Курсовая Определение цитокинов
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Содержание.
Введение.
1.Общая характеристика и классификация цитокинов.
1.1.Механизмы действия.
1.2Свойства цитокинов.
1.3Роль цитокинов в регуляции физиологических функций организма.
2.Особые исследования цитокинов.
2.1Значение цитокинов в патогенезе воспалительных заболеваний толстой кишки у детей.
2.2.Роль оксида азота и цитокинов в развитии синдрома острого повреждения легких.
3.Методы определения цитокинов
3.1.Определение биологической активности цитокинов
3.2.Количественное определение цитокинов с помощью антител
3.3.Определение цитокинов методом иммуноферментного анализа.
3.3.1Фактор некроза опухолей-альфа.
3.3.2Гамма-интерферон.
3.3.3Интерлейкин-4
3.3.4Интерлейкин-8
3.3.5Рецепторный антагонист интерлейкина-1.
3.3.6Альфа-интерферон.
3.3.7Антитела к альфа-ИНФ.
4.Иммунотропные препараты на основе цитокинов.
Список использованной литературы.
Заключение.
Введение.
С момента описания первых цитокинов прошло немного времени. Однако их исследование привело к выделению обширного раздела знаний - цитокинологии, являющейся неотъемлемой частью различных областей знания и, в первую очередь, иммунологии, давшей мощнейший толчок к изучению этих медиаторов. Цитокинология пронизывает все клинические дисциплины, начиная от этиологии и патогенеза заболеваний и заканчивая профилактикой и лечением различных патологических состояний. Следовательно, научным исследователям и клиницистам необходимо ориентироваться в разнообразии регуляторных молекул и иметь ясное представление о роли каждого из цитокинов в изучаемых процессах.[2] Все клетки иммунной системы имеют определенные функции и работают в четко согласованном взаимодействии, которое обеспечивается специальными биологически активными веществами - цитокинами - регуляторами иммунных реакций. Цитокинами назвали специфические белки, с помощью которых разнообразные клетки иммунной системы могут обмениваться друг с другом информацией и осуществлять координацию действий. Набор и количества цитокинов, действующих на рецепторы клеточной поверхности, - "цитокиновая среда" - представляют собой матрицу взаимодействующих и часто меняющихся сигналов. Эти сигналы носят сложный характер из-за большого разнообразия цитокиновых рецепторов и из-за того, что каждый из цитокинов может активировать или подавлять несколько процессов, включая свой собственный синтез и синтез других цитокинов, а также образование и появление на поверхности клеток цитокиновых рецепторов.[7] Целью нашей работы является изучение цитакинов, их функций и свойств, а так же возможное применение их в медицине. Цитокины - это небольшие белки (мол. масса от 8 до 80 КДа), действующие аутокринно (т.е. на клетку, которая их продуцирует) или паракринно (на клетки, расположенные вблизи). Образование и высвобождение этих высокоактивных молекул происходит кратковременно и жестко регулируется.
Литературный обзор.
Общая характеристика и классификация цитокинов.
Цитокины представляют собой группу полипептидных медиаторов межклеточного взаимодействия, участвующих главным образом в формировании и регуляции защитных реакций организма при внедрении патогенов и нарушении целостности тканей, а также в регуляции ряда нормальных физиологических функций. Цитокины могут быть выделены в новую самостоятельную систему регуляции, существующую наряду с нервной и эндокринной системами поддержания гомеостаза, причем, все три системы тесно взаимосвязаны и взаимозависимы. За последние два десятилетия клонированы гены большинства цитокинов и получены рекомбинантные аналоги, полностью повторяющие биологические свойства природных молекул. Сейчас известно уже более 200 индивидуальных веществ, относящихся к семейству цитокинов. История изучения цитокинов началась в 40-е годы ХХ века. Именно тогда были описаны первые эффекты кахектина – фактора, присутствовавшего в сыворотке крови и способного вызывать кахексию или снижение веса тела. В дальнейшем данный медиатор удалось выделить и показать его идентичность фактору некроза опухолей (ФНО). В то время изучение цитокинов проходило по принципу обнаружения какого-либо одного биологического эффекта, служившего отправной точкой для названия соответствующего медиатора. Так в 50-е годы назвали интерферон (ИФН) из-за способности интерферировать или повышать сопротивляемость при повторной вирусной инфекции. Интерлейкин-1 (ИЛ-1) тоже вначале назывался эндогенным пирогеном в противовес бактериальным липополисахаридам, считавшимся экзогенными пирогенами. Следующий этап изучения цитокинов, относящийся к 60-70 годам, связан с очисткой природных молекул и всесторонней характеристикой их биологического действия. К этому времени относится открытие Т-клеточного ростового фактора, известного теперь как ИЛ-2, и целого ряда других молекул, стимулирующих рост и функциональную активность Т-, В-лимфоцитов и других типов лейкоцитов. В 1979 году для их обозначения и систематизации был предложен термин «интерлейкины», то есть медиаторы, осуществляющие связь между лейкоцитами. Однако очень скоро выяснилось, что биологические эффекты цитокинов распространяются далеко за пределы иммунной системы, и поэтому более приемлемым стал ранее предложенный термин «цитокины», сохранившийся и по сей день. Революционный поворот в изучении цитокинов произошел в начале 80-х годов после клонирования генов интерферона мыши и человека и получения рекомбинантных молекул, полностью повторявших биологические свойства природных цитокинов. Вслед за этим удалось клонировать гены и других медиаторов из данного семейства. Важной вехой в истории цитокинов стало клиническое применение рекомбинантных интерферонов и особенно рекомбинантного ИЛ-2 для лечения рака. 90-е годы ознаменовались открытием субъединичного строения рецепторов цитокинов и формированием понятия «цитокиновая сеть», а начало XXI века - открытием многих новых цитокинов путем генетического анализа. К цитокинам относят интерфероны, колониестимулирующие факторы (КСФ), хемокины, трансформирующие ростовые факторы; фактор некроза опухолей; интерлейкины со сложившимися исторически порядковыми номерами и некоторые другие эндогенные медиаторы. Интерлейкины, имеющие порядковые номера, начиная с 1, не относятся к одной подгруппе цитокинов, связанных общностью функций. Они в свою очередь могут быть разделены на провоспалительные цитокины, ростовые и дифференцировочные факторы лимфоцитов, отдельные регуляторные цитокины. Название «интерлейкин» присваивается вновь открытому медиатору в том случае, если соблюдены следующие критерии, выработанные номенклатурным комитетом Международного союза иммунологических обществ: молекулярное клонирование и экспрессия гена изучаемого фактора, наличие уникальной нуклеотидной и соответствующей ей аминокислотной последовательности, получение нейтрализующих моноклональных антител. Кроме того новая молекула должна продуцироваться клетками иммунной системы (лимфоцитами, моноцитами или другими типами лейкоцитов), иметь важную биологическую функцию в регуляции иммунного ответа, а также дополнительные функции, из-за чего ей не может быть дано функциональное название. Наконец, перечисленные свойства нового интерлейкина должны быть опубликованы в рецензируемом научном издании. Классификация цитокинов может проводиться по их биохимическим и биологическим свойствам, а также по типам рецепторов, посредством которых цитокины осуществляют свои биологические функции. Классификация цитокинов по строению (Табл. 1) учитывает не только аминокислотную последовательность, но прежде всего третичную структуру белка, более точно отражающую эволюционное происхождение молекул.
Таблица 1. Классификация цитокинов по строению.
