les cellules du corps infectées par le virus.

4. Augmentation de l'expression des molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe I, qui est nécessaire pour augmenter l'efficacité de la présentation des antigènes viraux par les cellules infectées aux lymphocytes T cytotoxiques. Cela conduit à l'activation de la reconnaissance spécifique des cellules infectées par le virus par les lymphocytes T - la première étape de la lyse des cellules cibles infectées par le virus.

Ainsi, en plus de l'action antivirale directe, les mécanismes de l'immunité innée (cellules NK) et acquise (lymphocytes T) sont activés. Ceci est un exemple de la façon dont une petite molécule de cytokine avec un poids moléculaire 10 fois inférieur au poids moléculaire des molécules d'anticorps est capable d'activer des mécanismes complètement différents de réactions de défense en raison du type pléiotrope d'action biologique visant à atteindre le même objectif - éliminer le virus qui est entré dans le corps.

Au niveau tissulaire, les cytokines sont responsables du développement de l'inflammation puis de la régénération tissulaire. Avec le développement d'une réaction inflammatoire systémique (réponse de phase aiguë), les cytokines affectent presque tous les organes et systèmes du corps impliqués dans la régulation de l'homéostasie. L'action des cytokines pro-inflammatoires sur le SNC entraîne une diminution de l'appétit et une modification de l'ensemble des réactions comportementales. Un arrêt temporaire du butinage et une diminution de l'activité sexuelle sont bénéfiques en termes d'économies d'énergie pour la seule tâche de lutter contre un agent pathogène envahissant. Ce signal est fourni par les cytokines, car leur entrée dans la circulation signifie certainement que la défense locale n'a pas fait face à l'agent pathogène, et l'inclusion d'une réponse inflammatoire systémique est nécessaire. L'une des premières manifestations d'une réponse inflammatoire systémique associée à l'action des cytokines sur le centre thermorégulateur de l'hypothalamus est une augmentation de la température corporelle. Une augmentation de la température est une réaction protectrice efficace, car à une température élevée, la capacité de reproduction d'un certain nombre de bactéries diminue, mais, au contraire, la prolifération des lymphocytes augmente.

Dans le foie, sous l'influence des cytokines, la synthèse des protéines de phase aiguë et des composants du système du complément, nécessaires pour combattre l'agent pathogène, augmente, mais en même temps la synthèse de l'albumine diminue. Un autre exemple de l'action sélective des cytokines est la modification de la composition ionique du plasma sanguin lors du développement d'une réaction inflammatoire systémique. Dans ce cas, il y a diminution du taux d'ions fer, mais augmentation du taux d'ions zinc, et il est bien connu que priver une cellule bactérienne d'ions fer revient à réduire son potentiel prolifératif (l'action de la lactoferrine repose sur ce). D'autre part, une augmentation du taux de zinc est nécessaire au fonctionnement normal du système immunitaire, en particulier, il est nécessaire à la formation du facteur thymique sérique biologiquement actif, l'une des principales hormones thymiques qui assure la différenciation des lymphocytes. L'effet des cytokines sur le système hématopoïétique est associé à une activation significative de l'hématopoïèse. Une augmentation du nombre de leucocytes est nécessaire pour reconstituer les pertes et augmenter le nombre de cellules, principalement des granulocytes neutrophiles, au foyer de l'inflammation purulente. L'action sur le système de coagulation sanguine vise à améliorer la coagulation, nécessaire pour arrêter le saignement et bloquer directement l'agent pathogène.

Ainsi, avec le développement de l'inflammation systémique, les cytokines présentent une vaste gamme d'activités biologiques et interfèrent avec le travail de presque tous les systèmes de l'organisme. Cependant, aucun des changements qui se produisent n'est aléatoire : tous sont soit nécessaires à l'activation directe de réactions protectrices, soit bénéfiques en termes de commutation des flux d'énergie pour une seule tâche - la lutte contre un agent pathogène envahissant. Sous forme de régulation de l'expression de gènes individuels, de modifications hormonales et de modifications des réponses comportementales, les cytokines assurent l'inclusion et l'efficacité maximale des systèmes corporels nécessaires à un moment donné au développement de réactions protectrices. Au niveau de l'organisme entier, les cytokines communiquent entre les systèmes immunitaire, nerveux, endocrinien, hématopoïétique et autres et servent à les impliquer dans l'organisation et la régulation d'une seule réaction protectrice. Les cytokines servent simplement de système d'organisation qui forme et régule l'ensemble du complexe de réactions protectrices du corps lors de l'introduction d'agents pathogènes. Apparemment, un tel système de régulation a évolué et présente des avantages inconditionnels pour la réponse protectrice la plus optimale du macro-organisme. Par conséquent, apparemment, il est impossible de limiter le concept de réactions protectrices uniquement à la participation de mécanismes de résistance non spécifiques et d'une réponse immunitaire spécifique. Le corps entier et tous les systèmes qui, à première vue, ne sont pas liés au maintien de l'immunité participent à une seule réaction protectrice.

Études spéciales des cytokines.

L'importance des cytokines dans la pathogenèse des maladies inflammatoires du côlon chez les enfants.

SV Belmer, AS. Simbirtsev, O.V. Golovenko, L.V. Bubnova, L.M. Karpina, N.E. Shchigoleva, T.L. Mikhaïlov. L'Université médicale d'État russe du Centre de recherche d'État sur la coloproctologie de Moscou et l'Institut de recherche d'État sur les produits biologiques hautement purs de Saint-Pétersbourg étudient le rôle des cytokines dans la pathogenèse des maladies inflammatoires du côlon chez les enfants. Les maladies inflammatoires chroniques du tractus gastro-intestinal occupent actuellement l'une des premières places dans la pathologie du système digestif chez l'enfant. Une importance particulière est accordée aux maladies inflammatoires du côlon (IDC), dont l'incidence est en constante augmentation dans le monde. Un long parcours avec des rechutes fréquentes et dans certains cas mortelles, le développement de complications locales et systémiques - tout cela incite à une étude approfondie de la pathogenèse de la maladie à la recherche de nouvelles approches pour le traitement des MICI. Au cours des dernières décennies, l'incidence de la colite ulcéreuse non spécifique (NUC) a été de 510 cas par an pour 100 000 habitants, avec la maladie de Crohn (MC) de 16 cas par an pour 100 000 habitants. Les taux de prévalence en Russie, dans la région de Moscou correspondent aux données européennes moyennes, mais sont nettement inférieurs à ceux des pays scandinaves, d'Amérique, d'Israël et d'Angleterre. Pour NUC, la prévalence est de 19,3 pour 100 000, l'incidence est de 1,2 pour 100 000 personnes par an. Pour la MC, la prévalence est de 3,0 pour 100 000, l'incidence est de 0,2 pour 100 000 personnes par an. Le fait que la fréquence la plus élevée ait été notée dans les pays hautement développés est dû non seulement à des facteurs sociaux et économiques, mais également aux caractéristiques génétiques et immunologiques des patients, qui déterminent la prédisposition aux MICI. Ces facteurs sont fondamentaux dans la théorie immunopathogénétique de l'origine des STI. Les théories virales et / ou bactériennes n'expliquent que l'apparition aiguë de la maladie, et la chronicité du processus est due à la fois à la prédisposition génétique et aux caractéristiques de la réponse immunitaire, qui sont également déterminées génétiquement. Il convient de noter que les MICI sont actuellement classées comme une maladie à prédisposition complexe génétiquement hétérogène. Plus de 15 gènes candidats putatifs de 2 groupes (immunospécifiques et immunorégulateurs) ont été identifiés, provoquant une prédisposition héréditaire. Très probablement, la prédisposition est déterminée par plusieurs gènes qui déterminent la nature des réactions immunologiques et inflammatoires. Sur la base des résultats de nombreuses études, on peut conclure que la localisation la plus probable des gènes associés au développement des MII est les chromosomes 3, 7, 12 et 16. Actuellement, une grande attention est accordée à l'étude des caractéristiques de la fonction des lymphocytes T et B, ainsi que des cytokines médiatrices de l'inflammation. Le rôle des interleukines (IL), des interférons (IFN), du facteur de nécrose tumorale-a (TNF-a), des macrophages et des auto-anticorps dirigés contre les protéines de la muqueuse du côlon et l'automicroflore est activement étudié. Les caractéristiques de leurs troubles dans la MC et la CU ont été identifiées, mais il n'est pas clair si ces changements se produisent principalement ou secondairement. Pour comprendre de nombreux aspects de la pathogenèse, des études réalisées au stade préclinique des MII, ainsi que chez des parents au premier degré, seraient très importantes. Parmi les médiateurs inflammatoires, un rôle particulier appartient aux cytokines, qui sont un groupe de molécules polypeptidiques d'une masse de 5 à 50 kDa impliquées dans la formation et la régulation des réactions de défense de l'organisme. Au niveau de l'organisme, les cytokines communiquent entre les systèmes immunitaire, nerveux, endocrinien, hématopoïétique et autres et servent à les impliquer dans l'organisation et la régulation des réactions de défense. La classification des cytokines est présentée dans le tableau 2. La plupart des cytokines ne sont pas synthétisées par les cellules en dehors de la réponse inflammatoire et de la réponse immunitaire. L'expression des gènes de cytokines commence en réponse à la pénétration d'agents pathogènes dans le corps, à une irritation antigénique ou à des lésions tissulaires. L'un des inducteurs les plus puissants de la synthèse des cytokines sont les composants des parois cellulaires bactériennes : LPS, peptidoglycanes et muramyl dipeptides. Les producteurs de cytokines pro-inflammatoires sont principalement les monocytes, les macrophages, les lymphocytes T, etc. Selon l'effet sur le processus inflammatoire, les cytokines sont divisées en deux groupes : pro-inflammatoires (IL-1, IL-6, IL-8 , TNF-a, IFN-g ) et anti-inflammatoire (IL-4, IL-10, TGF-b). L'interleukine-1 (IL-1) est un médiateur immunorégulateur libéré lors de réactions inflammatoires, de lésions tissulaires et d'infections (cytokine pro-inflammatoire). L'IL-1 joue un rôle important dans l'activation des lymphocytes T lors de leur interaction avec l'antigène. Deux types d'IL-1 sont connus : IL-1a et IL-1b, produits de deux locus de gènes différents situés sur le chromosome 2 humain. L'IL-1a reste à l'intérieur de la cellule ou peut être sous forme de membrane, apparaît dans l'espace extracellulaire en petite quantité. Le rôle de la forme membranaire de l'IL-1a est la transmission des signaux d'activation du macrophage aux lymphocytes T et à d'autres cellules lors du contact intercellulaire. L'IL-1a est le principal médiateur à courte portée. L'IL-1b, contrairement à l'IL-1a, est activement sécrétée par les cellules, agissant à la fois systémiquement et localement. À ce jour, on sait que l'IL-1 est l'un des principaux médiateurs des réactions inflammatoires, stimule la prolifération des cellules T, augmente l'expression du récepteur de l'IL-2 sur les cellules T et la production d'IL-2 par celles-ci. L'IL-2, avec l'antigène, induit l'activation et l'adhésion des neutrophiles, stimule la formation d'autres cytokines (IL-2, IL-3, IL-6, etc.) par les lymphocytes T activés et les fibroblastes, stimule la prolifération des fibroblastes et cellules endothéliales. Systémiquement, l'IL-1 agit en synergie avec le TNF-a et l'IL-6. Avec une augmentation de la concentration dans le sang, l'IL-1 affecte les cellules de l'hypothalamus et provoque une augmentation de la température corporelle, de la fièvre, de la somnolence, une diminution de l'appétit et stimule également les cellules hépatiques pour produire des protéines de phase aiguë (CRP, amyloïde A, a-2 macroglobuline et fibrinogène). IL4 (chromosome 5). Inhibe l'activation des macrophages et bloque de nombreux effets stimulés par l'IFNg, tels que la production d'IL1, d'oxyde nitrique et de prostaglandines, joue un rôle important dans les réactions anti-inflammatoires, a un effet immunosuppresseur. L'IL6 (chromosome 7), l'une des principales cytokines pro-inflammatoires, est le principal inducteur de l'étape finale de différenciation des lymphocytes B et des macrophages, un puissant stimulateur de la production de protéines de phase aiguë par les cellules hépatiques. L'une des principales fonctions de l'IL6 est de stimuler la production d'anticorps in vivo et in vitro. IL8 (chromosome 4). Fait référence aux médiateurs de chimiokines qui provoquent une migration dirigée (chimiotaxie) des leucocytes vers le foyer de l'inflammation. La fonction principale de l'IL10 est d'inhiber la production de cytokines par les auxiliaires de type 1 (TNFb, IFNg) et les macrophages activés (TNF-a, IL1, IL12). Il est maintenant reconnu que les types de réponse immunitaire sont associés à l'une des variantes de l'activation lymphocytaire avec la participation prédominante de clones de lymphocytes T de cellules auxiliaires de type 1 (TH2) ou de type 2 (TH3). Les produits TH2 et TH3 affectent négativement l'activation des clones opposés. Une activation excessive de l'un des types de clones Th peut diriger la réponse immunitaire vers l'une des variantes du développement. Un déséquilibre chronique dans l'activation des clones Th conduit au développement de conditions immunopathologiques. L'évolution des cytokines dans les MICI peut être étudiée de différentes manières avec la détermination de leur taux dans le sang ou in situ. Les taux d'IL1 sont élevés dans toutes les maladies inflammatoires de l'intestin. Les différences entre UC et CD résident dans l'augmentation de l'expression de l'IL2. Si UC révèle un niveau réduit ou normal d'IL2, alors CD révèle son niveau élevé. La teneur en IL4 augmente dans la CU, tandis que dans la CD elle reste normale voire diminue. Le niveau d'IL6, qui médie les réactions de phase aiguë, est également élevé dans toutes les formes d'inflammation. Les données obtenues concernant le profil des cytokines suggèrent que les deux principales formes de MICI chroniques sont caractérisées par une activation et une expression différentes des cytokines. Les résultats des études indiquent que le profil des cytokines observé chez les patients atteints de RCH est plus cohérent avec le profil TH3, tandis que pour les patients atteints de MC, le profil TH2 doit être considéré comme plus caractéristique. L'intérêt de cette hypothèse sur le rôle des profils TH2 et TH3 est également que l'utilisation de cytokines peut modifier la réponse immunitaire dans un sens ou dans l'autre et conduire à une rémission avec restauration de l'équilibre des cytokines. Ceci peut être confirmé notamment par l'utilisation d'IL10. Des études complémentaires devraient montrer si la réponse des cytokines est un phénomène secondaire en réponse à l'irritation ou, au contraire, si l'expression des cytokines correspondantes détermine la réactivité de l'organisme avec le développement de manifestations cliniques ultérieures. L'étude du niveau de cytokines dans les MII chez l'enfant n'a pas encore été réalisée. Ce travail est le premier volet d'une étude scientifique consacrée à l'étude du statut des cytokines dans les MICI chez l'enfant. Le but de ce travail était d'étudier l'activité humorale des macrophages avec la détermination des niveaux (IL1a, IL8) dans le sang des enfants atteints de RCH et de MC, ainsi que leur dynamique au cours du traitement. De 2000 à 2002, 34 enfants atteints de CU et 19 enfants atteints de MC âgés de 4 à 16 ans ont été examinés au service de gastroentérologie de l'hôpital clinique russe pour enfants. Le diagnostic a été vérifié anamnestiquement, endoscopiquement et morphologiquement. L'étude des taux de cytokines pro-inflammatoires IL1a, IL8 a été réalisée par dosage immuno-enzymatique (ELISA). Pour déterminer la concentration d'IL1a, IL8, des systèmes de test fabriqués par Cytokin LLC (Saint-Pétersbourg, Russie) ont été utilisés. L'analyse a été effectuée dans le laboratoire d'immunopharmacologie de l'Institut national de recherche scientifique sur les biopréparations hautement pures (chef du laboratoire, docteur en sciences médicales, professeur A.S. Simbirtsev). Les résultats obtenus au cours de l'étude ont révélé une augmentation significative des niveaux d'IL1a, IL8 pendant la période d'exacerbation, plus prononcée chez les enfants atteints de CU que chez les enfants atteints de MC. En dehors d'une exacerbation, les taux de cytokines pro-inflammatoires diminuent, mais n'atteignent pas la norme. Dans la CU, les niveaux d'IL-1a, d'IL-8 ont augmenté pendant la période d'exacerbation chez 76,2 % et 90 % des enfants, et pendant la période de rémission - chez 69,2 % et 92,3 %, respectivement. Dans la MC, les taux d'IL-1a, d'IL-8 sont augmentés pendant la période d'exacerbation chez 73,3 % et 86,6 % des enfants, et pendant la période de rémission - chez 50 % et 75 %, respectivement.

