Цитокіни приклади. Цитокіни – це особливий клас регуляторів. Біологічний сенс дії цитокінів при системному запаленні

До цитокінів належать різноманітні білки з молекулярною масою 15-40 кДа, які синтезуються різними клітинами в організмі. Цитокіни – це молекули, які забезпечують взаємодію клітин імунної системи, ендотелію судин, нервової системи, печінки. Нині відомо понад 200 цитокінів.

Однакові цитокіни можуть синтезуватися клітинами різних типів – імунної системи, селезінки, тимусу, сполучної тканини. З іншого боку, конкретна клітина здатна утворювати багато різних цитокінів. Найбільша різноманітність цитокінів утворюється лімфоцитами, завдяки цьому відбувається взаємодія лімфоцитарного імунітету з іншими імунними механізмами та з організмом загалом.

Істотною особливістю цитокінів, на відміну від гормонів та інших сигнальних молекул, є однаковий, різний чи навіть протилежний результат їхнього впливу для різних клітин. Тобто. Кінцевий результат впливу цитокіну залежить не від його типу, а від внутрішньої програми клітини-мішені, від її індивідуальних завдань!

Функції цитокінів

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

1. Регуляція ембріогенезу, закладення та розвитку органів, у тому числі органів імунної системи.

2. Регуляція процесів зростання тканин:

3. Регуляція окремих фізіологічних функцій:

  • забезпечення функціональної активності клітин,
  • узгодженість реакцій ендокринної, імунної та нервової систем,
  • підтримка гомеостазу (динамічної сталості) організму.

4. Регуляція захисних реакцій організму на місцевому та системному рівні:

  • зміна тривалості та інтенсивності імунних реакцій (протипухлинний та противірусний захист організму),
  • модулювання запальних реакцій,
  • участь у розвитку аутоімунних реакцій.
  • стимуляція або пригнічення росту клітин,
  • участь у процесі кровотворення.

Челябінський Державний Університет

На тему: «Цитокіни»

Виконала: Устюжаніна Д.В.

Група ББ 202-1

Челябінськ

    Загальна характеристика цитокінів

    Механізм дії цитокінів

    Механізм порушення

    Інтерлейкіни

    Інтерферони

    TNF: Фактор некрозу пухлин

    Колонієстимулюючі фактори

1.Цітокіни

Цитокінами – 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. Для різних тканин характерне своє здорове "цитокінове середовище". Виявлено понад сотню різноманітних цитокінів.

Цитокіни від гормонів відрізняються тим, що вони продукуються не залозами внутрішньої секреції, а різними типами клітин; Крім того вони контролюють набагато ширший спектр клітин-мішеней у порівнянні з гормонами.

Цитокіни включають деякі фактори росту, такі якінтерферони, фактор некрозу пухлини (TNF) , рядінтерлейкінів, колонії стимулюючий фактор (CSF) і багато інших.

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.

Класифікація за будовою:

Функціональна класифікація:

Класифікація рецепторів цитокінів

Структурно-функціональна класифікація цитокінів

Сімейства цитокінів

Підгрупи та ліганди

Основні біологічні функції

ІнтерферониIтипу

ІФН, , , , , , ІЛ-28, ІЛ-29 (ІФН)

Противірусна активність, антипроліферативна, імуномодулююча дія

Фактори зростання гемопоетичних клітин

Фактор стовбурових клітин (kit- ligand, steel factor), Flt-3 ligand, Г-КСФ, М-КСФ, ІЛ-7, ІЛ-11

Стимуляція проліферації та диференціювання різних типів клітин попередників у кістковому мозку, активація кровотворення

Лігандиgp140:

ІЛ-3, ІЛ-5, ГМ-КСФ

Ерітропоетин, Тромбопоетин

Суперсімейство інтерлейкіну-1

та ФРФ

Сімейство ФРФ:

Кислий ФРФ, основний ФРФ, ФРФ3 - ФРФ23

Активація проліферації фібробластів та епітеліальних клітин

Сімейство ІЛ-1 (F1-11): ІЛ-1α, ІЛ-1β, Рецепторний антагоніст ІЛ-1, ІЛ-18, ІЛ-33 та ін.

Прозапальна дія, активація специфічного імунітету

Сімейство фактора некрозу пухлин

ФНП, лімфотоксини α та β,Fas-ліганд та ін.

Прозапальна дія, регуляція апоптозу та міжклітинної взаємодії імунокомпетентних клітин

Сімейство інтерлейкіну-6

Лігандиgp130:

ІЛ-6, ІЛ-11, ІЛ-31, Онкостатин-М, Кардіотропін-1,Leukemia inhibitory factor, Ciliaryneurotrophic 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

Cемейство інтерлейкіна-12

ІЛ-12,23,27

Регуляція диференціювання Т-лімфоцитів хелперів

Цитокіни Т-хелперних клонів та регулюючі функції лімфоцитів

Т-хелпери 1 типу:

ІЛ-2, ІЛ-15, ІЛ-21, ІФН

Активація клітинного імунітету

Т-хелпери 2 типу:

ІЛ-4, ІЛ-5, ІЛ-10, ІЛ-13

Активація гуморального імунітету, імуномодулююча дія

Ліганди γ-ланцюга рецептора ІЛ-2:

ІЛ-4 ІЛ-13

ІЛ-7 ТСЛП

Стимуляція диференціювання, проліферації та функціональних властивостей різних типів лімфоцитів, ДК, НК клітин, макрофагів та ін.

Сімейство інтерлейкіну 17

ІЛ-17 A, B, C, D, E, F

Активація синтезу прозапальних цитокінів

Суперсімейство фактора росту нервів, тромбоцитарного ростового фактора та трансформаційних ростових факторів

Сімейство фактора росту нервів: ФРН, мозковий нейротрофічний фактор

Регуляція запалення, ангіогенезу, функціонування нейронів, ембріонального розвитку та регенерації тканин

Фактори зростання з тромбоцитів (PDGF), ангіогенні ростові фактори (VEGF)

Сімейство ТРФ:

ТРФ, активини,інгібіни,Nodal, Bonemorphogenicproteins, Mullerianinhibitorysubstance

Сімейство епідермального ростового фактора

ЕРФ, ТРФα та ін.

Сімейство інсуліноподібних ростових факторів

ІРФ-I, ІРФ-II

Стимуляція проліферації різних типів клітин

Загальні властивості цитокінів:

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. 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 і тканин після потрапляння в циркуляцію. У разі дію цитокінів нагадує дію гормонів.

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.

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 може бути поділена на 4 основні складові: 1. Регуляція ембріогенезу, закладення та розвитку органів, у т.ч. органів імунної системи2. Регулювання окремих нормальних фізіологічних функцій.3. Регуляція захисних реакцій організму на місцевому та системному рівні.4. Регуляція процесів регенерації тканин.

А.А. Almabekova, А.К. Кусаїнова, О.А. Almabekov

Asfendiyarov Kazakh National Medical University, Department of Chemistry Almaty Technological University Department of Chemistry, Chemical Engineering and Ecology

DEVELOPMENT OF NEW FIRE-RESISTANT COMPOSITE MATERIALS

Resume: Інтерес до акторів цієї статі зайняв polyimides заснований на діагнозах aryl-alicyclic fluorine-розташування polyheterocycles. Ці складові мають unique properties, так само як високі термічні і порожні рецидиви, хімічна реставрація, solubility, які пов'язані з іншими позитивними характеристиками, вони мають чутливість до сучасної технології. Для цього purpose, композиції матеріалів, заснованих на fluorine-розташування арил-аliciclic polyimides мають бути розроблені, optimálnі умови для отримання epoxy компонентів aryl-alicyclic структури як hardeners з використанням lignosulfonate повинні бути, а також imide have been studied.