Клонирование генов и анализ строения рецепторов цитокинов показали, что также, как и сами цитокины эти молекулы могут быть разделены на несколько типов согласно сходству аминокислотных последовательностей и особенностям организации внеклеточных доменов (Табл. 2). Одно из наиболее крупных семейств рецепторов цитокинов называется семейством гемопоэтиновых рецепторов или семейством цитокиновых рецепторов I типа. Особенностью строения этой группы рецепторов является наличие в молекуле 4 цистеинов и последовательности аминокислот Trp-Ser-X-Trp-Ser (WSXWS), расположенной на небольшом расстоянии от клеточной мембраны. II класс цитокиновых рецепторов взаимодействует с интерферонами и с ИЛ-10. Оба первых типа рецепторов имеют гомологию друг с другом. Следующие группы рецепторов обеспечивают взаимодействие с цитокинами семейства фактора некроза опухолей и семейства ИЛ-1. В настоящее время известно более 20 различных рецепторов хемокинов, взаимодействующих с разной степенью аффинности с одним или несколькими лигандами хемокинового семейства. Рецепторы хемокинов принадлежат к суперсемейству родопсиновых рецепторов, имеют 7 трансмембранных доменов и проводят сигнал с участием G-белков.
[7].
Таблица 2. Классификация рецепторов цитокинов.
Многие рецепторы цитокинов состоят из 2-3 субъединиц, кодируемых разными генами и экспрессируемых независимо. При этом для формирования высокоаффинного рецептора требуется одновременное взаимодействие всех субъединиц. Примером подобной организации рецепторов цитокинов служит строение рецепторного комплекса ИЛ-2. Удивительным оказалось открытие того факта, что отдельные субъединицы рецепторного комплекса ИЛ-2 являются общими для ИЛ-2 и некоторых других цитокинов. Так, β-цепь является одновременно компонентом рецептора для ИЛ-15, а γ-цепь служит общей субъединицей рецепторов для ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-7, ИЛ-9, ИЛ-15 и ИЛ-21. Это означает, что все упомянутые цитокины, рецепторы которых также состоят из 2-3 индивидуальных полипептидов, используют γ-цепь в качестве компонента своих рецепторов, причем, компонента, ответственного за проведение сигнала. Во всех случаях специфичность взаимодействия для каждого цитокина обеспечивается другими субъединицами, отличающимися по структуре. Среди рецепторов цитокинов существуют еще 2 общих рецепторных субъединицы, проводящих сигнал после взаимодействия с разными цитокинами. Это общая рецепторная субъединица βc (gp140) для рецепторов ИЛ-3, ИЛ-5 и ГМ-КСФ, а также рецепторная субъединица gp130, общая для членов семейства ИЛ-6. Присутствие общей сигнальной субъединицы в рецепторах цитокинов служит одним из подходов для их классификации, так как позволяет найти общность как в строении лигандов, так и в биологических эффектах.
В таблице 3 приведена объединенная структурно-функциональная классификация, где все цитокины разделены на группы, в первую очередь с учетом их биологической активности, а также указанных выше особенностей строения молекул цитокинов и их рецепторов.
Таблица 3. Структурно-функциональная классификация цитокинов.
| № | Семейства цитокинов | Подгруппы и лиганды | Основные биологические функции |
| 1 | Интерфероны I типа | ИФН a,b,d,k,w,t, ИЛ-28, ИЛ-29 (ИФН l) | Противовирусная активность, антипролиферативное, иммуномодулирующее действие |
| 2 | Факторы роста гемопоэтических клеток | Фактор стволовых клеток (kit-ligand, steel factor), Flt-3 ligand, Г-КСФ, М-КСФ, ИЛ-7, ИЛ-11 Лиганды gp140: ИЛ-3, ИЛ-5, ГМ-КСФ | Стимуляция пролиферации и дифференцировки различных типов клеток предшественников в костном мозге, активация кроветворения Эритропоэтин, Тромбопоэтин |
| 3 | Суперсемейство интерлейкина-1 и ФРФ | Семейство ФРФ: Кислый ФРФ, основной ФРФ, ФРФ3 – ФРФ23 Семейство ИЛ-1 (F1-11): ИЛ-1α, ИЛ-1β, Рецепторный антагонист ИЛ-1, ИЛ-18, ИЛ-33 и др. | Активация пролиферации фибробластов и эпителиальных клеток Провоспалительное действие, активация специфического иммунитета |
| 4 | Семейство фактора некроза опухолей | ФНО, лимфотоксины α и β, Fas-лиганд и др. | Провоспалительное действие, регуляция апоптоза и межклеточного взаимодействия иммунокомпетентных клеток |
| 5 | Семейство интерлейкина-6 | Лиганды gp130: ИЛ-6, ИЛ-11, ИЛ-31, Онкостатин-М, Кардиотропин-1, Leukemia inhibitory factor, Ciliary neurotrophic factor | Провоспалительное и иммунорегуляторное действие |
| 6 | Хемокины | СС, СХС (ИЛ-8), СХ3С, С | Регуляция хемотаксиса различных типов лейкоцитов |
| 7 | Семейство интерлейкина-10 | ИЛ-10,19,20,22,24,26 | Иммуносупрессивное действие |
| 8 | Cемейство интерлейкина-12 | ИЛ-12,23,27 | Регуляция дифференцировки Т-лимфоцитов хелперов |
| 9 | Цитокины Т-хелперных клонов и регулирующие функции лимфоцитов | Т-хелперы 1 типа: ИЛ-2, ИЛ-15, ИЛ-21, ИФНg Т-хелперы 2 типа: ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-10, ИЛ-13 Лиганды γ-цепи рецептора ИЛ-2: ИЛ-2 ИЛ-4 ИЛ-13 ИЛ-7 ТСЛП ИЛ-9 ИЛ-15 ИЛ-21 | Активация клеточного иммунитета Активация гуморального иммунитета, иммуномодулирующее действие Стимуляция дифференцировки, пролиферации и функциональных свойств различных типов лимфоцитов, ДК, НК клеток, макрофагов и др. |
| 10 | Семейство интерлейкина 17 | ИЛ-17A, B, C, D, E, F | Активация синтеза провоспалительных цитокинов |
| 11 | Суперсемейство фактора роста нервов, тромбоцитарного ростового фактора и трансформирующих ростовых факторов | Семейство фактора роста нервов: ФРН, мозговой нейротрофический фактор Факторы роста из тромбоцитов (PDGF), ангиогенные ростовые факторы (VEGF) Семейство ТРФ: ТРФb, активины, ингибины, Nodal, Bone morphogenic proteins, Mullerian inhibitory substance | Регуляция воспаления, ангиогенеза, функционирования нейронов, эмбрионального развития и регенерации тканей |
| 12 | Семейство эпидермального ростового фактора | ЭРФ, ТРФα и др. | Стимуляция пролиферации различных типов клеток |
| 13 | Семейство инсулиноподобных ростовых факторов | ИРФ-I, ИРФ-II | Стимуляция пролиферации различных типов клеток |
Первая группа включает интерфероны I типа и является наиболее простой по организации, так как все включенные в нее молекулы имеют сходное строение и во многом одинаковые функции, связанные с противовирусной защитой. Во вторую группу вошли факторы роста и дифференцировки гемопоэтических клеток, стимулирующие развитие кроветворных клеток-предшественников, начиная от стволовой клетки. В эту группу включены цитокины, узко специфичные для отдельных линий дифференцировки кроветворных клеток (эритропоэтин, тромбопоэтин, а также ИЛ-7, действующий на предшественники Т- В-лимфоцитов), а также цитокины с более широким спектром биологической активности, такие как ИЛ-3, ИЛ-11, колониестимулирующие факторы. В составе этой группы цитокинов выделены лиганды gp140, имеющие общую рецепторную субъединицу, а также тромбопоэтин и эритропоэтин в силу сходства структурной организации молекул. Цитокины суперсемейства ФРФ и ИЛ-1 имеют высокую степень гомологии и сходное строение белков, что подтверждает общность происхождения. Тем не менее, по проявлениям биологической активности ФРФ во многом отличается от агонистов семейства ИЛ-1. Семейство молекул ИЛ-1 в настоящее время кроме функциональных названий имеет обозначения F1-F11, где F1 соответствует ИЛ-1α, F2 - ИЛ-1β, F3 – рецепторному антагонисту ИЛ-1, F4 - ИЛ-18. Остальные члены семейства открыты в результате генетического анализа и обладают достаточно высокой гомологией с молекулами ИЛ-1, однако, их биологически функции полностью не выяснены. Следующие группы цитокинов включают семейства ИЛ-6 (лиганды общей рецепторной субъединицы gp130), фактора некроза опухолей и хемокины, представленные наибольшим числом индивидуальных лигандов и перечисленные полностью в соответствующих главах. Семейство фактора некроза опухолей сформировано в основном на основании сходства в строении лигандов и их рецепторов, состоящих из трех нековалентно связанных одинаковых субъединиц, формирующих биологически