Selon la gravité de la maladie, les enfants ont reçu une thérapie avec des aminosalicylates ou des glucocorticoïdes. La nature du traitement a influencé de manière significative la dynamique des niveaux de cytokines. Au cours du traitement par les aminosalicylates, les niveaux de cytokines pro-inflammatoires dans le groupe d'enfants atteints de CU et de MC dépassaient significativement ceux du groupe témoin. Dans le même temps, des taux plus élevés ont été observés dans le groupe d'enfants atteints de CU. Avec la CU pendant le traitement avec des aminosalicylates, IL1a, IL8 sont élevés chez 82,4 % et 100 % des enfants, respectivement, tandis qu'avec un traitement aux glucocorticoïdes chez 60 % des enfants pour les deux cytokines. Dans la MC, l'IL1a et l'IL8 sont élevées pendant le traitement aux aminosalicylates chez tous les enfants, et pendant le traitement aux glucocorticoïdes chez 55,5 % et 77,7 % des enfants, respectivement. Ainsi, les résultats de cette étude indiquent une implication significative du lien macrophage du système immunitaire dans le processus pathogénique chez la plupart des enfants atteints de CU et de MC. Les données obtenues dans cette étude ne diffèrent pas fondamentalement des données obtenues lors de l'examen de patients adultes. Les différences de taux d'IL1a et d'IL8 chez les patients atteints de RCH et de MC sont quantitatives, mais non qualitatives, ce qui suggère le caractère non spécifique de ces changements dus au déroulement d'un processus inflammatoire chronique. Par conséquent, ces indicateurs n'ont aucune valeur diagnostique. Les résultats d'une étude dynamique des niveaux d'IL1a et d'IL8 confirment l'efficacité supérieure de la thérapie avec des médicaments glucocorticoïdes par rapport à la thérapie avec des aminosalicils. Les données présentées sont le résultat de la première étape de l'étude du statut des cytokines des enfants atteints de MICI. Une étude plus approfondie du problème est nécessaire, en tenant compte des indicateurs d'autres cytokines pro-inflammatoires et anti-inflammatoires.

Le rôle de l'oxyde nitrique et des cytokines dans le développement du syndrome de lésion pulmonaire aiguë.

Ce problème est étudié par T.A. Shumatova, V.B. Shumatov, E.V. Le syndrome de lésion pulmonaire aiguë (syndrome de détresse respiratoire de l'adulte, SDRA) est l'une des formes les plus graves d'insuffisance respiratoire aiguë qui survient chez les patients présentant un traumatisme grave, une septicémie, une péritonite, une pancréatite, une perte de sang abondante, une aspiration, après des interventions chirurgicales étendues. et dans 50 à 60 % des cas entraînant la mort. Les données des études sur la pathogenèse du SDRA, l'élaboration de critères de diagnostic précoce et de pronostic du syndrome sont peu nombreuses, plutôt contradictoires, ce qui ne permet pas de développer un concept diagnostique et thérapeutique cohérent. Il a été établi que le SDRA est basé sur des dommages à l'endothélium des capillaires pulmonaires et de l'épithélium alvéolaire, une violation des propriétés rhéologiques du sang, entraînant un œdème du tissu interstitiel et alvéolaire, une inflammation, une atélectasie et une hypertension pulmonaire. Dans la littérature de ces dernières années, suffisamment d'informations sont apparues sur le régulateur universel du métabolisme cellulaire et tissulaire - l'oxyde nitrique. L'intérêt pour l'oxyde nitrique (NO) est principalement dû au fait qu'il est impliqué dans la régulation de nombreuses fonctions, notamment le tonus vasculaire, la contractilité cardiaque, l'agrégation plaquettaire, la neurotransmission, la synthèse d'ATP et de protéines et la défense immunitaire. De plus, selon le choix de la cible moléculaire et les caractéristiques d'interaction avec celle-ci, le NO a également un effet néfaste. On pense que le mécanisme déclencheur de l'activation cellulaire est une cytokinémie déséquilibrée. Les cytokines sont des peptides solubles qui agissent comme médiateurs du système immunitaire et assurent la coopération cellulaire, l'immunorégulation positive et négative. Nous avons essayé de systématiser les informations disponibles dans la littérature sur le rôle du NO et des cytokines dans le développement du syndrome de lésion pulmonaire aiguë. Le NO est un gaz hydrosoluble et liposoluble. Sa molécule est un radical libre instable, diffusant facilement dans les tissus, absorbé et détruit si rapidement qu'il ne peut affecter que les cellules de son environnement immédiat. La molécule NO possède toutes les propriétés inhérentes aux messagers classiques : elle est produite rapidement, agit à de très faibles concentrations, et après l'arrêt du signal externe, elle se transforme rapidement en d'autres composés, s'oxydant en oxydes d'azote inorganiques stables : nitrite et nitrate. La durée de vie du NO dans les tissus est, selon diverses sources, de 5 à 30 secondes. Les principales cibles moléculaires du NO sont les enzymes et les protéines contenant du fer : la guanylate cyclase soluble, la nitroxyde synthase (NOS), l'hémoglobine, les enzymes mitochondriales, les enzymes du cycle de Krebs, la synthèse des protéines et l'ADN. La synthèse de NO dans le corps se produit par des transformations enzymatiques de la partie azotée de l'acide aminé L-arginine sous l'influence d'une enzyme NOS spécifique et est médiée par l'interaction des ions calcium avec la calmoduline. L'enzyme est inactivée à de faibles concentrations et est maximalement active à 1 μM de calcium libre. Deux isoformes de NOS ont été identifiées : constitutive (cNOS) et induite (iNOS), qui sont des produits de gènes différents. La cNOS dépendante du calcium-calmoduline est constamment présente dans la cellule et favorise la libération d'une petite quantité de NO en réponse à la stimulation des récepteurs et à la stimulation physique. Le NO formé sous l'influence de cette isoforme agit comme vecteur dans un certain nombre de réponses physiologiques. L'iNOS indépendante du calcium-calmoduline est formée dans divers types de cellules en réponse aux cytokines pro-inflammatoires, aux endotoxines et aux oxydants. Cette isoforme de NOS est transcrite par des gènes spécifiques sur le chromosome 17 et favorise la synthèse de grandes quantités de NO. L'enzyme est également classée en trois types : NOS-I (neuronale), NOS-II (macrophage), NOS-III (endothéliale). La famille des enzymes synthétisant le NO se retrouve dans de nombreuses cellules pulmonaires : dans les cellules épithéliales bronchiques, dans les alvéolocytes, dans les macrophages alvéolaires, dans les mastocytes, dans les endothéliocytes des artères et veines bronchiques, dans les myocytes lisses des bronches et des vaisseaux sanguins, dans les cellules non adrénergiques. neurones non cholinergiques. La capacité constitutive des cellules épithéliales bronchiques et alvéolaires chez l'homme et les mammifères à sécréter du NO a été confirmée dans de nombreuses études. Il a été établi que les sections supérieures des voies respiratoires humaines, ainsi que les sections inférieures, sont impliquées dans la formation de NO. Des études menées chez des patients ayant subi une trachéotomie ont montré que dans l'air expiré par la trachéotomie, la quantité de gaz est bien moindre que dans la cavité nasale et buccale. La synthèse de NO endogène est significativement affectée chez les patients sous ventilation pulmonaire artificielle. La recherche confirme que la libération de NO se produit au moment de la bronchodilatation et est contrôlée par le système nerveux vague. Des données ont été obtenues selon lesquelles la formation de NO dans l'épithélium des voies respiratoires humaines augmente dans les maladies inflammatoires du système respiratoire. La synthèse de gaz est augmentée par l'activation de la NOS induite sous l'influence des cytokines, ainsi que des endotoxines et des lipopolysaccharides.

Actuellement, plus d'une centaine de cytokines sont connues, qui sont traditionnellement divisées en plusieurs groupes.

1. Interleukines (IL-1 - IL18) - protéines régulatrices sécrétoires qui fournissent des interactions médiatrices dans le système immunitaire et sa connexion avec d'autres systèmes de l'organisme.

2. Interférons (IFN-alpha, bêta, gamma) - cytokines antivirales à effet immunorégulateur prononcé.

3. Facteurs de nécrose tumorale (TNF alpha, bêta) - cytokines à action cytotoxique et régulatrice.

4. Facteurs de stimulation des colonies (G-CSF, M-CSF, GM-CSF) - stimulateurs de la croissance et de la différenciation des cellules hématopoïétiques qui régulent l'hématopoïèse.

5. Chimiokines (IL-8, IL-16) - chimioattractants pour les leucocytes.

6. Facteurs de croissance - régulateurs de la croissance, de la différenciation et de l'activité fonctionnelle des cellules de diverses affiliations tissulaires (facteur de croissance des fibroblastes, facteur de croissance des cellules endothéliales, facteur de croissance épidermique) et facteurs de croissance transformants (TGF bêta).

Ces molécules biorégulatrices déterminent le type et la durée de la réponse inflammatoire et immunitaire, contrôlent la prolifération cellulaire, l'hématopoïèse, l'angiogenèse, la cicatrisation des plaies et de nombreux autres processus. Tous les chercheurs soulignent que les cytokines manquent de spécificité pour les antigènes. Des expériences avec des macrophages pulmonaires en culture et des mastocytes ont montré la formation d'iNOS en réponse à l'interféron gamma, à l'interleukine-1, au facteur de nécrose tumorale et aux lipopolysaccharides. L'expression d'iNOS et de cNOS pour les cytokines pro-inflammatoires a été trouvée dans les alvéolocytes animaux et humains. L'ajout de facteur de croissance épidermique, un régulateur de la fonction des cellules épithéliales, à la culture a réduit l'activité de l'enzyme induite uniquement. On sait que, selon la nature, les cytokines agissent de manière autocrine - sur les cellules productrices elles-mêmes, paracrine - sur d'autres cellules cibles ou endocrines - sur différentes cellules en dehors du lieu de leur production. Parallèlement, elles peuvent interagir entre elles selon le principe agoniste ou antagoniste, modifiant l'état fonctionnel des cellules cibles et formant un réseau de cytokines. Ainsi, les cytokines ne sont pas des peptides disparates, mais un système intégral, dont les principaux composants sont les cellules productrices, la protéine cytokine elle-même, son récepteur et la cellule cible. Il a été établi qu'avec le développement d'une lésion pulmonaire aiguë, le niveau de cytokines pro-inflammatoires augmente: IL-1, 6, 8, 12, TNF alpha, IFN alpha. Leur effet est associé à la dilatation des vaisseaux sanguins, à une augmentation de leur perméabilité et à l'accumulation de liquide dans le tissu pulmonaire. De plus, des études ont montré la capacité de l'IFN gamma et du TNF alpha à induire l'expression de molécules d'adhésion - ICAM -1 sur des endothéliocytes humains. Les molécules d'adhésion, adhérant aux leucocytes, aux plaquettes et aux cellules endothéliales, forment des neutrophiles "roulants" (en rotation) et contribuent à l'agrégation des particules de fibrine. Ces processus contribuent à la perturbation du flux sanguin capillaire, augmentent la perméabilité capillaire et induisent un œdème tissulaire local. Le ralentissement du flux sanguin capillaire est facilité par l'activation du NO qui provoque la dilatation des artérioles. La migration ultérieure des leucocytes vers le foyer de l'inflammation est contrôlée par des cytokines spéciales - les chimiokines, qui sont produites et sécrétées non seulement par les macrophages activés, mais également par les cellules endothéliales, les fibroblastes et les myocytes lisses. Leur fonction principale est de fournir des neutrophiles au foyer de l'inflammation et d'activer leur activité fonctionnelle. La principale chimiokine pour les neutrophiles est l'IL-8. Ses inducteurs les plus puissants sont les lipopolysaccharides bactériens, l'IL-1 et le TNFalpha. R. Bahra et al. considèrent que chaque étape de la migration transendothéliale des neutrophiles est régulée par des concentrations stimulatrices de TNF alpha. Avec le développement d'une lésion pulmonaire aiguë, les endothéliocytes vasculaires, les épithéliocytes bronchiques et les macrophages alvéolaires sont activés et impliqués dans les interactions de phase. En conséquence, d'une part, leur mobilisation et le renforcement des propriétés protectrices se produisent et, d'autre part, des dommages aux cellules elles-mêmes et aux tissus environnants sont possibles. Un certain nombre d'études ont montré que le produit de la réduction partielle de l'oxygène, le superoxyde, qui inactive l'effet vasoactif du NO, peut s'accumuler dans le foyer de l'inflammation. Le NO et l'anion superoxyde réagissent rapidement pour former du peroxynitrite, qui endommage les cellules. Cette réaction contribue à l'élimination du NO des parois vasculaires et bronchiques, ainsi qu'à la surface des alvéolocytes. Les études intéressantes montrent que traditionnellement considéré comme un médiateur de la toxicité du NO, le peroxynitrite peut avoir un effet physiologique et induire une relaxation vasculaire par une augmentation médiée par le NO du cGMP dans l'endothélium vasculaire. À son tour, le peroxynitrite est un oxydant puissant qui peut endommager l'épithélium alvéolaire et le surfactant pulmonaire. Il provoque la destruction des protéines et des lipides des membranes, endommage l'endothélium, augmente l'agrégation plaquettaire et participe aux processus d'endotoxémie. Sa formation accrue a été notée dans le syndrome de lésion pulmonaire aiguë. Les chercheurs pensent que le NO produit à la suite de l'activation de l'enzyme induite est destiné à la protection non spécifique du corps contre un large éventail d'agents pathogènes, inhibe l'agrégation plaquettaire et améliore la circulation sanguine locale. Il a été établi qu'une quantité excessive de NO supprime l'activité de la cNOS dans les cellules en raison de l'interaction avec le superoxyde et, éventuellement, à la suite d'une désensibilisation de la guanylate cyclase, entraînant une diminution du cGMP dans la cellule et une augmentation du calcium intracellulaire. . Bret et al. et Kooy et al., analysant l'importance des mécanismes nitrooxidergiques dans la pathogenèse du SDRA, ont exprimé l'avis que l'iNOS, le peroxynitrite et la nitrotyrosine, le principal produit de l'effet du peroxynitrite sur les protéines, peuvent jouer un rôle clé dans le développement de la syndrome. Cuthbertson et al. considèrent que la base des lésions pulmonaires aiguës est l'effet du NO et du peroxynitrite sur l'élastase et l'interleukine-8. Kobayashi et al. a également enregistré une augmentation de la teneur en iNOS, interleukine-1, interleukine-6, interleukine-8 dans le liquide bronchoalvéolaire chez les patients atteints du syndrome de lésion pulmonaire aiguë. Meldrum et al. ont montré une diminution de la production de cytokines inflammatoires par les macrophages pulmonaires dans le SDRA sous l'influence du substrat de production local de NO - L-arginine. Il a été établi que dans la genèse du syndrome de lésion pulmonaire aiguë, un rôle important est joué par une altération de la perméabilité vasculaire due à l'action des cytokines - TNF alpha, IL-2, GM-CSF, anticorps monoclonaux dirigés contre les lymphocytes CD3 sur les poumons les cellules endothéliales vasculaires et les immunocytes. Une augmentation rapide et forte de la perméabilité des vaisseaux pulmonaires entraîne la migration des neutrophiles dans le tissu pulmonaire et la libération de médiateurs cytotoxiques par eux, ce qui entraîne le développement d'une altération pathologique des poumons. Au cours du développement d'une lésion pulmonaire aiguë, le TNF alpha augmente l'adhésion des neutrophiles à la paroi vasculaire, améliore leur migration dans les tissus, favorise les modifications structurelles et métaboliques des cellules endothéliales, perturbe la perméabilité des membranes cellulaires, active la formation d'autres cytokines et eicosanoïdes , et provoque l'apoptose et la nécrose des cellules épithéliales pulmonaires. Des données ont été obtenues indiquant que l'apoptose des macrophages induite par l'introduction de LPS est largement associée à l'IFN gamma et est réduite sous l'influence de l'IL-4, de l'IL-10, du TGF bêta. Cependant, Kobayashi et al. ont reçu des données indiquant que l'IFN-gamma peut être impliqué dans la réparation de l'épithélium de la muqueuse respiratoire. Les études de Hagimoto contiennent des informations selon lesquelles les cellules épithéliales bronchiques et alvéolaires sécrètent IL-8, IL-12 en réponse au TNF alpha ou au ligand Fas. Ce processus est associé à l'activation du facteur nucléaire Carr-B par le ligand Fas.

