Цитокіни в імунології. Цитокіни: загальні відомості До цитокінів належать

І імунорегуляції, які секретуються неендокринними клітинами (в основному, імунними) та надають місцеву дію на сусідні клітини-мішені.

Цитокіни регулюють міжклітинні та міжсистемні взаємодії, визначають виживання клітин, стимуляцію або пригнічення їх зростання, диференціацію, функціональну активність та апоптоз, а також забезпечують узгодженість дії імунної, ендокринної та нервової систем на клітинному рівні в нормальних умовах та у відповідь на патологічні впливи.

Важлива особливість цитокінів, що відрізняє їх від інших біолігандів, полягає в тому, що вони не виробляються "на запас", не депонуються, не циркулюють довго за кровоносною системою, а виробляються "на вимогу", живуть короткий час і надають місцеве вплив на найближчі клітини -мішені.

Цитокіни разом з клітинами, що їх продукують, утворюють «мікроендокринну систему» , яка забезпечує взаємодію клітин імунної, кровотворної, нервової та ендокринної систем. Образно можна сказати, що за допомогою цитокінів клітини імунної системи спілкуються один з одним і з іншими клітинами організму, передаючи від цитокін-продукуючих клітин команди зміну стану клітин-мішеней. І з цього погляду цитокіни можна назвати для імунної системи «цитотрансмітерами», «цитомедіаторами» або «цитомодуляторами»за аналогією з нейротрансмітерами, нейромедіаторами та нейромодуляторами нервової системи.

Термін "цитокіни" було запропоновано S. Cohen у 1974 році.

Цитокіни разом з факторами зростання відносяться до гістогормонам (тканинним гормонам) .

Функції цитокінів

1. Запальні, тобто. сприяють запальному процесу.

2. Протизапальні, тобто. гальмують запальний процес.

3. Ростові.

4. Диференціювальні.

5. Регуляторні.

6. Активуючі.

Види цитокінів

1. Інтерлейкіни (ІЛ) та фактор некрозу пухлин (ФНП)
2. Інтерферони.
3. Малі цитокіни.
4. Колонієстимулюючі фактори (КСФ).

Функціональна класифікація цитокінів

1. Прозапальні, що забезпечують мобілізацію запальної відповіді (інтерлейкіни 1,2,6,8, ФНПα, інтерферон γ).
2. Протизапальні, що обмежують розвиток запалення (інтерлейкіни 4,10, TGFβ).
3. Регулятори клітинного та гуморального імунітету (природного або специфічного), що володіють власними ефекторними функціями (противовірусними, цитотоксичними).

Механізм дії цитокінів

Цитокіни виділяються активованою цитокін-продукуючої клітиною і взаємодіють з рецепторами клітин-мішеней, що знаходяться поруч з нею. Таким чином, від однієї клітини до іншої у вигляді пептидної речовини, що управляє (цитокіна) передається сигнал, який запускає в ній подальші біохімічні реакції. Неважко помітити, що цитокіни за механізмом своєї дії дуже нагадують. нейромодуляториале тільки вони секретуються не нервовими клітинами, а імунними та деякими іншими.

Цитокіни активні в дуже малих концентраціях, їх освіта та секреція відбувається короткочасно та суворо регулюються.
Цитокінів було відомо у 1995 році понад 30, а у 2010 – вже понад 200.

Цитокіни не мають суворої спеціалізації: той самий процес може стимулюватися в клітині-мішені різними цитокінами. У багатьох випадках діях цитокінів спостерігається синергізм, тобто. взаємопідсилення. Цитокіни не мають антигенної специфічності. Тому специфічна діагностика інфекційних, аутоімунних та алергічних захворювань за допомогою визначення рівня цитокінів неможлива. Але в медицині визначення їхньої концентрації в крові дає інформацію про функціональну активність різних типів імунокомпетентних клітин; про тяжкість запального процесу, його перехід на системний рівень та про прогноз захворювання.
Цитокіни діють на клітини, з'єднуючись з поверхневими рецепторами. Зв'язування цитокіну з рецептором призводить через низку проміжних етапів до активації відповідних генів. Чутливість клітин-мішеней до дії цитокінів змінюється залежно кількості цитокінових рецепторів з їхньої поверхні. Час синтезу цитокіну, як правило, буває коротким: лімітуючим фактором є нестабільність молекул мРНК. Окремі цитокіни (наприклад, ростові фактори) продукуються спонтанно, але більшість цитокінів індуковано секретуються.

Синтез цитокінів індукується, найчастіше, мікробними компонентами та продуктами (наприклад, бактеріальним ендотоксином). Крім того, один цитокін може бути індуктором для синтезу інших цитокінів. Так, наприклад, інтерлейкін-1 індукує продукцію інтерлейкінів-6, -8, -12, що забезпечує каскадний характер цитокінового контролю. Для біологічних ефектів цитокінів характерна поліфункціональність або плейотропність. Це означає, що той самий цитокін виявляє різноспрямовану біологічну активність, і в той же час одну і ту ж функцію можуть виконувати різні цитокіни. Цим забезпечується запас міцності та надійність системи цитокінової хеморегуляції. При спільному впливі на клітини цитокіни можуть виступати як як синергістів, так і як антагоністів.

Цитокіни є регуляторними пептидами, що продукуються клітинами організму. Таке широке визначення неминуче через гетерогенність цитокінів, але потребує додаткових пояснень. По-перше, до цитокінів відносяться прості поліпептиди, складніші молекули з внутрішніми дисульфідними зв'язками та білки, що складаються з двох і більше однакових або різних субодиниць, з молекулярною масою від 5 до 50 кДа. По-друге, цитокіни є ендогенними медіаторами, які можуть синтезуватися практично всіма клітинами організму, що містять ядро, причому гени деяких цитокінів експресуються у всіх без винятку клітинах організму.
До системи цитокінів нині відносять близько 200 індивідуальних поліпептидних речовин. Усі вони мають низку загальних біохімічних та функціональних характеристик, серед яких найважливішими вважаються такі: плейотропність та взаємозамінність біологічної дії, відсутність антигенної специфічності, проведення сигналу шляхом взаємодії зі специфічними клітинними рецепторами, формування цитокінової мережі. У зв'язку з цим цитокіни можуть бути виділені в нову самостійну систему регуляції функцій організму, що існує поряд з нервовою та гормональною регуляцією.
Очевидно, формування системи цитокінової регуляції еволюційно відбувалося разом із розвитком багатоклітинних організмів і було зумовлено необхідністю утворення посередників міжклітинної взаємодії, яких можуть бути зараховані гормони, нейропептиди і молекули адгезії. Цитокіни в цьому плані є найбільш універсальною системою регуляції, оскільки здатні проявляти біологічну активність як дистантно після секреції клітиною-продуцентом (місцево і системно), так і при міжклітинному контакті, біологічно активними у вигляді мембранної форми. Цим система цитокінів відрізняється від молекул адгезії, виконують вужчі функції лише за безпосередньому контакті клітин. У той же час система цитокінів відрізняється від гормонів, які в основному синтезуються спеціалізованими органами та діють після потрапляння в систему циркуляції.
Цитокіни мають плейотропні біологічні ефекти на різні типи клітин, головним чином, беручи участь у формуванні та регуляції захисних реакцій організму. Захист на місцевому рівні розвивається шляхом формування типової запальної реакції після взаємодії патогенів з паттерн-розпізнавальними рецепторами (мембранними Toll-рецепторами) з подальшим синтезом прозапальних цитокінів. Синтезуючись в осередку запалення, цитокіни впливають практично на всі клітини, що беруть участь у розвитку запалення, включаючи гранулоцити, макрофаги, фібробласти, клітини ендотелію та епітеліїв, а потім на Т-і В-лімфоцити.

В рамках імунної системи цитокіни здійснюють взаємозв'язок між неспецифічними захисними реакціями та специфічним імунітетом, діючи в обох напрямках. Прикладом цитокінової регуляції специфічного імунітету є диференціювання та підтримання балансу між Т-лімфоцитами хелперами 1-го та 2-го типів. У разі неспроможності місцевих захисних реакцій цитокіни потрапляють у циркуляцію, і їхня дія проявляється на системному рівні, що призводить до розвитку острофазової відповіді на рівні організму. При цьому цитокіни впливають практично на всі органи та системи, що беруть участь у регуляції гомеостазу. Дія цитокінів на ЦНС призводить до зміни всього комплексу поведінкових реакцій, змінюється синтез більшості гормонів, острофазових білків у печінці, експресія генів ростових та диференціювальних факторів, змінюється іонний склад плазми. Однак жодна з змін не носить випадкового характеру: всі вони або потрібні для безпосередньої активації захисних реакцій, або вигідні в плані перемикання енергетичних потоків для одного лише завдання - боротьби з патогеном, що впровадився. На рівні організму цитокіни здійснюють зв'язок між імунною, нервовою, ендокринною, кровотворною та іншими системами та служать для їх залучення до організації та регулювання єдиної захисної реакції. Цитокіни якраз і є тією організуючою системою, яка формує і регулює весь комплекс патофізіологічних зрушень при впровадженні патогенів.
В останні роки з'ясувалося, що регуляторна роль цитокінів в організмі не обмежується лише імунною відповіддю і може бути поділена на чотири основні складові:
Регуляція ембріогенезу, закладення та розвитку низки органів, у тому числі органів імунної системи.
Регуляція окремих нормальних фізіологічних функцій, наприклад, нормального кровотворення.
Регуляція захисних реакцій організму на місцевому та системному рівні.
Регулює процеси регенерації для відновлення пошкоджених тканин.
До цитокінів відносять інтерферони, колонієстимулюючі фактори (КСФ), хемокіни, що трансформують ростові фактори; фактор некрозу пухлин; інтерлейкіни з історично порядковими номерами, що склалися, і деякі інші. Інтерлейкіни, що мають порядкові номери, починаючи з 1, не належать до однієї підгрупи цитокінів, пов'язаних спільністю функцій. Вони у свою чергу можуть бути поділені на прозапальні цитокіни, ростові та диференціювальні фактори лімфоцитів, окремі регуляторні цитокіни. Назва "інтерлейкін" присвоюється знову відкритому медіатору в тому випадку, якщо дотримано наступних критеріїв, вироблених номенклатурним комітетом Міжнародного союзу імунологічних товариств: молекулярне клонування та експресія гена досліджуваного фактора, наявність унікальної нуклеотидної та відповідної їй амінокислотної послідовності. Крім того, нова молекула повинна продукуватися клітинами імунної системи (лімфоцитами, моноцитами або іншими типами лейкоцитів), мати важливу біологічну функцію в регуляції імунної відповіді, а також додаткові функції, через що їй не може бути надано функціональну назву. Нарешті, перелічені властивості нового інтерлейкіну мають бути опубліковані в науковому виданні, що рецензується.
Класифікація цитокінів може проводитися за їх біохімічними та біологічними властивостями, а також за типами рецепторів, за допомогою яких цітокіни здійснюють свої біологічні функції. Класифікація цитокінів за будовою (табл. 1) враховує як амінокислотну послідовність, а передусім третинну структуру білка, точніше відбиває еволюційне походження молекул .

Цитокінотерапія, що це таке і скільки коштує? Метод онкоімунології або цитокінотерапії, спосіб в основі якого лежить використання білків (цитокіни), що відтворюються самим організмом людини у відповідь (цитотоксини) на патологічні процеси, що виникають (різного генезу віруси, аномальні клітини, бактерії та антигени, мітогени та інші).

Історія появи цитокінотерапії

Цей спосіб лікування раку застосовується в медицині вже досить давно. В Америці та європейських країнах у 80-ті роки. ввели у практику застосування білка кахектин () вилученого з рекомбінантного білка. При цьому його використання допускалося лише тоді, коли вдавалося відокремити орган від загальної системи кровотоку. Дія даного виду білка за допомогою апарату штучного кровообігу поширювалася виключно на уражений орган, зважаючи на високу токсичність його дії. В даний час, токсичність препаратів на основі цитокінів знижена в сто разів. Дослідження методу цитокінотерапії описані у наукових працях С.А. Кетлінського та А.С. Симбірцева.

Провідні клініки в Ізраїлі

Які функції виконують цитокіни?

Види взаємодії цитокінів є цілим процесом різних функцій. За допомогою застосування цитокінотерапії відбувається:

Запуск реакції імунної системи організму на руйнівні дії патогенного процесу за допомогою виділення антитіл – цитотоксини);
Моніторинг роботи захисних властивостей організму та клітин, що борються з хворобою;
Перезапуск роботи клітин із аномальної на здорову;
Стабілізація загального стану організму;
Участь у алергічних процесах;
зменшення обсягів пухлини або її руйнування;
Провокування або стримування зростання клітин та цитокінезу;
недопущення рецидивів утворення пухлини;
створення «цитокінової мережі»;
Корекція імунного та цитокінового дисбалансу.

Різновиди білків-цитокінів

На основі методів вивчення цитокінів виявлено, що продукування цих білків є однією з первинних реакцій організму у відповідь на патологічні процеси. Їхня поява фіксується у перші кілька годин і днів з періоду виникнення загрози. Наразі є близько двохсот різновидів цитокінів. До них відносяться:

Інтерферони (ІФН) – противірусні регулятори;
Інтерлейкіни (ІЛ1, ІЛ18) їх біологічні функції, що забезпечують стабілізуючу взаємодію імунної системи з іншими системами в організмі;
У низці їх містяться різні похідні, такі як цитокинины;
Інтерлейкін12, сприяє стимулюванню зростання та диференціації Т-лімфоцитів (Th1);
Фактори некрозу пухлин - тимозин альфа1 (ФНП), що регулюють вплив токсинів на клітини;
Хемокіни, які здійснюють контроль за лейкоцитами всіх видів;
Фактори зростання, у віданні яких перебуває процес управління зростанням клітин;
Фактори колонієстимулюючий, що відповідають за кровотворні клітини.

Найбільш широко відомі та ефективні за своєю дією визнані 2 групи: альфа-інтерферони (реаферон, інтрон та інші) та інтерлейкіни або цитокіни (іл-2). Дана група медикаментів ефективна при лікуванні онкології нирок та раку шкіри.

Які хвороби лікують цитокінотерапія?

Майже п'ятдесят видів захворювань різного походження до певної міри реагують на процедуру цитокінотерапії. Використання цитокінів у складі комплексної терапії має практично повністю оздоровчий ефект на 10-30 відсотків хворих, частковий позитивний вплив зазнають майже 90 відсотків пацієнтів. Сприятливий ефект цитокінотерапії при одночасному проведенні хімічної терапії. Якщо за тиждень до початку хіміотерапії розпочати курс цитокінотерапії, то це дозволить запобігти анемії, лейкопенії, нейтропенії, тромбоцитопенії та інших негативних наслідків.

До захворювань, що піддаються лікуванню за допомогою цитокінів, входять:

Онкологічні процеси, до четвертої стадії розвитку;
Гепатит B та C вірусного походження;
Різні види меланом;
Кондиломи гострокінцеві;
Множинний геморагічний саркоматоз () при ВІЛ-інфекції;
Вірус імунодефіциту людини (ВІЛ) та синдром набутого імунного дефіциту (СНІД);
гостра респіраторна вірусна інфекція (ГРВІ), вірус грипу, інфекції бактеріального характеру;
Легеневий туберкульоз;
Вірус герпесу у формі оперізуючого лишаю;
Шизофренічна хвороба;
Розсіяний склероз (РС);
Захворювання сечостатевої системи у жінок (ерозія шийки матки, вагініт, дисбактеріозні процеси у піхві);
Бактеріальні інфекції слизових оболонок;
Анемія;
Коксартроз кульшового суглоба. При цьому лікування проводиться цитокіном ортокін/регенокін.

Після проходження процедури цитокінотерапії, у пацієнтів починається вироблення імунітету.

Лікарські препарати для цитокінотерапії

Цитокіни були розроблені в РФ на початку 1991 року. Перші ліки російського виробництва отримали назву Рефнот, що має механізм протипухлинної дії. Після проведення трьох фаз тестових випробувань у 2009 році даний медикамент був введений у виробництво і став застосовується для лікування раку різної етіології. В його основі стоїть фактор некрозу пухлини. Щоб виявити динаміку лікування, рекомендується прийняти від одного до двох курсів терапії. Чи часто читачі задаються питанням, про дію Рефнота і що є правда та брехня у його дії?

Порівняно з іншими ліками, його перевагами визнано:

Зменшення токсичності у сто разів;
Вплив прямо на онкологічні клітини;
Активізація ендотелічних клітин та лімфоцитів, що сприяє вимиранню пухлини;
Зниження кровопостачання освіти;
Перешкода поділу пухлинних клітин;
Збільшення противірусної активності майже тисячу разів;
Підвищення ефекту хімічної терапії;
Стимулювання роботи здорових клітин та клітин, що борються з пухлиною (відбувається виділення цитотоксинів);
Значне зменшення ймовірності появи рецидивів;
Легка переносимість пацієнтами процедури лікування та відсутність побічної дії;
Поліпшення загального стану пацієнта.

Іншим ефективним препаратом імуноонкології в цитокінотерапії вважається Інгарон, розроблений на основі ліків гамма-інтерферон. Дія даного медикаменту спрямовано блокування вироблення білків, і навіть днк і рнк вірусних походження. Препарат зареєстровано на початку 2005 року і використовується для лікування наступних хвороб:

Гепатит B та C;
ВІЛ та СНІД;
Легеневий туберкульоз;
ВПЛ (вірус папіломи людини);
Урогенітальний хламідіоз;
Онкологічне захворювання.

Ефект Інгарона полягає в наступному:

Згідно з інструкцією із застосування, інгарон показаний як профілактика ускладнень, що виникають при хронічному гранулематозі, а також при лікуванні ГРВІ (застосовується при обробці слизових поверхонь). У випадку пухлини, ці ліки дозволяють активувати рецептори онкоклітин, що допомагає Рефноту впливати на їх некроз. З цієї точки зору, у цитокінотерапії рекомендовано використання двох препаратів разом. Ключовою перевагою спільного застосування інгарону та рефноту є той факт, що вони практично не токсичні, не ушкоджують кровотворну функцію, проте, при цьому повністю активізують імунну систему для боротьби з раковими проявами.

Згідно з дослідженнями, комбінація цих двох препаратів ефективна при таких захворюваннях, як:

Утворення, що виникають у нервовій системі;
Рак легенів;
Онкологічні процеси у шиї та голові;
Карцинома шлунка, підшлункової залози та товстої кишки;
рак простати;
Освіта у сечовому міхурі;
рак кісток;
Пухлина у жіночих органах;
Лейкемія.