активные молекулы. В то же время по биологическим свойствам в данное семейство включены цитокины с достаточно разными активностями. Например, ФНО является одним из наиболее ярких провоспалительных цитокинов, Fas-лиганд вызывает апоптоз клеток мишеней, а CD40-лиганд обеспечивает стимулирующий сигнал при межклеточном взаимодействии Т- и В-лимфоцитов. Такие различия в биологической активности структурно сходных молекул определяются в первую очередь особенностями экспрессии и строения их рецепторов, например наличием или отсутствием внутриклеточного домена «смерти», определяющего апоптоз клеток. Семейства ИЛ-10 и ИЛ-12 в последние годы также пополнились новыми членами, получившими порядковые номера интерлейкинов. Далее следует очень сложная группа цитокинов, представляющая собой медиаторы функциональной активности Т-лимфоцитов хелперов. Включение в эту группу основано на двух основных принципах: 1) принадлежность к цитокинам, синтезируемым Тх1 или Тх2, что определяет развитие преимущественно гуморального или клеточного типа иммунологических реакций, 2) наличие общей рецепторной субъединицы – гамма цепи рецепторного комплекса ИЛ-2. Среди лигандов гамма цепи дополнительно выделен ИЛ-4, имеющий также общие рецепторные субъединицы с ИЛ-13, что во многом определяет частично перекрывающуюся биологическую активность этих цитокинов. Аналогично выделен ИЛ-7, имеющий общность строения рецепторов с ТСЛП. Преимущества приведенной классификации связаны с одновременным учетом биологических и биохимических свойств цитокинов. Целесообразность такого подхода в настоящее время подтверждается открытием новых цитокинов путем генетического анализа генома и поиска структурно похожих генов. Благодаря этому методу существенно расширилось семейство интерферонов I типа, ИЛ-1, ИЛ-10, ИЛ-12, появилась новое семейство цитокинов аналогов ИЛ-17, уже состоящее из 6 членов. По-видимому в ближайшее время появление новых цитокинов будет происходить значительно медленнее, так как анализ генома человека практически закончен. Изменения скорее всего возможны за счет уточнения вариантов лиганд-рецепторных взаимодействий и биологических свойств, которые позволят классификации цитокинов прибрести окончательный вид. [5]
Механизмы действия.
Б. Рецепторы цитокинов. Цитокины — гидрофильные сигнальные вещества, действие которых опосредовано специфическими рецепторами на внешней стороне плазматической мембраны. Связывание цитокинов с рецептором (1) приводит через ряд промежуточных стадий (2-5) к активации транскрипции определенных генов (6).Сами цитокиновые рецепторы не обладают тирозинкиназной активностью (за немногими исключениями). После связывания с цитокином (1) молекулы рецептора ассоциируют, образуя гомодимеры. Кроме того, они могут образовывать гетеродимеры за счет ассоциации с белками-переносчиками сигнала [БПС (STP)] или стимулировать димеризацию самих БПС (2). Цитокиновые рецепторы класса I могут агрегировать с тремя типами БПС: белками GP130, βс или γс. Эти вспомогательные белки сами не способны связывать цитокины, но они осуществляют передачу сигнала на тирозинкиназы (3), Одинаковые спектры биологической активности многих цитокинов объясняются тем, различные цитокин-рецепторные комплексы могут активировать одни и те же БПС.
В качестве примера передачи сигнала от цитокинов на схеме показано, как рецептор ИЛ-6 (IL-6) после связывания с лигандом (1) стимулирует димеризацию GP130 (2). Димер мембранного белка GP130 связывает и активирует цитоплазматическую тирозинкиназу ЯК-семейства (Янус-киназы, имеющие два активных центра) (3). Янус-киназы фосфорилируют цитокиновые рецепторы, БПС и различные цитоплазматические белки, которые осуществляют дальнейшую передачу сигнала; они также фосфорилируют факторы транскрипции — переносчики сигнала и активаторы транскрипции [ПСАТ (STAT, от англ. signal transducers and activators of transcription)]. Эти белки относятся к семейству БПС, имеющих в структуре SH2-домен, узнающий остатки фосфотирозина (см. с. 372). Поэтому они обладают свойством ассоциировать с фосфорилированным цитокиновым рецептором. Если затем происходит фосфорилирование молекулы ПСАТ (4), фактор переходит в активную форму и образует димер (5). После транслокации в ядро димер в качестве фактора транскрипции связывается с промотором (см. с. 240) инициируемого гена и индуцирует его транскрипцию (6).Некоторые цитокиновые рецепторы могут за счет протеолиза утрачивать экстрацеллюлярный лигандсвязывающий домен (на схеме не приведен). Домен поступает в кровь, где конкурирует за связывание с цитокином, что снижает концентрацию цитокина в крови.В совокупности цитокины образуют регуляторную сетку (каскад цитокинов) с многофункциональным действием. Взаимоперекрывание между цитокинами приводят к тому, что в действии многих из них наблюдается синергизм, а некоторые цитокины являются антагонистами. Часто в организме можно наблюдать весь каскад цитокинов со сложной обратной связью.[7]
[7]
Свойства цитокинов.
Общие свойства цитокинов, благодаря которым эти медиаторы могут быть объединены в самостоятельную систему регуляции.
1. Цитокины являются полипептидами или белками, часто гликозилированными, большинство из них имеют ММ от 5 до 50 кДа. Биологически активные молекулы цитокинов могут состоять из одной, двух, трех и более одинаковых или разных субъединиц.
2. Цитокины не имеют антигенной специфичности биологического действия. Они влияют на функциональную активность клеток, принимающих участие в реакциях врожденного и приобретенного иммунитета. Тем не менее, воздействуя на Т- и В-лимфоциты, цитокины способны стимулировать индуцированные антигенами процессы в иммунной системе.
3. Для генов цитокинов существуют три варианта экспрессии: а) стадиоспецифическая экспрессия на определенных стадиях эмбрионального развития, б) конститутивная экспрессия для регуляции ряда нормальных физиологических функций, в) индуцибельный тип экспрессии, характерный для большинства цитокинов. Действительно, большинство цитокинов вне воспалительной реакции и иммунного ответа не синтезируются клетками. Экспрессия генов цитокинов начинается в ответ на проникновение в организм патогенов, антигенное раздражение или повреждение тканей. Одними из наиболее сильных индукторов синтеза провоспалительных цитокинов служат патоген-ассоциированные молекулярные структуры. Для запуска синтеза Т-клеточных цитокинов требуется активация клеток специфическим антигеном с участием Т-клеточного антигенного рецептора.
4. Цитокины синтезируются в ответ на стимуляцию короткий промежуток времени. Синтез прекращается за счет разнообразных механизмов ауторегуляции, включая повышенную нестабильность РНК, и за счет существования отрицательных обратных связей, опосредуемых простагландинами, кортикостероидными гормонами и другими факторами.
5. Один и тот же цитокин может продуцироваться различными по гистогенетическому происхождению типами клеток организма в разных органах.
6. Цитокины могут быть ассоциированными с мембранами синтезирующих их клеток, обладая в виде мембранной формы полным спектром биологической активности и проявляя свое биологическое действие при межклеточном контакте.
7. Биологические эффекты цитокинов опосредуются через специфические клеточные рецепторные комплексы, связывающие цитокины с очень высокой аффинностью, причем, отдельные цитокины могут использовать общие субъединицы рецепторов. Рецепторы цитокинов могут существовать в растворимой форме, сохраняя способность связывать лиганды.
8. Цитокины обладают плейотропностью биологического действия. Один и тот же цитокин может действовать на многие типы клеток, вызывая различные эффекты в зависимости от вида клеток-мишеней (рис. 1). Плейотропность действия цитокинов обеспечивается экспрессией рецепторов цитокинов на разных по происхождению и функциям типах клеток и проведением сигнала с использованием нескольких разных внутриклеточных мессенджеров и транскрипционных факторов.