Il existe une opinion selon laquelle l'IL-8 est l'une des cytokines les plus importantes dans la physiopathologie des lésions pulmonaires aiguës. Miller et al. dans l'étude du liquide broncho-alvéolaire chez les patients atteints de SDRA dans le contexte d'une septicémie, une augmentation significative du niveau d'IL-8 a été établie par rapport aux patients présentant un œdème pulmonaire cardiogénique. Il a été suggéré que les poumons sont la principale source d'IL-8, et ce critère peut être utilisé dans le diagnostic différentiel du syndrome. Grau et al. considèrent que les cellules endothéliales capillaires pulmonaires constituent une source importante de cytokines - IL-6, IL-8 dans le développement d'une lésion pulmonaire aiguë. Goodman et al. lors de l'étude de la dynamique du niveau de cytokines dans le liquide de lavage broncho-alvéolaire chez les patients atteints de SDRA, une augmentation significative de l'IL-1bêta, de l'IL-8, du peptide chimiotactique monocytaire-1, de l'activateur des neutrophiles des cellules épithéliales, du peptide inflammatoire des macrophages -1 alpha a été établi. Dans le même temps, les auteurs pensent qu'une augmentation du contenu en IL-1 bêta peut servir de marqueur d'une évolution défavorable du syndrome. Bauer et al. il a été montré que le contrôle de la teneur en IL-8 dans le liquide bronchoalvéolaire chez les patients atteints de ARDSV peut être utilisé pour la surveillance, une diminution du niveau d'IL-8 indique une évolution défavorable du processus. Un certain nombre d'études contiennent également des preuves que le niveau de production de cytokines par l'endothélium vasculaire pulmonaire affecte le développement d'une lésion pulmonaire aiguë et dont le contrôle peut être appliqué dans la pratique clinique pour un diagnostic précoce. Les éventuelles conséquences négatives d'une augmentation du taux de cytokines pro-inflammatoires chez les patients atteints de SDRA sont mises en évidence par les études de Martin et al., Warner et al. Activés par les cytokines et les endotoxines bactériennes, les macrophages alvéolaires augmentent la synthèse de NO. Le niveau de production de NO par les cellules épithéliales bronchiques et alvéolaires, les neutrophiles, les mastocytes, les endothéliocytes et les myocytes lisses des vaisseaux pulmonaires augmente également, probablement par l'activation du facteur nucléaire Carr-B. Les auteurs pensent que l'oxyde nitrique produit à la suite de l'activation de la NOS induite est destiné, avant tout, à la protection non spécifique de l'organisme. Libéré des macrophages, le NO pénètre rapidement dans les bactéries, les champignons, où il inhibe trois groupes vitaux d'enzymes : le transport des électrons H, le cycle de Krebs et la synthèse de l'ADN. Le NO est impliqué dans la défense de l'organisme aux dernières étapes de la réponse immunitaire et est considéré au sens figuré comme "l'épée punitive" du système immunitaire. Cependant, s'accumulant dans la cellule en quantité insuffisante, le NO a également un effet néfaste. Ainsi, lors du développement du syndrome de lésion pulmonaire aiguë, les cytokines et le NO déclenchent une chaîne séquentielle de réactions, qui se traduisent par des troubles de la microcirculation, la survenue d'une hypoxie tissulaire, d'un œdème alvéolaire et interstitiel et d'une atteinte de la fonction métabolique des poumons. . Par conséquent, on peut affirmer que l'étude des mécanismes d'action physiologiques et physiopathologiques des cytokines et du NO est un domaine de recherche prometteur et permettra non seulement d'élargir la compréhension de la pathogenèse du SDRA, mais également de déterminer les marqueurs diagnostiques et pronostiques de le syndrome, développer des options pour une thérapie pathogéniquement justifiée visant à réduire la létalité.

Méthodes de détermination des cytokines.

La revue est consacrée aux principales méthodes d'étude des cytokines actuellement utilisées. Les possibilités et le but des méthodes sont brièvement caractérisés. Les avantages et les inconvénients de diverses approches d'analyse de l'expression des gènes de cytokines au niveau des acides nucléiques et au niveau de la production de protéines sont présentés. (Cytokines et inflammation. 2005. V. 4, n° 1. S. 22-27.)

Les cytokines sont des protéines régulatrices qui forment un réseau universel de médiateurs, caractéristiques à la fois du système immunitaire et des cellules d'autres organes et tissus. Sous le contrôle de cette classe de protéines régulatrices, tous les événements cellulaires se produisent : prolifération, différenciation, apoptose et activité fonctionnelle spécialisée des cellules. Les effets de chaque cytokine sur les cellules sont caractérisés par la pléiotropie, la gamme d'effets des différents médiateurs se chevauche et, en général, l'état fonctionnel final de la cellule dépend de l'influence de plusieurs cytokines agissant en synergie. Ainsi, le système des cytokines est un réseau de régulation universel et polymorphe de médiateurs conçu pour contrôler les processus de prolifération, de différenciation, d'apoptose et d'activité fonctionnelle des éléments cellulaires dans les systèmes hématopoïétique, immunitaire et autres systèmes homéostatiques du corps. Les méthodes de dosage des cytokines ont connu une évolution très rapide en 20 ans de leur étude intensive et elles représentent aujourd'hui tout un domaine de la connaissance scientifique. Au début des travaux, les chercheurs en cytokinologie sont confrontés à la question du choix d'une méthode. Et ici, le chercheur doit savoir exactement quelles informations il doit obtenir pour atteindre son objectif. Actuellement, des centaines de méthodes différentes pour évaluer le système des cytokines ont été développées, qui fournissent diverses informations sur ce système. Les cytokines peuvent être évaluées dans divers milieux biologiques par leur activité biologique spécifique. Ils peuvent être quantifiés à l'aide de diverses méthodes d'immunodosage utilisant des anticorps poly- et monoclonaux. En plus d'étudier les formes sécrétoires des cytokines, on peut étudier leur contenu intracellulaire et leur production dans les tissus par cytométrie en flux, Western blot et immunohistochimie in situ. Des informations très importantes peuvent être obtenues en étudiant l'expression de l'ARNm des cytokines, la stabilité de l'ARNm, la présence d'isoformes d'ARNm des cytokines et les séquences nucléotidiques antisens naturelles. L'étude des variants alléliques des gènes de cytokines peut fournir des informations importantes sur la production élevée ou faible génétiquement programmée d'un médiateur particulier. Chaque méthode a ses propres avantages et inconvénients, sa propre résolution et précision de détermination. L'ignorance et l'incompréhension de ces nuances par le chercheur peuvent le conduire à de fausses conclusions.

Détermination de l'activité biologique des cytokines.

L'histoire de la découverte et les premières étapes de l'étude des cytokines ont été étroitement associées à la culture de cellules et de lignées cellulaires immunocompétentes. Ensuite, les effets régulateurs (activité biologique) d'un certain nombre de facteurs protéiques solubles sur l'activité proliférative des lymphocytes, sur la synthèse des immunoglobulines et sur le développement des réponses immunitaires dans des modèles in vitro ont été montrés. L'une des premières méthodes de détermination de l'activité biologique des médiateurs est la détermination du facteur de migration des lymphocytes humains et du facteur de son inhibition. Au fur et à mesure de l'étude des effets biologiques des cytokines, diverses méthodes d'évaluation de leur activité biologique sont également apparues. Ainsi, l'IL-1 a été déterminée en évaluant la prolifération des thymocytes de souris in vitro, l'IL-2 - par la capacité à stimuler l'activité proliférative des lymphoblastes, l'IL-3 - par la croissance de colonies hématopoïétiques in vitro, l'IL-4 - par l'effet comitogène, en augmentant l'expression des protéines Ia, en induisant la formation d'IgG1 et d'IgE, etc. La liste de ces méthodes peut être poursuivie, elle est constamment mise à jour au fur et à mesure que de nouvelles activités biologiques des facteurs solubles sont découvertes. Leur principal inconvénient est les méthodes non standard, l'impossibilité de leur unification. La poursuite du développement des méthodes de détermination de l'activité biologique des cytokines a conduit à la création d'un grand nombre de lignées cellulaires sensibles à l'une ou l'autre cytokine, ou lignées multisensibles. La plupart de ces cellules sensibles aux cytokines peuvent maintenant être trouvées sur des listes de lignées cellulaires disponibles dans le commerce. Par exemple, la lignée cellulaire D10S est utilisée pour tester IL-1a et b, la lignée cellulaire CTLL-2 est utilisée pour IL-2 et IL-15, la lignée cellulaire CTLL-2 est utilisée pour IL-3, IL-4 , IL-5, IL-9, IL-13, GM-CSF - lignée cellulaire TF-1, pour IL-6 - lignée cellulaire B9, pour IL-7 - lignée cellulaire 2E8, pour TNFa et TNFb - lignée cellulaire L929, pour IFNg - lignée cellulaire WiDr, pour IL-18 - lignée cellulaire KG-1. Cependant, une telle approche de l'étude des protéines immunoactives, associée à des avantages bien connus, tels que la mesure de l'activité biologique réelle des protéines matures et actives, une reproductibilité élevée dans des conditions standardisées, a ses inconvénients. Celles-ci incluent, tout d'abord, la sensibilité des lignées cellulaires non pas à une cytokine, mais à plusieurs cytokines apparentées, dont les effets biologiques se chevauchent. De plus, la possibilité d'induire la production d'autres cytokines par les cellules cibles, qui peuvent fausser le paramètre du test (en règle générale, ce sont la prolifération, la cytotoxicité, la chimiotaxie), ne peut être exclue. On ne connaît pas encore toutes les cytokines et pas tous leurs effets, on n'évalue donc pas la cytokine elle-même, mais l'activité biologique spécifique totale. Ainsi, l'évaluation de l'activité biologique comme l'activité totale des différents médiateurs (spécificité insuffisante) est l'un des inconvénients de cette méthode. De plus, en utilisant des lignées sensibles aux cytokines, il n'est pas possible de détecter des molécules non activées et des protéines associées. Cela signifie que de telles méthodes ne reflètent pas la production réelle d'un certain nombre de cytokines. Un autre inconvénient important de l'utilisation de lignées cellulaires est la nécessité d'un laboratoire de culture cellulaire. De plus, toutes les procédures pour cultiver des cellules et les incuber avec les protéines et les milieux étudiés nécessitent beaucoup de temps. Il convient également de noter que l'utilisation à long terme des lignées cellulaires nécessite un renouvellement ou une recertification, car à la suite de la culture, elles peuvent muter et être modifiées, ce qui peut entraîner une modification de leur sensibilité aux médiateurs et une diminution de la précision. déterminer l'activité biologique. Cependant, cette méthode est idéale pour tester l'activité biologique spécifique des médiateurs recombinants.

Détermination quantitative des cytokines à l'aide d'anticorps.