Keywords: диаhydrides, diamines, polycondensation, epoxy compounds, polyimide, thermoplasticity, fire resistance, viscosity.

Національний медичний університет імені С.Д. Асфендіярова, кафедра психіатрії та наркології, наукова клініко-діагностична лабораторія

ЛАБОРАТОРНА ДІАГНОСТИКА ЦИТОКІНІВ (ОГЛЯДНА СТАТТЯ)

У цьому огляді приділено велику увагу ключовим та актуальним на даний час питанням вмісту цитокінів у різних біологічних рідинах в оцінці функціональної активності імунокомпетентних клітин та регуляції імунної відповіді. Ключові слова: цитокіни, імунохімія.

Цитокіни.

Цитокіни в даний час розглядають як білковопептидні молекули, що продукуються різними клітинами організму і здійснюють міжклітинні та міжсистемні взаємодії. Цитокіни – універсальні регулятори життєвого циклу клітин, вони контролюють процеси диференціювання, проліферації, функціональної активації та апоптозу останніх. Цитокіни, які продукуються клітинами імунної системи, називають імуноцитокінами; вони є класом розчинних пептидних медіаторів імунної системи, необхідних для її розвитку, функціонування та взаємодії з іншими системами організму (Ковальчук Л.В. та співавт., 1999).

Будучи регуляторними молекулами, цитокіни відіграють важливу роль у здійсненні реакцій вродженого та адаптивного імунітету, забезпечують їх взаємозв'язок, контролюють гемопоез, запалення, загоєння ран, утворення нових кровоносних судин (ангіогенез) та багато інших життєво важливих процесів. В даний час існує кілька різних класифікацій цитокінів, що враховують їх будову, функціональну активність,

походження, тип цитокінових рецепторів. Традиційно, відповідно до біологічних ефектів, прийнято виділяти такі групи цитокінів.

1) Інтерлейкіни (ІЛ-1 - ІЛ-18) - секреторні регуляторні білки імунної системи, що забезпечують медіаторну взаємодію в

імунної системи та зв'язок її з іншими системами організму;

2) Інтерферони (ІФНа, ІФНр, ІФНу) -противірусні білки з вираженою імунорегуляторною та протипухлинною дією;

3) Фактори некрозу пухлини (ФНОа, ФНОр-лімфотоксин) - цитокіни з цитотоксичною та регуляторною дією;

4) Колонієстимулюючі фактори (КСФ) -стимулятори росту та диференціювання гемопоетичних клітин (ГМ-КСФ, Г-КСФ, М-КСФ);

5) Хемокіни – хемоаттрактанти для лейкоцитів;

6) Фактори зростання – регулятори росту, диференціювання та функціональної активності клітин різної тканинної приналежності (фактор зростання фібробластів, фактор росту ендотеліальних клітин, фактор росту епідермісу) та трансформуючий фактор росту – ТФРр. Цитокіни розрізняються за будовою, біологічною активністю та рядом інших ознак, однак мають загальні властивості, характерні для даного класу пептидів. Як правило, цитокіни є глікозильованими поліпептидами середньої молекулярної маси (менше 30 kD). Цитокіни виробляються активованими клітинами в низькій концентрації нетривалий час, при цьому їх синтез завжди починається з транскрипції генів. Свою біологічну дію на клітини цитокіни мають через рецептори на поверхні клітин-мішеней. Зв'язування цитокіни з відповідним рецептором призводить до активації клітин, їх проліферації, диференціювання або загибелі.

Цитокіни мають свою біологічну дію переважно локально, працюючи за принципом мережі. Вони можуть діяти злагоджено та викликати каскадну реакцію, послідовно індукуючи синтез одних цитокінів іншими. Така комплексна взаємодія цитокінів необхідна формування запалення і регуляції імунних реакцій. Прикладом синергічної взаємодії цитокінів є стимуляція запальних реакцій ІЛ-1, ІЛ-6 та ФНП, а також синтезу IgE спільною дією ІЛ-4, ІЛ-5 та ІЛ-13. Антагоністична взаємодія цитокінів також може бути негативним регуляторним механізмом контролю розвитку запальної реакції та синтезу прозапальних та протизапальних цитокінів (гальмування продукції ІЛ-6 у відповідь на збільшення концентрації ФНП). Цитокінова регуляція функцій клітин-мішеней може здійснюватися за аутокринним, паракринним або ендокринним механізмом. Система цитокінів включає клітини-продуценти; розчинні цитокіни та їх антагоністи; клітини-мішені та їх рецептори. Клітини-продуценти:

I. Основну групу клітин-продуцентів цитокінів в імунній системі становлять лімфоцити.

ThO виробляють широкий спектр цитокінів у дуже низьких концентраціях.

Th1 продукують ІЛ-2, ІФНу, ІЛ-3, ФНПа, необхідні для розвитку реакцій клітинного імунітету (ГЗТ, противірусної,

протипухлинної цитотоксичності та ін.) Набір цитокінів, секретованих Th2 (ІЛ-4, ІЛ-5, ІЛ-6, ІЛ-10, ІЛ-13, ІЛ-3), визначає розвиток гуморальної імунної відповіді. В останні роки описано субпопуляцію Th3, що виробляють ТФРр, який супресує функцію як Thl, так і Th2.

Т-цитотоксичні (CD8+), В-лімфоцити, природні кілери є слабкими продуцентами цитокінів.

ІІ. Клітини макрофагально-моноцитарного ряду продукують цитокіни, що ініціюють імунну відповідь та беруть участь у реакції запалення та регенерації.

ІІІ. Клітини, що не належать до імунної системи: клітини сполучної тканини, епітелію, ендотелію спонтанно, без антигенної стимуляції, секретують цитокіни, що підтримують проліферацію гемопоетичних клітин, та аутокринні фактори росту (ФРФ, ЕФР, ТФРР та ін.).

Імунний статус - це комплексний показник стану імунної системи, це кількісна та якісна характеристика стану

функціональної активності органів імунної системи та деяких неспецифічних механізмів протимікробного захисту. Методи визначення цитокінів. Визначення вмісту цитокінів у різних біологічних рідинах має велике значення в оцінці функціональної активності

імунокомпетентних клітин та регуляції імунної відповіді. В окремих випадках (септичний шок, бактеріальний менінгіт), коли цитокіни, зокрема ФНВа, виступає як провідний фактор патогенезу, визначення його вмісту в крові або спинномозковій рідині стає основним методом імунологічної діагностики.

Іноді рівень цитокінів визначають із метою диференціальної діагностики. Наприклад, при бактеріальному менінгіті у спинномозковій рідині визначається ФНОа, а при вірусних менінгітах у ній виявляється, як правило, лише ІЛ-1. Однак визначення присутності цитокінів у сироватці крові та інших біологічних рідинах може давати негативні результати через особливості цих пептидів. Будучи переважно короткоживучими регуляторами, цитокіни мають невеликий напівперіод життя (до 10 хв). Деякі цитокіни містяться в крові в украй низьких концентраціях, накопичуючись в основному в осередку запалення, крім того, біологічна активність цитокінів може маскуватися при зв'язуванні їх з молекулами інгібіторів, що циркулюють у крові.