Період лікування вищезгаданих процесів за допомогою цитокінотерапії становить близько двадцяти днів. Дані препарати застосовують у вигляді ін'єкцій – на один курс потрібно десять флаконів, які зазвичай видаються за рецептом. Згідно з науковими дослідженнями, перспективними визнаються інгібітори цитокінів – антицитокінові препарати. До них входять такі ліки як: Ember, Інфліксімаб, Анакінра (блокатор інтерлейкінових рецепторів), Симулект (специфічний антагоніст рецептора іл2) та ряд інших.

Не витрачайте час на марний пошук неточної ціни на лікування раку

* Тільки за умови отримання даних про захворювання пацієнта представник клініки зможе розрахувати точну ціну на лікування.

Різновиди побічних наслідків лікування цитокінами

Застосування таких препаратів імуноонкології, як інгарон та рефнот можуть призвести до таких негативних ефектів:

Гіпертермія на два чи три градуси. Із цим стикається близько десяти відсотків хворих. Зазвичай підвищення температури тіла виникає через чотири або шість годин після введення ліків. Щоб збити жар, рекомендується прийом аспірину, ібупрофену, парацетамолу або анбіотиків;
Біль і почервоніння в області ін'єкції. У зв'язку з цим, проходячи курс лікування, необхідно вводити препарат у різні місця. Запальний процес може зняти прийом нестероїдних протизапальних засобів та нанесення на запалене місце йодової сітки;
У разі наявності пухлини великих розмірів не виключається інтоксикація організму елементами її розпаду. У цьому випадку застосування цитокінотерапії відкладається (від 1 до 3 днів) до нормалізації стану хворого.

Після проходження курсу лікування пацієнту необхідно повторити діагностику за допомогою таких методів обстеження як: магнітно-резонансна томографія (МРТ), позитронно-емісійна томографія (ПЕТ), комп'ютерна томографія (КТ), УЗД та тест на онкомаркери.

Увага: проведений відразу після завершення процедури цитокінотерапії може видати високий рівень показників унаслідок розкладання пухлини на фоні лікування.

Незважаючи на те, що цитокінотерапія є в цілому нешкідливим методом лікування, існує певна категорія осіб, яким цей спосіб протипоказаний. Серед них виділяються:

Жінки «у положенні»;
Період лактації;
Індивідуальна непереносимість препаратів (що рідко відзначалося);
Хвороби аутоімунного характеру.

Слід зазначити, що до цитокінотерапії чутливі більшість пухлин, проте така патологія, як (внаслідок зростання клітин Ашкеназі-Гюртле) не входить до онкозахворювань, які можна лікувати за допомогою цитокінів. Це пов'язано з тим, що лікарські препарати з вмістом інтерферону впливають на тканини та роботу щитовидної залози, що може призвести до руйнування клітин.

Ефективність цитокінотерапії

Аналіз лікування пацієнтів за допомогою аналізованої методики показує, що його ефективність обумовлена, насамперед, ступенем чутливості онкоутворення до елементів цитокіну та залежить від класифікації пухлини. У разі абсолютної впливу на пухлину чутливості, регрес хвороби практично гарантований (розпад пухлини і позбавлення метастазу). При такому розкладі через два або 4 тижні пацієнту необхідно пройти ще 1 курс цитокінотерапії.

У разі, якщо цитокінова реакція до препарату є помірною, то можна досягти зменшення пухлини в розмірах та скорочення метастаз – фактично регресія настає частково. Однак це не виключає необхідності повторного курсу.

Тоді коли ракові клітини показують стійкість до лікування, ефект від застосування цитокінотерапії полягає в стабілізації процесу розвитку раку. Насправді, це дозволяло домогтися перетворення злоякісних клітин на доброякісні.

Згідно зі статистикою, приблизно двадцять відсотків пацієнтів освіти після такої терапії продовжують демонструвати зростання.
У цьому випадку показано поєднання цитокінотерапії з хімічною або радіаційною терапією.

Хімічна терапія, що проводиться в комплексі з цитокінотерапією, не має таких тяжких побічних ефектів і більш ефективна.

Скільки коштує цитокінотерапія?

Як показують відгуки, сьогодні, однією з визнаних спеціалізованих клінік, що надає послуги з лікування методом цитокінотерапії, знаходиться в Москві - Центр онкоімунології та цитокінотерапії (має одне відділення в Новосибірську). Вартість лікування залежить від виду захворювання та типу препарату.

Для довідки: Відомим своїми дослідженнями та терапією хворих з імунозалежними патологіями є «ГНЦ Інститут Імунології» ФМБА Росії, клініки в Санкт-Петербурзі, Єкатеринбурзі, Уфі, Казані, Краснодарі та Ростові-на-Дону.

Купити ліки можна у Москві. Ціни виглядають таким чином: середня вартість 5 флаконів Рефнота в дозі 100000 МО становить від 10 до 14 тисяч рублів, 5 флаконів Інгарону в дозі 500000 МО - від 5 тисяч рублів, Інтерлейкіна-2 - в районі 5500 тисяч рублів, Ерітропо 000 рублів.

Вступ.

1. Загальна характеристика та класифікація цитокінів.

1.1.Механізми дії.

1.2Властивості цитокінів.

1.3Роль цитокінів у регуляції фізіологічних функцій організму.

2.Особливі дослідження цитокінів.

2.1 Значення цитокінів у патогенезі запальних захворювань товстої кишки у дітей.

2.2.Роль оксиду азоту та цитокінів у розвитку синдрому гострого пошкодження легень.

3.Методи визначення цитокінів

3.1.Визначення біологічної активності цитокінів

3.2.Кількісне визначення цитокінів за допомогою антитіл

3.3.Визначення цитокінів методом імуноферментного аналізу.

3.3.1Фактор некрозу пухлин-альфа.

3.3.2 Гамма-інтерферон.

3.3.3 Інтерлейкін-4

3.3.4 Інтерлейкін-8

3.3.5 Рецепторний антагоніст інтерлейкіну-1.

3.3.6 Альфа-інтерферон.

3.3.7Антитіла до альфа-ІНФ.

4.Імунотропні препарати на основі цитокінів.

Список використаної литературы.

Висновок.

Вступ.

З моменту опису перших цитокінів минуло небагато часу. Однак їх дослідження призвело до виділення великого розділу знань - цитокінології, що є невід'ємною частиною різних галузей знання і, в першу чергу, імунології, що дала потужний поштовх вивчення цих медіаторів. Цитокінологія пронизує всі клінічні дисципліни, починаючи від етіології та патогенезу захворювань та закінчуючи профілактикою та лікуванням різних патологічних станів. Отже, науковим дослідникам і клініцистам необхідно орієнтуватися в різноманітності регуляторних молекул і мати чітке уявлення про роль кожного з цитокінів у процесах, що вивчаються. Усі клітини імунної системи мають певні функції та працюють у чітко узгодженій взаємодії, яка забезпечується спеціальними біологічно активними речовинами – цитокінами – регуляторами імунних реакцій. Цитокінами назвали специфічні білки, за допомогою яких різноманітні клітини імунної системи можуть обмінюватися одна з одною інформацією та здійснювати координацію дій. Набір та кількості цитокінів, що діють на рецептори клітинної поверхні, - "цитокінове середовище" - являють собою матрицю взаємодіючих і мінливих сигналів. Ці сигнали мають складний характер через велику різноманітність цитокінових рецепторів і через те, що кожен з цитокінів може активувати або пригнічувати кілька процесів, включаючи свій власний синтез та синтез інших цитокінів, а також утворення та появу на поверхні клітин цитокінових рецепторів. Метою нашої роботи є вивчення цитакінів, їх функцій та властивостей, а також можливе застосування їх у медицині. Цитокіни - це невеликі білки (мол. маса від 8 до 80 КДа), що діють аутокринно (тобто на клітину, що їх продукує) або паракринно (на клітини, що розташовані поблизу). Утворення та вивільнення цих високоактивних молекул відбувається короткочасно та жорстко регулюється.

Літературний огляд.

Загальна характеристика та класифікація цитокінів.

Цитокіни є групою поліпептидних медіаторів міжклітинної взаємодії, що беруть участь головним чином у формуванні та регуляції захисних реакцій організму при впровадженні патогенів та порушенні цілісності тканин, а також у регуляції низки нормальних фізіологічних функцій. Цитокіни можуть бути виділені в нову самостійну систему регуляції, що існує поряд з нервовою та ендокринною системами підтримки гомеостазу, причому всі три системи тісно взаємопов'язані і взаємозалежні. За останні два десятиліття клоновані гени більшості цитокінів та отримані рекомбінантні аналоги, що повністю повторюють біологічні властивості природних молекул. Наразі відомо вже понад 200 індивідуальних речовин, що належать до сімейства цитокінів. Історія вивчення цитокінів розпочалася у 40-ті роки ХХ століття. Саме тоді були описані перші ефекти кахектину - фактора, що був у сироватці крові і здатного викликати кахексію або зниження ваги тіла. Надалі даний медіатор вдалося виділити та показати його ідентичність фактору некрозу пухлин (ФНП). У той час вивчення цитокінів проходило за принципом виявлення будь-якого одного біологічного ефекту, який був відправною точкою для назви відповідного медіатора. Так у 50-ті роки назвали інтерферон (ІФН) через здатність інтерферувати або підвищувати опірність при повторній вірусній інфекції. Інтерлейкін-1 (ІЛ-1) також спочатку називався ендогенним пірогеном на противагу бактеріальним ліпополісахаридам, які вважалися екзогенними пірогенами. Наступний етап вивчення цитокінів, що відноситься до 60-70 років, пов'язаний з очищенням природних молекул та всебічною характеристикою їх біологічної дії. До цього часу відноситься відкриття Т-клітинного ростового фактора, відомого тепер як ІЛ-2, і низки інших молекул, що стимулюють зростання і функціональну активність Т-, В-лімфоцитів та інших типів лейкоцитів. У 1979 році для їх позначення та систематизації було запропоновано термін «інтерлейкіни», тобто медіатори, які здійснюють зв'язок між лейкоцитами. Однак дуже скоро з'ясувалося, що біологічні ефекти цитокінів поширюються далеко за межі імунної системи, і тому прийнятнішим був раніше запропонований термін «цитокіни», що зберігся і донині. Революційний поворот у вивченні цитокінів відбувся на початку 80-х років після клонування генів інтерферону миші та людини та отримання рекомбінантних молекул, що повністю повторювали біологічні властивості природних цитокінів. Після цього вдалося клонувати гени та інших медіаторів з цього сімейства. Важливою віхою історія цитокінів стало клінічне застосування рекомбінантних інтерферонів і особливо рекомбінантного ІЛ-2 для лікування раку. 90-ті роки ознаменувалися відкриттям субодиничної будови рецепторів цитокінів та формуванням поняття «цитокінової мережі», а початок XXI століття - відкриттям багатьох нових цитокінів шляхом генетичного аналізу. До цитокінів відносять інтерферони, колонієстимулюючі фактори (КСФ), хемокіни, що трансформують ростові фактори; фактор некрозу пухлин; інтерлейкіни з історично порядковими номерами, що склалися, і деякі інші ендогенні медіатори. Інтерлейкіни, що мають порядкові номери, починаючи з 1, не належать до однієї підгрупи цитокінів, пов'язаних спільністю функцій. Вони у свою чергу можуть бути поділені на прозапальні цитокіни, ростові та диференціювальні фактори лімфоцитів, окремі регуляторні цитокіни. Назва «інтерлейкін» присвоюється знову відкритому медіатору в тому випадку, якщо дотримані наступні критерії, вироблені номенклатурним комітетом Міжнародного союзу імунологічних товариств: молекулярне клонування та експресія гена фактора, що вивчається, наявність унікальної нуклеотидної та відповідної їй амінотілонейной послідовності. Крім того, нова молекула повинна продукуватися клітинами імунної системи (лімфоцитами, моноцитами або іншими типами лейкоцитів), мати важливу біологічну функцію в регуляції імунної відповіді, а також додаткові функції, через що їй не може бути дано функціональну назву. Нарешті, перелічені властивості нового інтерлейкіну мають бути опубліковані в науковому виданні, що рецензується. Класифікація цитокінів може проводитися за їх біохімічними та біологічними властивостями, а також за типами рецепторів, за допомогою яких цітокіни здійснюють свої біологічні функції. Класифікація цитокінів за будовою (Табл. 1) враховує як амінокислотну послідовність, а передусім третинну структуру білка, точніше відбиває еволюційне походження молекул.

Таблиця 1. Класифікація цитокінів за будовою.

Клонування генів та аналіз будови рецепторів цитокінів показали, що так само, як і самі цитокіни ці молекули можуть бути поділені на декілька типів відповідно до подібності амінокислотних послідовностей та особливостей організації позаклітинних доменів (табл. 2). Одне з найбільших родин рецепторів цитокінів називається сімейством гемопоетинових рецепторів або сімейством цитокінових рецепторів I типу. Особливістю будови цієї групи рецепторів є наявність у молекулі 4 цистеїнів та послідовності амінокислот Trp-Ser-X-Trp-Ser (WSXWS), розташованої на невеликій відстані від клітинної мембрани. II клас цитокінових рецепторів взаємодіє з інтерферонами та ІЛ-10. Обидва перші типи рецепторів мають гомологію один з одним. Наступні групи рецепторів забезпечують взаємодію з цитокінами сімейства фактора некрозу пухлин та сімейства ІЛ-1. В даний час відомо більше 20 різних рецепторів хемокінів, що взаємодіють з різним ступенем афінності з одним або декількома лігандами хемокінового сімейства. Рецептори хемокінів належать до суперродини родопсинових рецепторів, мають 7 доменів трансмембранних і проводять сигнал за участю G-білків.

Таблиця 2. Класифікація рецепторів цитокінів.

Багато рецепторів цитокінів складаються з 2-3 субодиниць, що кодуються різними генами та експресуються незалежно. При цьому для формування високоафінного рецептора потрібна одночасна взаємодія всіх субодиниць. Прикладом такої організації рецепторів цитокінів є будова рецепторного комплексу ІЛ-2. Дивним виявилося відкриття того факту, що окремі субодиниці рецепторного комплексу ІЛ-2 є загальними для ІЛ-2 та деяких інших цитокінів. Так, β-ланцюг є одночасно компонентом рецептора для ІЛ-15, а γ-ланцюг служить загальною субодиницею рецепторів для ІЛ-2, ІЛ-4, ІЛ-7, ІЛ-9, ІЛ-15 та ІЛ-21. Це означає, що всі згадані цитокіни, рецептори яких також складаються з 2-3 індивідуальних поліпептидів, використовують γ-ланцюг як компонент своїх рецепторів, причому, компонента, відповідального за проведення сигналу. У всіх випадках специфічність взаємодії для кожного цитокіну забезпечується іншими субодиницями, що відрізняються за структурою. Серед рецепторів цитокінів існують ще 2 загальні рецепторні субодиниці, які проводять сигнал після взаємодії з різними цитокінами. Це загальна рецепторна субодиниця βc (gp140) для рецепторів ІЛ-3, ІЛ-5 та ГМ-КСФ, а також рецепторна субодиниця gp130, загальна для членів сімейства ІЛ-6. Присутність загальної сигнальної субодиниці в рецепторах цитокінів служить одним із підходів для їх класифікації, оскільки дозволяє знайти спільність як у будові лігандів, так і в біологічних ефектах.

У таблиці 3 наведено об'єднану структурно-функціональну класифікацію, де всі цитокіни розділені на групи, в першу чергу з урахуванням їх біологічної активності, а також зазначених вище особливостей будови молекул цитокінів та їх рецепторів.

Таблиця 3. Структурно-функціональна класифікація цитокінів.