9. Для цитокинов характерна взаимозаменяемость биологического действия. Несколько разных цитокинов могут вызывать один и тот же биологический эффект либо обладать похожей активностью. Цитокины индуцируют либо подавляют синтез самих себя, других цитокинов и их рецепторов.
10. В ответ на активационный сигнал происходит синтез клетками одновременно нескольких цитокинов, участвующих в формировании цитокиновой сети. Биологические эффекты в тканях и на уровне организма зависят от присутствия и концентрации других цитокинов с синергичным, аддитивным или противоположным действием.
11. Цитокины могут влиять на пролиферацию, дифференцировку и функциональную активность клеток-мишеней.
12. Цитокины действуют на клетки различными путями: аутокринно – на клетку, синтезирующую и секретирующую данный цитокин; паракринно – на клетки, расположенные вблизи клетки-продуцента, например, в очаге воспаления или в лимфоидном органе; эндокринно – дистантно на клетки любых органов и тканей после попадания в циркуляцию. В последнем случае действие цитокинов напоминает действие гормонов (рис. 2).
Рис. 1. Один и тот же цитокин может продуцироваться различными по гистогенетическому происхождению типами клеток организма в разных органах и действовать на многие типы клеток, вызывая различные эффекты в зависимости от вида клеток-мишеней.
Рис. 2. Три варианта проявления биологического действия цитокинов.
По-видимому формирование системы цитокиновой регуляции эволюционно проходило вместе с развитием многоклеточных организмов и было обусловлено необходимостью образования посредников межклеточного взаимодействия, к которым могут быть причислены гормоны, нейропептиды, молекулы адгезии и некоторые другие. Цитокины в этом плане являются наиболее универсальной системой регуляции, так как способны проявлять биологическую активность как дистантно после секреции клеткой-продуцентом (местно и системно), так и при межклеточном контакте, будучи биологически активными в виде мембранной формы. Этим система цитокинов отличается от молекул адгезии, выполняющих более узкие функции только при непосредственном контакте клеток. В то же время система цитокинов отличается от гормонов, которые в основном синтезируются специализированными органами и оказывают действие после попадания в систему циркуляции. [5]
Роль цитокинов в регуляции физиологических функций организма.
Роль цитокинов в регуляции физиологических функций организма может быть разделена на 4 основных составляющих:
1. Регуляция эмбриогенеза, закладки и развития органов, в т.ч. органов иммунной системы.
2. Регуляция отдельных нормальных физиологических функций.
3. Регуляция защитных реакций организма на местном и системном уровне.
4. Регуляция процессов регенерации тканей.
Экспрессия генов отдельных цитокинов происходит стадиоспецифически на определенных этапах эмбрионального развития. Фактор стволовых клеток, трансформирующие ростовые факторы, цитокины семейства ФНО и хемокины регулируют дифференцировку и миграцию различных клеток и закладку органов иммунной системы. После этого синтез некоторых цитокинов может не возобновляться, тогда как другие продолжают регулировать нормальные физиологические процессы или участвуют в развитии защитныъх реакций.
Несмотря на то, что большинство цитокинов являются типичными индуцибельными медиаторами и в постнатальном периоде не синтезируются клетками вне воспалительной реакции и иммунного ответа, некоторые цитокины не подпадают под это правило. В результате конститутивной экспрессии генов часть из них синтезируются постоянно и в достаточно больших количествах находятся в циркуляции, регулируя пролиферацию и дифференцировку отдельных типов клеток в течение всей жизни. Примерами такого типа физиологической регуляции функций цитокинами может быть постоянно высокий уровень эритропоэтина и некоторых КСФ для обеспечения гемопоэза. Регуляция защитных реакций организма цитокинами происходит не только в рамках иммунной системы, но и путем организации защитных реакций на уровне целостного организма за счет регуляции практически всех сторон развития воспаления и иммунного ответа. Эта важнейшая для всей системы цитокинов функция связана с двумя основными направлениями биологического действия цитокинов - защитой от инфекционных агентов и восстановлением поврежденных тканей. Цитокины в первую очередь регулируют развитие местных защитных реакций в тканях с участием различных типов клеток крови, эндотелия, соединительной ткани и эпителиев. Защита на местном уровне развивается путем формирования типичной воспалительной реакции с ее классическими проявлениями: гиперемией, развитием отека, появлением болевого синдрома и нарушением функции. Синтез цитокинов начинается при проникновении в ткани патогенов либо нарушении их целостности, что обычно протекает параллельно. Продукция цитокинов является составной частью клеточного ответа, связанного с распознаванием клетками миеломоноцитарного ряда сходных структурных компонентов различных патогенов, называемых патоген-ассоциированными молекулярными паттернами. Примерами подобных структур патогенов служат липополисахариды грам-отрицательных бактерий, пептидогликаны грам-положительных микроорганизмов, флагеллин или ДНК, богатая CpolyG последовательностями, что характерно для ДНК всех видов бактерий. Лейкоциты экспрессируют соответствующие паттерн-распознающие рецепторы, называемые также Toll-like receptors (TLR) и специфичные для определенных структурных паттернов микроорганизмов. После взаимодействия микроорганизмов или их компонентов с TLR запускается внутриклеточный каскад передачи сигнала, приводящий к усилению функциональной активности лейкоцитов и экспрессии генов цитокинов.
Активация TLR приводит к синтезу двух основых групп цитокинов: провоспалительных цитокинов и интерферонов I типа, главным образом ИФНα/β Ключевым по значимости событием является синтез комплекса провоспалительных цитокинов из семейств ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО и хемокинов, стимулирующих большинство дальнейших событий в развитии воспалительной реакции и обеспечивающих веерное расширение активации различных типов клеток, участвующих в поддержании и регуляции воспаления, включая все типы лейкоцитов, дендритные клетки, Т и В-лимфоциты, НК клетки, эндотелиальные и эпителиальные клетки, фибробласты и другие. Это обеспечивает последовательные этапы развития воспалительной реакции, являющейся основным механизмом реализации врожденного иммунитета. Кроме того начинается синтез дендритными клетками цитокинов семейства ИЛ-12, стимулирующих дифференцировку Т-лимфоцитов хелперов, что служит своеобразным мостиком к началу развития реакций специфического иммунитета, связанных с распознаванием специфических антигенных структур микроорганизмов.
Второй не менее важный механизм, связанный с синтезом ИФН, обеспечивает реализацию противовирусной защиты. Интерфероны I типа проявляют 4 основных биологических свойства:
1. Прямое противовирусное действие за счет блокирования транскрипции.
2. Подавление пролиферации клеток, нужное для блокирования распространения вируса.
3. Активация функций НК клеток, обладающих способностью лизировать инфицированные вирусом клетки организма.
4. Усиление экспрессии молекул главного комплекса гистосовместимости I класса, нужное для увеличения эффективности представления вирусных антигенов инфицированными клетками цитотоксическим Т-лимфоцитам. Это приводит к активации специфического распознавания инфицированных вирусом клеток Т-лимфоцитами – первого этапа лизиса вирус-инфицированных клеток-мишеней.
В результате помимо прямого антивирусного действия активируются механизмы как врожденного (НК клетки) так и приобретенного (Т-лимфоциты) иммунитета. Это пример того, как одна небольшая молекула цитокина с ММ в 10 раз меньше ММ молекул антител способна за счет плейотропного типа биологического действия активировать совершенно разные механизмы защитных реакций, направленные на выполнение одной цели – удаления проникшего в организм вируса.