Існують три різні підходи до кількісного визначення цитокінів: імунохімічний (ІФА), біотестування та молекулярно-біологічні тести. Біологічне тестування - найбільше

чутливий метод, але за специфічністю поступається ІФА. Розрізняють 4 різновиди біотестування: за цитотоксичним ефектом, індукцією проліферації, індукцією диференціювання і противірусним ефектом. За здатністю індукувати проліферацію клітин-мішеней проводять біотестування наступних цитокінів: 1Ь-1, 1Ь-2, 1Ь-4, 1Ь-5, 1Ь-6, 1Ь-7. За цитотоксичною дією на чутливі клітини-мішені ^929) тестують Т№-а та TNF-p. ШІ-у тестують за здатністю індукувати експресію молекул ША II на клітинах-мішенях. 8 тестують за здатністю посилювати хемотаксис нейтрофілів. Біотести використовуються більше з дослідницькими цілями або для підтвердження результатів ІФА.

Більшого поширення набуло визначення цитокіну в сироватці крові та інших біологічних матеріалах за допомогою твердофазного ІФА. Дослідження проводиться відповідно до протоколу, що додається до діагностичної тест-системи. Найчастіше застосовують варіант сендвіч-ELISA, який полягає в наступному: один тип МКАТ до певного цитокіну іммобілізується на внутрішній поверхні клітин планшетів для дослідження. У лунки планшета вносять досліджуваний матеріал та відповідні стандарти та контролі. Після інкубації та промивання в лунки вносять другі МКАТ до іншого епітопу даного цитокіну, кон'юговані з індикаторним ферментом (пероксидазою хрону). Після інкубації та промивання в осередки вносять субстрат-перекис водню з хромогеном. У процесі ферментативної реакції змінюється інтенсивність фарбування лунок, яке вимірюють на автоматичному фотометрі для планшетів.

ІФА із застосуванням МКАТ проти окремих епітопів у молекулі цитокінів відрізняється високою чутливістю та специфічністю, крім того, перевагою методу є об'єктивний автоматизований облік результатів. Однак цей метод також не позбавлений недоліків, так як виявлення присутності молекул цитокінів ще не є показником їх біологічної активності, можливість помилково-позитивних результатів

за перехресно реагуючих антигенних епітопів використання ІФА не дає можливості визначення цитокінів у складі імунних комплексів.

ІФА відрізняється від біотестування нижчою чутливістю при високій специфічності та відтворюваності. Цитокін виявляється за рахунок його здатності зв'язуватися з двома різними моноклональними антитілами, спрямованими проти двох різних антигенних епітопів у молекулі цитокіну. Використовується, наприклад, комплекс стрептавідин – фермент – субстрат ферменту. Однак здатність більшості цитокінів утворювати комплекси із сироватковими білками тощо. може суттєво спотворити результати кількісного визначення рівнів цитокінів. Молекулярно-біологічні методи дозволяють визначити експресію цитокінових генів досліджуваному матеріалі, тобто. наявність відповідної мРНК. Найбільш чутливою вважається зворотна транскриптаза полімеразна ланцюгова реакція (RT-PCR). Зворотна транскриптаза (ревертаза) використовується для отримання сДНК копій мРНК, виділеної з клітин. Кількість сДНК відображає вихідну кількість мРНК і побічно відбиває активність продукції даного цитокіна.

індуковану мітогенами: Кон А, ФДА, ЛПС. Інтерпретація даних у динаміці дозволяє прогнозувати подальший перебіг при органоспецифічних аутоімунних захворюваннях, при розсіяному склерозі, в оцінці ефективності застосовуваних методів імунотерапії пухлин тощо.

Тестування з біологічних ефектів, як правило, недостатньо чутливе та іноді недостатньо інформативно. Присутність у тій біологічній рідині молекул інгібіторів або антагоністів може маскувати біологічну активність цитокінів. При цьому нерідко різні цитокіни виявляють однакову біологічну активність. Крім того, постановка біологічних тестів потребує спеціального додаткового оснащення, проводиться у нестандартних умовах та використовується переважно у науково-дослідних цілях. 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.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1 Гумілевська О.П., Гумілевський Б.Ю., Антонов Ю.В. Здатність лімфоцитів периферичної крові хворих на поліноз секретувати IL-4, INF при поліклональній стимуляції in vitro // Цитокіни та запалення. Матеріали міжнародної науково-практичної школи – конференції. – СПб.: 2002. – Т. 1. – С. 94-98.

2 Буліна О.В., Калініна Н.М. Аналіз параметрів цитокінової ланки імунітету у дітей, які страждають на атопічний дерматит // Цитокіни та запалення. – 2002. – № 2. – С. 92-97.

3 Скляр Л.Ф., Маркєлова Є.В. Цитокінотерапія рекомбінантним інтерлейкіном-2 (ронколейкіном) у хворих з вірусним гепатитом // Цитокіни та запалення. – 2002. – № 4. – С. 43-66.

4 Marty C., Misset B, Tamion F, et al. Circulating interleukin-8 концентрації в пацієнтів з множинними органами рішучості з septic і nonseptic origin // Critical Care Medicine. – 1994. – V. 22. – P. 673-679.

5 Шаїмова В.А., Симбірцев, АЮ.Котов. Прозапальні цитокіни при різних типах перебігу гнійної виразки рогівки // Цитокіни та запалення. Матеріали міжнародної науково – практичної школи. – СПб.: 2002. – № 2. – С. 52-58.

6 Teitelbaum S.L. Bone resorption by osteoclasts // Science. – 2000. – V. 289. – P. 1504-1508.

7 Борисов Л.Б. Медична мікробіологія, вірусологія, імунологія – К.: 2002. – 736 с.

8 У.Пол Імунологія. - М: Мир,1987. – 274 с.

9 Г.Фрімел Імунологічні методи. - М: Медицина, 1987. - 472 с.

10 А.В.Караулов Клінічна імунологія. - М: Медичне інформаційне агентство, 1999 - 604 с.

11 Лебедєв К.А., Понякіна І.Д. Імунна недостатність. – М.: Медична книга, 2003 – 240 с.

12 Дж. Клаус Лімфоцити. Методи. - М: Мир, 1990. - 214 с.

13 Меньшиков І.В., Берулова Л.В. Основи імунології. Лабораторний практикум – Іжевськ: 2001. – 134 с.

14 Петров Р.В. Імунологія. - М: Медицина, 1987. - 329 с.

15 Ройт А. Основи імунології. - М: Мир, 1991. - 327 с.

16 Тотолян А.А., Фрейдлін І.С.// Клітини імунної системи. 1,2 том. -Санкт-Петербург, Наука, – 2000 – 321с.

17 Стефанії Д.В., Вельтіщев Ю.Є. Клінічна імунологія дитячого віку - М: Медицина, 1996. - 383 с.

18 Фрейдлін І.С., Тотолян А.А. Клітини імунної системи. – СПб.: Наука, 2001. – 391 с.

19 Хаїтов Р.М., Ігнатьєва Г.А., Сидорова І.Г. Імунологія. – М.: Медицина, 2000. – 430 с.

20 Хаїтов Р.М., Пінегін Б.В., Істамов Х.І. Екологічна імунологія. - М: ВНІРО, 1995. - 219 с.

21 Бєляєва О. В., Кеворков Н. Н. Вплив комплексної терапії на показники місцевого імунітету хворих на пародонтит // Цитокіни та запалення. – 2002. – Т. 1. – № 4. – С. 34-37.

22 Y.T. Chang Cytokine gene polymorphisms in Chinese patients with psoriasis // British Journal of Dermatology. – 2007. -Vol. 156. – P. 899-905.