Сімейства цитокінів	Підгрупи та ліганди	Основні біологічні функції
Інтерферони І типу	ІФН a, b, d, k, w, t, ІЛ-28, ІЛ-29 (ІФН l)	Противірусна активність, антипроліферативна, імуномодулююча дія
Фактори зростання гемопоетичних клітин	Чинник стовбурових клітин (kit-ligand, steel factor), Flt-3 ligand, Г-КСФ, М-КСФ, ІЛ-7, ІЛ-11 Ліганди GP140: ІЛ-3, ІЛ-5, ГМ-КСФ	Стимуляція проліферації та диференціювання різних типів клітин попередників у кістковому мозку, активація кровотворення Ерітропоетин, Тромбопоетин
Суперсімейство інтерлейкіну-1 та ФРФ	Сімейство ФРФ: Кислий ФРФ, основний ФРФ, ФРФ3 - ФРФ23 Сімейство ІЛ-1 (F1-11): ІЛ-1α, ІЛ-1β, Рецепторний антагоніст ІЛ-1, ІЛ-18, ІЛ-33 та ін.	Активація проліферації фібробластів та епітеліальних клітин Прозапальна дія, активація специфічного імунітету
Сімейство фактора некрозу пухлин	ФНП, лімфотоксин α і β, Fas-ліганд та ін.	Прозапальна дія, регуляція апоптозу та міжклітинної взаємодії імунокомпетентних клітин
Сімейство інтерлейкіну-6	Ліганди GP130: ІЛ-6, ІЛ-11, ІЛ-31, Онкостатин-М, Кардіотропін-1, Leukemia inhibitory factor, Ciliary neurotrophic factor	Прозапальна та імунорегуляторна дія
Хемокіни	СС, СГС (ІЛ-8), СХ3С, С	Регуляція хемотаксису різних типів лейкоцитів
Сімейство інтерлейкіну-10	ІЛ-10,19,20,22,24,26	Імуносупресивна дія
Сімейство інтерлейкіну-12		Регуляція диференціювання Т-лімфоцитів хелперів
Цитокіни Т-хелперних клонів та регулюючі функції лімфоцитів	Т-хелпери 1 типу: ІЛ-2, ІЛ-15, ІЛ-21, ІФНg Т-хелпери 2 типу: ІЛ-4, ІЛ-5, ІЛ-10, ІЛ-13 Ліганди γ-ланцюга рецептора ІЛ-2: ІЛ-7 ТСЛП	Активація клітинного імунітету Активація гуморального імунітету, імуномодулююча дія Стимуляція диференціювання, проліферації та функціональних властивостей різних типів лімфоцитів, ДК, НК клітин, макрофагів та ін.
Сімейство інтерлейкіну 17	ІЛ-17A, B, C, D, E, F	Активація синтезу прозапальних цитокінів
Суперсімейство фактора росту нервів, тромбоцитарного ростового фактора та трансформуючих ростових факторів.	Сімейство фактора росту нервів: ФРН, мозковий нейротрофічний фактор Фактори зростання з тромбоцитів (PDGF), ангіогенні ростові фактори (VEGF) Сімейство ТРФ: ТРФb, активіни, інгібіни, Nodal, Bone morphogenic proteins, Mullerian inhibitory substance	Регуляція запалення, ангіогенезу, функціонування нейронів, ембріонального розвитку та регенерації тканин
Сімейство епідермального ростового фактора	ЕРФ, ТРФα та ін.
Сімейство інсуліноподібних ростових факторів	ІРФ-I, ІРФ-II	Стимуляція проліферації різних типів клітин

Перша група включає інтерферони I типу і є найпростіший по організації, оскільки всі включені до неї молекули мають подібну будову та багато в чому однакові функції, пов'язані з противірусним захистом. До другої групи увійшли фактори росту та диференціювання гемопоетичних клітин, що стимулюють розвиток кровотворних клітин-попередників, починаючи від стовбурової клітини. У цю групу включені цитокіни, вузько специфічні для окремих ліній диференціювання кровотворних клітин (еритропоетин, тромбопоетин, а також ІЛ-7, що діє на попередники Т-В-лімфоцитів), а також цитокіни з ширшим спектром біологічної активності, такі як ІЛ- , ІЛ-11, колонієстимулюючі фактори. У складі цієї групи цитокінів виділено ліганди gp140, що мають загальну рецепторну субодиницю, а також тромбопоетин та еритропоетин через подібність структурної організації молекул. Цитокіни суперродини ФРФ та ІЛ-1 мають високий ступінь гомології та подібну будову білків, що підтверджує спільність походження. Проте, за проявами біологічної активності ФРФ багато в чому відрізняється від агоністів сімейства ІЛ-1. Сімейство молекул ІЛ-1 в даний час, крім функціональних назв, має позначення F1-F11, де F1 відповідає ІЛ-1α, F2 - ІЛ-1β, F3 - рецепторному антагоністу ІЛ-1, F4 - ІЛ-18. Інші члени сімейства відкриті в результаті генетичного аналізу і мають досить високу гомологію з молекулами ІЛ-1, проте, їх біологічні функції повністю не з'ясовані. Наступні групи цитокінів включають сімейства ІЛ-6 (ліганди загальної рецепторної субодиниці gp130), фактора некрозу пухлин та хемокіни, представлені найбільшою кількістю індивідуальних лігандів та перераховані повністю у відповідних розділах. Сімейство фактора некрозу пухлин сформоване в основному на підставі подібності у будові лігандів та їх рецепторів, що складаються з трьох нековалентно пов'язаних однакових субодиниць, що формують біологічно активні молекули. У той же час, за біологічними властивостями в цю родину включені цитокіни з досить різними активностями. Наприклад, ФНП є одним з найбільш яскравих прозапальних цитокінів, Fas-ліганд викликає апоптоз клітин мішеней, а CD40-ліганд забезпечує стимулюючий сигнал при міжклітинній взаємодії Т-і В-лімфоцитів. Такі відмінності в біологічній активності структурно подібних молекул визначаються насамперед особливостями експресії та будови їх рецепторів, наприклад, наявністю або відсутністю внутрішньоклітинного домену «смерті», що визначає апоптоз клітин. Сімейства ІЛ-10 та ІЛ-12 в останні роки також поповнилися новими членами, які отримали порядкові номери інтерлейкінів. Далі слідує дуже складна група цитокінів, що є медіаторами функціональної активності Т-лімфоцитів хелперів. Включення до цієї групи засноване на двох основних принципах: 1) приналежність до цитокінів, що синтезуються Тх1 або Тх2, що визначає розвиток переважно гуморального або клітинного типу імунологічних реакцій; 2) наявність загальної рецепторної субодиниці – гама ланцюга рецепторного комплексу ІЛ-2. Серед лігандів гама ланцюга додатково виділено ІЛ-4, що має також загальні рецепторні субодиниці з ІЛ-13, що багато в чому визначає біологічну активність цих цитокінів, що частково перекривається. Аналогічно виділено ІЛ-7, що має спільність будови рецепторів з ТСЛП. Переваги наведеної класифікації пов'язані з одночасним обліком біологічних та біохімічних властивостей цитокінів. Доцільність такого підходу нині підтверджується відкриттям нових цитокінів шляхом генетичного аналізу геному та пошуку структурно схожих генів. Завдяки цьому методу істотно розширилося сімейство інтерферонів І типу, ІЛ-1, ІЛ-10, ІЛ-12, з'явилося нове сімейство цитокінів аналогів ІЛ-17, що вже складається з 6 членів. Очевидно, найближчим часом поява нових цитокінів відбуватиметься значно повільніше, оскільки аналіз геному людини практично закінчено. Зміни швидше за все можливі за рахунок уточнення варіантів ліганд-рецепторних взаємодій та біологічних властивостей, які дозволять класифікації цитокінів набути остаточного вигляду.

Механізми дії.

Б. Рецептори цитокінів. Цитокіни – гідрофільні сигнальні речовини, дія яких опосередкована специфічними рецепторами на зовнішній стороні плазматичної мембрани. Зв'язування цитокінів з рецептором (1) призводить через ряд проміжних стадій (2-5) до активації транскрипції певних генів (6). Самі цитокінові рецептори не мають тирозинкіназної активності (за небагатьма винятками). Після зв'язування з цитокіном (1) молекули рецептора асоціюють, утворюючи гомодимери. Крім того, вони можуть утворювати гетеродимери за рахунок асоціації з білками-переносниками сигналу [БПС (STP)] або стимулювати димеризацію самих БПС (2). Цитокінові рецептори класу I можуть агрегувати з трьома типами БПС: білками GP130, βс або γс. Ці допоміжні білки самі не здатні пов'язувати цитокіни, але вони здійснюють передачу сигналу на тирозинкінази (3), однакові спектри біологічної активності багатьох цитокінів пояснюються тим, що різні цитокін-рецепторні комплекси можуть активувати одні й ті ж БПС.

Як приклад передачі сигналу від цитокінів на схемі показано, як рецептор ІЛ-6 (IL-6) після зв'язування з лігандом (1) стимулює димеризацію GP130 (2). Димер мембранного білка GP130 зв'язує та активує цитоплазматичну тирозинкіназу ЯК-родини (Янус-кінази, що мають два активні центри) (3). Янус-кінази фосфорилюють цитокінові рецептори, БПС та різні цитоплазматичні білки, які здійснюють подальшу передачу сигналу; вони також фосфорилируют фактори транскрипції - переносники сигналу та активатори транскрипції [ПСАТ (STAT, від англ. signal transducers and activators of transcription)]. Ці білки відносяться до сімейства БПС, що мають у структурі SH3-домен, що впізнає залишки фосфотирозину (див. с. 372). Тому вони мають властивість асоціювати з фосфорильованим цитокіновим рецептором. Якщо потім відбувається фосфорилювання молекули ПСАТ (4), фактор перетворюється на активну форму і утворює димер (5). Після транслокації в ядро димер як фактор транскрипції зв'язується з промотором (див. с. 240) гена, що ініціюється, і індукує його транскрипцію (6). Деякі цитокінові рецептори можуть за рахунок протеолізу втрачати екстрацелюлярний лігандзв'язуючий домен (на схемі. Домен надходить у кров, де конкурує за зв'язування з цитокіном, що знижує концентрацію цитокіну в крові. У сукупності цитокіни утворюють регуляторну сітку (каскад цитокінів) з багатофункціональною дією. Взаємоперекриття між цитокінами призводять до того, що в дії багатьох з них спостерігається синергізм, а деякі цитокіни є антагоністами. Часто в організмі можна спостерігати весь каскад цитокінів зі складним зворотним зв'язком.

Властивості цитокінів.

Загальні властивості цитокінів, завдяки яким медіатори можуть бути об'єднані в самостійну систему регуляції.

1. Цитокіни є поліпептидами або білками, часто глікозильованими, більшість з них мають ММ від 5 до 50 кДа. Біологічно активні молекули цитокінів можуть складатися з однієї, двох, трьох і більш однакових або різних субодиниць.

2. Цитокіни не мають антигенної специфічності біологічної дії. Вони впливають на функціональну активність клітин, що беруть участь у реакціях вродженого та набутого імунітету. Проте, впливаючи на Т-і В-лімфоцити, цитокіни здатні стимулювати індуковані антигенами процеси в імунній системі.

3. Для генів цитокінів існують три варіанти експресії: а) стадіоспецифічна експресія на певних стадіях ембріонального розвитку; б) конститутивна експресія для регуляції низки нормальних фізіологічних функцій; в) індуцибельний тип експресії, характерний для більшості цитокінів. Дійсно, більшість цитокінів поза запальною реакцією та імунною відповіддю не синтезуються клітинами. Експресія генів цитокінів починається у відповідь на проникнення в організм патогенів, антигенне подразнення або пошкодження тканин. Одними з найсильніших індукторів синтезу прозапальних цитокінів є патоген-асоційовані молекулярні структури. Для запуску синтезу Т-клітинних цитокінів потрібна активація клітин специфічним антигеном за участю Т-клітинного антигенного рецептора.

4. Цитокіни синтезуються у відповідь стимуляцію короткий проміжок часу. Синтез припиняється за рахунок різноманітних механізмів ауторегуляції, включаючи підвищену нестабільність РНК, та за рахунок існування негативних зворотних зв'язків, які опосередковуються простагландинами, кортикостероїдними гормонами та іншими факторами.

5. Один і той же цитокін може продукуватися різними за гістогенетичним походженням типами клітин організму в різних органах.

6. Цитокіни можуть бути асоційованими з мембранами синтезуючих їх клітин, маючи у вигляді мембранної форми повний спектр біологічної активності і проявляючи свою біологічну дію при міжклітинному контакті.

7. Біологічні ефекти цитокінів опосередковуються через специфічні клітинні рецепторні комплекси, що зв'язують цитокіни з дуже високою афінністю, причому окремі цитокіни можуть використовувати загальні субодиниці рецепторів. Рецептори цитокінів можуть існувати у розчинній формі, зберігаючи здатність зв'язувати ліганди.

8. Цитокіни мають плейотропність біологічної дії. Один і той же цитокін може діяти на багато типів клітин, викликаючи різні ефекти в залежності від виду клітин-мішеней (рис. 1). Плейотропність дії цитокінів забезпечується експресією рецепторів цитокінів на різних за походженням та функціями типів клітин та проведенням сигналу з використанням декількох різних внутрішньоклітинних месенджерів та транскрипційних факторів.

9. Для цитокінів характерна взаємозамінність біологічної дії. Декілька різних цитокінів можуть викликати той самий біологічний ефект або мати схожу активність. Цитокіни індукують або пригнічують синтез самих себе, інших цитокінів та їх рецепторів.

10. У відповідь на активаційний сигнал відбувається синтез клітинами одночасно кількох цитокінів, що беруть участь у формуванні цитокінової мережі. Біологічні ефекти в тканинах і на рівні організму залежать від присутності та концентрації інших цитокінів із синергічною, адитивною чи протилежною дією.

11. Цитокіни можуть впливати на проліферацію, диференціювання та функціональну активність клітин-мішеней.

12. Цитокіни діють на клітини різними шляхами: аутокринно – на клітину, що синтезує та секретує даний цитокін; паракринно - на клітини, розташовані поблизу клітини-продуцента, наприклад, в осередку запалення або в лімфоїдному органі; ендокринно – дистантно на клітини будь-яких органів та тканин після потрапляння в циркуляцію. У разі дію цитокінів нагадує дію гормонів (рис. 2).

Мал. 1. Один і той же цитокін може продукуватися різними за гістогенетичним походженням типами клітин організму в різних органах і діяти на багато типів клітин, викликаючи різні ефекти в залежності від виду клітин-мішеней.

Мал. 2. Три варіанти прояву біологічної дії цитокінів.

Очевидно формування системи цитокінової регуляції еволюційно проходило разом із розвитком багатоклітинних організмів і було зумовлено необхідністю утворення посередників міжклітинної взаємодії, яких можуть бути зараховані гормони, нейропептиди, молекули адгезії та інших. Цитокіни в цьому плані є найбільш універсальною системою регуляції, оскільки здатні проявляти біологічну активність як дистантно після секреції клітиною-продуцентом (місцево і системно), так і при міжклітинному контакті, біологічно активними у вигляді мембранної форми. Цим система цитокінів відрізняється від молекул адгезії, виконують вужчі функції лише за безпосередньому контакті клітин. У той же час система цитокінів відрізняється від гормонів, які в основному синтезуються спеціалізованими органами та діють після потрапляння в систему циркуляції.

Роль цитокінів у регуляції фізіологічних функцій організму.

Роль цитокінів у регуляції фізіологічних функцій організму може бути поділена на 4 основні складові:

1. Регуляція ембріогенезу, закладення та розвитку органів, у т.ч. органів імунної системи

2. Регулювання окремих нормальних фізіологічних функцій.

3. Регуляція захисних реакцій організму на місцевому та системному рівні.

4. Регуляція процесів регенерації тканин.

Експресія генів окремих цитокінів відбувається стадіоспецифічно на певних етапах ембріонального розвитку. Фактор стовбурових клітин, що трансформують ростові фактори, цитокіни сімейства ФНП та хемокіни регулюють диференціювання та міграцію різних клітин та закладку органів імунної системи. Після цього синтез деяких цитокінів може не відновлюватися, тоді як інші продовжують регулювати нормальні фізіологічні процеси або беруть участь у розвитку захисних реакцій.

Незважаючи на те, що більшість цитокінів є типовими індуцибельними медіаторами і в постнатальному періоді не синтезуються клітинами поза запальною реакцією та імунною відповіддю, деякі цитокіни не підпадають під це правило. Через війну конститутивної експресії генів частина їх синтезуються постійно й у досить великих кількостях перебувають у циркуляції, регулюючи проліферацію і диференціювання окремих типів клітин протягом усього життя. Прикладами такого типу фізіологічного регулювання функцій цитокінами може бути постійно високий рівень еритропоетину та деяких КСФ для забезпечення гемопоезу. Регуляція захисних реакцій організму цитокінами відбувається у рамках імунної системи, а й шляхом організації захисних реакцій лише на рівні цілісного організму з допомогою регуляції практично всіх сторін розвитку запалення та імунної відповіді. Ця найважливіша для всієї системи цитокінів функція пов'язана з двома основними напрямками біологічної дії цитокінів – захистом від інфекційних агентів та відновленням пошкоджених тканин. Цитокіни в першу чергу регулюють розвиток місцевих захисних реакцій у тканинах за участю різних типів клітин крові, ендотелію, сполучної тканини та епітеліїв. Захист на місцевому рівні розвивається шляхом формування типової запальної реакції з її класичними проявами: гіперемією, розвитком набряку, появою больового синдрому та порушенням функції. Синтез цитокінів починається при проникненні в тканини патогенів або порушенні їхньої цілісності, що зазвичай протікає паралельно. Продукція цитокінів є складовою клітинної відповіді, пов'язаної з розпізнаванням клітинами мієломоноцитарного ряду подібних структурних компонентів різних патогенів, званих патоген-асоційованими молекулярними паттернами. Прикладами подібних структур патогенів є ліпополісахариди грам-негативних бактерій, пептидоглікани грам-позитивних мікроорганізмів, флагеллін або ДНК, багата на CpolyG послідовності, що характерно для ДНК усіх видів бактерій. Лейкоцити експресують відповідні патерн-розпізнавальні рецептори, звані також Toll-like receptors (TLR) та специфічні для певних структурних патернів мікроорганізмів. Після взаємодії мікроорганізмів або їх компонентів TLR запускається внутрішньоклітинний каскад передачі сигналу, що призводить до посилення функціональної активності лейкоцитів і експресії генів цитокінів.

Активація TLR призводить до синтезу двох основних груп цитокінів: прозапальних цитокінів та інтерферонів І типу, головним чином ІФНα/β. розвитку запальної реакції та забезпечують віялове розширення активації різних типів клітин, що беруть участь у підтримці та регуляції запалення, включаючи всі типи лейкоцитів, дендритні клітини, Т і В-лімфоцити, НК клітини, ендотеліальні та епітеліальні клітини, фібробласти та інші. Це забезпечує послідовні етапи розвитку запальної реакції, що є основним механізмом реалізації вродженого імунітету. Крім того починається синтез дендритних клітин цитокінів сімейства ІЛ-12, що стимулюють диференціювання Т-лімфоцитів хелперів, що служить своєрідним містком до початку розвитку реакцій специфічного імунітету, пов'язаних з розпізнаванням специфічних антигенних структур мікроорганізмів.

Другий не менш важливий механізм, пов'язаний із синтезом ІФН, забезпечує реалізацію противірусного захисту. Інтерферони I типу виявляють 4 основні біологічні властивості:

1. Пряма противірусна дія за рахунок блокування транскрипції.

2. Пригнічення проліферації клітин, необхідне блокування поширення вірусу.

3. Активація функцій НК клітин, які мають здатність лізувати інфіковані вірусом клітини організму.

4. Посилення експресії молекул головного комплексу гістосумісності I класу, необхідне підвищення ефективності представлення вірусних антигенів інфікованими клітинами цитотоксичним Т-лимфоцитам. Це призводить до активації специфічного розпізнавання інфікованих вірусом клітин Т-лімфоцитами – першого етапу лізису вірус-інфікованих клітин-мішеней.

В результаті, крім прямої антивірусної дії, активуються механізми як вродженого (НК клітини) так і набутого (Т-лімфоцити) імунітету. Це приклад того, як одна невелика молекула цитокіну з ММ в 10 разів менша за ММ молекул антитіл здатна за рахунок плейотропного типу біологічної дії активувати абсолютно різні механізми захисних реакцій, спрямовані на виконання однієї мети - видалення вірусу, що проник в організм.

На тканинному рівні цитокіни є відповідальними за розвиток запалення, а потім регенерації тканин. При розвитку системної запальної реакції (острофазової відповіді) цитокіни впливають практично на всі органи та системи організму, що беруть участь у регуляції гомеостазу. Дія прозапальних цитокінів на ЦНС призводить до зниження апетиту та зміни всього комплексу поведінкових реакцій. Тимчасове припинення пошуку їжі і зниження сексуальної активності вигідно в плані економії енергії для одного лише завдання - боротьби з патогеном, що впровадився. Цей сигнал забезпечують цитокіни, оскільки їх попадання в циркуляцію безумовно означає, що місцевий захист не впорався з патогеном, і потрібне включення запальної системи реакції. Один із перших проявів системної запальної реакції, пов'язаний з дією цитокінів на терморегуляторний центр гіпоталамуса, полягає в підйомі температури тіла. Підвищення температури є ефективною захисною реакцією, оскільки при підвищеній температурі знижується здатність низки бактерій до розмноження, але, навпаки, зростає проліферація лімфоцитів.