Les cytokines produites par les immunocompétents et d'autres types de cellules sont libérées dans l'espace intercellulaire pour les interactions de signalisation paracrine et autocrine. Par la concentration de ces protéines dans le sérum sanguin ou dans un environnement conditionné, on peut juger de la nature du processus pathologique et de l'excès ou de la déficience de certaines fonctions cellulaires chez un patient. Les méthodes de détermination des cytokines à l'aide d'anticorps spécifiques sont actuellement les systèmes de détection les plus courants de ces protéines. Ces méthodes ont subi toute une série de modifications utilisant différents marqueurs (radioisotope, fluorescent, électrochimiluminescent, enzymatique, etc.). Si les méthodes radio-isotopiques présentent un certain nombre d'inconvénients liés à l'utilisation d'un marqueur radioactif et au temps limité d'utilisation de réactifs marqués (demi-vie), alors les méthodes d'immunodosage enzymatique sont les plus largement utilisées. Ils sont basés sur la visualisation de produits insolubles d'une réaction enzymatique qui absorbent la lumière d'une longueur d'onde connue en quantités équivalentes à la concentration de l'analyte. Des anticorps revêtus sur une base polymère solide sont utilisés pour lier les substances mesurées, et des anticorps conjugués à des enzymes, généralement de la phosphatase alcaline ou de la peroxydase de raifort, sont utilisés pour la visualisation. Les avantages de la méthode sont évidents : il s'agit d'une grande précision de détermination dans des conditions standardisées pour le stockage des réactifs et la réalisation des procédures, l'analyse quantitative et la reproductibilité. Les inconvénients comprennent la plage limitée de concentrations déterminées, de sorte que toutes les concentrations dépassant un certain seuil sont considérées comme égales à celui-ci. Il convient de noter que le temps nécessaire pour compléter la méthode varie en fonction des recommandations du fabricant. Cependant, dans tous les cas, on parle de plusieurs heures nécessaires à l'incubation et au lavage des réactifs. De plus, les formes latentes et liées de cytokines sont déterminées, qui dans leur concentration peuvent dépasser de manière significative les formes libres, principalement responsables de l'activité biologique du médiateur. Par conséquent, il est souhaitable d'utiliser ce procédé conjointement avec des procédés d'évaluation de l'activité biologique du médiateur. Une autre modification de la méthode d'immunodosage, qui a trouvé une large application, est la méthode électrochimiluminescente (ECL) pour la détermination des protéines avec des anticorps marqués au ruthénium et à la biotine. Cette méthode présente les avantages suivants par rapport aux dosages immunologiques radio-isotopiques et enzymatiques : facilité de mise en œuvre, temps de procédure court, pas de procédures de lavage, petit volume d'échantillon, large gamme de concentrations de cytokines déterminées dans le sérum et dans un milieu conditionné, haute sensibilité de la méthode et de ses reproductibilité. La méthode considérée est acceptable pour une utilisation à la fois dans la recherche scientifique et en clinique. La méthode suivante d'évaluation des cytokines dans les milieux biologiques est basée sur la technologie de fluorométrie en flux. Il vous permet d'évaluer simultanément jusqu'à une centaine de protéines dans un échantillon. Actuellement, des kits commerciaux ont été créés pour la détermination de jusqu'à 17 cytokines. Cependant, les avantages de cette méthode déterminent également ses inconvénients. D'une part, c'est la pénibilité de la sélection des conditions optimales pour le dosage de plusieurs protéines, et d'autre part, la production de cytokines est en cascade avec des pics de production à différents moments. Par conséquent, la détermination d'un grand nombre de protéines en même temps n'est pas toujours informative. L'exigence générale des méthodes d'immunodosage utilisant le soi-disant. "sandwich", est une sélection rigoureuse d'une paire d'anticorps, qui vous permet de déterminer la forme libre ou liée de la protéine analysée, ce qui impose des limites à cette méthode, et qui doit toujours être pris en compte lors de l'interprétation des données obtenues . Ces méthodes déterminent la production totale de cytokines par différentes cellules, tandis que dans le même temps, la production de cytokines spécifiques à l'antigène par des cellules immunocompétentes ne peut être jugée que provisoirement. Actuellement, le système ELISpot (Enzyme-Liked ImmunoSpot) a été développé, ce qui élimine en grande partie ces lacunes. La méthode permet une évaluation semi-quantitative de la production de cytokines au niveau des cellules individuelles. La haute résolution de cette méthode permet d'évaluer la production de cytokines stimulée par l'antigène, ce qui est très important pour évaluer une réponse immunitaire spécifique. La méthode suivante, largement utilisée à des fins scientifiques, est la détermination intracellulaire des cytokines par cytométrie en flux. Ses avantages sont évidents. On peut caractériser phénotypiquement une population de cellules productrices de cytokines et/ou déterminer le spectre de cytokines produites par des cellules individuelles, et il est possible de caractériser relativement cette production. Cependant, le procédé décrit est assez compliqué et nécessite un équipement coûteux. La série suivante de méthodes, qui sont principalement utilisées à des fins scientifiques, sont des méthodes immunohistochimiques utilisant des anticorps monoclonaux marqués. Les avantages sont évidents - déterminer la production de cytokines directement dans les tissus (in situ), où se produisent diverses réactions immunologiques. Cependant, les méthodes envisagées sont très laborieuses et ne fournissent pas de données quantitatives précises.

Détermination des cytokines par dosage immunoenzymatique.

CJSC "Vector-Best" sous la direction de T.G. Ryabicheva, N.A. Varaksin, NV Timofeeva, M.Yu. Rukavishnikov travaillent activement à la détermination des cytokines. Les cytokines sont un groupe de médiateurs polypeptidiques, souvent glycosylés, d'un poids moléculaire de 8 à 80 kD. Les cytokines sont impliquées dans la formation et la régulation des réactions de défense de l'organisme et de son homéostasie. Ils sont impliqués dans toutes les parties de la réponse immunitaire humorale et cellulaire, y compris la différenciation des cellules progénitrices immunocompétentes, la présentation de l'antigène, l'activation et la prolifération cellulaire, l'expression des molécules d'adhésion et la réponse en phase aiguë. Certains d'entre eux sont capables de présenter de nombreux effets biologiques vis-à-vis de diverses cellules cibles. L'action des cytokines sur les cellules s'effectue de la manière suivante : autocrine - sur la cellule qui synthétise et sécrète cette cytokine ; paracrine - sur les cellules situées près de la cellule productrice, par exemple, au foyer de l'inflammation ou dans l'organe lymphoïde; endocrine-à distance - sur les cellules de tous les organes et tissus après l'entrée de la cytokine dans la circulation sanguine. La production et la libération de cytokines sont généralement transitoires et étroitement régulées. Les cytokines agissent sur la cellule en se liant à des récepteurs spécifiques de la membrane cytoplasmique, provoquant ainsi une cascade de réactions conduisant à l'induction, l'amplification ou la suppression de l'activité d'un certain nombre de gènes régulés par elles. Les cytokines sont caractérisées par un fonctionnement en réseau complexe, dans lequel la production de l'une d'entre elles affecte la formation ou la manifestation de l'activité d'un certain nombre d'autres. Les cytokines sont des médiateurs locaux ; il est donc conseillé de mesurer leur taux dans les tissus correspondants après extraction des protéines tissulaires à partir de prélèvements de biopsie des organes correspondants ou dans les fluides naturels : urine, liquide lacrymal, liquide de poche gingivale, lavage bronchoalvéolaire, sécrétion vaginale , éjaculat, lavages de cavités, liquides rachidiens ou synoviaux, etc. Des informations supplémentaires sur l'état du système immunitaire de l'organisme peuvent être obtenues en étudiant la capacité des cellules sanguines à produire des cytokines in vitro. Les taux plasmatiques de cytokines reflètent l'état actuel du système immunitaire et le développement de réactions protectrices in vivo. La production spontanée de cytokines par une culture de cellules mononucléaires du sang périphérique permet d'apprécier l'état des cellules correspondantes. Une production spontanée accrue de cytokines indique que les cellules sont déjà activées par l'antigène in vivo. La production induite de cytokines permet d'évaluer la capacité potentielle des cellules correspondantes à répondre à une stimulation antigénique. L'induction réduite de cytokines in vitro, par exemple, peut être l'une des caractéristiques d'un état d'immunodéficience. Par conséquent, les deux options pour étudier les niveaux de cytokines à la fois dans le sang circulant et lors de leur production par des cultures cellulaires sont importantes du point de vue de la caractérisation de l'immunoréactivité de l'organisme entier et de la fonction des différentes parties du système immunitaire. Jusqu'à récemment, quelques groupes de chercheurs étaient engagés dans l'étude des cytokines en Russie, car les méthodes de recherche biologique sont très laborieuses et les kits immunochimiques importés sont très coûteux. Avec l'avènement des kits d'immunodosage enzymatique domestiques disponibles, les praticiens s'intéressent de plus en plus à l'étude du profil des cytokines. À l'heure actuelle, l'importance diagnostique de l'évaluation du niveau de cytokines réside dans l'affirmation du fait même d'une augmentation ou d'une diminution de leur concentration chez un patient donné atteint d'une maladie spécifique. De plus, pour évaluer la gravité et prédire l'évolution de la maladie, il est conseillé de déterminer la concentration des cytokines anti- et pro-inflammatoires dans la dynamique de la pathologie. Par exemple, la teneur en cytokines dans le sang périphérique est déterminée par le moment de l'exacerbation, reflète la dynamique du processus pathologique dans l'ulcère peptique et d'autres maladies du tractus gastro-intestinal. Dans les premières périodes d'exacerbation, une augmentation de la teneur en interleukine-1bêta (IL-1bêta), interleukine-8 (IL-8) prévaut, puis la concentration en interleukine-6 (IL-6), gamma-interféron (gamma -IFN), et le facteur de nécrose tumorale augmente -alpha (alpha-TNF). La concentration d'interleukine-12 (IL-12), gamma-IFN, alpha-TNF a atteint son maximum au plus fort de la maladie, tandis que la teneur en marqueurs de phase aiguë au cours de cette période s'est approchée des valeurs normales. Au plus fort de l'exacerbation, le niveau d'alpha-TNF dépassait de manière significative la teneur en interleukine-4 (IL-4) à la fois dans le sérum sanguin et directement dans le tissu affecté de la zone périulcéreuse, après quoi il a commencé à diminuer progressivement. Au fur et à mesure que les phénomènes de phase aiguë s'atténuaient, les processus de réparation s'intensifiaient, l'augmentation de la concentration d'IL-4 augmentait. En modifiant le profil des cytokines, on peut juger de l'efficacité et de l'opportunité de la chimiothérapie. Lors de la réalisation d'un traitement par cytokines, par exemple lors d'un traitement par alpha-interféron (alpha-IFN), il est nécessaire de contrôler à la fois le niveau de son contenu dans le sang circulant et la production d'anticorps anti-alpha-IFN. On sait qu'avec le développement d'un grand nombre de ces anticorps, la thérapie par interféron non seulement cesse d'être efficace, mais peut également entraîner des maladies auto-immunes. Récemment, de nouveaux médicaments ont été développés et sont introduits dans la pratique, modifiant d'une manière ou d'une autre le statut des cytokines du corps. Par exemple, pour le traitement de la polyarthrite rhumatoïde, un médicament à base d'anticorps contre l'alpha-TNF est proposé, destiné à éliminer l'alpha-TNF, qui est impliqué dans la destruction du tissu conjonctif. Cependant, tant selon nos données que selon la littérature, tous les patients atteints de polyarthrite rhumatoïde chronique n'ont pas un taux élevé d'alpha-TNF, par conséquent, pour ce groupe de patients, une diminution du taux d'alpha-TNF peut encore aggraver la déséquilibre du système immunitaire. Ainsi, une thérapie correcte par les cytokines implique le contrôle du statut des cytokines du corps pendant le traitement. Le rôle protecteur des cytokines pro-inflammatoires se manifeste localement, au foyer de l'inflammation, cependant, leur production systémique n'entraîne pas le développement d'une immunité anti-infectieuse et n'empêche pas le développement d'un choc toxique bactérien, qui est à l'origine de mortalité précoce chez les patients chirurgicaux présentant des complications purulentes-septiques. La base de la pathogenèse des infections chirurgicales est le lancement de la cascade de cytokines, qui comprend, d'une part, des cytokines pro-inflammatoires et, d'autre part, des cytokines anti-inflammatoires. L'équilibre entre ces deux groupes opposés détermine en grande partie la nature de l'évolution et de l'issue des maladies purulentes septiques. Cependant, la détermination de la concentration dans le sang d'une cytokine de ces groupes (par exemple, alpha-TNF ou IL-4) ne reflétera pas de manière adéquate l'état de l'ensemble de l'équilibre des cytokines. Par conséquent, une évaluation ponctuelle du niveau de plusieurs médiateurs (au moins 2-3 des sous-groupes opposés) est nécessaire. CJSC "Vector-Best" a développé et produit commercialement des ensembles de réactifs pour la détermination quantitative de : facteur de nécrose tumorale alpha (sensibilité - 2 pg/ml, 0-250 pg/ml) ; interféron gamma (sensibilité - 5 pg / ml, 0–2000 pg / ml); interleukine-4 (sensibilité - 2 pg/ml, 0-400 pg/ml); interleukine-8 (sensibilité - 2 pg / ml, 0–250 pg / ml); antagoniste des récepteurs de l'interleukine-1 (IL-1RA) (sensibilité - 20 pg/ml, 0-2500 pg/ml); interféron alpha (sensibilité - 10 pg / ml, 0–1000 pg / ml); anticorps auto-immuns contre l'interféron alpha (sensibilité - 2 ng / ml, 0-500 ng / ml). Tous les kits sont conçus pour déterminer la concentration de ces cytokines dans les fluides biologiques humains, dans les surnageants de culture lors de l'étude de la capacité des cultures de cellules humaines à produire des cytokines in vitro. Le principe d'analyse est une version "sandwich" d'un dosage immunoenzymatique en phase solide en trois étapes (temps d'incubation - 4 heures) ou en deux étapes (temps d'incubation - 3,5 heures) sur plaques. Le test nécessite 100 µl de liquide corporel ou de surnageant de culture par puits. Comptabilisation des résultats - par spectrophotométrie à une longueur d'onde de 450 nm. Dans tous les ensembles, le chromogène est la tétraméthylbenzidine. La durée de conservation de nos kits a été portée à 18 mois à compter de la date d'émission et 1 mois après le début de l'utilisation. Une analyse des données de la littérature a montré que la teneur en cytokines dans le plasma sanguin des personnes saines dépend à la fois des kits utilisés pour leur dosage et de la région où vivent ces personnes. Par conséquent, afin de déterminer les valeurs des concentrations normales de cytokines chez les résidents de notre région, une analyse d'échantillons de plasma aléatoires (de 80 à 400 échantillons) de donneurs de sang pratiquement en bonne santé, représentants de divers groupes sociaux âgés de 18 à 60 ans sans manifestations cliniques de pathologie somatique macroscopique et en l'absence d'HBsAg, a été réalisée des anticorps anti-VIH, des virus de l'hépatite B et C.

Facteur de nécrose tumorale alpha.