На тканевом уровне цитокины ответственны за развития воспаления, а затем регенерации тканей. При развитии системной воспалительной реакции (острофазового ответа) цитокины оказывают влияние практически на все органы и системы организма, участвующие в регуляции гомеостаза. Действие провоспалительных цитокинов на ЦНС приводит к снижению аппетита и изменению всего комплекса поведенческих реакций. Временное прекращение поиска пищи и снижение сексуальной активности выгодно в плане экономии энергии для одной лишь задачи – борьбы с внедрившимся патогеном. Этот сигнал обеспечивают цитокины, так как их попадание в циркуляцию безусловно означает, что местная защита не справилась с патогеном, и требуется включение системной воспалительной реакции. Одно из первых проявлений системной воспалительной реакции, связанное с действием цитокинов на терморегуляторный центр гипоталамуса, заключается в подъеме температуры тела. Увеличение температуры является эффективной защитной реакцией, так как при повышенной температуре снижается способность ряда бактерий к размножению, но, напротив, возрастает пролиферация лимфоцитов.
В печени под влиянием цитокинов увеличивается синтез острофазовых белков и компонентов системы комплемента, нужных для борьбы с патогеном, но одновременно снижается синтез альбумина. Другим примером избирательного действия цитокинов служит изменение ионного состава плазмы крови при развитии системной воспалительной реакции. При этом происходит снижение уровня ионов железа, но повышение уровня ионов цинка, а ведь хорошо известно, что лишить бактериальную клетку ионов железа означает - снизить ее пролиферативный потенциал (на этом основано действие лактоферрина). С другой стороны, увеличение уровня цинка нужно для нормальной работы иммунной системы, в частности, это необходимо для образования биологически активного сывороточного фактора тимуса – одного из основных тимических гормонов, обеспечивающих дифференцировку лимфоцитов. Влияние цитокинов на кроветворную систему связано с существенной активизацией гемопоэза. Увеличение числа лейкоцитов необходимо для восполнения потерь и наращивания количества клеток, в основном нейтрофильных гранулоцитов, в очаге гнойного воспаления. Действие на систему свертывания крови направлено на усиление свертываемости, необходимое для остановки кровотечения и для прямого блокирования патогена.
Таким образом при развитии системного воспаления цитокины проявляют огромный спектр биологических активностей и вмешиваются в работу практически всех систем организма. Однако ни одно из происходящих изменений не носит случайный характер: все они либо нужны для непосредственной активации защитных реакций либо выгодны в плане переключения энергетических потоков для одной лишь задачи – борьбы с внедрившимся патогеном. В виде регуляции экспрессии отдельных генов, гормональных сдвигов и изменения поведенческих реакций цитокины обеспечивают включение и максимальную эффективность работы тех систем организма, которые требуются в данный момент времени для развития защитных реакций. На уровне целостного организма цитокины осуществляют связь между иммунной, нервной, эндокринной, кроветворной и другими системами и служат для их вовлечения в организацию и регуляцию единой защитной реакции. Цитокины как раз и служат той организующей системой, которая формирует и регулирует весь комплекс защитных реакций организма при внедрении патогенов. Видимо такая система регуляции сформировалась эволюционно и несет безусловные выгоды для наиболее оптимального защитного ответа макроорганизма. Поэтому, видимо, нельзя ограничить понятие защитных реакций только участием неспецифических механизмов резистентности и специфического иммунного ответа. В единой защитной реакции участвует весь организм и все системы, на первый взгляд не относящиеся к поддержанию иммунитета.[5]
Особые исследования цитокинов.
Значение цитокинов в патогенезе воспалительных заболеваний толстой кишки у детей.
С.В. Бельмер, А.С. Симбирцев, О.В. Головенко, Л.В. Бубнова, Л.М. Карпина, Н.Е. Щиголева, Т.Л. Михайлова. Российский государственный медицинский университет ГНЦ колопроктологии, Москва и ГНИИ особо чистых биопрепаратов, Санкт-Петербург проводят работу по изучению значения цитокинов в патогенезе воспалительных заболеваний толстой кишки у детей. Хронические воспалительные заболевания желудочно–кишечного тракта в настоящее время занимают одно из ведущих мест в патологии органов пищеварения у детей. Особое значение придается воспалительным заболеваниям толстой кишки (ВЗТК), частота возникновения которых во всем мире неуклонно возрастает. Длительное течение с частыми, а в ряде случаев фатальными рецидивами, развитие местных и системных осложнений – все это побуждает к тщательному изучению патогенеза заболевания в поисках новых подходов к лечению ВЗТК. В последние десятилетия заболеваемость неспецифическим язвенным колитом (НЯК) составила 510 случаев в год на 100 тыс. населения, при болезни Крона (БК) 16 случаев в год на 100 тыс. населения. Показатели распространенности в России, в Московской области соответствуют среднеевропейским данным, но значительно ниже, чем в Скандинавских странах, Америке, Израиле и Англии. Для НЯК распространенность 19,3 на 100 тыс., заболеваемость 1,2 на 100 тыс. человек в год. Для БК распространенность 3,0 на 100 тыс., заболеваемость 0,2 на 100 тыс. человек в год. То, что наибольшая частота отмечена в высокоразвитых станах, обусловлено не только социальными и экономическими факторами, но также генетическими и иммунологическими особенностями больных, определяющими предрасположенность к ВЗТК. Эти факторы являются основополагающими в иммунопатогенетической теории происхождения ВЗТК. Вирусная и/или бактериальная теории обьясняют лишь острое начало болезни, а хронизация процесса обусловлена как генетической предрасположенностью, так и особенностями иммунного ответа, которые также генетически детерминированы. Необходимо отметить, что ВЗТК в настоящее время относят к болезням с генетически гетерогенной комплексной предрасположенностью. Выявлено более 15 предположительных геновкандидатов из 2х групп (иммуноспецифические и иммунорегуляторные), обусловливающих наследственную предрасположенность. С наибольшей вероятностью предрасположенность детерминируется несколькими генами, определяющими характер иммунологических и воспалительных реакций. На основании результатов многочисленных исследований можно сделать вывод о том, что самой вероятной локализацией генов, связанных с развитием ВЗТК, являются хромосомы 3, 7, 12 и 16. В настоящее время большое внимание уделяется изучению особенностей функции Т и В лимфоцитов, а также цитокинам медиаторам воспаления. Активно изучается роль интерлейкинов (IL), интерферонов (IFN), фактора некроза опухолей-a (TNF-a), макрофагов и аутоантител к белкам слизистой оболочки толстой кишки и к аутомикрофлоре. Выявлены особенности их нарушений при БК и НЯК, но попрежнему остается неясно, возникают ли эти изменения первично или вторично. Для понимания многих сторон патогенеза были бы очень важны исследования, выполненные в доклиническую стадию ВЗТК, а также у родственников первой степени родства. Среди медиаторов воспаления особая роль принадлежит цитокинам, которые представляют собой группу полипептидных молекул с массой от 5 до 50 кДа, участвующих в формировании и регуляции защитных реакций организма. На уровне организма цитокины осуществляют связь между иммунной, нервной, эндокринной, кроветворной и другими системами и служат для их вовлечения в организацию и регуляцию защитных реакций. Классификация цитокинов приведена в таблице 2. Большинство цитокинов не синтезируется клетками вне воспалительной реакции и иммунного ответа. Экспрессия генов цитокинов начинается в ответ на проникновение в организм патогенов, антигенное раздражение или повреждение тканей. Одним из наиболее сильных индукторов синтеза цитокинов служат компоненты клеточных стенок бактерий: ЛПС, пептидогликаны и мурамилдипептиды. Продуцентами провоспалительных