У печінці під впливом цитокінів підвищується синтез острофазових білків і компонентів системи комплементу, необхідні боротьби з патогеном, але водночас знижується синтез альбуміну. Іншим прикладом вибіркової дії цитокінів є зміна іонного складу плазми крові при розвитку системної запальної реакції. При цьому відбувається зниження рівня іонів заліза, але підвищення рівня іонів цинку, адже добре відомо, що позбавити бактеріальну клітину іонів заліза означає - знизити її проліферативний потенціал (на цьому заснована дія лактоферину). З іншого боку, збільшення рівня цинку потрібне для нормальної роботи імунної системи, зокрема, це необхідно для утворення біологічно активного сироваткового фактору тимусу - одного з основних тимічних гормонів, що забезпечують диференціювання лімфоцитів. Вплив цитокінів на кровотворну систему пов'язаний із суттєвою активізацією гемопоезу. Збільшення числа лейкоцитів необхідне поповнення втрат і нарощування кількості клітин, переважно нейтрофильных гранулоцитів, в осередку гнійного запалення. Дія на систему згортання крові спрямована на посилення згортання, необхідне для зупинки кровотечі та для прямого блокування патогену.

Таким чином, при розвитку системного запалення цитокіни виявляють величезний спектр біологічних активностей і втручаються в роботу практично всіх систем організму. Однак жодна з змін не носить випадковий характер: всі вони або потрібні для безпосередньої активації захисних реакцій або вигідні в плані перемикання енергетичних потоків для одного лише завдання - боротьби з патогеном, що впровадився. У вигляді регуляції експресії окремих генів, гормональних зрушень та зміни поведінкових реакцій цитокіни забезпечують включення та максимальну ефективність роботи тих систем організму, які потрібні на даний час для розвитку захисних реакцій. На рівні цілісного організму цитокіни здійснюють зв'язок між імунною, нервовою, ендокринною, кровотворною та іншими системами та служать для їх залучення в організацію та регуляцію єдиної захисної реакції. Цитокіни якраз і служать тією організуючою системою, яка формує та регулює весь комплекс захисних реакцій організму при впровадженні патогенів. Мабуть, така система регуляції сформувалася еволюційно і несе безумовні вигоди для найбільш оптимальної захисної відповіді макроорганізму. Тому, мабуть, не можна обмежити поняття захисних реакцій лише участю неспецифічних механізмів резистентності та специфічної імунної відповіді. В єдиній захисній реакції бере участь весь організм і всі системи, які на перший погляд не відносяться до підтримки імунітету.

Особливі дослідження цитокінів.

Значення цитокінів у патогенезі запальних захворювань товстої кишки в дітей віком.

С.В. Бельмер, А.С. Симбірцев, О.В. Головенко, Л.В. Бубнова, Л.М. Карпіна, Н.Є. Щиголєва, Т.Л. Михайлова. Російський державний медичний університет ДНЦ колопроктології, Москва та ДНДІ особливо чистих біопрепаратів, Санкт-Петербург проводять роботу з вивчення значення цитокінів у патогенезі запальних захворювань товстої кишки у дітей. Хронічні запальні захворювання шлунково-кишкового тракту нині займають одне з провідних місць у патології органів травлення у дітей. Особливого значення надається запальним захворюванням товстої кишки (ВЗТК), частота виникнення яких у всьому світі неухильно зростає. Тривалий перебіг із частими, а часом фатальними рецидивами, розвиток місцевих і системних ускладнень – все це спонукає до ретельного вивчення патогенезу захворювання у пошуках нових підходів до лікування ВЗТК. В останні десятиліття захворюваність на неспецифічний виразковий коліт (НЯК) склала 510 випадків на рік на 100 тис. населення, при хворобі Крона (БК) 16 випадків на рік на 100 тис. населення. Показники поширеності у Росії, у Московській області відповідають середньоєвропейським даним, але значно нижчі, ніж у Скандинавських країнах, Америці, Ізраїлі та Англії. Для НЯК поширеність 19,3 на 100 тис., захворюваність 1,2 на 100 тис. чоловік на рік. Для БК поширеність 3,0 на 100 тис., захворюваність 0,2 на 100 тис. чоловік. Те, що найбільша частота відзначено у високорозвинених станах, зумовлено не тільки соціальними та економічними факторами, але також генетичними та імунологічними особливостями хворих, що визначають схильність до ВЗТК. Ці фактори є основними в імунопатогенетичній теорії походження ВЗТК. Вірусна та/або бактеріальна теорії пояснюють лише гострий початок хвороби, а хронізація процесу обумовлена як генетичною схильністю, так і особливостями імунної відповіді, які також генетично детерміновані. Слід зазначити, що ВЗТК нині відносять до хвороб із генетично гетерогенної комплексної схильністю. Виявлено понад 15 ймовірних генів-кандидатів з 2-х груп (імуноспецифічні та імунорегуляторні), що зумовлюють спадкову схильність. З найбільшою ймовірністю схильність детермінується кількома генами, що визначають характер імунологічних та запальних реакцій. На підставі результатів численних досліджень можна зробити висновок про те, що найвірогіднішою локалізацією генів, пов'язаних з розвитком ВЗТК, є хромосоми 3, 7, 12 та 16. В даний час велика увага приділяється вивченню особливостей функції Т та В лімфоцитів, а також цитокіну медіаторам запалення. Активно вивчається роль інтерлейкінів (IL), інтерферонів (IFN), фактора некрозу пухлин-a (TNF-a), макрофагів та аутоантитіл до білків слизової оболонки товстої кишки та до аутомікрофлори. Виявлено особливості їх порушень при БК та НЯК, але, як і раніше, залишається неясно, чи виникають ці зміни первинно чи вдруге. Для розуміння багатьох сторін патогенезу були б дуже важливими дослідження, виконані в доклінічну стадію ВЗТК, а також у родичів першого ступеня спорідненості. Серед медіаторів запалення особлива роль належить цитокінам, які є групою поліпептидних молекул з масою від 5 до 50 кДа, що беруть участь у формуванні та регуляції захисних реакцій організму. На рівні організму цитокіни здійснюють зв'язок між імунною, нервовою, ендокринною, кровотворною та іншими системами та служать для їх залучення до організації та регулювання захисних реакцій. Класифікацію цитокінів наведено в таблиці 2. Більшість цитокінів не синтезується клітинами поза запальною реакцією та імунною відповіддю. Експресія генів цитокінів починається у відповідь на проникнення в організм патогенів, антигенне подразнення або пошкодження тканин. Одним з найбільш сильних індукторів синтезу цитокінів є компоненти клітинних стінок бактерій: ЛПС, пептидоглікани і мурамілдіпептиди. Продуцентами прозапальних цитокінів є в основному моноцити, макрофаги, Т-клітини та ін. ) та протизапальні (IL-4, IL-10, TGF-b). Інтерлейкін-1 (IL-1) – імунорегуляторний медіатор, що виділяється при запальних реакціях, тканинних ураженнях та інфекціях (прозапальний цитокін). IL-1 відіграє важливу роль в активації Т-клітин при їх взаємодії з антигеном. Відомі 2 типи IL-1: IL-1a, і IL-1b, продукти двох різних генних локусів, розташованих на хромосомі 2 людини. IL–1a залишається всередині клітини або може перебувати у мембранній формі, у незначній кількості з'являється у позаклітинному просторі. Роль мембранної форми IL-1a - передача активуючих сигналів від макрофагу Т-лімфоцитів та інших клітин при міжклітинному контакті. IL-1a – основний медіатор короткодистантної дії. IL–1b на відміну IL–1a активно секретується клітинами, діючи як системно, і локально. На сьогоднішній день відомо, що IL-1 є одним з основних медіаторів запальних реакцій, стимулює проліферацію Т-клітин, збільшує на Т-клітинах експресію рецептора IL-2 та вироблення ними IL-2. IL-2 разом з антигеном індукує активацію та адгезію нейтрофілів, стимулює утворення інших цитокінів (IL-2, IL-3, IL-6 та ін) активованими Т-клітинами та фібробластами, стимулює проліферацію фібробластів та ендотеліальних клітин. Системно IL-1 діє синергічно з TNF-a та IL-6. При підвищенні концетрації в крові IL-1 впливає на клітини гіпоталамуса і викликає підвищення температури тіла, лихоманку, сонливість, зниження апетиту, а також стимулює клітини печінки до продукції білків гострої фази (СRP, амілоїду А, a-2 макроглобуліну та фібриногену). IL4 (хромосома 5). Інгібує активацію макрофагів і блокує багато ефектів, стимульованих IFNg, такі як продукція IL1, окису азоту та простагландинів, відіграє важливу роль у протизапальних реакціях, має імуносупресивну дію. IL6 (хромосома 7), один з основних прозапальних цитокінів, є головним індуктором кінцевого етапу диференціювання клітин і макрофагів, потужним стимулятором продукції білків гострої фази клітинами печінки. Одна з основних функцій IL6 – стимуляція продукції антитіл in vivo та in vitro. IL8 (хромосома 4). Належить до хемокінів медіаторів, що викликають спрямовану міграцію (хемотаксис) лейкоцитів у вогнище запалення. Основна функція IL10 – пригнічення вироблення цитокінів Тхелперами першого типу (TNFb, IFNg) та активованими макрофагами (TNF-a, IL1, IL12). В даний час визнано, що типи імунної відповіді пов'язані з одним із варіантів активації лімфоцитів з переважною участю клонів Тлімфоцитів хелперів першого типу (TH2) або другого типу (TH3). Продукти ТH2 та ТH3 негативно впливають на активацію протилежних клонів. Надмірна активація якогось із типів Тhклонів може направити імунну відповідь по одному з варіантів розвитку. Хронічна незбалансованість активації Тhклонів призводить до розвитку імунопатологічних станів. Зміни цитокінів при ВЗТК можуть вивчатися різними способами з визначенням їхнього рівня в крові або in situ. Рівень IL1 підвищується за всіх запальних захворюваннях кишечника. Відмінності між НЯК та БК полягають у підвищенні експресії IL2. Якщо при НЯК виявляється знижений чи нормальний рівень IL2, то за БК виявляється його підвищений рівень. Зміст IL4 збільшується при НЯК, тоді як при БК воно залишається нормальним або навіть знижується. Рівень IL6, що опосередковує острофазові реакції, також підвищується за всіх форм запалення. Отримані дані щодо профілю цитокінів дозволили висловити припущення про те, що дві основні форми хронічних ВЗТК характеризуються різною активацією та експресією цитокінів. Результати досліджень свідчать, що спостерігається у хворих НЯК профіль цитокінів більшою мірою відповідає профілю ТH3, тоді як для хворих з БК більш характерним слід вважати профіль ТH2. Привабливість цієї гіпотези про роль ТH2 і ТH3 профілів полягає ще й у тому, що застосування цитокінів може змінити імунну відповідь у той чи інший бік та призвести до ремісії з відновленням балансу цитокінів. Це може підтверджуватись, зокрема, застосуванням IL10. Подальші дослідження мають показати, чи є цитокіновий відповідь вторинним феноменом у відповідь роздратування чи, навпаки, експресія відповідних цитокінів визначає реактивність організму з недостатнім розвитком наступних клінічних проявів. Вивчення рівня цитокінів при ВЗТК у дітей досі не проводилося. Ця робота є першою частиною наукового дослідження, присвяченого вивченню цитокінового статусу при ВЗТК у дітей. Метою цієї роботи стало вивчення гуморальної активності макрофагів з визначенням рівнів (IL1a, IL8) у крові у дітей з НЯК та БК, а також їх динаміка на тлі терапії. З 2000 по 2002 рік у відділенні гастроентерології Російської дитячої клінічної лікарні було обстежено 34 дитини з НЯК та 19 дітей з БК віком від 4 до 16 років. Діагноз верифікували анамнестично, ендоскопічно та морфологічно. Дослідження рівнів прозапальних цитокінів IL1a, IL8 проводилося методом імуноферментного аналізу (ELISA). Для визначення концентрації IL1a, IL8 використовували тестсистеми виробництва ТОВ "Цитокін" (м. Санкт-Петербург, Росія). Аналіз проводили у лабораторії імунофармакології Державного наукового центру НДІ особливо чистих біопрепаратів (керівник лабораторії д.м.н., проф. А.С. Симбірцев). Результати, отримані під час дослідження, виявили значне підвищення рівнів IL1a, IL8 під час загострення, виражене переважно в дітей із НЯК, ніж в дітей із БК. Поза загостренням рівні прозапальних цитокінів знижуються, проте не досягають норми. При НЯК рівні IL–1a, IL–8 були підвищені у періоді загострення у 76,2% та у 90% дітей, а в період ремісії – у 69,2% та 92,3% відповідно. При БК рівні IL–1a, IL–8 підвищені у періоді загострення у 73,3% та у 86,6% дітей, а в період ремісії – у 50% та у 75% відповідно.

Залежно від тяжкості захворювання діти отримували терапію аміносаліцилатами чи глюкокортикоїдами. Характер терапії значно впливав динаміку рівня цитокінів. На тлі терапії аміносаліцилатами рівні прозапальних цитокінів у групі дітей з НЯК та БК значно перевищували такі у контрольній групі. При цьому вищі показники спостерігалися у групі дітей з НЯК. При НЯК на фоні терапії аміносаліцилатами IL1a, IL8 підвищені у 82,4% та у 100% дітей відповідно, у той час як при терапії глюкокортикоїдами у 60% дітей для обох цитокінів. При БК IL1a, IL8 підвищені на фоні терапії аміносаліцилатами у всіх дітей, а при терапії глюкокортикоїдами у 55,5% та у 77,7% дітей відповідно. Таким чином, результати цього дослідження вказують на значне залучення до патогенетичного процесу макрофагальної ланки імунної системи у більшості дітей з НЯК та БК. Отримані у цьому дослідженні дані принципово немає від даних, отриманих під час обстеження дорослих пацієнтів. Відмінності рівнів IL1a та IL8 у пацієнтів з НЯК та БК мають кількісний, але не якісний характер, що дозволяє припустити неспецифічний характер даних змін, зумовлений перебігом хронічного запального процесу. Отже, дані показники немає діагностичного значення. Результати динамічного вивчення уронів IL1a та IL8 обґрунтовують більш високу ефективність терапії глюкокортикоїдними препаратами порівняно з терапією аміносаліцилами. Подані дані є результатом першого етапу дослідження цитокінового статусу дітей із ВЗТК. Потрібне подальше вивчення проблеми з урахуванням показників інших прозапальних та протизапальних цитокінів.

Роль оксиду азоту та цитокінів у розвитку синдрому гострого пошкодження легень.

Вивченням цієї проблеми займаються Т.А.Шуматова, В.Б.Шуматов, Е.В.Маркелова, Л.Г.Сухотепла: кафедра анестезіології та реаніматології Владивостоцького державного медичного університету. Синдром гострого ушкодження легень (респіраторний дистрес-синдром дорослих, РДСВ) - одна з найбільш тяжких форм гострої дихальної недостатності, що виникає у хворих на фоні тяжкої травми, сепсису, перитоніту, панкреатиту, рясної крововтрати, аспірації, після великих оперативних втручань і в 60% випадків, що призводить до летального результату. Дані досліджень патогенезу РДСВ, розробки критеріїв ранньої діагностики та прогнозу синдрому нечисленні, досить суперечливі, що не дозволяє розробити струнку діагностичну та лікувальну концепцію. Встановлено, що в основі РДСВ лежить пошкодження ендотелію легеневих капілярів та епітелію альвеол, порушення реологічних властивостей крові, що призводять до набряку інтерстиціальної та альвеолярної тканини, явищ запалення, ателектазу, легеневої гіпертензії. У літературі останніх років з'явилося достатньо відомостей про універсальний регулятор клітинного та тканинного метаболізму - оксид азоту. Інтерес до оксиду азоту (NO) обумовлений насамперед тим, що він залучається до регуляції безлічі функцій, включаючи судинний тонус, серцеву скоротливість, агрегацію тромбоцитів, нейротрансмісію, синтез АТФ та білків, імунний захист. Крім того, залежно від вибору молекулярної мішені та особливостей взаємодії з нею, NO має і ушкоджуючий ефект. Вважається, що пусковим механізмом активації клітин є незбалансована цітокінемія. Цитокіни - це розчинні пептиди, що виконують функції медіаторів імунної системи та забезпечують клітинні кооперації, позитивну та негативну імунорегуляцію. Ми спробували систематизувати відомості про роль NO і цитокінів у розвитку синдрому гострого пошкодження легень. NO являє собою розчинний у воді та жирах газ. Його молекула є нестійким вільним радикалом, легко дифундує у тканину, поглинається та руйнується настільки швидко, що здатна впливати лише на клітини найближчого оточення. Молекула NO має всі властивості, властиві класичним месенджерам: швидко продукується, діє в дуже низьких концентраціях, після припинення дії зовнішнього сигналу швидко перетворюється на інші сполуки, окислюючись до стабільних неорганічних оксидів азоту: нітриту і нітрату. Тривалість життя NO у тканині становить, за різними даними, від 5 до 30 секунд. Основними молекулярними мішенями NО є залізовмісні ферменти та білки: розчинна гуанілатциклаза, власне нітрооксидсинтаза (NOS), гемоглобін, мітохондріальні ферменти, ферменти циклу Кребса, синтезу білка та ДНК. Синтез NO в організмі відбувається шляхом ензиматичних перетворень азотовмісної частини амінокислоти L-аргініну під впливом специфічного ферменту NOS та опосередкований взаємодією іонів кальцію з кальмодуліном. Фермент інактивується при низьких концентраціях та максимально активний при 1 мкМ вільного кальцію. Ідентифіковано дві ізоформи NOS: конститутивну (cNOS) та індуковану (iNOS), що є продуктами різних генів. Кальцій-кальмодулінзалежна cNOS постійно присутня в клітині та сприяє виділенню невеликої кількості NO у відповідь на рецепторну та фізичну стимуляцію. NO, що утворюється під впливом цієї ізоформи, діє як переносник у низці фізіологічних відповідей. Кальцій-кальмодуліннезалежна iNOS утворюється в різних типах клітин у відповідь на прозапальні цитокіни, ендотоксини та оксиданти. Ця ізоформа NOS транскрибується специфічними генами 17 хромосоми та сприяє синтезу великої кількості NO. Фермент також класифікують за трьома типами: NOS-I (нейрональний), NOS-II (макрофагальний), NOS-III (ендотеліальний). Сімейство ферментів, що синтезують NO, знайдено в безлічі клітин легень: в епітеліоцитах бронхів, в альвеолоцитах, в альвеолярних макрофагах, в опасистих клітинах, в ендотеліоцитах бронхіальних артерій і вен, в гладких міоцитах бронхів і судин, в неад. Конститутивна здатність епітеліоцитів бронхів та альвеол людини та ссавців секретувати NО була підтверджена у численних дослідженнях. Встановлено, що верхні відділи дихальних шляхів людини, як і нижні відділи, беруть участь у освіті NO. Дослідження, проведені у хворих з трахеостомією, показали, що в повітрі, що видихається через трахеостому, кількість газу значно менша, порівняно з порожниною носа та рота. Значно страждає синтез ендогенного NO у хворих, які перебувають на штучній вентиляції легень. Дослідження підтверджують, що звільнення NO відбувається в момент бронходилятації та контролюється системою блукаючого нерва. Отримано дані, що утворення NO в епітелії дихальних шляхів людини підвищується при запальних захворюваннях органів дихання. Синтез газу збільшується за рахунок активації індукованої NOS під впливом цитокінів, а також ендотоксинів та ліпополісахаридів.