Le TNF-alpha est une cytokine pro-inflammatoire pléiotrope constituée de deux chaînes b allongées d'un poids moléculaire de 17 kDa et exerçant des fonctions régulatrices et effectrices dans la réponse immunitaire et l'inflammation. Les principaux producteurs d'alpha-TNF sont les monocytes et les macrophages. Cette cytokine est également sécrétée par les lymphocytes et les granulocytes sanguins, tueurs naturels, les lignées cellulaires de lymphocytes T. Les principaux inducteurs de l'alpha-TNF sont les virus, les micro-organismes et leurs produits métaboliques, dont le lipopolysaccharide bactérien. De plus, certaines cytokines, telles que l'IL-1, l'IL-2, le facteur de stimulation des colonies de granulocytes-macrophages, l'IFN alpha et bêta, peuvent également jouer le rôle d'inducteurs. Les principales directions de l'activité biologique de l'alpha-TNF : présente une cytotoxicité sélective contre certaines cellules tumorales ; active les granulocytes, les macrophages, les cellules endothéliales, les hépatocytes (production de protéines de phase aiguë), les ostéoclastes et les chondrocytes (résorption des tissus osseux et cartilagineux), la synthèse d'autres cytokines pro-inflammatoires ; stimule la prolifération et la différenciation des : neutrophiles, fibroblastes, cellules endothéliales (angiogenèse), cellules hématopoïétiques, lymphocytes T et B ; améliore le flux de neutrophiles de la moelle osseuse dans le sang; possède une activité antitumorale et antivirale in vivo et in vitro; participe non seulement aux réactions protectrices, mais également aux processus de destruction et de réparation accompagnant l'inflammation; est l'un des médiateurs de la destruction des tissus, fréquente dans l'inflammation chronique à long terme.

Riz. 1. Répartition du niveau d'alpha-TNF

dans le plasma de donneurs sains.

Une augmentation du taux d'alpha-TNF est observée dans le sérum sanguin lors d'un état post-traumatique, avec des dysfonctionnements pulmonaires, des violations du cours normal de la grossesse, des maladies oncologiques et de l'asthme bronchique. Le niveau d'alpha-TNF 5 à 10 fois supérieur à la normale est observé lors de l'exacerbation de la forme chronique de l'hépatite virale C. Pendant la période d'exacerbation des maladies du tractus gastro-intestinal, la concentration d'alpha-TNF dans le sérum dépasse la norme de une moyenne de 10 fois, et chez certains patients - de 75 à 80 fois. Des concentrations élevées d'alpha-TNF se trouvent dans le liquide céphalorachidien des patients atteints de sclérose en plaques et de méningite cérébrospinale, et chez les patients atteints de polyarthrite rhumatoïde - dans le liquide synovial. Ceci suggère l'implication de l'alpha-TNF dans la pathogenèse d'un certain nombre de maladies auto-immunes. La fréquence de détection de l'alpha-TNF dans le sérum sanguin, même en cas d'inflammation sévère, ne dépasse pas 50%, avec une production induite et spontanée - jusqu'à 100%. La plage des concentrations d'alpha-TNF était de 0 à 6 pg/ml, la moyenne était de 1,5 pg/ml (Fig. 1).

Interféron gamma.

Riz. 2. Distribution du niveau gamma-INF

dans le plasma de donneurs sains.

Interleukine-4

L'IL-4 est une glycoprotéine d'un poids moléculaire de 18 à 20 kD, un inhibiteur naturel de l'inflammation. Avec le gamma-IFN, l'IL-4 est une cytokine clé produite par les cellules T (principalement les lymphocytes TH-2). Il prend en charge l'équilibre TH-1/TH-2. Les principales directions de l'activité biologique de l'IL-4 : renforce l'éosinophilie, l'accumulation de mastocytes, la sécrétion d'IgG4, la réponse immunitaire humorale médiée par les cellules TH-2 ; a une activité antitumorale locale, stimulant la population de lymphocytes T cytotoxiques et l'infiltration tumorale par les éosinophiles; inhibe la libération des cytokines inflammatoires (alpha-TNF, IL-1, IL-8) et des prostaglandines des monocytes activés, la production de cytokines par les lymphocytes TH-1 (IL-2, gamma-IFN, etc.).

Riz. 3. Distribution du niveau d'IL-4 dans le plasma

donneurs sains.

Des niveaux élevés d'IL-4 à la fois dans le sérum et dans les lymphocytes stimulés peuvent être observés dans les maladies allergiques (en particulier au moment de l'exacerbation), telles que l'asthme bronchique, la rhinite allergique, le rhume des foins, la dermatite atopique et les maladies du tractus gastro-intestinal. Le niveau d'IL-4 est également nettement augmenté chez les patients atteints d'hépatite C chronique (HCC). Pendant les périodes d'exacerbation du CHC, sa quantité augmente de près de 3 fois par rapport à la norme, et pendant la rémission du CHC, le niveau d'IL-4 diminue, en particulier dans le contexte d'un traitement en cours avec de l'IL-2 recombinante. La plage des concentrations d'IL-4 était de 0 à 162 pg/ml, la moyenne était de 6,9 pg/ml, la plage normale était de 0 à 20 pg/ml (Fig. 3).

Interleukine-8

L'IL-8 fait référence aux chimiokines, est une protéine d'un poids moléculaire de 8 kD. L'IL-8 est produite par les phagocytes mononucléaires, les leucocytes polymorphonucléaires, les cellules endothéliales et d'autres types de cellules en réponse à divers stimuli, y compris les bactéries et les virus et leurs produits métaboliques, y compris les cytokines pro-inflammatoires (par exemple, IL-1, TNF- alpha). Le rôle principal de l'interleukine-8 est d'améliorer la chimiotaxie des leucocytes. Il joue un rôle important dans l'inflammation aiguë et chronique. Un niveau élevé d'IL-8 est observé chez les patients atteints d'infections bactériennes, de maladies pulmonaires chroniques et de maladies du tractus gastro-intestinal. Les taux plasmatiques d'IL-8 sont augmentés chez les patients atteints de septicémie, et ses concentrations élevées sont corrélées à une mortalité accrue. Les résultats de la mesure de la teneur en IL-8 peuvent être utilisés pour surveiller l'évolution du traitement et prédire l'issue de la maladie. Ainsi, une teneur accrue en IL-8 a été trouvée dans le liquide lacrymal chez tous les patients présentant une évolution favorable des ulcères cornéens. Chez tous les patients présentant une évolution compliquée de l'ulcère cornéen, la concentration d'IL-8 était 8 fois plus élevée que chez les patients présentant une évolution favorable de la maladie. Ainsi, la teneur en cytokines pro-inflammatoires (en particulier IL-8) dans le liquide lacrymal de l'ulcère cornéen peut être utilisée comme critère pronostique de l'évolution de cette maladie.

Riz. 4. Répartition du niveau d'IL-8 dans

plasma de donneurs sains (Novosibirsk).

Selon nos données et celles de la littérature, l'IL-8 dans le sérum sanguin des personnes en bonne santé est extrêmement rare ; la production spontanée d'IL-8 par les cellules mononucléaires sanguines est observée chez 62% et induite - chez 100% des donneurs sains. La plage de concentration d'IL-8 était de 0 à 34 pg/ml, la moyenne était de 2 pg/ml, la plage normale était de 0 à 10 pg/ml (Fig. 4).

Riz. 5. Distribution du niveau d'IL-8 dans le plasma

donneurs sains (Rubtsovsk).

Antagoniste des récepteurs de l'interleukine-1.

L'IL-1RA appartient aux cytokines et est un oligopeptide d'un poids moléculaire de 18 à 22 kD. L'IL-1RA est un inhibiteur endogène de l'IL-1, produit par les macrophages, les monocytes, les neutrophiles, les fibroblastes et les cellules épithéliales. L'IL-1RA inhibe l'activité biologique des interleukines IL-1alpha et IL-1beta, en compétition avec elles pour la liaison au récepteur cellulaire.

Riz. 6. Répartition du niveau d'IL-1RA

dans le plasma de donneurs sains

La production d'IL-1RA est stimulée par de nombreuses cytokines, produits viraux et protéines de phase aiguë. L'IL-1RA peut être activement exprimé dans les foyers inflammatoires de nombreuses maladies chroniques : arthrite chronique juvénile et rhumatoïde, lupus érythémateux disséminé, lésions cérébrales ischémiques, maladie intestinale inflammatoire, asthme bronchique, pyélonéphrite, psoriasis et autres. Dans la septicémie, l'augmentation la plus élevée d'IL-1RA est notée - jusqu'à 55 ng / ml dans certains cas, et il a été constaté que des concentrations élevées d'IL-1RA sont en corrélation avec un pronostic favorable. Un taux élevé d'IL-1RA est observé chez les femmes souffrant d'un degré élevé d'obésité, et ce taux diminue nettement dans les 6 mois suivant la liposuccion. La plage de concentration d'IL-1RA était de 0 à 3070 pg/ml, la moyenne était de 316 pg/ml. La plage normale est de 50 à 1000 pg/mL (Fig. 6).

Interféron alpha.

L'alpha-IFN est une protéine monomérique non glycosylée d'un poids moléculaire de 18 kDa, synthétisée principalement par les leucocytes (lymphocytes B, monocytes). Cette cytokine peut également être produite par pratiquement n'importe quel type de cellule en réponse à une stimulation appropriée ; les infections virales intracellulaires peuvent être de puissants stimulateurs de la synthèse d'alpha-IFN. Les inducteurs d'alpha-IFN comprennent : les virus et leurs produits, parmi lesquels la première place est occupée par l'ARN double brin produit lors de la réplication virale, ainsi que les bactéries, les mycoplasmes et les protozoaires, les cytokines et les facteurs de croissance (tels que IL-1, IL- 2, alpha -TNF, facteurs de stimulation des colonies, etc.). La réaction défensive initiale de la réponse immunitaire antibactérienne non spécifique du corps comprend l'induction d'IFN alpha et bêta. Dans ce cas, il est produit par des cellules présentatrices d'antigènes (macrophages) qui ont capturé la bactérie. Les interférons (y compris l'alpha-IFN) jouent un rôle important dans la partie non spécifique de la réponse immunitaire antivirale. Ils renforcent la résistance antivirale en induisant la synthèse d'enzymes dans les cellules qui inhibent la formation d'acides nucléiques et de protéines de virus. De plus, ils ont un effet immunomodulateur, améliorent l'expression des antigènes du complexe majeur d'histocompatibilité dans les cellules. Une modification de la teneur en alpha-IFN a été détectée dans l'hépatite et la cirrhose du foie d'étiologie virale. Au moment de l'exacerbation des infections virales, la concentration de cette cytokine augmente de manière significative chez la plupart des patients, et pendant la période de convalescence, elle redescend à un niveau normal. La relation entre le taux sérique d'alpha-IFN et la gravité et la durée de l'infection grippale a été démontrée.

Riz. 7. Répartition du niveau alpha-INF

dans le plasma de donneurs sains.

Une augmentation de la concentration d'alpha-IFN est notée dans le sérum de la plupart des patients souffrant de maladies auto-immunes telles que la polyarthrite, la polyarthrite rhumatoïde, la spondylose, le rhumatisme psoriasique, la polymyalgie rhumatismale et la sclérodermie, le lupus érythémateux disséminé et la vascularite systémique. Un niveau élevé de cet interféron est également observé chez certains patients lors d'une exacerbation d'un ulcère peptique et d'une lithiase biliaire. La gamme des concentrations d'alpha-IFN était de 0 à 93 pg/ml, la moyenne était de 20 pg/ml. La plage normale va jusqu'à 45 pg/ml (Fig. 7).

Anticorps anti-alpha-IFN.

Des anticorps anti-alpha-IFN peuvent être détectés dans le sérum de patients atteints de lupus érythémateux somatique. L'induction spontanée d'anticorps dirigés contre l'alpha-IFN est également observée dans les sérums de patients atteints de diverses formes de cancer. Dans certains cas, des anticorps dirigés contre l'alpha-IFN ont été trouvés dans le sérum de patients infectés par le VIH, ainsi que dans le liquide céphalo-rachidien et le sérum de patients atteints de méningite pendant la phase aiguë, dans le sérum de patients atteints de polyarthrite chronique.

Riz. 8. Distribution du niveau d'anticorps anti-alpha-IFN

dans le plasma de donneurs sains.

L'alpha-IFN est l'un des médicaments thérapeutiques antiviraux et antitumoraux efficaces, mais son utilisation à long terme peut conduire à la production d'anticorps spécifiques à l'alpha-IFN. Cela réduit l'efficacité du traitement et, dans certains cas, provoque divers effets secondaires : du pseudo-grippal au développement de maladies auto-immunes. Compte tenu de cela, au cours de la thérapie INF, il est important de contrôler le niveau d'anticorps anti-alpha-IFN dans le corps du patient. Leur formation dépend du type de médicament utilisé en thérapie, de la durée du traitement et du type de maladie. La gamme des concentrations d'anticorps contre l'alpha-IFN était de 0 à 126 ng/ml, la moyenne était de 6,2 ng/ml. La plage normale va jusqu'à 15 ng/mL (Fig. 8). L'évaluation du niveau de cytokines à l'aide de kits de réactifs produits commercialement par ZAO Vector-Best permet une nouvelle approche de l'étude de l'état du système immunitaire de l'organisme dans la pratique clinique.

Médicaments immunotropes à base de cytokines.

Travail intéressant. S. Simbirtseva, Institut de recherche d'État sur les biopréparations hautement pures du ministère de la Santé de Russie, Saint-Pétersbourg) perturbation de l'intégrité des tissus. Cette nouvelle classe de molécules régulatrices a été créée par la nature au cours de millions d'années d'évolution et a un potentiel illimité d'utilisation en tant que médicaments. Au sein du système immunitaire, les cytokines interviennent dans la relation entre les réponses de défense non spécifiques et l'immunité spécifique, agissant dans les deux sens. Au niveau de l'organisme, les cytokines communiquent entre les systèmes immunitaire, nerveux, endocrinien, hématopoïétique et autres et servent à les impliquer dans l'organisation et la régulation des réactions de défense. L'étude intensive des cytokines a toujours été motivée par la perspective prometteuse de leur utilisation clinique dans le traitement de maladies répandues, notamment le cancer, les maladies infectieuses et d'immunodéficience. Plusieurs préparations de cytokines sont enregistrées en Russie, notamment les interférons, les facteurs de stimulation des colonies, les interleukines et leurs antagonistes, le facteur de nécrose tumorale. Toutes les préparations de cytokines peuvent être divisées en naturelles et recombinantes. Naturelles sont des préparations plus ou moins purifiées obtenues à partir du milieu de culture de cellules eucaryotes stimulées, principalement des cellules humaines. Les principaux inconvénients sont le faible degré de purification, l'impossibilité de standardisation en raison du grand nombre de composants et l'utilisation de composants sanguins dans la production. Apparemment, l'avenir de la thérapie par les cytokines est associé aux médicaments génétiquement modifiés obtenus à l'aide des dernières avancées en biotechnologie. Au cours des deux dernières décennies, les gènes de la plupart des cytokines ont été clonés et des analogues recombinants ont été obtenus qui reproduisent complètement les propriétés biologiques des molécules naturelles. En pratique clinique, il existe trois principaux domaines d'utilisation des cytokines :

1) la thérapie par cytokines pour activer les réactions de défense de l'organisme, l'immunomodulation, ou pour pallier le manque de cytokines endogènes,

2) thérapie immunosuppressive anticytokine visant à bloquer l'action biologique des cytokines et de leurs récepteurs,

3) la thérapie génique des cytokines pour renforcer l'immunité antitumorale ou corriger les défauts génétiques du système des cytokines.