23 W. Baran IL-6 і IL-10 promoteir gene polymorphiisms in psoriasis vulgaris // Acta Derm Venereol. – 2008. – Vol. 88. -P. 113-116.

24 L. Borska Імунологічні зміни в TNF-alpha, sE-selectin, sP-selectin, sICAM-1, і IL-8 в педіатричних пацієнтів, потерпілих з псоріазіями з goeckerman regimen // Pediatric Dermatology. – 2007. – Vol. 24. - №6. - P. 607-612.

25 M. O"Kane Increased expression of orphan nuclear receptor NURR1 в psoriasis and modulation following TNF-а inhibition // Journal of Investigative Dermatology. - 2008. - Vol. 128. - P. 300-310.

26 G. Fiorino Review article: anti TNF-a induced psoriasis у пацієнтів з inflammatory bowel disease // Aliment Pharmacol Ther. – 2009. – Vol. 29. – P. 921-927.

27 A.M. Tobin, B. Kirby TNFa inhibitors in treatment of psoriasis and psoriatic arthritis // Biodrugs. – 2005. – Vol. 19. – № 1. – P. 47-57.

28 А.В. Serwin Tumour некросії factor alpha (TNF-a), що надають enzym і soluble TNF-a receptor type 1 в psoriasis пацієнтів у відношенні до хронічної алкогольної consumption // Journal European Academy of Dermatology and Venereology. -2008. - Vol. 22. – P. 712-717.

29 O. Arican Serum рівнів TNF-a, IFN-y, IL-6, IL-8, IL-12, IL-17, і IL-18 в пацієнтів з активною соціалізацією і коректуванням з часткою severity // Mediators of Inflammation . – 2005. – Vol. 5. – P. 273-279.

30 A. Mastroianni Cytokine profiles протягом infliximab монотерапії в psoriatic arthritis // British Journal of Dermatology. -2005. - Vol. 153. – P. 531-536.

А.Ш. Орадова, К.З. Садуакасова, С.Д. Лісова

С.Ж. Асфендіярів атиндаги К,азац ¥лттиц медицина університету Наркологія дружині психіатрія кафедраси, гилими клінікалиц-діагностикалиц зертхана

ЦИТОКІННИН, ЗЕРТХАНАЛЬЩ ДІАГНОСТИКАСИ

Тушн: Шолуи бул вулкен назар ман,види белшген дружині сура; кекейкесп K;a3ipri уа;итта ер TYрлі біологіяли; суйьщтик; тарда імун кузирли жасушаларди функціоналди; белсендшкт багалауда цитокіндердщ мазмунію дружині імунді жауаптин, реттеук

ТYЙiндi сезiр: цитокін, імунітет; атисти хімія.

A.Sh. Орадова, К.З. Садуакасова, SD. Lesova

Asfendiyarov Kazakh National Medical University, Department of Psychiatry and Narcology, Scientific Clinical and Diagnostic Laboratory

LABORATORY DIAGNOSIS OF CYTOKINES

Resume: У цьому review, paid great attention to critical and emerging issues currently cytokine content in different biological fluids in assessment of functional active of inmune cells and regulation of the immune response. Keywords: cytokines, імунологія.

УДК 616.831-005.1-056:616.12-008.331.1

А.Ш. Орадова, А.Д. Сапаргалієва, Б.К. Дюсембаєв

Національний медичний університет імені С.Д. Асфендіярова, кафедра патологічної анатомії

МОЛЕКУЛЯРНІ МАРКЕРИ РОЗВИТКУ ІШЕМІЧНОГО ІНСУЛЬТУ (ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ)

Останнім часом значну кількість досліджень присвячено пошуку спадкових факторів, що привертають до розвитку судинних захворювань мозку. Один із головних напрямів у цих дослідженнях - вивчення ролі генів-кандидатів. У цьому огляді ми систематизували результати молекулярно-генетичних досліджень останніх років щодо вивчення зв'язку різних класів «кандидатних генів» з ризиком розвитку ішемічних інсультів у людини. Ключові слова: ішемічний інсульт, гени-кандидати.

В даний час досить добре вивчена роль таких факторів ризику розвитку ішемічного інсульту, як артеріальна гіпертензія, атеросклероз, порушення ритму серця, інфаркт, куріння, цукровий діабет, порушення ліпідного обміну, зміни в системі гемостазу, застосування оральних контрацептивів, зловживання

алкоголем та ін. Відомо, що тяжкість ішемічного інсульту зростає при поєднанні кількох факторів ризику, серед яких значними є артеріальна гіпертензія, гіперхолестеринемія, збільшення рівня ліпопротеїнів низької густини, куріння. Впровадження у клінічну практику раціональної

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.

Загальна характеристика цитокінів. Цитокіни - найчисленніша, найбільш важлива і універсальна у функціональному відношенні група гуморальних факторів системи імунітету, однаково важлива для реалізації вродженого та адаптивного імунітету. Цитокіни беруть участь у багатьох процесах; їх не можна назвати факторами, що відносяться виключно до імунної системи, оскільки вони відіграють важливу роль у кровотворенні, тканинному гомеостазі, міжсистемної передачі сигналів.

Цитокіни можна визначити, як білкові або поліпептидні фактори, позбавлені специфічності щодо антигенів, що продукуються переважно активованими клітинами кровотворної та імунної систем та опосередковують міжклітинні взаємодії при кровотворенні, запаленні, імунних процесах та міжсистемних комунікаціях.

Цитокіни різняться за будовою, біологічною активністю та іншими властивостями. Однак поряд з відмінностями цитокіни мають загальні властивості, характерні для даного класу біорегуляторних молекул:

  • · Цитокіни – це, як правило, глікозильовані поліпептиди середньої молекулярної маси (менше 30 кD).
  • · Цитокіни виробляються клітинами імунної системи та іншими клітинами (наприклад, ендотелією, фібробластами та ін.) у відповідь на активуючий стимул (патогенасоційовані молекулярні структури, антигени, цитокіни та ін.) і беруть участь у реакціях вродженого та адаптивного імунітету, регулюючи їх силу . Деякі цитокіни синтезуються конститутивно.
  • · Секреція цитокінів – короткий за часом процес. Цитокіни не зберігаються як преформовані молекули, які синтез починається завжди з транскрипції генів. Клітини виробляють цитокіни у низькій концентрації (пікограми на мілілітр).
  • · У більшості випадків цитокіни продукуються та діють на клітини-мішені, що знаходяться в безпосередній близькості (короткодистантна дія). Основне місце дії цитокінів – міжклітинний синапс.
  • · Надмірність системи цитокінів проявляється у тому, кожен тип клітин здатний продукувати кілька цитокінів, а кожен цитокін може секретуватися різними клітинами.
  • · Для всіх цитокінів характерна плейотропність, або поліфункціональність дії. Так, прояв ознак запалення обумовлено впливом ІЛ-1, ФНПб, ІЛ-6, ІЛ-8. Дублювання функцій забезпечує надійність роботи системи цитокінів.
  • · Дія цитокінів на клітини-мішені опосередковується високоспецифічними високоафінними мембранними рецепторами, що є трансмембранними глікопротеїнами, що складаються, як правило, більш ніж з однієї субодиниці. Позаклітинна частина рецепторів відповідальна за зв'язування цитокіну. Існують рецептори, що усувають надлишок цитокінів у патологічному осередку. Це так звані рецептори-пастки. Розчинні рецептори є позаклітинним доменом мембранного рецептора, відокремлений за допомогою ферменту. Розчинні рецептори здатні нейтралізувати цитокіни, брати участь у транспорті їх у вогнище запалення та у виведенні з організму.
  • · Цитокіни працюють за принципом мережі. Вони можуть діяти узгоджено. Багато функцій, що приписуються спочатку одному цитокіну, як виявилося, обумовлені узгодженою дією декількох цитокінів (синергізм дії). Прикладами синергічної взаємодії цитокінів є стимуляція запальних реакцій (ІЛ-1, ІЛ-6 та ФНПа), а також синтезу IgE (ІЛ-4, ІЛ-5 та ІЛ-13).