Нині відомо понад сто цитокінів, які традиційно поділяють кілька груп.

1. Інтерлейкіни (IL-1 – IL18) – секреторні регуляторні білки, що забезпечують медіаторні взаємодії в імунній системі та її зв'язок з іншими системами організму.

2. Інтерферони (IFN-альфа, бета, гама) – противірусні цитокіни з вираженою імунорегуляторною дією.

3. Фактори некрозу пухлини (TNF альфа, бета) – цитокіни з цитотоксичною та регуляторною дією.

4. Колонієстимулюючі фактори (G-CSF, M-CSF, GM-CSF) - стимулятори росту та диференціювання гемопоетичних клітин, що регулюють гемопоез.

5. Хемокіни (IL-8, IL-16) – хемоаттрактанти для лейкоцитів.

6. Фактори росту – регулятори росту, диференціювання та функціональної активності клітин різної тканинної приналежності (фактор росту фібробластів, фактор росту ендотеліальних клітин, фактор росту епідермісу) та трансформуючі фактори росту (TGF бета).

Ці біорегуляторні молекули визначають тип і тривалість запальної та імунної відповіді, контролюють проліферацію клітин, гемопоез, ангіогенез, загоєння ран та багато інших процесів. Усі дослідники наголошують, що цитокіни позбавлені специфічності щодо антигенів. Експерименти з культивованими легеневими макрофагами та опасистими клітинами показали утворення iNOS у відповідь на гамма-інтерферон, інтерлейкін-1, фактор некрозу пухлини та ліпополісахариди. Експресія iNOS та cNOS на прозапальні цитокіни була виявлена в альвеолоцитах тварин та людини. Додавання культуру епідермального чинника зростання, регулятора функції епітеліальних клітин, знижувало активність лише індукованого ферменту. Відомо, що залежно від природи, цитокіни діють аутокринно – на самі клітини продуценти, паракринно – на інші клітини – мішені або ендокринно – на різні клітини за межами місця їхньої продукції. При цьому вони можуть взаємодіяти один з одним за агоністичним або антагоністичним принципом, змінюючи функціональний стан клітин-мішеней та формуючи цитокінову мережу. Таким чином, цитокіни є не розрізненими пептидами, а цілісною системою, основними компонентами якої є клітини-продуценти, сам білок - цитокін, рецептор, що його сприймає, і клітина-мішень. Встановлено, що при розвитку гострого ушкодження легень підвищується рівень прозапальних цитокінів: IL-1, 6, 8, 12, TNF альфа, IFN альфа. Їх ефект пов'язаний з розширенням судин, збільшенням їх проникності та накопиченням рідини у тканині легені. Крім того, у дослідженнях показано здатність IFN гамма та TNF альфа індукувати експресію молекул адгезії - ICAM -1 на ендотеліоцитах людини. Молекули адгезії, прилипаючи до лейкоцитів, тромбоцитів і клітин ендотелію, формують "rolling" (крутні) нейтрофіли і сприяють агрегації частинок фібрину. Ці процеси роблять свій внесок у порушення капілярного кровотоку, збільшують проникність капілярів, індукують локальний набряк тканин. Уповільнення капілярного кровотоку сприяє активація NO, що викликає дилятацію артеріол. Подальша міграція лейкоцитів у вогнище запалення контролюється спеціальними цитокінами – хемокінами, які продукуються та секретуються не лише активованими макрофагами, а й ендотеліальними клітинами, фібробластами, гладкими міоцитами. Їх основна функція - постачати нейтрофіли в осередок запалення та активувати їх функціональну активність. Основним хемокіном для нейтрофілів є Il-8. Найбільш сильними його індукторами є бактеріальні ліпополісахариди, IL-1 і TNFальфа. Р. Bahra із співавт. вважають, що кожен крок трансендотеліальної міграції нейтрофілів регулюється стимулюючими концентраціями TNF альфа. При розвитку гострого пошкодження легень ендотеліоцити судин, епітеліоцити бронхів та альвеолярні макрофаги активуються та залучаються до фазових взаємодій. В результаті відбувається, з одного боку, їх мобілізація та посилення захисних властивостей, а, з іншого боку, можливе пошкодження самих клітин та навколишніх тканин. У ряді робіт показано, що в осередку запалення здатний накопичуватися продукт часткового відновлення кисню - супероксид, який інактивує вазоактивну дію NO. NO і супероксидний аніон піддаються швидкому взаємодії з утворенням пероксинітриту, що ушкоджує клітини. Ця реакція сприяє видаленню NO із судинної та бронхіальної стінки, а також з поверхні альвеолоцитів. Цікавість дослідження, що показали, що традиційно розглядається як медіатор NO-токсичності, пероксинітрит може мати фізіологічну дію і викликати судинну релаксацію через NO-опосередковане збільшення цГМФ в судинному ендотелії. У свою чергу, пероксинітрит - це сильнодіючий оксидант, здатний пошкоджувати альвеолярний епітелій та легеневий сурфактант. Він викликає руйнування білків та ліпідів мембран, ушкоджує ендотелій, збільшує агрегацію тромбоцитів, бере участь у процесах ендотоксемії. Його підвищена освіта відзначена при синдромі гострого ушкодження легень. Дослідники вважають, що продукований внаслідок активації індукованого ферменту NO, призначений для неспецифічного захисту організму від широкого спектра патогенних агентів, гальмує агрегацію тромбоцитів та покращує місцевий кровообіг. Встановлено, що надмірна кількість NO пригнічує активність cNOS у клітинах за рахунок взаємодії з супероксидом і, можливо, внаслідок десенситизації гуанілатциклази, що призводить до зниження цГМФ у клітині та підвищення внутрішньоклітинного кальцію. Brett із співавт. та Kooy зі співавт., аналізуючи значення нітрооксидергічних механізмів у патогенезі РДСВ, висловили думку, що ключову роль у розвитку синдрому може грати iNOS, пероксинітрит, а також нітротирозин – основний продукт впливу пероксинітриту на білок. Cuthbertson з співавт. вважають, що в основі гострого пошкодження легень лежить вплив NO та пероксинітриту на еластазу та інтерлейкін-8. Kobayashi з співавт. також зареєстрували збільшення вмісту iNOS, інтерлейкіну-1, інтерлейкіну-6, інтерлейкіну-8 у бронхоальвеолярній рідині у хворих з синдромом гострого пошкодження легень. Meldrum з співавт. показали зменшення вироблення запальних цитокінів легеневими макрофагами при РДСВ під впливом субстрату локальної продукції NO – L-аргініну. Встановлено, що в генезі синдрому гострого пошкодження легень суттєву роль відіграє порушення проникності судин, зумовлене дією цитокінів – TNF альфа, IL-2, GM-CSF, моноклональних антитіл до CD3 лімфоцитів на ендотеліальні клітини судин легень та імуноцити. Швидке та сильне збільшення проникності легеневих судин призводить до міграції нейтрофілів у тканину легень та вивільнення ними цитотоксичних медіаторів, що є провідним у розвитку патологічної альтерації легень. У процесі розвитку гострого пошкодження легень TNF альфа збільшує адгезію нейтрофілів до судинної стінки, посилює їх міграцію в тканині, сприяє структурним та метаболічним змінам ендотеліоцитів, порушує проникність клітинних мембран, активує утворення інших цитокінів та ейкозаноїдів, викликають апозіоз. Отримано дані, що свідчать, що індукований введенням LPS апоптоз макрофагів багато в чому пов'язаний з IFN гамма та знижується під дією IL-4, IL-10, TGF бета. Однак Kobayashi із співавт. отримали дані, що свідчать, що IFN гама може залучатися до процесів репарації епітелію слизової оболонки дихальних шляхів. У дослідженнях Hagimoto містяться відомості про те, що епітеліоцити бронхів та альвеол у відповідь на TNF альфа або Fas-ліганд виділяють IL-8, IL-12. Цей процес пов'язані з активацією ядерного чинника Карра-В Fas-лігандом.

Існує думка, що IL-8 є одним із найважливіших цитокінів у патофізіології гострих легеневих ушкоджень. Miller із співавт. при дослідженні бронхо-альвеолярної рідини у хворих з РДСВ на фоні сепсису встановили значне збільшення рівня IL-8 порівняно з пацієнтами з кардіогенним набряком легень. Висловлено припущення, що первинним джерелом Il-8 є легкі і цей критерій можна використовувати при диференціальній діагностиці синдрому. Grau із співавт. вважають, що ендотеліоцити легеневих капілярів є важливим джерелом цитокінів - IL-6, IL-8 при розвитку гострого пошкодження легень. Goodman з співавт. при вивченні динаміки рівня цитокінів у рідині бронхо-альвеолярного лаважу у хворих на РДСВ встановили значне збільшення IL-1бету, IL-8, моноцитарного хемотаксичного пептиду-1, епітеліального клітинного нейтрофільного активатора, макрофагального запального пептиду -1 аль. При цьому автори вважають, що збільшення вмісту IL-1 бета може бути маркером несприятливого результату синдрому. Bauer із співавт. було показано, що контроль за вмістом у бронхоальвеолярній рідині у хворих на РДСВ IL-8 можна використовувати для моніторингу, зниження рівня IL-8 свідчить про несприятливу течію процесу. У ряді досліджень також містяться відомості, що рівень продукції цитокінів ендотелією судин легень впливає на розвиток гострого легеневого ушкодження та контроль за яким може бути застосований у клінічній практиці для ранньої діагностики. Про можливі негативні наслідки підвищення рівня прозапальних цитокінів у хворих на РДСВ свідчать дослідження Martin з співавт., Warner із співавт.. Активовані цитокінами та бактеріальними ендотоксинами альвеолярні макрофаги посилюють синтез NO. Рівень продукції NO епітеліоцитами бронхів та альвеол, нейтрофілами, гладкими клітинами, ендотеліоцитами та гладкими міоцитами легеневих судин також збільшується, ймовірно, через активацію ядерного фактора Карра-В. Автори вважають, що оксид азоту, що продукується в результаті активації індукованої NOS, призначений, в першу чергу, для неспецифічного захисту організму. Виділяючись із макрофагів, NO швидко проникає у бактерії, гриби, де інгібує три життєво важливі групи ферментів: Н-електрон-транспортні, циклу Кребса та синтезу ДНК. NO залучається на захист організму на останніх етапах імунної відповіді і образно розглядається як караючий меч імунної системи. Однак, накопичуючись у клітині в неадекватно великих кількостях, NO має і ушкоджуючий ефект. Таким чином, при розвитку синдрому гострого пошкодження легень цитокіни та NO запускають послідовний ланцюг реакцій, що виражаються у порушенні мікроциркуляції, виникненні тканинної гіпоксії, альвеолярного та інтерстиціального набряку, ушкодженні метаболічної функції легень. Отже, можна констатувати, що вивчення фізіологічних та патофізіологічних механізмів дії цитокінів та NO є перспективним напрямом для досліджень та дозволить надалі не лише розширити уявлення про патогенез РДСВ, а й визначити діагностичні та прогностичні маркери синдрому, розробити варіанти патогенетично обґрунтованої терапії, летальності.

Методи визначення цитокінів.

Огляд присвячений основним методам дослідження цитокінів, які нині використовуються. Коротко охарактеризовано можливості та призначення методів. Наведено переваги та недоліки різних методик підходів до аналізу експресії генів цитокінів на рівні нуклеїнових кислот та на рівні продукції білка. (Цитокіни та запалення. 2005. Т. 4, № 1. С. 22-27.)

Цитокіни - це регуляторні білки, які утворюють універсальну мережу медіаторів, характерну як імунної системи, так клітин інших органів прокуратури та тканин. Під контролем цього класу регуляторних білків протікають усі клітинні події: проліферація, диференціювання, апоптоз, спеціалізована функціональна активність клітин. Ефекти кожного цитокіну на клітини характеризуються плейотропністю, спектр ефектів різних медіаторів перекривається і в основному кінцевий функціональний стан клітини залежить від впливу кількох цитокінів, що діють синергічно. Таким чином, система цитокінів є універсальною, поліморфною регуляторною мережею медіаторів, призначених для контролю процесів проліферації, диференціювання, апоптозу та функціональної активності клітинних елементів у кровотворній, імунній та інших гомеостатичних системах організму. Методи визначення цитокінів за 20 років їхнього інтенсивного вивчення пройшли дуже швидку еволюцію і сьогодні представляють цілу галузь наукового знання. Перед дослідниками у цитокінології на початку роботи стоїть питання щодо вибору методу. І тут дослідник повинен точно знати, яку інформацію йому потрібно отримати задля досягнення поставленої мети. В даний час розроблено сотні різних методів оцінки системи цитокінів, які дають різнопланову інформацію про цю систему. Оцінювати цитокіни у різних біологічних середовищах можна за специфічною біологічною активністю. Можна визначати їх кількісно за допомогою цілого ряду методів імуноаналізу, які використовують полі- та моноклональні антитіла. Крім вивчення секреторних форм цитокінів можна вивчати їх внутрішньоклітинний вміст та продукцію у тканинах методами проточної цитофлюориметрії, вестерн-блотингу та імуногістохімії in situ. Дуже важливу інформацію можна отримати, вивчаючи експресію мРНК цитокінів, стабільність мРНК, наявність ізоформ мРНК цитокінів, природних антисмислових нуклеотидних послідовностей. Вивчення алельних варіантів генів цитокінів може дати важливу інформацію про генетично запрограмовану високу або низьку продукцію того чи іншого медіатора. У кожного методу є свої недоліки та свої переваги, своя роздільна здатність та точність визначення. Незнання та нерозуміння дослідником цих нюансів може привести його до хибних висновків.

Визначення біологічної активності цитокінів.

Історія виявлення та перших кроків у вивченні цитокінів була тісно пов'язана з культивуванням імунокомпетентних клітин та клітинних ліній. Тоді були показані регуляторні ефекти (біологічна активність) ряду розчинних факторів білкової природи на проліферативну активність лімфоцитів, синтез імуноглобулінів, розвиток імунних реакцій в моделях in vitro. Одна з перших методик визначення біологічної активності медіаторів – визначення фактора міграції людських лімфоцитів та фактора її інгібіції. У міру вивчення біологічних ефектів цитокінів з'являлися різні методи оцінки їх біологічної активності. Так, IL-1 визначали за оцінкою проліферації мишачих тимоцитів in vitro, IL-2 - за здатністю стимулювати проліферативну активність лімфобластів, IL-3 - за зростанням гемопоетичних колоній in vitro, IL-4 - за комітогенним ефектом, посилення експресії Ia-білків. , з індукції освіти IgG1 та IgE і т.д. Список цих методів можна продовжувати, він постійно поповнюється принаймні виявлення нових біологічних активностей розчинних факторів. Головний їх недолік - нестандартність методик, неможливість їхньої уніфікації. Подальший розвиток прийомів визначення біологічної активності цитокінів призвело до створення великої кількості клітинних ліній, чутливих до того чи іншого цитокіну, або мультичутливих ліній. Зараз більшість цих цитокінчутливих клітин можна виявити в списках клітинних ліній, що комерційно розповсюджуються. Наприклад, для тестування IL-1a та b використовують клітинну лінію D10S, для IL-2 та IL-15 - клітинну лінію CTLL-2, для IL-3, IL-4, IL-5, IL-9, IL-13, GM-CSF - клітинну лінію TF-1, для IL-6 - клітинну лінію B9, для IL-7 - клітинну лінію 2Е8, для TNFa та TNFb - клітинну лінію L929, для IFNg - клітинну лінію WiDr , для IL-1 лінію KG-1. Однак, подібний підхід у вивченні імуноактивних білків, поряд з добре відомими перевагами, такими як вимірювання реальної біологічної активності зрілих та активних білків, високою відтворюваністю за стандартизованих умов, має свої недоліки. До них можна віднести, в першу чергу, чутливість клітинних ліній не одного цитокіну, а до кількох родинних цитокінів, біологічні ефекти яких перекриваються. Крім того, не можна виключити можливість індукції продукції інших цитокінів клітинами-мішенями, які можуть спотворювати параметр, що тестується (як правило, це проліферація, цитотоксичність, хемотаксис). Ми знаємо ще не всі цитокіни та не всі їхні ефекти, тому оцінюємо не сам цитокін, а сумарну специфічну біологічну активність. Таким чином, оцінка біологічної активності як сумарної активності різних медіаторів (недостатня специфічність) є одним із недоліків цього методу. Крім того, використовуючи цитокінчутливі лінії, неможливо виявити неактивовані молекули та зв'язані білки. Отже, подібні методики не відображають реальної продукції для низки цитокінів. Ще один важливий недолік використання клітинних ліній – необхідність лабораторії для культури клітин. Крім того, всі процедури нарощування клітин, інкубування їх з досліджуваними білками та середовищами вимагають великих тимчасових витрат. Також слід зазначити, що клітинні лінії при тривалому їх застосуванні вимагають оновлення або повторної сертифікації, тому що в результаті культивування вони можуть мутувати і модифікуватися, що може призводити до зміни їх чутливості до медіаторів та зниження точності визначення біологічної активності. Проте цей метод ідеальний для тестування специфічної біологічної активності рекомбінантних медіаторів.