Un certain nombre de cytokines peuvent être utilisées en clinique pour une utilisation systémique et locale. L'administration systémique se justifie dans les cas où il est nécessaire d'assurer l'action des cytokines dans plusieurs organes pour une activation plus efficace de l'immunité, ou pour activer des cellules cibles situées dans différentes parties du corps. Dans d'autres cas, l'application topique présente un certain nombre d'avantages, car elle permet d'atteindre une concentration locale élevée du principe actif, de cibler l'organe cible et d'éviter les manifestations systémiques indésirables. Actuellement, les cytokines sont considérées comme l'un des médicaments les plus prometteurs pour une utilisation en pratique clinique.

Conclusion.

Ainsi, à l'heure actuelle, il ne fait aucun doute que les cytokines sont les facteurs les plus importants de l'immunopathogenèse. L'étude du niveau de cytokines permet d'obtenir des informations sur l'activité fonctionnelle de divers types de cellules immunocompétentes, le rapport des processus d'activation des types T-helper I et II, ce qui est très important dans le diagnostic différentiel d'un certain nombre de maladies infectieuses et processus immunopathologiques. Les cytokines sont des protéines spécifiques avec lesquelles les cellules du système immunitaire peuvent échanger des informations entre elles et interagir. Aujourd'hui, plus d'une centaine de cytokines différentes ont été découvertes, qui sont classiquement divisées en pro-inflammatoires (provoquant l'inflammation) et anti-inflammatoires (prévenant l'inflammation). Ainsi, les différentes fonctions biologiques des cytokines sont divisées en trois groupes : elles contrôlent le développement et l'homéostasie du système immunitaire, contrôlent la croissance et la différenciation des cellules sanguines (système hématopoïétique), et participent à des réactions protectrices non spécifiques de l'organisme. , affectant l'inflammation, la coagulation sanguine, la pression artérielle.

Liste de la littérature utilisée.

SV Belmer, AS. Simbirtsev, O.V. Golovenko, L.V. Bubnova, L.M. Karpina, N.E. Shchigoleva, T.L. Mikhaïlov. /Université médicale d'État russe, Centre de recherche d'État sur la coloproctologie, Moscou et Institut de recherche d'État sur les produits biologiques hautement purs, Saint-Pétersbourg.

SV Sennikov, A.N. Silkov // Journal "Cytokines and Inflammation", 2005, n° 1 T. 4, n° 1. P. 22-27.

TG Ryabicheva, N.A. Varaksin, NV Timofeeva, M.Yu. Rukavishnikov, matériaux de ZAO Vector-Best.

A.S. Simbirtsev, Institut de recherche d'État sur les biopréparations hautement pures du ministère de la Santé de Russie, Saint-Pétersbourg.

Ketlinsky S.A., Simbirtsev A.S. State Research Institute of Highly Pure Biopreparations, Saint-Pétersbourg.

T.A. Shumatova, V.B. Shumatov, E.V. Markelova, L.G. Sukhoteplaya. Département d'anesthésiologie et de soins intensifs, Université médicale d'État de Vladivostok.

Le travail a utilisé des matériaux du site http://humbio.ru/humbio/spid/000402c2.htm

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Les cytokines sont les principaux facteurs inflammatoires humoraux nécessaires à la mise en œuvre des fonctions protectrices de l'immunité innée. Trois groupes de cytokines sont impliqués dans le développement de l'inflammation - les cytokines inflammatoires ou pro-inflammatoires, les chimiokines, les facteurs de stimulation des colonies et les facteurs fonctionnellement liés IL-12 et IFNy. Les cytokines jouent également un rôle important dans la suppression et le confinement de la réponse inflammatoire. Les cytokines anti-inflammatoires comprennent le facteur de croissance transformant B (TGFp), l'IL-10; L'IL-4 joue souvent le rôle d'un facteur anti-inflammatoire.
Il existe 3 principaux représentants du groupe des cytokines pro-inflammatoires - TNFa, IL-1 et IL-6 ; relativement récemment, IL-17 et IL-18 leur ont été ajoutés. Ces cytokines sont produites principalement par des monocytes et des macrophages activés, principalement dans le foyer de l'inflammation. Les cytokines pro-inflammatoires peuvent également être produites par les neutrophiles, des cellules dendritiques activées par les lymphocytes B, NK et T. Dans le foyer de pénétration des pathogènes, les cytokines sont les premières à synthétiser quelques macrophages inflammatoires locaux. Ensuite, lors du processus d'émigration des leucocytes de la circulation sanguine, le nombre de cellules productrices augmente et leur spectre s'élargit. En particulier, les cellules épithéliales, endothéliales, synoviales, gliales et les fibroblastes stimulés par des produits microbiens et des facteurs inflammatoires sont impliqués dans la synthèse de cytokines pro-inflammatoires. Les gènes de cytokines sont classés comme inductibles. Les inducteurs naturels de leur expression sont les agents pathogènes et leurs produits agissant par l'intermédiaire des TLR et d'autres récepteurs reconnaissant les agents pathogènes. L'inducteur classique est le LPS bactérien. Parallèlement, certaines cytokines pro-inflammatoires (IL-1, TNFa) sont elles-mêmes capables d'induire la synthèse de cytokines pro-inflammatoires.
Les cytokines pro-inflammatoires sont synthétisées et sécrétées assez rapidement, bien que la cinétique de synthèse des différentes cytokines de ce groupe ne soit pas la même. Dans les cas typiques (version rapide), leur expression d'ARNm est notée 15 à 30 min après l'induction, l'apparition du produit protéique dans le cytoplasme après 30 à 60 min et son contenu dans le milieu extracellulaire atteint un maximum après 3 à 4 h . peu de temps - généralement un peu plus d'une journée. Tout le matériel synthétisé n'est pas sécrété. Certaines cytokines sont exprimées à la surface des cellules ou contenues dans des granules cytoplasmiques. La libération de granules peut provoquer les mêmes signaux d'activation que la production de cytokines. Ceci assure une entrée rapide (dans les 20 minutes) des cytokines dans la lésion.
Les cytokines pro-inflammatoires remplissent de nombreuses fonctions. Leur rôle principal est "l'organisation" de la réaction inflammatoire (Fig. 2.55). L'un des effets les plus importants et les plus précoces des cytokines pro-inflammatoires est une augmentation de l'expression des molécules d'adhésion sur les cellules endothéliales, ainsi que sur les leucocytes eux-mêmes, ce qui entraîne la migration des leucocytes de la circulation sanguine vers le site de l'inflammation (voir rubrique 2.3.3). De plus, les cytokines induisent une augmentation du métabolisme de l'oxygène des cellules, leur expression des récepteurs des cytokines et d'autres facteurs inflammatoires, une stimulation de la production de cytokines, de peptides bactéricides, etc. Les cytokines pro-inflammatoires ont un effet principalement local. L'entrée de cytokines pro-inflammatoires excessivement sécrétées dans la circulation contribue à la manifestation d'effets systémiques de l'inflammation et stimule également la production de cytokines par des cellules éloignées du foyer d'inflammation. Au niveau du système, les cytokines pro-inflammatoires stimulent la production de protéines de phase aiguë, provoquent une augmentation de la température corporelle, agissent sur

Riz. 2.55. Transduction intracellulaire du signal déclenchée par les cytokines pro-inflammatoires et mécanismes d'activation des gènes pro-inflammatoires

systèmes endocrinien et nerveux, et à fortes doses conduisent au développement d'effets pathologiques (jusqu'à un choc similaire à septique).
IL-1 est une désignation collective pour une famille de protéines qui comprend plus de 11 molécules. La fonction de la plupart d'entre eux est inconnue, cependant, 5 molécules - IL-1a (selon la classification moderne - IL-1F1), IL-1p (IL-1F2), IL-1RA (IL-1F3), IL-18 (IL-1F4) et IL-33 (IL-1F11) - cytokines actives.
L'IL-1a et l'IL-1P sont traditionnellement appelées IL-1 car elles interagissent avec le même récepteur et leurs effets sont indiscernables. Les gènes de ces cytokines sont situés sur le bras long du chromosome 2 humain. L'homologie entre eux au niveau des nucléotides est de 45%, au niveau des acides aminés - 26%. Les deux molécules ont une structure p-pliée : elles contiennent 6 paires de couches p antiparallèles et ont une forme de trèfle. Les cellules synthétisent une molécule précurseur d'un poids moléculaire d'environ 30 kDa, dépourvue de peptides signal, ce qui indique une manière inhabituelle de traiter la molécule d'IL-1. Le poids moléculaire des protéines matures est d'environ 18 kDa.
L'IL-1a existe sous trois formes - intracellulaire (une molécule soluble est présente dans le cytosol et remplit des fonctions régulatrices), membranaire (la molécule est délivrée à la surface cellulaire par un mécanisme similaire au recyclage des récepteurs et s'ancre dans la membrane) et sécrétoire ( la molécule est sécrétée sous sa forme originale, mais subit un traitement - clivage par des protéases extracellulaires avec formation d'une cytokine active pesant 18 kDa). La principale variante de la molécule IL-1a chez l'homme est la variante membranaire. Sous cette forme, l'action de la cytokine est plus prononcée, mais elle ne se manifeste que localement.
Le traitement de l'IL-1P se produit à l'intérieur de la cellule avec la participation d'une enzyme spécialisée - l'IL-1-convertase (caspase 1), située dans les lysosomes.
L'activation de cette enzyme est réalisée dans le cadre d'un inflammosome, une structure supramoléculaire temporaire qui comprend, en plus de la caspase 1 inactive, des récepteurs intracellulaires de la famille NLR (voir section 2.2.3) - NOD1, NOD2, IPAF, et autres. ce qui provoque le développement d'un signal d'activation. Il en résulte la formation du facteur de transcription NF-kB et l'induction de gènes pro-inflammatoires, ainsi que l'activation de l'inflammosome et de sa caspase 1. L'enzyme activée clive la molécule précurseur de l'IL-1P, et le cytokine mature formée avec un poids moléculaire de 18 kDa est sécrétée par la cellule.
L'IL-1a, l'IL-1P et l'antagoniste des récepteurs de l'IL-1 partagent des récepteurs communs qui s'expriment spontanément sur de nombreux types de cellules. Lorsque les cellules sont activées, le nombre de récepteurs membranaires pour l'IL-1 augmente sur celles-ci. Le principal - IL-1RI - contient 3 domaines de type immunoglobuline dans la partie extracellulaire. Sa partie intracellulaire représente le domaine TIR, qui est structurellement similaire à des domaines TLR similaires et déclenche les mêmes voies de signalisation (voir section 2.2.1). Le nombre de ces récepteurs est faible (200-300 par cellule), mais ils ont une forte affinité pour l'IL-1 (Kd est de 10-11 M). Un autre récepteur, IL-1RII, manque d'un composant de signal dans la partie cytoplasmique, ne transmet pas de signal et sert de récepteur leurre. La transduction du signal de l'IL-1RI implique les mêmes facteurs que pour le TLR (par exemple, MyD88, IRAK et TRAF6), ce qui conduit à des résultats similaires - la formation de facteurs de transcription NF-kB et AP-1, provoquant l'expression du même un ensemble de gènes (voir Figure 2.12). Ces gènes sont responsables de la synthèse de cytokines pro-inflammatoires, de chimiokines, de molécules d'adhésion, d'enzymes qui assurent l'activité bactéricide des phagocytes, et d'autres gènes dont les produits sont impliqués dans le développement de la réponse inflammatoire. L'IL-1 elle-même fait partie des produits dont la sécrétion est induite par l'IL-1 ; dans ce cas, une boucle de rétroaction positive est déclenchée.
Les cibles de l'IL-1 peuvent potentiellement être n'importe quelles cellules du corps. Dans la plus grande mesure, son action affecte les cellules endothéliales, tous les types de leucocytes, les cellules du cartilage et du tissu osseux, les cellules synoviales et épithéliales et de nombreux types de cellules nerveuses. Sous l'influence de l'IL-1, l'expression de plus de 100 gènes est induite ; plus de 50 réactions biologiques différentes sont réalisées avec sa participation. Les principaux effets de l'IL-1 provoquent l'émigration des leucocytes et l'activation de leur activité phagocytaire et bactéricide. Ils affectent également le système de coagulation et le tonus vasculaire, déterminant les caractéristiques de l'hémodynamique au foyer de l'inflammation. L'IL-1 a un effet multiforme sur les cellules de l'immunité non seulement innée, mais également adaptative, stimulant généralement les manifestations des deux.
L'IL-1 a de nombreux effets systémiques. Il stimule la production de protéines de phase aiguë par les hépatocytes, lorsqu'il agit sur le centre thermorégulateur de l'hypothalamus, il provoque le développement de la fièvre, participe au développement de manifestations systémiques du processus inflammatoire (par exemple, malaise, perte d'appétit, somnolence , faiblesse), qui est associée à l'action de l'IL-1 sur le système nerveux central. En augmentant l'expression des récepteurs des facteurs de stimulation des colonies, l'IL-1 améliore l'hématopoïèse, qui est associée à son effet radioprotecteur. L'IL-1 stimule la libération de leucocytes de la moelle osseuse, principalement des neutrophiles, y compris immatures, ce qui entraîne l'apparition d'une hyperleucocytose lors de l'inflammation et un déplacement de la formule leucocytaire vers la gauche (accumulation de formes cellulaires immatures). Les effets de l'IL-1 affectent les fonctions autonomes et même l'activité nerveuse supérieure (modifications des réponses comportementales, etc.). Les chondrocytes et les ostéocytes peuvent également être des cibles de l'IL-1, ce qui explique la capacité de l'IL-1 à provoquer la destruction du cartilage et de l'os lorsqu'ils sont impliqués dans le processus inflammatoire, et inversement, l'hyperplasie des tissus pathologiques (pannus en polyarthrite rhumatoïde). L'effet néfaste de l'IL-1 se manifeste également par un choc septique, des lésions articulaires dans la polyarthrite rhumatoïde et un certain nombre d'autres processus pathologiques.
La duplication des effets IL-1 des produits bactériens est associée à la nécessité d'une reproduction répétée de l'effet activateur des agents pathogènes sans leur dissémination. Les micro-organismes stimulent uniquement les cellules situées à proximité immédiate du site de pénétration, principalement les macrophages locaux. Le même effet est ensuite reproduit à plusieurs reprises par les molécules d'IL-1p. La performance de l'IL-1 de cette fonction est facilitée par l'expression de leurs récepteurs par presque toutes les cellules du corps lors de l'activation (se produit principalement dans le foyer de l'inflammation).
L'antagoniste des récepteurs de l'IL-1 (IL-1RA) est homologue à l'IL-1a et à l'IL-1P (26 % et 19 % d'homologie, respectivement). Il interagit avec les récepteurs de l'IL-1, mais n'est pas capable de transmettre un signal à la cellule. En conséquence, l'IL-1RA agit comme un antagoniste spécifique de l'IL-1. L'IL-1RA est sécrétée par les mêmes cellules que l'IL-1, ce processus ne nécessite pas la participation de la caspase 1. La production d'IL-1RA est induite par les mêmes facteurs que la synthèse d'IL-1, cependant, une partie de celle-ci est produite spontanément par les macrophages et les hépatocytes. En conséquence, ce facteur est constamment présent dans le sérum sanguin. Ceci est probablement nécessaire pour prévenir les conséquences négatives de l'action systémique de l'IL-1, qui est produite en quantités importantes lors d'une inflammation aiguë. L'IL-1RA recombinant est actuellement testé comme médicament dans le traitement des maladies inflammatoires chroniques (polyarthrite rhumatoïde, etc.)
L'IL-18 est une cytokine pro-inflammatoire apparentée à l'IL-p : elle est également synthétisée sous forme de précurseur converti avec la participation de la caspase 1 ; interagit avec le récepteur dont la partie cytoplasmique contient le domaine TIR et transmet un signal conduisant à l'activation de NF-kB. En conséquence, l'activation de tous les gènes pro-inflammatoires se produit, cependant, elle est moins prononcée que sous l'action de l'IL-1. Une propriété distincte de l'IL-18 est l'induction (en particulier en combinaison avec l'IL-12) de la synthèse d'IFNy par les cellules. En l'absence d'IL-12, l'IL-18 induit la synthèse de l'antagoniste de l'IFNy IL-4 et contribue au développement de réactions allergiques. L'action de l'IL-18 est limitée par un antagoniste soluble qui la lie en phase liquide.
L'IL-33 est structurellement très proche de l'IL-18. Le traitement de l'IL-33 se produit également avec la participation de la caspase 1. Cependant, cette cytokine diffère des autres membres de la famille IL-1 dans ses fonctions. La particularité de l'action de l'IL-33 est en grande partie due au fait que son récepteur est exprimé sélectivement sur les cellules IL-2. À cet égard, l'IL-33 favorise la sécrétion de N2-cytokines IL-4, IL-5, IL-13 et le développement de processus allergiques. Il n'a pas d'effet pro-inflammatoire significatif.
Le facteur de nécrose tumorale a (TNFa ou TNFa) est un membre d'une autre famille de protéines immunologiquement significatives. C'est une cytokine pro-inflammatoire à large spectre d'activité. Le TNFa a une structure repliée. Il est synthétisé sous la forme d'une molécule membranaire fonctionnellement active pro-TNFa avec un poids moléculaire de 27 kDa, qui est une protéine transmembranaire de type II (c'est-à-dire que sa partie N-terminale est dirigée dans la cellule). À la suite de la protéolyse, un monomère soluble d'un poids moléculaire de 17 kDa se forme dans le domaine extracellulaire. Les monomères TNFa forment spontanément un trimère de poids moléculaire de 52 kDa, qui est la forme principale de cette cytokine. Le trimère a une forme en forme de cloche et les sous-unités sont reliées par leurs terminaux C contenant 3 sites de liaison au récepteur, tandis que les terminaux N ne sont pas connectés les uns aux autres et ne participent pas à l'interaction avec les récepteurs (et, par conséquent , dans l'exécution des fonctions des cytokines). A des valeurs de pH acides, le TNFa acquiert une structure en hélice α, ce qui provoque une modification de certaines de ses fonctions, en particulier une augmentation de la cytotoxicité. Le TNF est le membre prototypique de la grande famille des molécules de la superfamille du TNF (tableau 2.31). Elle comprend les lymphotoxines a et b (seule la première existe sous forme soluble), ainsi que de nombreuses molécules membranaires impliquées dans les interactions intercellulaires (CD154, FasL, BAFF, OX40-L, TRAIL, APRIL, LIGHT), qui seront évoquées ci-dessous dans divers contextes. Selon la nomenclature moderne, le nom des membres de la superfamille se compose de l'abréviation TNFSF et d'un numéro de série (pour TNFa - TNFSF2, pour la lymphotoxine a - TNFSF1).
Tableau 2.31. Les principaux représentants des familles du facteur de nécrose tumorale et de ses récepteurs