Класифікація цитокінів. Існує кілька класифікацій цитокінів, що ґрунтуються на різних принципах. Традиційна класифікація відбиває історію вивчення цитокінів. Ідея про те, що цитокіни відіграють роль факторів, що опосередковують функціональну активність клітин імунної системи, виникла після відкриття гетерогенності популяції лімфоцитів та осмислення факту, що лише деякі з них – В-лімфоцити – відповідальні за утворення антитіл. Намагаючись з'ясувати, чи не грають гуморальні продукти Т-клітин роль реалізації їх функцій, почали вивчати біологічну активність чинників, які у культуральному середовищі Т-лимфоцитов (особливо активованих). Вирішення цього завдання, а також питання про гуморальні продукти моноцитів/макрофагів, що виникло незабаром, призвело до відкриття цитокінів. Спочатку їх називали лімфокінами та монокінами, залежно від того, які клітини їх продукували - Т-лімфоцити або моноцити. Невдовзі з'ясувалося, що чітко розмежувати лімфокіни та монокіни не можна, і було запроваджено загальний термін – «цитокіни». У 1979 р. на симпозіумі з лімфокінів в Інтерлакені (Швейцарія) встановили правила ідентифікації факторів цієї групи, яким надали групову назву «інтерлейкіни» (IL). Тоді ж свої назви отримали два перші члени цієї групи молекул - IL-1 та IL-2. З того часу все нові цитокіни (крім хемокінів - див. далі) отримували позначення IL і порядковий номер.

Традиційно, відповідно до біологічних ефектів, прийнято виділяти такі групи цитокінів:

  • · Інтерлейкіни (ІЛ-1-ІЛ-33) - секреторні регуляторні білки імунної системи, що забезпечують медіаторні взаємодії в імунній системі та зв'язок її з іншими системами організму. Інтерлейкіни поділяють за функціональною активністю на про- та протизапальні цитокіни, ростові фактори лімфоцитів, регуляторні цитокіни та ін.
  • · Інтерферони (ІФН) - цитокіни, що беруть участь у противірусному захисті, з вираженою імунорегуляторною дією (ІФН типу 1 - ІФН б, в, д, до,?, ф; групи ІФНподібних цитокінів - ІЛ-28А, ІЛ-28В та ІЛ-29 ; ІФН типу 2 - ІФНг).
  • · Фактори некрозу пухлини (ФНП) – цитокіни з цитотоксичною та регуляторною діями: ФНПа та лімфотоксини (ЛТ).
  • · Фактори росту гемопоетичних клітин - фактор росту стовбурових клітин (Kit-ligand), ІЛ-3, ІЛ-7, ІЛ-11, еритропоетин, тробопоетин, гранулоцитарно-макрофагальний колонієстимулюючий фактор - ГМ-КСФ, гранулоцитарний КСФ - Г-КС КСФ – М-КСФ).
  • · Хемокіни – С, СС, СГС (ІЛ-8), СХ3С – регулятори хемотаксису різних типів клітин.
  • · Фактори росту нелімфоїдних клітин – регулятори росту, диференціювання та функціональної активності клітин різної тканинної приналежності (фактор росту фібробластів – ФРФ, фактор росту ендотеліальних клітин, епідермальний фактор росту – ЕФР епідермісу) та трансформуючі фактори росту (ТФРв, ТФРб).

Поняття "цитокіни" досить важко відмежувати від поняття "ростові фактори". Більш точному розумінню поняття «інтерлейкін» (фактично збігається з поняттям «цитокін») сприяло введення Номенклатурним комітетом Міжнародного союзу імунологічних товариств у 1992 р. критеріїв, що регламентують присвоєння новим інтерлейкінам чергового номера: для цього потрібне молекулярне клонування, секвенування та секвенування унікальність його нуклеотидної послідовності, а також отримання моноклональних антитіл, що нейтралізують. Для встановлення відмінностей між інтерлейкінами та подібними факторами важливі дані про вироблення цієї молекули клітинами імунної системи (лейкоцитами) та доказ її ролі у регуляції імунних процесів. Таким чином, наголошується на обов'язковій участі інтерлейкінів у функціонуванні імунної системи. Якщо вважати, що інтерлейкінами називають усі відкриті після 1979 р. цитокіни (крім хемокінів) і, отже, ці поняття фактично тотожні, можна вважати, що такі ростові чинники, як епідермальний, фібробластний, тромбоцитарний не є цитокінами, а з трансформуючих факторів (TGF) за ознакою функціональної причетності до імунної системи лише TGF може бути віднесений до цитокінів. Однак це питання у міжнародних наукових документах суворо не регламентоване.

Чітка структурна класифікація цитокінів відсутня. Проте за особливостями їхньої вторинної структури виділяють кілька груп:

  • · Молекули з переважанням б-спіралізованих тяжів. Вони містять 4 б-спіральні домени (2 пари б-спіралей, розташованих під кутом один до одного). Вирізняють короткий і довгий (за протяжністю б-спіралей) варіанти. До першого відносять більшість цитокінів-гемопоетинів - IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-7, IL-9, IL-13, IL-21, IL-27, IFNг та M-CSF ; до другого - IL-6, IL-10, IL-11 та GM-CSF.
  • · Молекули з переважанням складчастих структур. До них відносять цитокіни сімейства фактора некрозу пухлини та лімфотоксини («в-трилисник»), сімейство IL-1 (в-сендвіч), сімейство TGF (цитокіновий вузол).
  • · Короткий б/у-ланцюг (в-пласт з прилеглими б-спіралями) - хемокіни.
  • · Змішані мозаїчні структури, наприклад, IL-12.

Останніми роками у зв'язку з ідентифікацією великої кількості нових цитокінів, іноді споріднених раніше описаним, і які утворюють із нею єдині групи, почали широко використовувати класифікацію, засновану на приналежності цитокінів до структурно-функціональним сімействам.

Ще одна класифікація цитокінів ґрунтується на структурних особливостях їх рецепторів. Як відомо, через рецептори здійснюється дія цитокінів. За особливостями структури поліпептидних кіл виділяють кілька груп цитокінових рецепторів. Класифікацію, що наводиться, застосовують саме до поліпептидних ланцюгів. До складу одного рецептора можуть входити ланцюги, що належать до різних сімейств. Важливість цієї класифікації обумовлена ​​тим, що для різних типів поліпептидних ланцюгів рецепторів характерний певний сигнальний апарат, що складається з тирозинкіназ, білків адапторів і транскрипційних факторів.