цитокинов являются в основном моноциты, макрофаги, Т–клетки и др. В зависимости от воздействия на воспалительный процесс цитокины подразделяют на две группы: провоспалительные (IL–1, IL–6, IL–8, TNF-a, IFN–g) и противовоспалительные (IL–4, IL–10, TGF–b). Интерлейкин–1 (IL–1) – иммунорегуляторный медиатор, выделяемый при воспалительных реакциях, тканевых поражения и инфекциях (провоспалительный цитокин). IL–1 играет важную роль в активации Т–клеток при их взаимодействии с антигеном. Известны 2 типа IL–1: IL–1a, и IL–1b, продукты двух различных генных локусов, расположенных на хромосоме 2 человека. IL–1a остается внутри клетки или может находиться в мембранной форме, в незначительном количестве появляется во внеклеточном пространстве. Роль мембранной формы IL–1a – передача активирующих сигналов от макрофага Т–лимфоцитам и другим клеткам при межклеточном контакте. IL–1a – основной медиатор короткодистантного действия. IL–1b в отличие от IL–1a активно секретируется клетками, действуя как системно, так и локально. На сегодняшний день известно, что IL–1 является одним из основных медиаторов воспалительных реакций, стимулирует пролиферацию Т–клеток, увеличивает на Т–клетках экспрессию рецептора IL–2 и выработку ими IL–2. IL–2 вместе с антигеном индуцирует активацию и адгезию нейтрофилов, стимулирует образование других цитокинов (IL–2, IL–3, IL–6 и др.) активированными Т–клетками и фибробластами, стимулирует пролиферацию фибробластов и эндотелиальных клеток. Системно IL–1 действует синергически с TNF-a и IL–6. При повышении концетрации в крови IL–1 воздействует на клетки гипоталамуса и вызывает повышение температуры тела, лихорадку, сонливость, снижение аппетита, а также стимулирует клетки печени к продукции белков острой фазы (СRP, амилоида А, a–2 макроглобулина и фибриногена). IL4 (хромосома 5). Ингибирует активацию макрофагов и блокирует многие эффекты, стимулированные IFNg, такие как продукция IL1, окиси азота и простагландинов, играет важную роль в противовоспалительных реакциях, оказывает иммуносупрессивное действие. IL6 (хромосома 7), один из основных провоспалительных цитокинов, является главным индуктором конечного этапа дифференцировки Вклеток и макрофагов, мощным стимулятором продукции белков острой фазы клетками печени. Одна из основных функций IL6 стимуляция продукции антител in vivo и in vitro. IL8 (хромосома 4). Относится к хемокинам медиаторам, вызывающим направленную миграцию (хемотаксис) лейкоцитов в очаг воспаления. Основная функция IL10 угнетение выработки цитокинов Тхелперами первого типа (TNFb, IFNg) и активированными макрофагами (TNF-a, IL1, IL12). В настоящее время признано, что типы иммунного ответа связаны с одним из вариантов активации лимфоцитов с преимущественным участием клонов Тлимфоцитов хелперов первого типа (Тh1) или второго типа (Тh2). Продукты Тh1 и Тh2 негативно влияют на активацию противоположных клонов. Избыточная активация какогото из типов Тhклонов может направить иммунный ответ по одному из вариантов развития. Хроническая несбалансированность активации Тhклонов приводит к развитию иммунопатологических состояний [5]. Изменения цитокинов при ВЗТК могут изучаться различными способами с определением их уровня в крови или in situ. Уровень IL1 повышается при всех воспалительных заболеваниях кишечника. Различия между НЯК и БК заключаются в повышении экспрессии IL2. Если при НЯК обнаруживается сниженный или нормальный уровень IL2, то при БК выявляется его повышенный уровень. Содержание IL4 увеличивается при НЯК, тогда как при БК оно остается нормальным или даже снижается. Уровень IL6, опосредующего острофазовые реакции, также повышается при всех формах воспаления [1]. Полученные данные, касающиеся профиля цитокинов, позволили высказать предположение о том, что две основные формы хронических ВЗТК характеризуются различной активацией и экспрессией цитокинов. Результаты исследований свидетельствуют о том, что наблюдаемый у больных НЯК профиль цитокинов в большей мере соответствует профилю Тh2, тогда как для больных с БК более характерным следует считать профиль Тh1. Привлекательность этой гипотезы о роли Тh1 и Тh2 профилей состоит еще и в том, что применение цитокинов может изменить иммунный ответ в ту или иную сторону и привести к ремиссии с восстановлением баланса цитокинов. Это может подтверждаться, в частности, применением IL10. Дальнейшие исследования должны показать, является ли цитокиновый ответ вторичным феноменом в ответ на раздражение или же, наоборот, экспрессия соответствующих цитокинов определяет реактивность организма с развитием последующих клинических проявлений. Изучение уровня цитокинов при ВЗТК у детей до настоящего времени не проводилось. Настоящая работа является первой частью научного исследования, посвященного изучению цитокинового статуса при ВЗТК у детей. Целью настоящей работы стало изучение гуморальной активности макрофагов с определением уровней (IL1a, IL8) в крови у детей с НЯК и БК, а также их динамика на фоне проводимой терапии. С 2000 по 2002 год в отделении гастроэнтерологии Российской детской клинической больницы было обследовано 34 ребенка с НЯК и 19 детей с БК в возрасте от 4 до 16 лет. Диагноз верифицировали анамнестически, эндоскопически и морфологически. Исследование уровней провоспалительных цитокинов IL1a, IL8 проводилось методом иммуноферментного анализа (ELISA). Для определения концентрации IL1a, IL8 использовали тестсистемы производства ООО "Цитокин" (г. СанктПетербург, Россия). Анализ проводили в лаборатории иммунофармакологии Государственного научного центра НИИ особо чистых биопрепаратов (руководитель лаборатории д.м.н., проф. А.С. Симбирцев). Результаты, полученные в ходе исследования, выявили значительное повышение уровней IL1a, IL8 в период обострения, выраженное в большей степени у детей с НЯК, чем у детей с БК. Вне обострения уровни провоспалительных цитокинов снижаются, однако не достигают нормы. При НЯК уровни IL–1a, IL–8 были повышены в периоде обострения у 76,2% и у 90% детей, а в период ремиссии – у 69,2% и 92,3% соответственно. При БК уровни IL–1a, IL–8 повышены в периоде обострения у 73,3% и у 86,6% детей, а в период ремиссии – у 50% и у 75% соответственно.
В зависимости от тяжести заболевания дети получали терапию аминосалицилатами или глюкокортикоидами. Характер терапии значительно влиял на динамику уровня цитокинов. На фоне терапии аминосалицилатами уровни провоспалительных цитокинов в группе детей с НЯК и БК значительно превышали таковые в контрольной группе. При этом более высокие показатели наблюдались в группе детей с НЯК. При НЯК на фоне терапии аминосалицилатами IL1a, IL8 повышены у 82,4% и у 100% детей соответственно, в то время как при терапии глюкокортикоидами у 60% детей для обоих цитокинов. При БК IL1a, IL8 повышены на фоне терапии аминосалицилатами у всех детей, а при терапии глюкокортикоидами у 55,5% и у 77,7% детей соответственно. Таким образом, результаты настоящего исследования указывают на значительное вовлечение в патогенетический процесс макрофагального звена иммунной системы у большинства детей с НЯК и БК. Полученные в настоящем исследовании данные принципиально не отличаются от данных, полученных при обследовании взрослых пациентов. Различия уровней IL1a и IL8 у пациентов с НЯК и БК носят количественный, но не качественный характер, что позволяет предположить неспецифический характер данных изменений, обусловленный течением хронического воспалительного процесса. Следовательно, данные показатели не имеют диагностического значения. Результаты динамического изучения уроней IL1a и IL8 обосновывают более высокую эффективность терапии глюкокортикоидными препаратами по сравнению с терапией аминосалицилами. Представленные данные являются результатом первого этапа исследования цитокинового статуса детей с ВЗТК. Требуется дальнейшее изучение проблемы с учетом показателей других провоспалительных и противовоспалительных цитокинов.[1]
Роль оксида азота и цитокинов в развитии синдрома острого повреждения легких.