Facteur (ligand)	Chro mosoma	Poids moléculaire, kDa	Récepteur
TNFa (TNFSF2)	6r	17; trimère - 52 ; forme glycosylée - 25,6	TNF-R1, TNF-R2 (TNFRSF1, TNFRSF2)
Lymphotoxine (TNFSF1)	6r	22,3	TNF-R1, TNF-R2
Lymphotoxine B (TNFSF3)	6r	25,4	LTp-R (TNFRSF3)
OX-40L (TNFSF4)	1q	34,0	OX-40 (TNFRSF4; CD134)
CD40L (TNFSF5; CD154)	XP	39,0	CD40 (TNFRSF5)
FasL (TNFSF6; CD178)	1q	31,5	Fas/APO-1 (CD95) (TNFRSF6)
CD27L (TNFSF7, CD70)	19p	50,0	CD27 (TNFRSF7)
CD30L (TNFSF8)	9q	40,0	CD30 (TNFRSF8)
4-1BBL (TNFSF9)	19p	27,5	4-1BB (TNFRSF9; CD137)
SENTIER (TNFSF10)	3q	32,0	VK4b VK5
AVRIL (TNFSF13)	17p	27,0	BCMA, TACI
LÉGER (TNFSF14)	16q	26,0	HVEM (TNFRSF14)
GITRL (TNFSF18)	1p	22,7	GITR (TNFRSF18)
FABF (TNFSF20)	13	31,2	BAFFR, TACI, BCMA