Найбільш численний тип – цитокінові гемопоетинові рецептори. Для їх позаклітинних доменів характерно наявність 4 залишків цистеїну та наявність послідовності, що містить залишки триптофану та серину - WSXWS. Домени сімейства фібронектину, що містять 4 залишки цистеїну, становлять основу рецепторів інтерферонів. Характерна риса доменів, що утворюють позаклітинну частину рецепторів сімейства TNFR, - високий вміст залишків цистеїну («багаті на цистеїн домени»). Ці домени містять 6 залишків цистеїну. Група рецепторів, позаклітинні домени яких відносять до суперсімейства імуноглобулінів, включає дві групи - рецептори для IL-1 і кілька рецепторів, цитоплазматична частина яких має тирозинкіназну активність. Тирозинкіназна активність властива цитоплазматичній частині практично всіх ростових факторів (EGF, PDGF, FGF і т.д.). Нарешті, особливу групу утворюють родопсиноподібні рецептори хемокінів, що 7-кратно пронизують мембрану. Однак не всі поліпептидні ланцюги рецепторів відповідають цій класифікації. Так, ні б-, ні в-ланцюзі рецептора IL-2 не відносять до сімейств, представлених у таблиці 3 (б-ланцюг містить домени контролю комплементу). В основні групи також не входять рецептори IL-12, загальна в-ланцюг рецепторів IL-3, IL-5, GMCSF і деякі інші поліпептидні ланцюги рецепторів.

Практично всі цитокінові рецептори (крім імуноглобуліноподібних, що мають кіназну активність) складаються з кількох поліпептидних ланцюгів. Нерідко різні рецептори містять загальні кола. Найбільш яскравий приклад - г-ланцюг, загальний для рецепторів IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15, IL-21, що позначається як г(с). Дефекти цього ланцюга відіграють важливу роль у розвитку імунодефіцитної патології. Загальна ланцюг входить до складу рецепторів GM-CSF, IL-3 і IL-5. Загальні ланцюги мають IL-7 та TSLP (б-ланцюг), а також IL-2 та IL-15, IL-4 та IL-13 (в обох випадках - в-ланцюг).

Як правило, рецептори представлені на поверхні клітин у невеликій кількості і нерідко в неповному субодиничному складі. Зазвичай у такому стані рецептори забезпечують адекватну відповідь лише за дії дуже високих доз цитокінів. При активації клітин кількість мембранних рецепторів цитокінів збільшується на порядки, більше того, ці рецептори «доукомплектовуються» поліпептидними ланцюгами, як це було показано на прикладі рецептора для IL-2. Під впливом активації число молекул цього рецептора значно зростає і в їхньому складі з'являється б-ланцюг, ген якого експресується в процесі активації. Завдяки таким змінам лімфоцит набуває здатності проліферувати у відповідь на дію IL-2.

Механізми дії цитокінів

Внутрішньоклітинна передача сигналу під час дії цитокінів. До складу С-кінцевої цитоплазматичної частини деяких цитокінових рецепторів (що відносяться до суперродини імуноглобулінів) входить домен, що має активність тирозинкінази. Усі ці кінази ставляться до розряду протоонкогенів, тобто. при зміні генетичного оточення стають онкогенами, забезпечуючи безконтрольну проліферацію клітини. Ці кінази мають власну назву. Так, кіназу, що входить до складу рецептора M-CSF, позначають як c-Fms; кіназу SCF - c-Kit; відома кіназа гемопоетичного фактора - Flt-3 (Fms-like thyrosine kinase 3). Рецептори, що мають власну кіназну активність, запускають передачу сигналу безпосередньо, оскільки їх кіназа обумовлює фосфорилювання як самого рецептора, так і прилеглих до нього молекул.

Найбільш типовий варіант прояву активності характерний для рецепторів гемопоетинового (цитокінового) типу, що містять 4 б-спіральні домени. До цитоплазматичної частини таких рецепторів примикають молекули тирозинкіназ групи Jak-кіназ (Janus-associated family kinases). У цитоплазматичній частині ланцюгів рецепторів є спеціальні ділянки для зв'язування цих кіназ (проксимальний та дистальний бокси). Всього відомо 5 Janus-кіназ - Jak1, Jak2, Jak3, Tyk1 і Tyk2. Вони в різних комбінаціях кооперуються з різними цитокіновими рецепторами, маючи спорідненість до конкретних поліпептидних ланцюгів. Так, кіназа Jak3 взаємодіє з г(с)-ланцюгом; при дефектах гена, що кодує цю кіназу, розвивається комплекс порушень в імунній системі подібний до спостерігається при дефектах гена поліпептидного ланцюга рецептора.

При взаємодії цитокіну з рецептором відбувається генерація сигналу, що призводить до формування транскрипційних факторів та активації генів, що визначають реакцію клітини на дію цитокіну. Одночасно відбувається поглинання клітиною комплексу цитокіну з рецептором та розщеплення його в ендосомах. Сама собою інтерналізація цього комплексу передачі сигналу відносини немає. Вона необхідна для утилізації цитокіну, що запобігає його накопиченню у місці активації клітин-продуцентів. Велику роль регуляції цих процесів грає спорідненість рецептора до цитокіну. Тільки за досить високого ступеня спорідненості (порядку 10-10 М) генерується сигнал і відбувається поглинання комплексу цитокіну з рецептором.

Індукція сигналу починається з аутокаталітичного фосфорилювання пов'язаних з рецептором Jak-кіназ, що запускається конформаційними змінами рецептора, які відбуваються в результаті взаємодії з цитокіном. Активовані Jak-кінази фосфорилюють цитоплазматичні фактори STAT (Signal transducers and activators of transcription), присутні в цитоплазмі неактивної мономерної формі.

Фосфорильовані мономери набувають спорідненості один до одного і димеризуються. Димери STAT переміщаються в ядро ​​і виступають як транскрипційні фактори, зв'язуючись з промоторними ділянками генів-мішеней. При дії прозапальних цитокінів активуються гени молекул адгезії, самих цитокінів, ферментів окисного метаболізму та ін.

Jak/STAT-опосередкований шлях передачі сигналів від цитокінів - основний, але з єдиний. З рецептором пов'язані як Як-киназы, а й кінази сімейства Src, і навіть PI3K. Їхня активація запускає додаткові сигнальні шляхи, що призводять до активації АР-1 та інших транскрипційних факторів. Активовані транскрипційні чинники беруть участь у передачі сигналу від цитокінів, а й у інших сигнальних шляхах.

Існують сигнальні шляхи, що у контролі біологічних ефектів цитокінів. Такі шляхи пов'язані з факторами групи SOCS (Suppressors of cytokine signaling), що містить фактор SIC та 7 факторів SOCS (SOCS-1 - SOCS-7). Включення цих факторів відбувається при активації цитокінових сигнальних шляхів, що призводить до утворення петлі негативного зворотного зв'язку. Фактори SOCS містять домен SH2, що бере участь у реалізації одного з таких процесів:

  • · Прямого інгібування Jak-кіназ в результаті зв'язування з ними та індукції їх дефосфорилування;
  • · конкуренції з факторами STAT за зв'язування з цитоплазматичною частиною цитокінових рецепторів;
  • · прискорення деградації сигнальних білків по убиквитиновому шляху.

Виключення генів SOCS призводить до порушення балансу цитокінів з переважанням синтезу IFNг і супутньої лімфопенією і посиленням апоптозу.

Особливості функціонування системи цитокінів. Цитокінова мережа.

Зі сказаного вище випливає, що при активації клітин чужорідними агентами (носіями PAMP при активації мієлоїдних клітин та антигенами при активації лімфоцитів) індукується (або посилюється до функціонально значущого рівня) як синтез цитокінів, так і експресія їх рецепторів. Це створює умови для локального прояву ефектів цитокінів. Дійсно, якщо той самий фактор активує і клітини-продуценти цитокінів, і клітини-мішені, створюються оптимальні умови для локального прояву функцій цих факторів.