Кількісне визначення цитокінів за допомогою антитіл.

Продуковані імунокомпетентними та іншими типами клітин цитокіни виділяються в міжклітинний простір для здійснення паракринних та аутокринних сигнальних взаємодій. За концентрацією цих білків у сироватці крові або в кондиційному середовищі можна судити про характер патологічного процесу та про надлишок або нестачу певних функцій клітин у хворого. Методи визначення цитокінів за допомогою специфічних антитіл є найпоширенішими системами детекції цих білків. Дані методи пройшли через цілу серію модифікацій з використанням різних міток (радіоізотопних, флюоресцентних, електрохемілюмінесцентних, ферментних тощо). Якщо радіоізотопні методи мають ряд недоліків, пов'язаних з використанням радіоактивної мітки та обмеженою за часом можливістю використання мічених реагентів (період напіврозпаду), то імуноферментні методи знайшли широке поширення. Вони засновані на візуалізації нерозчинних продуктів ферментативної реакції, що поглинають світло з відомою довжиною хвилі, в кількостях, еквівалентних концентрації речовини, що визначається. Для зв'язування вимірюваних речовин використовують антитіла, нанесені на тверду полімерну основу, а для візуалізації - антитіла, кон'юговані з ферментами, як правило, лужною фосфатазою або пероксидазою хрону. Переваги методу очевидні: це висока точність визначення за стандартизованих умов зберігання реактивів та виконання процедур, кількісний аналіз, відтворюваність. До недоліків можна віднести обмежений діапазон визначених концентрацій, у результаті всі концентрації, перевищують певний поріг, вважаються рівними йому. Необхідно відзначити, що витрати часу виконання методу варіюють залежно від рекомендацій виробника. Однак у будь-якому випадку йдеться про кілька годин, необхідних для інкубацій та відмивок реагентів. Крім того, визначаються латентні та пов'язані форми цитокінів, які за своєю концентрацією можуть значно перевищувати вільні форми, переважно відповідальні за біологічну активність медіатора. Тому цей метод бажано використовувати разом із методами оцінки біологічної активності медіатора. Інша модифікація методу імуноаналізу, яка знайшла широке застосування - електрохемілюмінесцентний метод (ЕХЛ) визначення білків антитілами, міченими рутенієм та біотином. Цей метод має наступні переваги в порівнянні з радіоізотопними та імуноферментними: простота виконання, невеликий час виконання методики, відсутність процедур відмивань, малий обсяг проби, великий діапазон зумовлених концентрацій цитокінів у сироватці та в кондиційному середовищі, висока чутливість методу та його відтворюваність. Розглянутий метод є прийнятним для використання як у наукових дослідженнях, так і в клінічних. Наступний метод оцінки цитокінів у біологічних середовищах розроблено на основі технології проточної флюориметрії. Він дозволяє одночасно оцінювати у зразку до сотні білків. Нині створено комерційні набори визначення до 17 цитокінів. Проте переваги цього методу визначають і його недоліки. По-перше, це трудомісткість підбору оптимальних умов визначення кількох білків, по-друге, продукція цитокінів носить каскадний характер із піками продукції різний час. Тому визначення великої кількості білків одномоментно який завжди інформативно. Загальною вимогою методів імуноаналізу, які використовують т.зв. "сендвіч", є ретельний підбір пари антитіл, що дозволяє визначати або вільну або пов'язану форму аналізованого білка, що накладає на цей метод обмеження, і що завжди потрібно враховувати при інтерпретації отриманих даних. Цими методами визначається сумарна продукція цитокінів різними клітинами, водночас про антигенспецифічну продукцію цитокінів імунокомпетентними клітинами можна судити лише ймовірно. В даний час розроблено систему ELISpot (Enzyme-Liked ImmunoSpot), яка значною мірою усуває ці недоліки. Метод дозволяє напівкількісно оцінювати продукцію цитокінів лише на рівні окремих клітин. Висока роздільна здатність цього методу дозволяє оцінювати антиген-стимульовану продукцію цитокінів, що дуже важливо для оцінки специфічної імунної відповіді. Наступний метод, що широко використовується в наукових цілях, - це внутрішньоклітинне визначення цитокінів методом проточної цитофлюориметрії. Переваги його очевидні. Ми можемо фенотипно охарактеризувати популяцію клітин-продуцентів цитокіну та/або визначити спектр продукованих цитокінів окремими клітинами, при цьому є можливість відносної кількісної характеристики цієї продукції. Разом з тим описуваний метод досить складний і вимагає дорогого обладнання. Наступна серія методів, яка використовується в основному в наукових цілях – це імуногістохімічні методи з використанням мічених моноклональних антитіл. Переваги очевидні - визначення продукції цитокінів у тканинах (in situ), де відбуваються різні імунологічні реакції. Однак методи, що розглядаються, дуже трудомісткі і не дають точних кількісних даних.

Визначення цитокінів методом імуноферментного аналізу.

ЗАТ "Вектор-Бест" під керівництвом Т.Г. Рябічова, Н.А. Вараксін, Н.В. Тимофєєва, М.Ю. Рукавишників ведуть активну роботу у напрямі визначення цитокінів. Цитокіни є групою поліпептидних медіаторів, часто глікозильованих, з молекулярною масою від 8 до 80 кД. Цитокіни беруть участь у формуванні та регуляції захисних реакцій організму та його гомеостазу. Вони залучені у всі ланки гуморальної та клітинної імунної відповіді, включаючи диференціювання імунокомпетентних клітин-попередників, подання антигену, клітинну активацію та проліферацію, експресію молекул адгезії та острофазової відповіді. Деякі з них здатні виявляти безліч біологічних ефектів по відношенню до різних клітин-мішеней. Дія цитокінів на клітини здійснюється такими шляхами: аутокринно - на клітину, що синтезує та секретує даний цитокін; паракринно - на клітини, розташовані поблизу клітини-продуцента, наприклад, в осередку запалення або в лімфоїдному органі; ендокринно-дистанційно – на клітини будь-яких органів та тканин після попадання цитокіну в циркуляцію крові. Утворення та вивільнення цитокінів зазвичай відбувається короткочасно та жорстко регулюється. Цитокіни впливають на клітину, зв'язуючись зі специфічними рецепторами на цитоплазматичній мембрані, викликаючи цим каскад реакцій, що веде до індукції, посилення або придушення активності ряду генів, що ними регулюються. Для цитокінів характерний складний мережевий характер функціонування, у якому продукція однієї з них впливає освіту чи прояв активності інших. Цитокіни є локальними медіаторами, тому доцільно вимірювати їх рівні у відповідних тканинах після екстракції тканинних протеїнів з біоптатів відповідних органів або в природних рідинах: сечі, сльозовій рідині, рідині деснових кишень, бронхоальвеолярному ламові, синовіальної рідини та ін. Додаткову інформацію про стан імунної системи організму можна отримати щодо здатності клітин крові до продукції цитокінів in vitro. Рівні вмісту цитокінів у плазмі відбивають поточний стан імунної системи та розвитку захисних реакцій in vivo. Спонтанна продукція цитокінів культурою мононуклеарів периферичної крові дає змогу оцінити стан відповідних клітин. Підвищена спонтанна продукція цитокінів свідчить, що клітини вже активовані антигеном in vivo. Індукована продукція цитокінів дозволяє оцінити потенційну здатність відповідних клітин відповідати антигенну стимуляцію. Знижена індукція цитокінів in vitro, наприклад, може бути однією з ознак імунодефіцитного стану. Тому обидва варіанти вивчення рівнів цитокінів як у циркулюючій крові, так і за їх продукції культурами клітин важливі з точки зору характеристики імунореактивності всього організму та функції окремих ланок імунної системи. Донедавна у Росії вивченням цитокінів займалися нечисленні групи дослідників, оскільки біологічні методи дослідження дуже трудомісткі, а імпортні імунохімічні набори дуже дорогі. З появою доступних вітчизняних імуноферментних наборів дедалі більший інтерес до вивчення цитокінового профілю виявляють лікарі-практики. На даний момент діагностична значущість оцінки рівня цитокінів полягає в констатації самого факту підвищення або зниження їхньої концентрації у даного хворого з конкретним захворюванням. Причому для оцінки тяжкості та прогнозування перебігу захворювання доцільно визначати концентрацію як проти-, так і прозапальних цитокінів у динаміці розвитку патології. Наприклад, вміст цитокінів у периферичній крові визначається термінами загострення, відображає динаміку патологічного процесу при виразковій хворобі та інших захворюваннях шлунково-кишкового тракту. На ранніх термінах загострення переважає збільшення вмісту інтерлейкіну-1бета (ІЛ-1бета), інтерлейкіну-8 (ІЛ-8), потім підвищується концентрація інтерлейкіну-6 (ІЛ-6), гамма-інтерферону (гамма-ІНФ), фактору некрозу пухлин -альфа (альфа-ФНП). Концентрація інтерлейкіну-12 (ІЛ-12), гамма-ІНФ, альфа-ФНП досягала свого максимуму в розпал захворювання, тоді як вміст маркерів гострої фази в цей період наближався до нормальних величин. На піку загострення рівень альфа-ФНВ достовірно перевищував вміст інтерлейкіну-4 (ІЛ-4) як у сироватці крові, так і безпосередньо в ураженій тканині навколовиразкової зони, після чого починав поступово зменшуватися. У міру стихання острофазних явищ посилення процесів репарації зростало збільшення концентрації ІЛ-4. За зміною цитокінового профілю можна судити про ефективність і доцільність хіміотерапії, що проводиться. При проведенні цитокінотерапії, наприклад, при терапії альфа-інтерфероном (альфа-ІНФ), необхідно контролювати як рівень його вмісту в циркулюючій крові, так і напрацювання антитіл до альфа-ІНФ. Відомо, що при напрацюванні великої кількості цих антитіл інтерферонотерапія не тільки перестає бути ефективною, а може призвести до аутоімунних захворювань. Останнім часом розроблені та впроваджуються в практику нові препарати, які так чи інакше змінюють цитокіновий статус організму. Наприклад, для лікування ревматоїдного артриту пропонується препарат на основі антитіл до альфа-ФНП, призначений для виведення альфа-ФНП, що бере участь у деструкції сполучної тканини. Однак, як за нашими даними, так і за літературними, далеко не у всіх хворих на хронічний ревматоїдний артрит рівень альфа-ФНП підвищений, тому для цієї групи хворих зменшення рівня альфа-ФНП може ще більше посилити дисбаланс імунної системи. Таким чином коректна цитокінотерапія передбачає контроль цитокінового статусу організму під час лікування. Захисна роль прозапальних цитокінів проявляється локально, в осередку запалення, проте їхня системна продукція не призводить до розвитку протиінфекційного імунітету і не перешкоджає розвитку бактеріально-токсичного шоку, що є причиною ранньої летальності хірургічних хворих з гнійно-септичними ускладненнями. Основою патогенезу хірургічних інфекцій є запуск цитокінового каскаду, який включає, з одного боку, прозапальні, а з іншого - протизапальні цитокіни. Баланс між цими двома оппозитними групами багато в чому визначає характер перебігу та результат гнійно-септичних захворювань. Однак визначення концентрації в крові по одному цитокіну з цих груп (наприклад, альфа-ФНП або ІЛ-4) не адекватно відображатиме стан всього цитокінового балансу. Тому необхідна одномоментна оцінка рівня кількох медіаторів (щонайменше 2–3 із опозитних підгруп). У ЗАТ «Вектор-Бест» зараз розроблені та серійно виробляються набори реагентів для кількісного визначення: фактора некрозу пухлин-альфа (чутливість – 2 пг/мл, 0–250 пг/мл); гамма-інтерферону (чутливість – 5 пг/мл, 0–2000 пг/мл); інтерлейкіну-4 (чутливість - 2 пг/мл, 0-400 пг/мл); інтерлейкіну-8 (чутливість - 2 пг/мл, 0-250 пг/мл); рецепторного антагоніста інтерлейкіну-1 (ІЛ-1РА) (чутливість - 20 пг/мл, 0-2500 пг/мл); альфа-інтерферону (чутливість – 10 пг/мл, 0–1000 пг/мл); аутоімунних антитіл до альфа-інтерферону (чутливість – 2 нг/мл, 0–500 нг/мл). Усі набори призначені визначення концентрації зазначених цитокінів в біологічних рідинах людини, в культуральних супернатантах щодо здатності культур клітин людини до продукції цитокінів in vitro. Принцип аналізу - «sandwich»-варіант тристадійного твердофазного (час інкубації - 4 год) або двостадійного (час інкубації - 3,5 год) імуноферментного аналізу на планшетах. Для аналізу потрібно 100 мкл біологічної рідини або культурального супернатанту на одну лунку. Облік результатів – спектрофотометрично на довжині хвилі 450 нм. У всіх наборах хромоген – тетраметилбензидин. Термін зберігання наших наборів збільшено до 18 місяців з дня випуску та 1 місяця після початку використання. Аналіз літературних даних показав, що вміст цитокінів у плазмі крові здорових людей залежить як від наборів, які використовуються для їх визначення, так і від регіону, де ці люди проживають. Тому для з'ясування значень нормальних концентрацій цитокінів у жителів нашого регіону було проведено аналіз випадкових вибірок плазми (від 80 до 400 зразків) практично здорових донорів крові, представників різних соціальних груп віком від 18 до 60 років без клінічних проявів грубої соматичної патології та відсутністю HBsAg, антитіл до ВІЛ, вірусів гепатитів B та C.

Чинник некрозу пухлин-альфа.

Альфа-ФНП - це плейотропний прозапальний цитокін, що складається з двох витягнутих b-ланцюгів з молекулярною масою 17 кД і виконує регуляторні та ефекторні функції в імунній відповіді та запаленні. Основні продуценти альфа-ФНП - моноцити та макрофаги. Цей цитокін виділяється також лімфоцитами та гранулоцитами крові, природними кілерами, Т-лімфоцитарними клітинними лініями. Головні індуктори альфа-ФНП - віруси, мікроорганізми та продукти їхнього метаболізму, у тому числі бактеріальний ліпополісахарид. Крім того, роль індукторів можуть виконувати і деякі цитокіни, такі як ІЛ-1, ІЛ-2, гранулоцитарно-макрофагальний колонієстимулюючий фактор, альфа- та бета-ІНФ. Основні напрямки біологічної активності альфа-ФНП: виявляє вибіркову цитотоксичність щодо деяких пухлинних клітин; активує гранулоцити, макрофаги, ендотеліальні клітини, гепатоцити (продукція білків гострої фази), остеокласти та хондроцити (резорбція кісткової та хрящової тканини), синтез інших прозапальних цитокінів; стимулює проліферацію та диференціювання: нейтрофілів, фібробластів, ендотеліальних клітин (ангіогенез), гемопоетичних клітин, Т- та В-лімфоцитів; посилює надходження нейтрофілів із кісткового мозку до крові; має протипухлинну та противірусну активність in vivo та in vitro; бере участь у захисних реакціях, а й у процесах деструкції і репарації, супутніх запаленню; служить одним із медіаторів деструкції тканин, звичайної при тривалому, хронічному запаленні.

Мал. 1. Розподіл рівня альфа-ФНП

у плазмі здорових донорів.

Підвищений рівень альфа-ФНП спостерігається у сироватці крові в період посттравматичного стану, при легеневих дисфункціях, порушення нормального перебігу вагітності, онкологічних захворюваннях, бронхіальній астмі. Рівень альфа-ФНВ у 5–10 разів вищий за норму спостерігається при загостренні хронічної форми вірусного гепатиту С. У період загострення захворювань шлунково-кишкового тракту концентрація альфа-ФНВ у сироватці перевищує норму в середньому у 10 разів, а у окремих хворих – у 75– 80 разів. Високі концентрації альфа-ФНП виявляються у цереброспінальній рідині у хворих на розсіяний склероз та цереброспінальний менінгіт, а у хворих на ревматоїдний артрит – у синовіальній рідині. Це дозволяє припускати участь альфа-ФНВ у патогенезі низки аутоімунних захворювань. Частота виявлення альфа-ФНВ у сироватці крові навіть при тяжкому запаленні не перевищує 50%, при індукованій та спонтанній продукції – до 100%. Діапазон концентрацій альфа-ФНП становив 0-6 пг/мл, середнє - 1,5 пг/мл (рис. 1).

Гамма-інтерферон.

Мал. 2. Розподіл рівня гамма-ІНФ

у плазмі здорових донорів.

Інтерлейкін-4

ІЛ-4 – глікопротеїн з молекулярною масою 18–20 кД, природний інгібітор запалення. Поряд із гамма-ІНФ ІЛ-4 є ключовим цитокіном, що продукується Т-клітинами (в основному ТН-2-лімфоцитами). Він підтримує баланс TH-1/TH-2. Головні напрями біологічної активності ІЛ-4: посилює еозинофілію, накопичення опасистих клітин, секрецію IgG4, опосередковану ТН-2-клітинами гуморальну імунну відповідь; має місцеву протипухлинну активність, стимулюючи популяцію цитотоксичних Т-лімфоцитів та інфільтрацію пухлини еозинофілами; пригнічує звільнення цитокінів запалення (альфа-ФНП, ІЛ-1, ІЛ-8) та простагландинів з активованих моноцитів, продукцію цитокінів ТН-1-лімфоцитами (ІЛ-2, гамма-ІНФ та ін.).

Мал. 3. Розподіл рівня ІЛ-4 у плазмі

здорових донорів.

Підвищений рівень вмісту ІЛ-4 як у сироватці, так і стимульованих лімфоцитах може спостерігатися при алергічних захворюваннях (особливо в момент загострення), таких як бронхіальна астма, алергічний риніт, поліноз, атопічний дерматит, при захворюваннях шлунково-кишкового тракту. Рівень ІЛ-4 також помітно підвищується у хворих на хронічний гепатит С (ХГС). У періоди загострення ХГС його кількість збільшується майже в 3 рази в порівнянні з нормою, а під час ремісії ХГС рівень ІЛ-4 знижується, особливо на тлі лікування рекомбінантним ІЛ-2, що проводиться. Діапазон концентрацій ІЛ-4 становив 0–162 пг/мл, середнє – 6,9 пг/мл, діапазон у нормі – 0–20 пг/мл (рис. 3).