Les principaux producteurs de TNFa, comme l'IL-1, sont les monocytes et les macrophages. Il est également sécrété par les neutrophiles, les cellules endothéliales et épithéliales, les éosinophiles, les mastocytes, les lymphocytes B et T lorsqu'ils sont impliqués dans le processus inflammatoire. Le TNFa est détecté dans la circulation sanguine avant les autres cytokines pro-inflammatoires - dès 20-30 min après l'induction de l'inflammation, qui est associée au « dumping » de la forme membranaire de la molécule par les cellules, et éventuellement aussi à la libération de TNFa dans le cadre du contenu des granulés.
Il existe 2 types de récepteurs du TNF communs au TNFa et à la lymphotoxine a - TNFRI (provenant du récepteur I du facteur de nécrose tumorale) et TNFRII avec des poids moléculaires de 55 et 75 kDa, respectivement. Le TNFRI est présent sur presque toutes les cellules du corps, à l'exception des érythrocytes, et le TNFRII est présent principalement sur les cellules du système immunitaire. Les TNFR forment une grande famille qui comprend des molécules impliquées dans l'interaction cellulaire et l'induction de la mort cellulaire - l'apoptose. L'affinité du TNFa pour le TNFRI est inférieure à celle du TNFRII (environ 5 x 10-10 M et 55 x 10-11 M, respectivement. Lors de la liaison du TNFa-trimère, la trimérisation de ses récepteurs nécessaires à la transmission du signal se produit.
Les caractéristiques de transmission du signal de ces récepteurs sont largement déterminées par la structure de leur partie intracellulaire. La partie cytoplasmique du TNFRI est représentée par ce que l'on appelle le domaine de la mort, à partir duquel sont reçus des signaux qui conduisent à l'activation du mécanisme d'apoptose ; TNFRII n'a pas de domaine de mort. La transduction du signal du TNFRI se produit avec la participation des protéines adaptatrices TRADD (domaine de mort associé au TNFR) et FADD (domaine de mort associé au Fas), qui contiennent également des domaines de mort. En plus de la voie conduisant au développement de l'apoptose (via l'activation de la caspase 8 ou la synthèse de céramides), plusieurs autres voies de signalisation sont isolées, qui sont activées avec la participation des facteurs TRAF2/5 et RIP-1. Le premier de ces facteurs transmet un signal le long de la voie menant à l'activation du facteur NF-kB, c'est-à-dire le long de la voie classique d'induction de gènes pro-inflammatoires (voir Fig. 2.55). La voie de signalisation activée par le facteur RIP-1 conduit à l'activation de la cascade MAP avec le produit final, le facteur de transcription AP-1. Ce facteur comprend des gènes qui assurent l'activation cellulaire et empêchent le développement de l'apoptose. Ainsi, le destin de la cellule est déterminé par l'équilibre des mécanismes pro- et anti-apoptotiques déclenchés par la liaison du TNFa au TNFRI.
La mise en œuvre des fonctions TNFa est principalement associée à l'action par TNFRI - la désactivation du gène correspondant conduit au développement d'une immunodéficience sévère, tandis que les conséquences de l'inactivation du gène TNFRII sont insignifiantes. Au plus fort de la réponse inflammatoire, les récepteurs du TNF-a peuvent « se détacher » de la membrane et pénétrer dans l'espace intercellulaire, où ils se lient au TNF-a, exerçant un effet anti-inflammatoire. A cet égard, les formes solubles du TNFR sont utilisées dans le traitement des maladies inflammatoires chroniques. Il s'est avéré que le médicament à base de TNFRII soluble était cliniquement le plus efficace.
Comme l'IL-1, le TNFa améliore l'expression des molécules d'adhésion, la synthèse des cytokines et chimiokines pro-inflammatoires, des protéines de phase aiguë, des enzymes des cellules phagocytaires, etc. Avec l'IL-1, le TNFa est impliqué dans la formation de toutes les principales manifestations locales et de certaines manifestations systémiques de l'inflammation. Il active les cellules endothéliales, stimule l'angiogenèse, améliore la migration et active les leucocytes. Le TNFa, dans une plus large mesure que l'IL-1, affecte l'activation et la prolifération des lymphocytes. En association avec l'IFNy, le TNFa induit l'activité de la NO-synthase des phagocytes, ce qui augmente significativement leur potentiel bactéricide. Le TNFa stimule la prolifération des fibroblastes, favorisant la cicatrisation des plaies. Avec une production locale accrue de TNFa, les processus de lésions tissulaires prédominent, se manifestant par le développement d'une nécrose hémorragique. De plus, le TNFa inhibe l'activité de la lipoprotéine lipase, ce qui affaiblit la lipogenèse et conduit au développement de la cachexie (l'un des noms originaux du TNFa est la cachexine). La libération accrue de TNFa et son accumulation dans la circulation, par exemple sous l'action de fortes doses de superantigènes bactériens, provoquent le développement d'une pathologie grave - le choc septique. Ainsi, l'action du TNFa, visant à exercer une fonction protectrice et à maintenir l'homéostasie, peut s'accompagner d'effets toxiques sévères (locaux et systémiques), entraînant souvent la mort.
L'IL-6 est une cytokine pro-inflammatoire à large spectre. Il sert également de facteur prototypique pour une famille de cytokines qui comprend, en plus de l'IL-6 elle-même, l'oncostatine M (OSM), le facteur inhibiteur de la leucémie (LIF), le facteur neurotrophique ciliaire (CNTF), la cardiotropine-1 (CT-1 ) et IL-11 et IL-31. Le poids moléculaire de l'IL-6 est de 21 kDa. L'IL-6 est produite par les monocytes et les macrophages, les cellules endothéliales, épithéliales, gliales, musculaires lisses, les fibroblastes, les lymphocytes T de type Th2, ainsi que de nombreuses cellules tumorales. La production d'IL-6 par les cellules myéloïdes est induite par l'interaction de leurs TLR avec les microorganismes et leurs produits, ainsi que sous l'influence de l'IL-1 et du TNFa. Dans le même temps, en 2 heures, la teneur en IL-6 dans le plasma sanguin augmente de 1000 fois.
Les récepteurs de tous les facteurs de la famille IL-6 contiennent un composant commun - la chaîne gp130, qui est présente sur presque toutes les cellules du corps. Le deuxième composant du récepteur est individuel pour chaque cytokine. La chaîne spécifique du récepteur de l'IL-6 (gp80) est responsable de la liaison de cette cytokine, tandis que la gp130 est impliquée dans la transduction du signal, puisqu'elle est associée aux tyrosine kinases Jak1 et Jak2. Lorsque l'IL-6 interagit avec le récepteur, la séquence d'événements suivante est déclenchée : le monomère IL-6 interagit avec la chaîne gp80, la dimérisation des complexes se produit (2 molécules de cytokine - 2 chaînes gp80), après quoi 2 chaînes gp130 sont attachées à le complexe, qui conduit à la phosphorylation de la Jak- kinase. Ces derniers phosphorylent les facteurs STAT1 et STAT3, qui se dimérisent, se déplacent vers le noyau et se lient aux promoteurs des gènes cibles. La chaîne gp80 est facilement "lavée" de la cellule ; sous forme libre, il interagit avec la cytokine en l'inactivant ; agit comme un inhibiteur spécifique de l'IL-6.
L'IL-6 est impliquée dans l'induction de la quasi-totalité du complexe des manifestations locales de l'inflammation. Il affecte la migration des phagocytes en augmentant la production de chimiokines CC qui attirent les monocytes et les lymphocytes, et en affaiblissant la production de chimiokines CXC qui attirent les neutrophiles. Les effets pro-inflammatoires de l'IL-6 sont moins prononcés que ceux de l'IL-1 et du TNFa, contrairement à quoi il n'augmente pas, mais inhibe la production de cytokines pro-inflammatoires (IL-1, TNFa et IL-6) et les chimiokines par les cellules impliquées dans le processus inflammatoire. Ainsi, l'IL-6 combine les propriétés des cytokines pro- et anti-inflammatoires et participe non seulement au développement, mais également à la limitation de la réponse inflammatoire.
L'IL-6 est le principal facteur induisant l'expression génique des protéines de phase aiguë dans les hépatocytes. L'IL-6 affecte diverses étapes de l'hématopoïèse, y compris la prolifération et la différenciation des cellules souches. Il sert de facteur de croissance pour les plasmocytes immatures, améliorant considérablement la réponse immunitaire humorale. L'IL-6 affecte également les lymphocytes T en augmentant l'activité des lymphocytes T cytotoxiques.
IL-17 et cytokines apparentées. Un groupe de cytokines, y compris les variétés IL-17, a attiré l'attention générale dans le cadre de la découverte d'un type spécial de T-helpers - Th17, qui est impliqué dans le développement de certaines formes dommageables de réactions inflammatoires, en particulier dans les maladies auto-immunes. processus (voir section 3.4.3.2). Le rôle de ces cytokines dans les réponses immunitaires adaptatives sera discuté ci-dessous. Nous ne présentons ici qu'une caractéristique générale des cytokines et examinons brièvement leur rôle dans les réactions d'immunité innée.
La famille IL-17 comprend 6 protéines, désignées par des lettres de A à F. IL-17A et IL-17F ont les propriétés de cytokines pro-inflammatoires. Ce sont des homodimères liés par une liaison disulfure ; leur poids moléculaire est de 17,5 kDa. Ces cytokines sont produites par le Th17 mentionné, ainsi que par les lymphocytes T CD8+, les éosinophiles et les neutrophiles. L'IL-23 stimule le développement des cellules Th17 et la production d'IL-17.
Les récepteurs de l'IL-17 sont exprimés par de nombreuses cellules - épithéliales, fibroblastes, cellules du système immunitaire, en particulier les neutrophiles. Le résultat principal de l'interaction de l'IL-17 avec le récepteur, comme de l'action d'autres cytokines pro-inflammatoires, est l'induction du facteur NF-kB et l'expression de nombreux gènes inflammatoires dépendants de NF-KB.
L'un des effets biologiques importants de l'IL-17 (avec l'IL-23) est le maintien de l'homéostasie des neutrophiles. Ces cytokines augmentent la production de neutrophiles en stimulant la production de G-CSF. Parallèlement, l'augmentation ou la diminution de la production d'IL-17 et d'IL-23 est régulée par le nombre de neutrophiles dans les tissus périphériques : une diminution du nombre de ces cellules suite à l'apoptose entraîne une augmentation de la production de cytokines.
L'effet pro-inflammatoire de l'IL-17 est réalisé principalement par une production accrue d'autres cytokines (IL-8, IL-6, y-CSF, un certain nombre de chimiokines) et l'expression de molécules d'adhésion. Les souris transgéniques pour l'IL-17 ou l'IL-23 développent une inflammation chronique systémique de nature interstitielle, avec infiltration par des neutrophiles, des éosinophiles, des macrophages et des lymphocytes de divers organes. Ces cytokines sont reconnues comme jouant un rôle majeur dans le développement des maladies auto-immunes chroniques.
Famille IL-12
L'IL-12 a été identifiée par sa capacité à activer les cellules NK, à induire la prolifération des lymphocytes T et à induire la synthèse d'IFNy. L'IL-12 occupe une place particulière parmi les cytokines produites par les cellules du système immunitaire inné, puisqu'elle (comme ses principaux producteurs, les cellules dendritiques) sert de lien entre l'immunité innée et adaptative. D'autre part, l'IL-12 fait partie du tandem IL-12-IFNy, qui joue un rôle clé dans la défense immunitaire contre les pathogènes intracellulaires.
L'IL-12 est un dimère constitué de sous-unités p40 et p35. Son poids moléculaire total est de 75 kDa. L'activité fonctionnelle de l'IL-12 est associée à sa sous-unité p40. L'IL-12 "à grande échelle" est sécrétée par les monocytes activés, les macrophages, les cellules dendritiques myéloïdes, les neutrophiles, les cellules épithéliales des tissus barrières (ils produisent à la fois les sous-unités de cytokines IL-12p35 et IL-12p40). La plupart des cellules du corps ne synthétisent que la sous-unité fonctionnellement inactive ^-12p35. La quantité d'hétérodimère IL-12 sécrétée par la cellule est restreinte à la sous-unité p35. L'IL-12p40 est synthétisée en excès et peut se dimériser pour former un homodimère qui agit comme un antagoniste de l'IL-12 ainsi qu'un chimioattractant. Les inducteurs de la production d'IL-12 sont principalement des agents pathogènes reconnus par le TLR et d'autres récepteurs de reconnaissance de formes. La production d'IL-12 est renforcée par IL-1, IFNy, ainsi que par des interactions intercellulaires médiées par CD40-CD154 et d'autres paires de molécules de la famille - TNFR.
Le récepteur de l'IL-12 est le plus fortement exprimé sur les cellules NK, les cellules ThI activées et les lymphocytes T cytotoxiques, et dans une moindre mesure sur les cellules dendritiques. L'expression du récepteur de l'IL-12 par les cellules T activées est améliorée sous l'influence de l'IL-12, de l'IFNy, de l'IFNa, du TNFa et de la costimulation par le récepteur CD28. Le récepteur de l'IL-12 est un dimère formé par les sous-unités de l'IL-12RP1 (100 kDa) et de l'IL-12RP2 (130 kDa, CD212), auquel est associée une protéine d'un poids moléculaire de 85 kDa. Les chaînes Pj et p2 sont impliquées dans la liaison de l'IL-12, tandis que la sous-unité IL-12RP2 est principalement impliquée dans la transduction du signal. Le domaine intracellulaire de la chaîne Pj est associé à la kinase JAK2, et le domaine intracellulaire de la chaîne P2 est associé à la kinase Tyk2. Les kinases phosphorylent les facteurs de transcription STAT1, STAT3, STAT4 et STAT5.
La fonction principale de l'IL-12, de par sa capacité à stimuler les lymphocytes cytotoxiques (NK et T) et à induire la différenciation des cellules Thl (voir section 3.4.3.1), est de lancer des mécanismes de défense cellulaire contre les pathogènes intracellulaires. L'IL-12 agit sur les cellules NK et NKT déjà aux premiers stades des processus immunitaires, améliorant la prolifération et l'activité cytotoxique des cellules NK, et plus tard - des lymphocytes T cytotoxiques et la synthèse d'IFNy par toutes ces cellules. Un peu plus tard, l'IL-12 induit la différenciation des cellules Thl, qui produisent également l'IFNy. La condition pour l'induction des cellules Thl est l'expression préalable par les lymphocytes T CD4+ activés de la sous-unité du récepteur IL-12RP2. Après cela, les cellules acquièrent la capacité de se lier à l'IL-12, ce qui conduit à l'activation du facteur STAT4, qui régule l'expression des gènes caractéristiques des cellules Thl (pour l'expression du gène IFNG, l'action du facteur de transcription T -le pari est plus important). Dans le même temps, l'IL-12 supprime la différenciation des cellules IL-2 et affaiblit la production de
Série B d'anticorps des classes IgE et IgA. Agissant sur les APC dendritiques et autres, l'IL-12 induit l'expression de molécules costimulatrices (CD80/86, etc.), ainsi que des produits APC MHC-II. Ainsi, l'IL-12 joue un rôle de pont entre l'immunité innée et adaptative et renforce les mécanismes immunitaires responsables de la protection contre les pathogènes intracellulaires et les tumeurs.
La famille IL-12 comprend IL-23, IL-27 et IL-35. Ces cytokines sont des hétérodimères : l'IL-23 est formée de deux sous-unités - IL-23p19 et IL-12p40 (identique à la sous-unité correspondante de l'IL-12), IL-27 - par les sous-unités Ebi3 et IL-27p28, IL-35 - par Sous-unités Ebi3 et IL-12p35. Ces cytokines sont produites principalement par les cellules dendritiques. La production de cytokines de la famille IL-12 est déclenchée par les PAMP et les cytokines présentes sur les pathogènes, notamment le GM-CSF.
La réception de l'IL-23 est réalisée par deux structures différentes : la sous-unité IL-12p40 reconnaît la chaîne pr du récepteur de l'IL-12, et la sous-unité IL-23p19 est reconnue par un récepteur spécifique, l'IL-23R. STAT4 joue un rôle majeur dans la transduction du signal de l'IL-23. Le récepteur de l'IL-27 active WSX-1 (un homologue de la sous-unité p2 de l'IL-12R) et gp130 (une chaîne polypeptidique faisant partie des récepteurs des cytokines de la famille IL-6).
Comme l'IL-12, l'IL-23 et l'IL-27 agissent principalement sur les lymphocytes T CD4+, favorisant leur différenciation le long de la voie Th1. Caractéristiques de l'IL-23 - un effet prédominant sur les cellules à mémoire T, ainsi que la capacité de soutenir le développement d'auxiliaires T tels que Th17. L'IL-27 diffère des deux autres cytokines de la famille par sa capacité à induire la prolifération non seulement des lymphocytes T CD4+ activés mais également au repos. Il a récemment été montré que l'IL-27 et l'IL-35 peuvent agir comme des facteurs régulateurs (suppresseurs), puisque leur sous-unité Ebi3 est la cible du facteur T régulateur clé FOXP3.
Les facteurs de stimulation des colonies (CSF) (tableau 2.32) ou hématopoïétines sont représentés par trois cytokines - GM-CSF, G-CSF et M-CSF. L'IL-3 (Multi-CSF) leur est fonctionnellement proche. Ces facteurs sont appelés facteurs de stimulation des colonies car ils ont d'abord été identifiés par leur capacité à favoriser la croissance in vitro de colonies de cellules hématopoïétiques de composition appropriée. L'IL-3 a le spectre d'activité le plus large, car elle favorise la croissance de toutes les colonies de cellules hématopoïétiques, à l'exception des cellules lymphoïdes. Le GM-CSF soutient la croissance des colonies mixtes de granulocytes-monocytes et des colonies séparées de granulocytes et de monocytes/macrophages. G-CSF et M-CSF sont spécialisés dans le soutien de la croissance et de la différenciation de leurs colonies respectives. Ces facteurs assurent non seulement la survie et la prolifération de ces types de cellules hématopoïétiques, mais sont également capables d'activer des cellules différenciées déjà matures (M-CSF - macrophages, G-CSF - neutrophiles). Le M-CSF est impliqué dans la différenciation des monocytes en macrophages et inhibe la différenciation des monocytes en cellules dendritiques. Le G-CSF, en plus d'agir sur la branche granulocytaire de l'hématopoïèse, provoque la mobilisation des cellules souches hématopoïétiques de la moelle osseuse vers la circulation sanguine.
Tableau 2.32. Caractérisation des facteurs de stimulation des colonies

Nom non	chromo Poisson-chat	Poids moléculaire, kDa	Cellules- producteurs	Cellules- cibles	Recette tores
GM-CSF	5q	22	Macrophages, cellules T, cellules NK, cellules stromales, cellules épithéliales	Macrophages, neutrophiles, éosinophiles, lymphocytes T, cellules dendritiques, cellules hématopoïétiques	GM- RFTS un/r
G-CSF	17q	18-22		Neutrophiles, éosinophiles, lymphocytes T, cellules hématopoïétiques	G-CSFR (1 chaîne)
M-CSF	5q	45/70 (dimère)	Macrophages, cellules stromales, cellules épithéliales	macrophage, hématopoïétique cellules	c-Fms
facteur de cellules souches	12q	32	Stromal cellules	Cellules hématopoïétiques, lymphocytes B, mastocytes	c-kit
Flt-3- ligand	19q	26,4	Stromal cellules	Cellules hématopoïétiques, mastocytes	Flt-3

Le G-CSF, le GM-CSF et l'IL-3 sont structurellement caractérisés comme des hématopoïétines contenant 4 domaines a-hélicoïdaux. Leurs récepteurs contiennent 2 chaînes polypeptidiques, ils appartiennent à la famille des récepteurs à l'hématopoïétine. Le M-CSF est différent des autres CSF. C'est une molécule dimérique et existe à la fois sous forme soluble et liée à la membrane. Son récepteur possède des domaines extracellulaires Ig-like et un domaine intracellulaire à activité tyrosine kinase (le nom de cette proto-oncogène kinase, c-Fms, est parfois transféré à l'ensemble du récepteur). Lorsque le M-CSF se lie aux récepteurs, ils se dimérisent et activent la kinase.
Les facteurs de stimulation des colonies sont produits par les cellules endothéliales et les fibroblastes ainsi que par les monocytes/macrophages. Le GM-CSF et l'IL-3 sont également synthétisés par les lymphocytes T. Sous l'influence de produits bactériens (par l'intermédiaire de récepteurs à reconnaissance de formes) et de cytokines pro-inflammatoires, la synthèse et la sécrétion de facteurs stimulant les colonies augmentent de manière significative, ce qui entraîne une augmentation de la myélopoïèse. La granulocytopoïèse est particulièrement fortement stimulée, ce qui s'accompagne d'une accélération de la migration cellulaire, y compris immature, vers la périphérie. Cela crée une image de leucocytose neutrophile avec un déplacement de la formule vers la droite, ce qui est très caractéristique de l'inflammation. Les préparations à base de GM- et de G-CSF sont utilisées en pratique clinique pour stimuler la granulocytopoïèse, affaiblie par des effets cytotoxiques (irradiation, chimiothérapie dans le traitement des maladies tumorales, etc.). Le G-CSF est utilisé pour mobiliser les cellules souches hématopoïétiques, suivi de l'utilisation de leucomases induites pour restaurer l'hématopoïèse altérée.
Le facteur de cellules souches (SCF - facteur de cellules souches, ligand c-kit) est sécrété par les cellules du stroma de la moelle osseuse (fibroblastes, cellules endothéliales), ainsi que par différents types de cellules au cours du développement embryonnaire. Le SCF existe sous forme de molécules transmembranaires et solubles (cette dernière est formée à la suite du clivage protéolytique de la partie extracellulaire). Le SCF est détecté dans le plasma sanguin. Sa molécule possède deux liaisons disulfure. Le récepteur SCF, c-Kk, a une activité tyrosine kinase et est structurellement similaire à Flt-3 et c-Fms (le récepteur M-CSF). Lorsque le SCF se lie, une dimérisation et une phosphorylation du récepteur se produisent. La transmission du signal se produit avec la participation de PI3K et de la cascade MAP.
Des mutations du gène SCF et de son récepteur sont décrites depuis longtemps (mutations acier) ; chez la souris, ils se manifestent par un changement de couleur du pelage et une violation de l'hématopoïèse. Les mutations qui perturbent la synthèse de la forme membranaire du facteur provoquent des défauts grossiers dans le développement de l'embryon. Avec d'autres facteurs, le SCF est impliqué dans le maintien de la viabilité des cellules souches hématopoïétiques, assure leur prolifération et soutient les premiers stades de l'hématopoïèse. Le SCF est particulièrement important pour l'érythropoïèse et le développement des mastocytes, et sert également de facteur de croissance pour les thymocytes aux stades DN1 et DN2.
Le facteur Flt-3L (Fms-like thyrosinkinase 3-ligand) a des propriétés similaires au SCF en termes de structure et d'activité biologique, qui, en combinaison avec d'autres facteurs, soutient les premiers stades de la myélopoïèse et le développement des lymphocytes B. Le SCF joue le rôle de facteur de croissance pour les myéloblastes leucémiques.
Les chimiokines, qui sont un facteur humoral important dans l'inflammation et l'immunité innée, sont discutées ci-dessus dans la description de la chimiotaxie leucocytaire (voir section 2.3.2).

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