Зазвичай цитокіни зв'язуються, піддаються інтерналізації і розщепленню клітиною-мішенню, практично не дифундуючи від клітин-продуцентів, що секретуються. Нерідко цитокіни бувають трансмембранними молекулами (наприклад, IL-1б і TNFб) або представляються клітинам-мішеням у зв'язаному з пептидогліканами міжклітинного матриксу стані (IL-7 та ряд інших цитокінів), що також сприяє локальному характеру їх дії.

У нормі цитокіни якщо і містяться у сироватці крові, то в концентраціях, недостатніх для прояву їх біологічних ефектів. Далі з прикладу запалення ми розглянемо ситуації, у яких цитокіни надають системне дію. Однак ці випадки завжди є виявом патології, іноді дуже серйозної. Очевидно, локальний характер дії цитокінів має для нормального функціонування організму важливе значення. Про це свідчить висока швидкість їхнього виведення через нирки. Зазвичай крива виведення цитокінів складається з двох компонентів - швидкої та повільної. Т1/2 швидкої компоненти для IL-1в становить 1,9 хв, для IL-2 - 5 хв (Т1/2 повільної становить 30-120 хв). Властивість близькодії відрізняє цитокіни від гормонів - дальнодіючих факторів (тому твердження "цитокіни - це гормони імунної системи" принципово невірно).

Для системи цитокінів характерна надмірність. Це означає, що практично будь-яку функцію, що виконується конкретним цитокіном, дублюють інші цитокіни. Саме тому виключення окремого цитокіну, наприклад, внаслідок мутації його гена, не спричиняє фатальних наслідків для організму. Дійсно, мутація гена конкретного цитокіну практично ніколи не призводить до розвитку імунодефіциту.

Наприклад, IL-2 відомий як фактор зростання Т-клітин; при штучному видаленні (шляхом генетичного нокауту) кодує його гена істотного порушення проліферації Т-клітин не виявляють, проте реєструють зміни, зумовлені дефіцитом регуляторних Т-клітин. Це пов'язано з тим, що проліферацію Т-клітин без IL-2 забезпечують IL-15, IL-7, IL-4, а також комбінації декількох цитокінів (IL-1в, IL-6, IL-12, TNFб). Так само дефект гена IL4 не призводить до значних порушень у системі В-клітин і переключення ізотипів імуноглобулінів, оскільки подібні ефекти виявляє IL-13. У той самий час деякі цитокіни немає функціональних аналогів. Найбільш відомий приклад незамінного цитокіну - IL-7, лімфопоетична дія якого, принаймні на певних етапах Т-лімфопоезу, унікальна, у зв'язку з чим дефекти генів самого IL-7 або його рецептора призводять до розвитку тяжкої комбінованої імунної недостатності (ТКІН).

Крім надмірності, в системі цитокінів проявляється й інша закономірність: цитокіни плейотропні (діють на різні мішені) та поліфункціональні (викликають різні ефекти). Так, число клітин-мішеней IL-1в і TNFб важко піддається обліку. Такі ж різноманітні викликані ними ефекти, що у формуванні комплексних реакцій: запалення, деяких етапів гемопоэза, нейротропних та інших реакцій.

Ще одна важлива риса, властива системі цитокінів, - взаємозв'язок та взаємодія цитокінів. З одного боку, ця взаємодія полягає в тому, що одні цитокіни, діючи на тлі індукторів або самостійно, викликають або посилюють (рідше пригнічують) вироблення інших цитокінів. Найбільш яскраві приклади підсилюючої дії - активність прозапальних цитокінів IL-1в і TNFб, що підсилюють власну вироблення та утворення інших прозапальних цитокінів (IL-6, IL-8, інших хемокінів). IL-12 та IL-18 є індукторами IFNг. TGFв та IL-10, навпаки, пригнічують вироблення різних цитокінів. IL-6 проявляє інгібуючу активність щодо прозапальних цитокінів, а IFNг та IL-4 взаємно пригнічують вироблення один одного та цитокінів відповідних (Th1 та Th2) груп. Взаємодія між цитокінами проявляється і на функціональному рівні: одні цитокіни посилюють або пригнічують дію інших цитокінів. Описані синергізм (наприклад, усередині групи прозапальних цитокінів) та антагонізм цитокінів (наприклад, між Th1- та Th2-цитокінами).

Сумуючи отримані дані, можна зробити висновок, що жоден з цитокінів не існує і не проявляє своєї активності ізольовано - на всіх рівнях цитокіни зазнають впливу інших представників цього класу молекул. Результат такої різноманітної взаємодії іноді може бути несподіваним. Так, при використанні з лікувальною метою високих доз IL-2 виникають небезпечні для життя побічні ефекти, деякі з яких (наприклад, шок, подібний до токсичного, без бактеріємії) вдається зняти антитілами, спрямованими не проти IL-2, а проти TNFб.

Наявність множинних перехресних взаємодій у системі цитокінів спричинила створення поняття «цитокінова мережа», що досить чітко відображає суть явища.

Для цитокінової мережі характерні такі властивості:

  • · Індуцибельність синтезу цитокінів та експресії їх рецепторів;
  • · локальність дії, обумовлена ​​скоординованою експресією цитокінів та їх рецепторів під впливом одного й того ж індуктора;
  • · Надмірність, що пояснюється перекриттям спектрів дії різних цитокінів;
  • · Взаємозв'язки та взаємодія, що виявляються на рівні синтезу та реалізації функцій цитокінів.

Цитокінова регуляція функцій клітин-мішеней здійснюється за допомогою аутокринного, паракринного чи ендокринного механізмів. Деякі цитокіни (ІЛ-1, ІЛ-6, ФНОб та ін) здатні брати участь у реалізації всіх перерахованих механізмів.

Відповідь клітини на вплив цитокіну залежить від кількох факторів:

  • · Від типу клітин та їх вихідної функціональної активності;
  • · Від локальної концентрації цитокіну;
  • · Від присутності інших медіаторних молекул.

Таким чином, клітини-продуценти, цитокіни та специфічні для них рецептори на клітинах мішені формують єдину медіаторну мережу. Саме набір регуляторних пептидів, а не індивідуальні цитокіни, визначають остаточну відповідь клітини. Нині система цитокінів сприймається як універсальна система регуляції лише на рівні цілісного організму, що забезпечує розвиток захисних реакцій (наприклад, при інфекції).

В останні роки склалося уявлення про систему цитокінів, яка об'єднує:

  • 1) клітини-продуценти;
  • 2) розчинні цитокіни та їх антагоністи;
  • 3) клітини-мішені та їх рецептори.

Порушення різних компонентів системи цитокінів призводять до розвитку численних патологічних процесів, тому виявлення дефектів у цій регуляторній системі має важливе значення для правильної постановки діагнозу і призначення адекватної терапії.

Основні компоненти системи цитокінів.

Клітини-продуценти цитокінів

I. Основну групу клітин-продуцентів цитокінів в адаптивній імунній відповіді становлять лімфоцити. Клітини, що покоїться, не секретують цитокіни. При розпізнаванні антигену та за участю рецепторних взаємодій (CD28-CD80/86 для Т-лімфоцитів і СD40-CD40L для В-лімфоцитів) відбувається активація клітин, що призводить до транскрипції генів цитокінів, трансляції та секреції глікозильованих пептидів.