Інтерлейкін-8

ІЛ-8 відноситься до хемокінів, являє собою протеїн з молекулярною масою 8 кД. ІЛ-8 продукується мононуклеарними фагоцитами, поліморфноядерними лейкоцитами, ендотеліальними клітинами та іншими типами клітин у відповідь на різні стимули, включаючи бактерії та віруси та продукти їх метаболізму, у тому числі прозапальні цитокіни (наприклад, ІЛ-1, альфа-ФНП). Основна роль інтерлейкіну-8 - посилення хемотаксису лейкоцитів. Він відіграє важливу роль як за гострого, так і при хронічному запаленні. Підвищений рівень ІЛ-8 спостерігається у пацієнтів із бактеріальними зараженнями, хронічними захворюваннями легень, захворюваннями шлунково-кишкового тракту. Рівень ІЛ-8 у плазмі збільшений у пацієнтів із сепсисом, а його високі концентрації корелюють із підвищеною смертністю. Результати вимірювання вмісту ІЛ-8 можуть бути використані для контролю за перебігом лікування та прогнозування результату захворювання. Так, підвищений вміст ІЛ-8 виявлено у слізній рідині у всіх хворих із сприятливим перебігом виразки рогівки. У всіх хворих з ускладненим перебігом виразки рогівки концентрація ІЛ-8 була у 8 разів вищою, ніж у пацієнтів із сприятливим перебігом захворювання. Таким чином, вміст прозапальних цитокінів (особливо ІЛ-8) у сльозовій рідині при виразці рогівки може використовуватися як прогностичний критерій перебігу даного захворювання.

Мал. 4. Розподіл рівня ІЛ-8

плазмі здорових донорів (м. Новосибірськ)

За нашими та літературними даними, у здорових людей у сироватці крові ІЛ-8 виявляється вкрай рідко; спонтанна продукція ІЛ-8 мононуклеарами крові спостерігається у 62%, а індукована – у 100% здорових донорів. Діапазон концентрацій ІЛ-8 становив 0-34 пг/мл, середнє - 2 пг/мл, діапазон у нормі - 0-10 пг/мл (рис. 4).

Мал. 5. Розподіл рівня ІЛ-8 у плазмі

здорових донорів (м.Рубцовськ).

Рецепторний антагоніст інтерлейкіну-1.

ІЛ-1РА відноситься до цитокінів, являє собою олігопептид з молекулярною масою 18-22 кД. ІЛ-1РА є ендогенним інгібітором ІЛ-1, що продукується макрофагами, моноцитами, нейтрофілами, фібробластами та епітеліальними клітинами. ІЛ-1РА пригнічує біологічну активність інтерлейкінів ІЛ-1альфа та ІЛ-1бету, конкуруючи з ними за зв'язування з клітинним рецептором.

Мал. 6. Розподіл рівня ІЛ-1РА

у плазмі здорових донорів

Продукцію ІЛ-1РА стимулюють багато цитокіни, вірусні продукти та білки гострої фази. ІЛ-1РА може активно експресуватися в запальних вогнищах при безлічі хронічних захворювань: при ревматоїдному та ювенільному хронічних артритах, системному червоному вовчаку, ішемічних ураженнях головного мозку, запальних захворюваннях кишечника, бронхіальній астмі, пієлонефриті, псоріазі та інших. При сепсисі відзначається найбільш високе підвищення ІЛ-1РА – до 55 нг/мл в окремих випадках, причому виявлено, що підвищені концентрації ІЛ-1РА корелюють зі сприятливим прогнозом. Високий рівень ІЛ-1РА спостерігається у жінок, які страждають на високий рівень ожиріння, причому цей рівень помітно знижується протягом 6 місяців після ліпосакції. Діапазон концентрацій ІЛ-1РА становив 0-3070 пг/мл, середнє - 316 пг/мл. Діапазон у нормі – 50–1000 пг/мл (рис. 6).

Альфа-інтерферон.

Альфа-ІНФ є мономерним неглікозильованим білком з молекулярною масою 18 кД, який синтезується переважно лейкоцитами (В-лімфоцитами, моноцитами). Цей цитокін може продукуватися фактично будь-яким типом клітин у відповідь на відповідне збудження, потужними стимуляторами синтезу альфа-ІНФ можуть бути внутрішньоклітинні вірусні інфекції. До індукторів альфа-ІНФ належать: віруси та їх продукти, серед яких провідне місце займають дволанцюгові РНК, що продукуються під час вірусної реплікації, а також бактерії, мікоплазми та протозої, цитокіни та ростові фактори (такі як ІЛ-1, ІЛ-2, альфа -ФНП, колонієстимулюючі фактори та ін). Початкова захисна реакція неспецифічної протибактеріальної імунної відповіді організму включає індукцію альфа- та бета-ІНФ. У цьому випадку він продукується антигенпрезентуючими клітинами (макрофагами), що захопили бактерії. Інтерферони (у тому числі альфа-ІНФ) відіграють важливу роль у неспецифічній ланці противірусної імунної відповіді. Вони посилюють противірусну резистентність, індукуючи у клітинах синтез ферментів, що пригнічують утворення нуклеїнових кислот та білків вірусів. Крім цього вони мають імуномодулюючу дію, посилюють у клітинах експресію антигенів головного комплексу гістосумісності. Зміна вмісту альфа-ІНФ виявлено при гепатитах та цирозах печінки вірусної етіології. У момент загострення вірусних інфекцій концентрація цього цитокіну значно зростає в більшості пацієнтів, а період реконвалесценції падає до рівня. Показано залежність між сироватковим рівнем альфа-ІНФ та ступенем тяжкості та тривалістю грипозної інфекції.

Мал. 7. Розподіл рівня альфа-ІНФ

у плазмі здорових донорів.

Збільшення концентрації альфа-ІНФ відзначають у сироватці більшості пацієнтів, які страждають на аутоімунні захворювання, такі як поліартрит, ревматоїдний артрит, спондилез, псоріатичний артрит, ревматична поліміалгія і склеродермія, системний червоний вовчак і системний васкуліт. Високий рівень цього інтерферону спостерігається також у окремих хворих у період загострення виразкової та жовчнокам'яної хвороби. Діапазон концентрацій альфа-ІНФ становив 0-93 пг/мл, середнє - 20 пг/мл. Діапазон у нормі – до 45 пг/мл (рис. 7).

Антитіла до альфа-інф.

Антитіла до альфа-ІНФ можуть бути виявлені в сироватках хворих на соматичний еритематозний вовчак. Спонтанна індукція антитіл до альфа-ІНФ також спостерігається у сироватках хворих з різними формами ракових пухлин. У деяких випадках антитіла до альфа-ІНФ були знайдені у сироватках ВІЛ-інфікованих, а також у цереброспінальній рідині та сироватках хворих на менінгіт у період гострої фази, у сироватках хворих на поліартрит у хронічній формі.

Мал. 8. Розподіл рівня антитіл до альфа-ІНФ

у плазмі здорових донорів.

Альфа-ІНФ є одним із ефективних противірусних та протипухлинних терапевтичних препаратів, але його тривале застосування може призвести до продукції специфічних антитіл до альфа-ІНФ. Це знижує ефективність лікування, а окремих випадках викликає різні побічні ефекти: від грипоподібних до розвитку аутоімунних захворювань. Зважаючи на це, при ІНФ-терапії важливо контролювати рівень антитіл до альфа-ІНФ в організмі хворого. Їх освіта залежить від типу препарату, що використовується в терапії, тривалості лікування та виду захворювання. Діапазон концентрацій антитіл до альфа-ІНФ становив 0-126 нг/мл, середнє - 6,2 нг/мл. Діапазон у нормі – до 15 нг/мл (рис. 8). Оцінка рівня цитокінів з використанням наборів реагентів, які серійно випускаються у ЗАТ «Вектор-Бест», дозволяє по-новому підійти до вивчення стану імунної системи організму в клінічній практиці.

Імунотропні препарати з урахуванням цитокінів.

Цікава робота. Цитокіни можуть бути виділені в нову самостійну систему регуляції основних функцій організму, існуючу поряд з нервовою та ендокринною регуляцією і пов'язану в першу чергу з підтриманням гомеостазу при введенні патогенів і порушення цілісності тканин. Цей новий клас регуляторних молекул створений природою протягом мільйонів років еволюції і має необмежені можливості для застосування як лікарські препарати. В рамках імунної системи цитокіни здійснюють взаємозв'язок між неспецифічними захисними реакціями та специфічним імунітетом, діючи в обох напрямках. На рівні організму цитокіни здійснюють зв'язок між імунною, нервовою, ендокринною, кровотворною та іншими системами та служать для їх залучення до організації та регулювання захисних реакцій. Рушійною силою інтенсивного вивчення цитокінів завжди була перспективна перспектива їх клінічного використання для лікування широко поширених захворювань, у тому числі раку, інфекційних та імунодефіцитних захворювань. У Росії зареєстровано кілька препаратів цитокінів, включаючи інтерферони, колонієстимулюючі фактори, інтерлейкіни та їх антагоністи, фактор некрозу пухлин. Усі препарати цитокінів можуть бути поділені на природні та рекомбінантні. Природні є препарати різного ступеня очищення, одержувані з культурального середовища стимульованих еукаріотичних клітин, головним чином, клітин людини. Основними недоліками є невисокий ступінь очищення, неможливість стандартизації через велику кількість компонентів, використання у виробництві компонентів крові. Мабуть, майбутнє цитокінової терапії пов'язане з генноінженерними препаратами, які отримують із застосуванням останніх досягнень біотехнології. За останні два десятиліття клоновані гени більшості цитокінів та отримані рекомбінантні аналоги, що повністю повторюють біологічні властивості природних молекул. У клінічній практиці існують три основні напрямки використання цитокінів:

1) цитокінова терапія для активації захисних реакцій організму, імуномодуляції, або заповнення нестачі ендогенних цитокінів,

2) антицитокінова імуносупресивна терапія, спрямована на блокування біологічної дії цитокінів та їх рецепторів,

3) цитокінову генотерапію з метою посилення протипухлинного імунітету або корекції генетичних дефектів у системі цитокінів.

Ряд цитокінів можуть бути використані в клініці для системного та місцевого застосування. Системне введення виправдовує себе у випадках, коли необхідно забезпечити дію цитокінів у кількох органах більш ефективної активації імунітету чи активувати клітини-мішені, розташовані у різних частинах організму. В інших випадках місцеве застосування має цілу низку переваг, оскільки воно дозволяє досягати високої локальної концентрації діючого початку, цілеспрямовано впливати на орган-мішень і уникнути небажаних системних проявів. В даний час цитокіни вважаються одними з найбільш перспективних лікарських засобів для застосування у клінічній практиці.

Висновок.

Таким чином, в даний час не викликає сумніву, що цітокіни є найважливішими факторами імунопатогенезу. Вивчення рівня цитокінів дозволяє отримати інформацію про функціональну активність різних типів імунокомпетентних клітин, співвідношення процесів активації Т-хелперів І та ІІ типів, що дуже важливо при диференціальній діагностиці ряду інфекційних та імунопатологічних процесів. Цитокіни - це специфічні білки, за допомогою яких клітини імунної системи можуть обмінюватися одна з одною інформацією та здійснювати взаємодію. Сьогодні виявлено більше сотні різних цитокінів, які прийнято умовно розділяти на прозапальні (що провокують запалення) та протизапальні (що перешкоджають розвитку запалення). Отже, різноманітні біологічні функції цитокінів поділяються на три групи: вони керують розвитком та гомеостазом імунної системи, здійснюють контроль за зростанням та диференціюванням клітин крові (системою гемопоезу) та беруть участь у неспецифічних захисних реакціях організму, впливаючи на запальні процеси, згортання крові, кров'я тиск.

Список використаної литературы.

С.В. Бельмер, А.С. Симбірцев, О.В. Головенко, Л.В. Бубнова, Л.М. Карпіна, Н.Є. Щиголєва, Т.Л. Михайлова. /Російський державний медичний університет ГНЦ колопроктології, Москва та ДНДІ особливо чистих біопрепаратів, Санкт-Петербург.

С.В. Сенніков, О.М. Силков// Журнал "Цитокіни та запалення", 2005, № 1 Т. 4, № 1. С.22-27.

Т.Г. Рябічова, Н.А. Вараксін, Н.В. Тимофєєва, М.Ю. Рукавишників, матеріали роботи ЗАТ «Вектор-Бест».

А. С. Симбірцев, ДНДІ особливо чистих біопрепаратів МОЗ Росії, м. Санкт-Петербург.

Кетлінський С.А., Симбірцев А.С.. ДержНДІ особливо чистих біопрепаратів, Санкт-Петербург.

Т.А.Шуматова, В.Б.Шуматов, Е.В.Маркелова, Л.Г.Сухотепла. Кафедра анестезіології та реаніматології Владивостоцького державного медичного університету.

В роботі використані матеріали із сайту http://humbio.ru/humbio/spid/000402c2.htm

певних збудників інфекційних хвороб Так, норсульфазол...

Противірусний імунітет молекулярно-клітинні механізми, закономірності розвитку та імунопато
Реферат Медицина, здоров'я
... «сайт» позначають конкретну ділянку певногополіпептиду (антигена), з яким... її ранніх етапах. Цитокінита хемокіни. Інші цитокіни, крім інтерферонів, ... продукованих ними в одиницю часу цитокінівдетермінує інтенсивність проліферації та...
Дослідження причин розвитку фіброзу кісткового мозку при мієлопроліферативних захворюваннях шляхом аналізу впливу тромбоцитарних факторів на мезенхімні стовбурові клітини
Домашня робота >> Медицина, здоров'я
Різної концентрації; - кількісне визначеннябілка в експериментальних системах, ... призводять до пролонгованої дії цитокіну, що посилює процес фіброзування... тромбоцитів. Також підвищений зміст цитокінубуло виявлено у сечі...
Патогенез туберкульозу у людини
Реферат Медицина, здоров'я
Але можливе й аліментарне. Певнуроль при аерогенному зараженні грає... грає, що секретується макрофагами та моноцитами цитокін– фактор некрозу пухлин (TNF). ... іонів, кожна клітина має певноюсистемою, що забезпечує транспорт речовин...

«Система цитокінів. Класифікація. Основні
властивості. Механізми дії. Типи цитокінової
регуляції. Клітини-продуценти та клітини-мішені.
Цитокінова регуляція запалення та імунного
відповіді».
Цикл 1 – імунологія.
Заняття №3 а.

Цитокіни

Сигнальні (біорегуляторні) молекули,
керуючі практично всіма процесами в
організмі - ембріогенез, гемопоез,
процесами дозрівання та диференціювання
клітин, активації та загибелі клітин, ініціацією та
підтримкою різних типів імунної відповіді,
розвитком запалення, процесами репарації,
ремоделювання тканин, координацією роботи
імуно – нейро - ендокринної систем на рівні
організму загалом.

Цитокіни

Розчинні глікопротеїни (понад 1300 молекул, 550 кDa) неімуноглобулінової природи,
що звільняються клітинами організму – господаря,
які мають неферментативну дію в низьких
концентраціях (від пікомолярних до наномолярних),
діючі через специфічні рецептори на
клітинах-мішенях, що регулюють різні функції
клітин організму.
Наразі відомо близько 200 цитокінів.

Цитокіни та життєвий цикл
клітин
Цитокіни-біорегуляторні
молекули, що контролюють
різні етапи життєвого циклу
клітин:
процеси диференціювання.
процеси проліферації.
процеси функціональної
активації.
процеси загибелі клітин
Цитокіни та імунна відповідь
Цитокіни відіграють важливу роль у
здійсненні реакцій як
вродженого, так і
адаптивного імунітету.
Цитокіни забезпечують
взаємозв'язок уродженого та
адаптивного імунних
відповідей.

Властивості цитокінів

Характерний короткий період
напівжиття:
цитокіни швидко
інактивуються та
руйнуються.
Більшість із цитокінів
діє на місцевому рівні
(паракринно – на клітини
мікрооточення).
Цитокінів більше, ніж їх
рецепторів (багато цитокінів
використовують загальні
субодиниці рецепторів) на
клітинах-мішенях для
передачі сигналів у ядро
клітини-мішені
Плейотропність – єдина
молекула може викликати
безліч ефектів шляхом
активації різних генів у
клітинах-мішенях
Конвергенція функцій – різні
цитокінові молекули можуть
виконувати в організмі
подібні функції
Полісферизм – безліч
цитокінів можуть
продукуватися однією і тією
ж клітиною у відповідь на один
стимул

Плейотропність цитокінів на прикладі інтерферону-гамма

гранулоцити
ендотелій
активація
активація
Секреція
інтерферонагама
макрофаги
активація
NK
активація
багато типів клітин
підвищення
противірусної
активності
активація Т клітин
багато типів клітин
диференціювання
У клітин
індукція експресії
MHC I або MHCII

Типи цитокінової регуляції

Паракринне регулювання (у
більшості випадків
цитокіни діють місцево,
у вогнищі запалення).
Аутокринне регулювання –
цитокін виробляється
клітиною, до нього клітинавиробник даного
цитокіну експресує
рецептори, внаслідок цього
цитокін діє на клітину,
його виробляючу.
Ендокринна регуляція –
відставлена дія:
інтерлейкін 1 -бета -
ендогенний піроген
(діє на центр
терморегуляції в головному
мозку),
інтерлейкін 6 діє на
гепатоцити, викликаючи синтез
білків гострої фази,
ростові фактори
діють на кістковий мозок,
активують гемопоез і т.д.

10. Уявлення про систему цитокінів у клінічній практиці

Для клінічної практики важливо
відстежити основний ланцюг
взаємодій у
імунопатогенезі
захворювань:
1. Клітини-продуценти
цитокінів.
2. Цитокіни та їх антагоністи.
3. Клітини-мішені,
експресуючі рецептори
цитокінів.
4. Вироблені цитокінами
ефекти лише на рівні організму.
Мета: розробка та впровадження в
практику нових стратегій
терапії захворювань:
цитокінова терапія
(Застосування в клініці
препаратів цитокінів),
або
антицитокінова терапія
(Застосування в клініці
антагоністів цитокінів або
моноклональних антитіл до
цитокінів).