Изучением данной проблемы занимаются Т.А.Шуматова, В.Б.Шуматов, Е.В.Маркелова, Л.Г.Сухотеплая: кафедра анестезиологии и реаниматологии Владивостокского государственного медицинского университета. Синдром острого повреждения легких (респираторный дистресс-синдром взрослых, РДСВ) - одна из наиболее тяжелых форм острой дыхательной недостаточности, возникающая у больных на фоне тяжелой травмы, сепсиса, перитонита, панкреатита, обильной кровопотери, аспирации, после обширных оперативных вмешательств и в 50-60% случаев приводящая к летальному исходу. Данные исследований патогенеза РДСВ, разработки критериев ранней диагностики и прогноза синдрома немногочисленны, достаточно противоречивы, что не позволяет разработать стройную диагностическую и лечебную концепцию. Установлено, что в основе РДСВ лежит повреждение эндотелия легочных капилляров и эпителия альвеол, нарушение реологических свойств крови, приводящие к отеку интерстициальной и альвеолярной ткани, явлениям воспаления, ателектаза, легочной гипертензии. В литературе последних лет появилось достаточно сведений об универсальном регуляторе клеточного и тканевого метаболизма - оксиде азота. Интерес к оксиду азота (NO) обусловлен прежде всего тем, что он вовлекается в регуляцию множества функций, включая сосудистый тонус, сердечную сократимость, агрегацию тромбоцитов, нейротрансмиссию, синтез АТФ и белков, иммунную защиту. Кроме того, в зависимости от выбора молекулярной мишени и особенностей взаимодействия с ней, NO оказывает и повреждающий эффект. Считается, что пусковым механизмом активации клеток является несбалансированная цитокинемия. Цитокины - это растворимые пептиды, выполняющие функции медиаторов иммунной системы и обеспечивающие клеточные кооперации, позитивную и негативную иммунорегуляцию. Мы попытались систематизировать имеющиеся в литературе сведения о роли NO и цитокинов в развитии синдрома острого повреждения легких. NO представляет собой растворимый в воде и жирах газ. Его молекула является неустойчивым свободным радикалом, легко диффундирует в ткань, поглощается и разрушается настолько быстро, что способна воздействовать только на клетки ближайшего окружения. Молекула NO обладает всеми свойствами, присущими классическим мессенджерам: быстро продуцируется, действует в весьма низких концентрациях, после прекращения действия внешнего сигнала быстро превращается в другие соединения, окисляясь до стабильных неорганических оксидов азота: нитрита и нитрата. Длительность жизни NO в ткани составляет, по разным данным, от 5 до 30 секунд. Основными молекулярными мишенями NО являются железосодержащие ферменты и белки: растворимая гуанилатциклаза, собственно нитрооксидсинтаза (NOS), гемоглобин, митохондриальные ферменты, ферменты цикла Кребса, синтеза белка и ДНК. Синтез NO в организме происходит путем энзиматических превращений азотсодержащей части аминокислоты L-аргинина под влиянием специфического фермента NOS и опосредован взаимодействием ионов кальция с кальмодулином. Фермент инактивируется при низких концентрациях и максимально активен при 1 мкМ свободного кальция. Идентифицированы две изоформы NOS: конститутивная (cNOS) и индуцированная (iNOS), являющиеся продуктами различных генов. Кальций-кальмодулинзависимая cNOS постоянно присутствует в клетке и способствует выделению небольшого количества NO в ответ на рецепторную и физическую стимуляцию. NO, образующийся под влиянием этой изоформы, действует как переносчик в ряде физиологических ответов. Кальций-кальмодулиннезависимая iNOS образуется в различных типах клеток в ответ на провоспалительные цитокины, эндотоксины и оксиданты. Эта изоформа NOS транскрибируется специфическими генами 17 хромосомы и способствует синтезу большого количества NO. Фермент также классифицируют по трем типам: NOS-I (нейрональный), NOS-II (макрофагальный), NOS-III (эндотелиальный). Семейство ферментов, синтезирующих NO, найдено во множестве клеток легких: в эпителиоцитах бронхов, в альвеолоцитах, в альвеолярных макрофагах, в тучных клетках, в эндотелиоцитах бронхиальных артерий и вен, в гладких миоцитах бронхов и сосудов, в неадренергических нехолинергических нейронах. Конститутивная способность эпителиоцитов бронхов и альвеол человека и млекопитающих секретировать NО была подтверждена в многочисленных исследованиях. Установлено, что верхние отделы дыхательных путей человека, также как и нижние отделы, участвуют в образовании NO. Исследования, проведенные у больных с трахеостомией, показали, что в воздухе, выдыхаемом через трахеостому, количество газа значительно меньше, по сравнению с полостью носа и рта. Значительно страдает синтез эндогенного NO у больных, находящихся на искусственной вентиляции легких. Исследования подтверждают, что освобождение NO происходит в момент бронходилятации и контролируется системой блуждающего нерва. Получены данные, что образование NO в эпителии дыхательных путей человека повышается при воспалительных заболеваниях органов дыхания. Синтез газа увеличивается за счет активации индуцированной NOS под влиянием цитокинов, а также эндотоксинов и липополисахаридов.
В настоящее время известно более ста цитокинов, которые традиционно разделяют на несколько групп.
1. Интерлейкины (IL-1 - IL18) - секреторные регуляторные белки, обеспечивающие медиаторные взаимодействия в иммунной системе и ее связь с другими системами организма.
2. Интерфероны (IFN-альфа, бета, гамма) - противовирусные цитокины с выраженным иммунорегуляторным действием.
3. Факторы некроза опухоли (TNF альфа, бета) - цитокины с цитотоксическим и регуляторным действием.
4. Колониестимулирующие факторы (G-CSF, M-CSF, GM-CSF) - стимуляторы роста и дифференцировки гемопоэтических клеток, регулирующие гемопоэз.
5. Хемокины (IL-8, IL-16) - хемоаттрактанты для лейкоцитов.
6. Факторы роста - регуляторы роста, дифференцировки и функциональной активности клеток различной тканевой принадлежности (фактор роста фибробластов, фактор роста эндотелиальных клеток, фактор роста эпидермиса) и трансформирующие факторы роста (TGF бета).
Эти биорегуляторные молекулы определяют тип и длительность воспалительного и иммунного ответа, контролируют пролиферацию клеток, гемопоэз, ангиогенез, заживление ран и многие другие процессы. Все исследователи подчеркивают, что цитокины лишены специфичности в отношении антигенов. Эксперименты с культивируемыми легочными макрофагами и тучными клетками показали образование iNOS в ответ на гамма-интерферон, интерлейкин-1, фактор некроза опухоли и липополисахариды. Экспрессия iNOS и cNOS на провоспалительные цитокины была обнаружена в альвеолоцитах животных и человека. Добавление в культуру эпидермального фактора роста, регулятора функции эпителиальных клеток, снижало активность только индуцированного фермента. Известно, что в зависимости от природы, цитокины действуют аутокринно - на сами клетки продуценты, паракринно - на другие клетки - мишени или эндокринно - на разные клетки за пределами места их продукции. При этом они могут взаимодействовать друг с другом по агонистическому или антагонистическому принципу, изменяя функциональное состояние клеток-мишеней и формируя цитокиновую сеть. Таким образом, цитокины представляют собой не разрозненные пептиды, а целостную систему, основными компонентами которой являются клетки-продуценты, сам белок - цитокин, рецептор его воспринимающий, и клетка-мишень. Установлено, что при развитии острого повреждения легких повышается уровень провоспалительных цитокинов: IL-1, 6, 8, 12, TNF альфа, IFN альфа. Их эффект связан с расширением сосудов, увеличением их проницаемости и накоплением жидкости в ткани легкого. Кроме того, в исследованиях показана способность IFN гамма и TNF альфа индуцировать экспрессию молекул адгезии - ICAM -1 на эндотелиоцитах человека. Молекулы адгезии, прилипая к лейкоцитам, тромбоцитам и клеткам эндотелия, формируют "rolling" (крутящиеся) нейтрофилы и способствуют агрегации частиц фибрина. Эти процессы вносят свой вклад в нарушение капиллярного кровотока, увеличивают проницаемость капилляров, индуцируют локальный отек тканей. Замедлению капиллярного кровотока способствует активация NO, который вызывает дилятацию артериол. Дальнейшая миграция лейкоцитов в очаг воспаления контролируется специальными цитокинами - хемокинами, которые