CD4 Т-хелпери представлені субпопуляціями: Тh0, Тh1, Тh2, Тh17, Tfh, які різняться між собою спектром цитокінів, що секретуються у відповідь на різні антигени.

Тh0 виробляють широкий спектр цитокінів у дуже низьких концентраціях.

Напрямок диференціювання Th0 визначає розвиток двох форм імунної відповіді з переважанням гуморальних або клітинних механізмів.

Природа антигену, його концентрація, локалізація у клітині, тип антигенпрезентуючих клітин та певний набір цитокінів регулюють напрямок диференціювання Тh0.

Дендритні клітини після захоплення та процесингу антигену представляють антигенні пептиди Th0 клітинам і виробляють цитокіни, що регулюють напрямок їх диференціювання в ефекторні клітини. ІЛ-12 індукує синтез ІФНг Т-лімфоцитами та ]ЧГК. ІФН забезпечує диференціювання ТИ1, які починають секретувати цитокіни (ІЛ-2, ІФНу, ІЛ-3, ФНОа, лімфотоксин), що регулюють розвиток реакцій на внутрішньоклітинні патогени (гіперчутливості уповільненого типу (ГЗТ) і різні типи клітинної цитотоксичності).

ІЛ-4 забезпечує диференціювання Тh0 ​​Тh2. Активовані Тh2 виробляють цитокіни (ІЛ-4, ІЛ-5, ІЛ-6, ІЛ-13 та ін), що визначають проліферацію В-лімфоцитів, їх подальшу диференціювання в плазматичні клітини та розвиток реакцій антителогенезу, переважно на позаклітинні патогени.

ІФНг негативно регулює функцію Тh2-клітин і, навпаки, ІЛ-4, ІЛ-10, що секретуються Тh2, пригнічують функцію Тh1. Молекулярний механізм цієї регуляції пов'язаний із транскрипційними факторами. Експресія Т-bet та STAT4, детермінована ІФНу, спрямовує диференціювання Т-клітин шляхом Тh1 і супресує розвиток Тh2. ІЛ-4 індукує експресію GATA-3 і STAT6, що відповідно забезпечує перетворення наївних Тh0 Тh2-клітини.

В останні роки описана особлива субпопуляція Т-клітин хелперів (Тh17), які продукують ІЛ-17. Члени сімейства ІЛ-17 можуть експресуватися активованими клітинами пам'яті (CD4CD45RO), у5Т-клітинами, клітинами NKT, нейтрофілами, моноцитами під впливом ІЛ-23, ІЛ-6, ТФРв, що виробляються макрофагами і дендритними клітинами. Основним диференціювальним фактором у людини є ROR-C, у мишей – ROR-гl. Показано кардинальну роль ІЛ-17 у розвитку хронічного запалення та аутоімунної патології.

Крім того, Т-лімфоцити в тимусі можуть диференціюватися в природні клітини-регулятори (Treg), що експресують поверхневі маркери CD4+ CD25+ та транскрипційний фактор FOXP3. Ці клітини здатні пригнічувати імунну відповідь, опосередкований Тh1 і Тh2-клітинами, шляхом прямого міжклітинного контакту та синтезу ТФРв та ІЛ-10.

Т-цитотоксичні клітини (CD8+), природні кілери - слабкі продуценти цитокінів, таких як інтерферони, ФНВа та лімфотоксини.

Надмірна активація однієї із субпопуляцій Тh може визначити розвиток одного з варіантів імунної відповіді. Хронічна незбалансованість активації Тh здатна призвести до формування імунопатологічних станів, пов'язаних із проявами алергії, аутоімунної патології, хронічних запальних процесів та ін.

ІІ. У системі вродженого імунітету основними продуцентами цитокінів є клітини ряду мієлоїдів. За допомогою Toll-подібних рецепторів (TLR) вони розпізнають подібні молекулярні структури різних патогенів, так звані патогенасоційовані молекулярні бактерій, пептидогліканів грам, СрG повторами, та ін В результаті такої взаємодії з TLR запускається внутрішньоклітинний каскад передачі сигналу, що призводить до експресії генів двох основних груп цитокінів: прозапальних та ІФН типу 1. Головним чином ці цитокіни (ІЛ-1, -6, -8, -12 , ФНВа, ГМ-КСФ, ІФН, хемокіни та ін) індукують розвиток запалення та беруть участь у захисті організму від бактеріальних та вірусних інфекцій.

ІІІ. Клітини, що не належать до імунної системи (клітини сполучної тканини, епітелію, ендотелію), конститутивно секретують аутокринні фактори росту (ФРФ, ЄФР, ТФРр та ін.). та цитокіни, що підтримують проліферацію гемопоетичних клітин

Надмірна експресія цитокінів небезпечна для організму і може призвести до надмірної запальної реакції, острофазової відповіді. У регуляції вироблення прозапальних цитокінів беруть участь різні інгібітори. Так, описано ряд речовин, які неспецифічно пов'язують цитокін ІЛ-1 та перешкоджають прояву його біологічної дії (а2-макроглобулін, С3-компонент комплементу, уромодулін). Специфічними інгібіторами ІЛ-1 можуть бути розчинні рецептори-пастки, антитіла та рецепторний антагоніст ІЛ-1 (ІЛ-1RA). При розвитку запалення відбувається посилення експресії гена ІЛ-1RA. Але і в нормі цей антагоніст присутній у крові у високій концентрації (до 1 нг/мл і більше), блокуючи дію ендогенного ІЛ-1.

Клітини-мішені

Дія цитокінів на клітини-мішені опосередковуються через специфічні рецептори, що зв'язують цитокіни з дуже високою афінністю, причому окремі цитокіни можуть використовувати загальні субодиниці рецепторів. Кожен цитокін зв'язується із своїм специфічним рецептором.

Рецептори цитокінів є трансмембранними білками і діляться на 5 основних типів. Найбільш поширений так званий гемопоетиновий тип рецепторів, що мають два екстраклітинні домени, один з яких містить загальну послідовність амінокислотних залишків двох повторів триптофану та серину, розділених будь-якою амінокислотою (WSXWS-мотив). Другий тип рецепторів може мати два позаклітинних домени з великою кількістю консервативних цистеїнів. Це рецептори сімейства ІЛ-10 та ІФН. Третій тип представлений рецепторами цитокінів, що належать до групи ФНП. Четвертий тип рецепторів цитокінів належить до суперродини імуноглобулінових рецепторів, що мають позаклітинні домени, що нагадують за будовою домени молекул імуноглобулінів. П'ятий тип рецепторів, що зв'язують молекули сімейства хемокінів, представлений трансмембранними білками, що перетинають клітинну мембрану у 7 місцях. Рецептори цитокінів можуть існувати у розчинній формі, зберігаючи здатність зв'язувати ліганди.

Цитокіни здатні впливати на проліферацію, диференціювання, функціональну активність та апоптоз клітин-мішеней. Прояв біологічної активності цитокінів у клітинах-мішенях залежить від участі різних внутрішньоклітинних систем у передачі сигналу від рецептора, що пов'язано з особливостями клітин-мішеней. Сигнал до апоптозу проводиться, зокрема, за допомогою специфічної ділянки сімейства рецепторів ФНП, так званого домену «смерті». Диференціювальний та активуючий сигнали передаються за допомогою внутрішньоклітинних білків Jak-STAT - сигнальних трансдукторів та активаторів транскрипції. G-білки беруть участь у передачі сигналу від хемокінів, що призводить до посилення міграції та адгезії клітин.

Останній компонент - цитокіни та їх антагоністи були описані вище.