11. Основні типи цитокінів - загальноприйняті скорочення: інтерлейкіни

У попередніх
класифікаціях цитокінів
використовувалося їх розподіл
за принципом клітин,
синтезують цитокіни:
лімфокіни (цитокіни,
секретовані в основному
активованими Т
лімфоцитами-хелперами)
і
монокіни (цитокіни,
секретовані клітинами
моноцитарно-макрофагал.ьного ряду)
Такий підхід не завжди виправданий,
так як для цитокінів
характерно часткове
перекривання функцій.
Внаслідок цього було введено
єдиний термін «інтерлейкіни»
IL (або ІЛ):
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,1
5,16,17 …..35
Термін «інтерлейкіни» означає
«молекули, що беруть участь у
взаєминах, «бесідах»
між лейкоцитами».

12. Основні типи цитокінів - загальноприйняті скорочення:

фактори некрозу пухлин
(ФНП або TNF)
TNF - (кахектин)
TNF-(лімфотоксин)
Інтерферони (ІФН чи IFN)
IFN та IFN
IFN
трансформуючі ростові
фактори:
Трансформуючий
ростовий фактор -альфа -
TGF -
Трансформуючий
ростовий фактор -бета -
TGF -
-хемокіни:
IL-8
NAP-2 (neutrophil – activating
protein -2)
PF-4 (platelet factor 4)

13. Основні типи цитокінів - загальноприйняті скорочення:

Колонієстимулюючі
фактори:
G-CSF - granulocyte колонії
stimulating factor
GM - CSF – granulocyte macrophage colony stimulating
factor
M - CSF - Macrophage колонії
stimulating factor
Multi - CSF - IL - 3
«Лімфокіни» – секретуються у
здебільшого активованими Т h
клітинами:
MAF - Macrophage activating
factor
MCF - macrophage chemotactic
factor
MMIF-macrophage migration
inhibition factor
LMIF- leukocyte migration
inhibition factor

14. Основні типи цитокінів - загальноприйняті скорочення:

Поліпептидні ростові
фактори клітин:
a FGF - acidic fibroblast
growth factor
b FGF - basic fibroblast
growth factor
EGF – epidermal growth
factor
NGF – nerve growth factor
PDGF – platelet - derived
growth factor
VEGF – vascular endothelial
growth factor
Сучасні вітчизняні книги та
журнали

15. Класифікація цитокінів на основі їх біологічних ефектів

1. Інтерлейкіни (ІЛ-1 ÷
ІЛ-35) - сигнальні
молекули,
діючі між
лейкоцитами.
2. Фактори некрозу
пухлини - цитокіни з
цитотоксичним та
регуляторним
дією (ФНП).
3. Інтерферони –
противірусні
цитокіни:
1 типу -ІФН α, β та ін.
2 типу -ІФН γ
4. Фактори росту стовбурових клітин (ІЛ-3, ІЛ
-7, ІЛ-11, еритропоетин, тромбопоетин,
колонієстимулюючі фактори (КСФ): ГМКСФ (гранулоцитарно-макрофагальний)
колонієстимулюючий фактор), Г-КСФ
(гранулоцитарний КСФ), М-КСФ
(макрофагальний КСФ), що регулюють
гемопоез.
5. Хемокіни (CC, CXC (ІЛ-8), CX3C, С) ,
регулюючі хемотаксис різних клітин.
6.Фактори зростання клітин (фактор зростання
фібробластів, фактор зростання
ендотеліальних клітин, фактор росту
епідермісу та ін.), що трансформує
ростовий фактор - беруть участь у регуляції
зростання, диференціювання різних клітин.

16. Класифікація цитокінів на основі їхньої ролі в процесі регуляції запалення

Прозапальні
Синтезуються
переважно
активованими клітинами
моноцитарно/макрофагально
го ряду і підвищують
активність запального
процесу.
Прозапальних цитокінів
набагато більше, ніж
протизапальних.
Протизапальні
В основному, Т-клітинні
цитокіни, що знижують
активність запалення –
ІЛ-10,
ТГФ β (трансформуючий
фактор зростання бета);
а також -рецепторний
антагоніст інтерлейкіну-1
(РАЇЛ).

17. Цитокіни з регуляторною (протизапальною) активністю

цитокін
ефект
ІЛ-10
пригнічує продукцію
цитокінів, пригнічує
активацію Т-хелперів 1 типу
ТРФ – бета 1
(трансформуючий
ростовий фактор-бета 1)
пригнічує активацію Тхелперів 1 і 2 типу,
стимулює зростання
фібробластів

18. 1. Цитокіни вродженого імунітету

Основні клітини-продуценти – клітини
мієлоїдного
походження.
Після активації
образрозпізнаючих
рецепторів
запускається
внутрішньоклітинний
сигнальний каскад,
що приводить до
активації генів
прозапальних
цитокінів та
інтерферонів 1 типу
(α; β та ін).

19. РОЗІЗНАВАННЯ ПАТОГЕНІВ РЕЦЕПТОРАМИ ВРОДЖЕНОГО ІМУНІТЕТУ

Патогени
Патоген-асоційовані
молекулярні структури або патерни
(РАМРs)
Паттерн, що розпізнають рецептори (PRRs):
1. Розчинні (система комплементу)
2. Мембранні (TLRs-Тол-подібні рецептори, CD14)
3. Внутрішньоклітинні (NOD та ін).

20.

Сигнальні шляхи Толл-подібних рецепторів
Дімери Толл-подібних рецепторів
Клітинна
мембрана
TIR-домени
MyD88
IRAK-1
TRIF
IRAK-4
TRAF6
TAK1
IKKa
JNK
TBK
1
IKKb
IRF3
AP-1
NFkB
Експресія генів цитокінів сімейства ІЛ-1,
прозапальних цитокінів та хемокінів
АНТИБАКТЕРІАЛЬНИЙ ЗАХИСТ
Експресія генів інтерферону
АНТИВІРУСНИЙ ЗАХИСТ

21. Функціональна активність прозапальних цитокінів залежно від їх концентрації – місцева та системна дія

На місцевому рівні
Найбільш раннім ефектом
прозапальних цитокінів
є підвищення адгезивних
властивостей ендотелію та залучення
активованих клітин у вогнище
запалення з периферичної
крові.
Прозапальні цитокіни
керують місцевим запаленням з
його типовими проявами
(набряк, почервоніння, поява
больового синдрому).
На системному рівні
При підвищенні концентрації
прозапальних
цитокінів у крові,
вони діють практично на
всі органи та системи,
що беруть участь у
підтримці гомеостазу
Прикладом залежності ефектів прозапальних цитокінів від них
концентрації у крові може бути фактор некрозу пухлин-альфа

22.

РІВНІ ПРОЗАПАЛЬНИХ ЦИТОКІНІВ У ПЛАЗМІ КРОВІ
10-7 М
ФНП
10-8 М
10-9 М
Місцеве запалення
Системна
запальна
реакція
Септичний шок
Активація фагоцитозу та
продукції кисневих
радикалів. Посилення
експресії молекул
адгезії на ендотелії.
Стимуляція синтезу
цитокінів та хемокінів.
Збільшення метаболізму
сполучної тканини.
Гарячка.
Збільшення рівнів
стероїдних гормонів.
Лейкоцитоз.
Збільшення синтезу
гостро-фазових
білків.
Зниження скоротимо-ти
міокарда та гладком'язових клітин судин.
Збільшення проникності
ендотелію. Порушення
мікроциркуляції. Падіння
артеріального тиску
Гіпоглікемія.

23. Роль деяких цитокінів у патогенезі запальних реакцій: Посилення реакцій уродженої імунної відповіді

цитокін
ефект
ІЛ-6
Острофазова відповідь (дія на гепатоцити)
ІЛ-8
Фактор хемотаксису нейтрофілів та інших лейкоцитів
Чинник некрозу
пухлин -
альфа(ФНП α)
Активує нейтрофіли, клітини ендотелію, гепатоцити.
(продукція білків гострої фази), катаболічний
ефект – призводить до кахексії
Інтерферональфа (ІФНα)
Активує макрофаги, клітини ендотелію, природні
кілери

24. Інтерлейкін-1-бета: властивості

Клітина - мета
Ефект
Макрофаги,
фібробласти,
остеобласти,
епітелій
Проліферація, активація
Остеокласти
Посилення процесів реабсорбції у кістках
Гепатоцити
Синтез білків гострої фази запалення
Клітини
гіпоталамуса
Синтез простагландинів та наступний
підвищення температури тіла

25. Інтерлейкін-1-бета: властивості

Клітка-мішень
Ефект
Т-лімфоцити
Проліферація, диференціювання,
синтез та секреція цитокінів,
підвищення рівня експресії
рецепторів до ІЛ-2
В-лімфоцити
Проліферація, диференціювання
Нейтрофіли
Вивільнення з кісткового мозку,
хемотаксис, активація
Ендотелій
Активація експресії молекул адгезії

26. Біологічний сенс дії цитокінів при системному запаленні

На рівні цілісного
організму цитокіни
здійснюють зв'язок між
імунної, нервової,
ендокринної, кровотворної та
іншими системами
регуляції гомеостазу та
служать для їх залучення
організацію єдиної
захисної реакції.
Цитокіни забезпечують
"сигнал тревоги",
що означає, що настало
час увімкнути всі резерви,
переключити енергетичні
потоки та перебудувати роботу
всіх систем для виконання
однією, але найважливішою для
виживання завдання – боротьби
з патогеном, що впровадився.
Прикладом множинності ефектів прозапальних цитокінів
у запуску системного запалення може служити інтерлейкін 1 бета

27.

INFα
IL-6
IL-12, IL-23
TNFα
IL-1β
IL-8
Синтез цитокінів
Регуляція
температури,
поведінки,
синтезу гормонів
Активація лімфоцитів
IL-1β
Експресія молекул
адгезії на ендотеліоцитах,
прокоагулянтна активність,
синтез цитокінів
Продукція білків
гострої фази запалення
PG
Активація
кровотворення
LT
NO
Активація фагоцитозу
Активація iNOS та метаболізму
арахідонової кислоти

28. IL-1 та TNF-

IL-1 та TNF-
Інтерлейкін-1 – бета(IL-1)
та фактор некрозу
пухлин-альфа (TNF-)
відіграють основну роль у
запальних відповідях,
оскільки введення
рецепторного антагоніста
інтерлейкіну 1(IL -1 ra) , а
також моноклональних
антитіл або розчинних
рецепторів TNF-
блокує гострі та
хронічні
запальні відповіді у
експериментах на
тварин.
.
Деякі з таких
антагоністів та
моноклональних
антитіл вже
використовуються в
клініці – наприклад,
при лікуванні сепсису,
ревматоїдного
артриту, системної
червоний вовчак і
інших захворювань
людини.

29. Ростові фактори

цитокін
ГМ-КСФ
(гранулоцитарно-макрофагальний
колонієстимулюючий фактор)
М-КСФ
(Макрофаг-колонієстимулюючий
фактор)
Г-КСФ
(Гранулоцит-колонієстимулюючий
фактор)
ефект
стимулюють зростання та
диференціювання
клітинпопередників
моноцитів та
поліморфноядерних лейкоцитів

30.

31.

РЕГУЛЯЦІЯ ПРИДБАНОГО ІМУНІТЕТУ
Цитокіни – ростові та диференціювальні
фактори всіх типів Т-і В-лімфоцитів
Головні функції: регуляція диференціювання Т-хелперних клонів; визначення типів тканинного запалення, Т-клітин ефекторів та класів антитіл.
Тh1 - клітинний тип за участю макрофагів
та Т-лімфоцитів (гранулема

При туберкульозі; при саркоїдозі, контактному дерматиті, хворобі Крона)
Тh2 – алергічний тип відповіді за участю гістаміну та простагландинів
Т h 17 - нейтрофільне запалення
Tfn (фолікулярні Т хелпери) - гуморальна імунна відповідь
T reg –T h регуляторний (обмеження сили всіх типів імунної відповіді та
запалення)

Цитокіни – це близько 100 складних білків, що беруть участь у багатьох імунних та запальних процесах у людському організмі. Вони не накопичуються в клітинах, що їх виробляють, і швидко синтезуються та секретуються.

Правильно функціонуючі цитокіни забезпечують безперебійну та ефективну роботу імунної системи. Їхньою характерною особливістю є багатогранність дії. У більшості випадків вони виявляють каскадну дію, яка ґрунтується на взаємному самостійному синтезі інших цитокінів. Запальний процес, що розвивається, контролюється взаємозалежними прозапальними цитокінами.

Що таке цитокіни

Цитокіни – це велика група регуляторних білків, молекулярна маса яких становить від 15 до 25 кДа (кілодальтон – це атомна одиниця маси). Вони виступають посередниками міжклітинної сигналізації. Їхньою характерною особливістю є передача інформації між клітинами на короткі відстані. Вони беруть участь у контролі ключових життєвих процесів організму. Вони відповідальні за початок проліферації, тобто. процес клітинного множення, а потім за їх диференціації, зростання, активності та апоптозу. Цитокіни визначають гуморальну та клітинну фазу імунної відповіді.

Цитокіни можуть розглядатися як свого роду гормони імунної системи. Серед інших властивостей цих білків виділяють, зокрема, здатність впливати на енергетичний баланс організму через зміну апетиту та рівня метаболізму, впливу на настрій, на функції та структури серцево-судинної системи та підвищення сонливості.

Особливу увагу слід звернути на прозапальні та протизапальні цитокіни. Переважання перших призводить до запальної реакції з лихоманкою, прискоренням частоти дихання та лейкоцитозом. Перевага інших полягає у формуванні протизапальної відповіді.

Особливості цитокінів

Основні характеристики цитокінів:

надмірність- здатність виробляти той самий ефект
пліотропія– здатність впливати на різні типи клітин та викликати в них різні дії
синергізм– взаємодія
індукціяпозитивних та негативних каскадів зворотного зв'язку
антагонізм– взаємне блокування ефектів дії

Цитокіни та їх вплив на інші клітини

Цитокіни впливають, зокрема, на:

Лімфоцити B – клітини імунної системи, відповідальні за гуморальний імунну відповідь, тобто. вироблення антитіл;
Т-лімфоцити – клітини імунної системи, відповідальні за клітинну імунну відповідь; вони виробляють, зокрема, лімфоцити Th1 та Th2, між якими спостерігається антагонізм; Th1 підтримують відповідь клітин та Th2 гуморальна відповідь; цитокіни Th1 впливають негативно на розвиток Th2, і навпаки;
NK-клітини – група клітин імунної системи, яка відповідає за явища природної цитотоксичності (токсична дія на цитокіни, яка не потребує стимуляції специфічних механізмів у формі антитіл);
Моноцити – морфологічні елементи крові, їх називають білими кров'яними клітинами;
Макрофаги є популяцією клітин в імунній системі, яка походить від попередників моноцитів крові; вони діють як у процесах вродженого імунітету, і набутого (адаптивного);
Гранулоцити – тип білих кров'яних клітин, що виявляють властивості фагоцитів, що слід розуміти як здатність поглинати та знищувати бактерій, мертві клітини, деякі віруси.

Прозапальні цитокіни

Прозапальні цитокіниберуть участь у регуляції імунної відповіді та гемопоезу (процес виробництва та диференціації морфотичних елементів крові) та ініціюють розвиток запальної реакції. Їх часто називають імунотрансмітерами.

До основних прозапальних цитокінів відносять:

TNF або фактор некрозу пухлини, Раніше називалися кекцин. Під цією назвою знаходиться група білків, що визначають активність лімфоцитів. Вони можуть спричинити апоптоз, природний процес запрограмованої смерті ракових клітин. Виділяють TNF-α та TNF-β.
IL-1, тобто. інтерлейкін 1. Це один із основних регуляторів запальної імунної відповіді. Особливо бере активну участь у запальних реакціях кишечника. Серед 10 його різновидів виділяють IL-1α, IL-1β, IL-1γ. В даний час він описується як інтерлейкін 18.
IL-6, тобто інтерлейкін 6, який має плейотропний або багатоспрямований ефект. Його концентрація збільшується у сироватці пацієнтів з виразковим колітом. Він стимулює гемопоез, демонструючи синергію з інтерлейкіном 3. Стимулює диференціювання В-лімфоцитів у плазматичні клітини.

Протизапальні цитокіни

Протизапальні цитокіни зменшують запальну відповідь за рахунок пригнічення вироблення прозапальних цитокінів моноцитами та макрофагами, особливо IL-1, IL-6, IL-8.

Серед основних протизапальних цитокінів згадують, зокрема, IL-10, тобто інтерлейкін 10 (фактор, що гальмує синтез цитокінів), IL 13, IL 4, який в результаті індукції секреції цитокінів, що впливають на кровотворення, має позитивний вплив на виробництво клітин.

Історія появи цитокінотерапії

Провідні клініки в Ізраїлі

Які функції виконують цитокіни?

Різновиди білків-цитокінів

Які хвороби лікують цитокінотерапія?

Лікарські препарати для цитокінотерапії

Не витрачайте час на марний пошук неточної ціни на лікування раку

Різновиди побічних наслідків лікування цитокінами

Ефективність цитокінотерапії

Скільки коштує цитокінотерапія?

Противірусний імунітет молекулярно-клітинні механізми, закономірності розвитку та імунопато

Патогенез туберкульозу у людини

Цитокіни

Цитокіни

Властивості цитокінів

Плейотропність цитокінів на прикладі інтерферону-гамма

Типи цитокінової регуляції

10. Уявлення про систему цитокінів у клінічній практиці

11. Основні типи цитокінів - загальноприйняті скорочення: інтерлейкіни

12. Основні типи цитокінів - загальноприйняті скорочення:

13. Основні типи цитокінів - загальноприйняті скорочення:

14. Основні типи цитокінів - загальноприйняті скорочення:

15. Класифікація цитокінів на основі їх біологічних ефектів

16. Класифікація цитокінів на основі їхньої ролі в процесі регуляції запалення

17. Цитокіни з регуляторною (протизапальною) активністю

18. 1. Цитокіни вродженого імунітету

19. РОЗІЗНАВАННЯ ПАТОГЕНІВ РЕЦЕПТОРАМИ ВРОДЖЕНОГО ІМУНІТЕТУ

20.

21. Функціональна активність прозапальних цитокінів залежно від їх концентрації – місцева та системна дія

22.

23. Роль деяких цитокінів у патогенезі запальних реакцій: Посилення реакцій уродженої імунної відповіді

24. Інтерлейкін-1-бета: властивості

25. Інтерлейкін-1-бета: властивості

26. Біологічний сенс дії цитокінів при системному запаленні

27.

28. IL-1 та TNF-

29. Ростові фактори

30.

31.

Що таке цитокіни

Особливості цитокінів

Цитокіни та їх вплив на інші клітини

Прозапальні цитокіни

Протизапальні цитокіни