продуцируются и секретируются не только активированными макрофагами, но и эндотелиальными клетками, фибробластами, гладкими миоцитами. Их основная функция - поставлять нейтрофилы в очаг воспаления и активировать их функциональную активность. Основным хемокином для нейтрофилов является Il-8. Наиболее сильными его индукторами служат бактериальные липополисахариды, IL-1 и TNFальфа. Р. Bahra с соавт. считают, что каждый шаг трансэндотелиальной миграции нейтрофилов регулируется стимулирующими концентрациями TNF альфа. При развитии острого повреждения легких эндотелиоциты сосудов, эпителиоциты бронхов и альвеолярные макрофаги активируются и вовлекаются в фазовые взаимодействия. В результате происходит, с одной стороны, их мобилизация и усиление защитных свойств, а, с другой стороны, возможно повреждение самих клеток и окружающих тканей. В ряде работ показано, что в очаге воспаления способен накапливаться продукт частичного восстановления кислорода - супероксид, кoторый инактивирует вазоактивное действие NO. NO и супероксидный анион подвергаются быстрому взаимодействию с образованием пероксинитрита, повреждающего клетки. Эта реакция способствует удалению NO из сосудистой и бронхиальной стенки, а так же с поверхности альвеолоцитов. Представляет интерес исследования, показавшие, что традиционно рассматриваемый в качестве медиатора NO-токсичности, пероксинитрит может иметь физиологическое действие и вызывать сосудистую релаксацию через NO-опосредованное увеличении цГМФ в сосудистом эндотелии. В свою очередь, пероксинитрит - это сильнодействующий оксидант, способный повреждать альвеолярный эпителий и легочной сурфактант. Он вызывает разрушение белков и липидов мембран, повреждает эндотелий, увеличивает агрегацию тромбоцитов, участвует в процессах эндотоксемии. Его повышенное образование отмечено при синдроме острого повреждения легких. Исследователи считают, что продуцируемый в результате активации индуцированного фермента NO, предназначен для неспецифической защиты организма от широкого спектра патогенных агентов, тормозит агрегацию тромбоцитов и улучшает местное кровообращение. Установлено, что избыточное количество NO подавляет активность cNOS в клетках за счет взаимодействия с супероксидом и, возможно, в результате десенситизации гуанилатциклазы, приводящей к снижению цГМФ в клетке и к повышению внутриклеточного кальция. Brett с соавт. и Kooy с соавт., анализируя значение нитрооксидергических механизмов в патогенезе РДСВ, высказали мнение, что ключевую роль в развитии синдрома может играть iNOS, пероксинитрит, а также нитротирозин - основной продукт воздействия пероксинитрита на белок. Cuthbertson с соавт. считают, что в основе острого повреждения легких лежит воздействие NO и пероксинитрита на эластазу и интерлейкин-8. Kobayashi c соавт. также зарегистировали увеличение содержания iNOS, интерлейкина-1, интерлейкина-6, интерлейкина-8 в бронхоальвеолярной жидкости у больных с синдромом острого повреждения легких. Meldrum c соавт. показали уменьшение выработки воспалительных цитокинов легочными макрофагами при РДСВ под влиянием субстрата локальной продукции NO - L-аргинина. Установлено, что в генезе синдрома острого повреждения легких существенную роль играет нарушение проницаемости сосудов, обусловленное действием цитокинов - TNF альфа, IL-2, GM-CSF, моноклональных антител к СD3 лимфоцитам на эндотелиальные клетки сосудов легких и иммуноциты. Быстрое и сильное увеличение проницаемости легочных сосудов приводит к миграции нейтрофилов в ткань легких и высвобождению ими цитотоксических медиаторов, что является ведущим в развитии патологической альтерации легких. В процессе развития острого повреждения легких TNF альфа увеличивает адгезию нейтрофилов к сосудистой стенке, усиливает их миграцию в ткани, способствует структурным и метаболическим изменениям эндотелиоцитов, нарушает проницаемость клеточных мембран, активирует образование других цитокинов и эйкозаноидов, вызывают апоптоз и некроз эпителиальных клеток легких. Получены данные, свидетельствующие, что индуцированный введением LPS апоптоз макрофагов во многом связан с IFN гамма и снижается под действием IL-4, IL-10, TGF бета. Однако Kobayashi с соавт. получили данные, свидетельствующие, что IFN гамма может вовлекаться в процессы репарации эпителия слизистой дыхательных путей. В исследованиях Hagimoto содержатся сведения о том, что эпителиоциты бронхов и альвеол в ответ на TNF альфа или Fas-лиганд выделяют IL-8, IL-12. Этот процесс связан с активацией ядерного фактора Карра-В Fas-лигандом.
Существует мнение, что IL-8 является одним из наиболее важных цитокинов в патофизиологии острых легочных повреждений. Miller с соавт. при исследовании бронхо-альвеолярной жидкости у больных с РДСВ на фоне сеспсиса установили значительное увеличение уровня IL-8, по сравнению с пациентами с кардиогенным отеком легких. Высказано предположение, что первичным источником Il-8 являются легкие, и этот критерий можно использовать при дифференциальной диагностике синдрома. Grau с соавт. считают, что эндотелиоциты легочных капилляров служат важным источником цитокинов - IL-6, IL-8 при развитии острого повреждения легких. Goodman с соавт. при изучении динамики уровня цитокинов в жидкости бронхо-альвеолярного лаважа у больных РДСВ установили значительное увеличение IL-1бета, IL-8, моноцитарного хемотаксического пептида-1, эпителиального клеточного нейтрофильного активатора, макрофагального воспалительного пептида -1 альфа. При этом авторы полагают, что увеличение содержания IL-1 бета может служить маркером неблагоприятного исхода синдрома. Bauer с соавт. было показано, что контроль за содержанием в бронхоальвеолярной жидкости у больных РДСВ IL-8 можно использовать для мониторинга, снижение уровня IL-8 свидетельствует о неблагоприятном течении процесса. В ряде исследований также содержатся сведения, что уровень продукции цитокинов эндотелием сосудов легких влияет на развитие острого легочного повреждения и контроль за которым может быть примененен в клинической практике для ранней диагностики. О возможных негативных последствиях повышения уровня провоспалительных цитокинов у больных РДСВ свидетельствуют исследования Martin с соавт., Warner с соавт.. Активированные цитокинами и бактериальными эндотоксинами альвеолярные макрофаги усиливают синтез NO . Уровень продукции NO эпителиоцитами бронхов и альвеол, нейтрофилами, тучными клетками, эндотелиоцитами и гладкими миоцитами легочных сосудов также увеличивается, вероятно, через активацию ядерного фактора Карра-В. Авторы считают, что продуцируемый в результате активации индуцированной NOS оксид азота, предназначен, в первую очередь, для неспецифической защиты организма. Выделяясь из макрофагов, NO быстро проникает в бактерии, грибы, где ингибирует три жизненно важные группы ферментов: Н-электрон-транспортные, цикла Кребса и синтеза ДНК. NO вовлекается в защиту организма на последних этапах иммунного ответа и образно рассматривается как "карающий меч" иммунной системы. Однако, накапливаясь в клетке в неадекватно больших количествах, NO оказывает и повреждающий эффект. Таким образом, при развитии синдрома острого повреждения легких цитокины и NO запускают последовательную цепь реакций, выражающихся в нарушении микроциркуляции, возникновении тканевой гипоксии, альвеолярного и интерстициального отека, повреждении метаболической функции легких. Следовательно, можно констатировать, что изучение физиологических и патофизиологических механизмов действия цитокинов и NO является перспективным направлением для исследований и позволит в дальнейшем не только расширить представления о патогенезе РДСВ, но и определить диагностические и прогностические маркеры синдрома, разработать варианты патогенетически обоснованной терапии, направленной на уменьшение летальности.[6]
Методы определения цитокинов.
Обзор посвящен основным методам исследования цитокинов, используемым в настоящее время. Кратко охарактеризованы возможности и назначение методов. Приведены достоинства и недостатки различных методик подходов к анализу экспрессии генов цитокинов на уровне нуклеиновых кислот и на уровне продукции белка. (Цитокины и воспаление. 2005. Т. 4, № 1. С. 22-27.)
Цитокины - это регуляторные белки, которые образуют универсальную сеть медиаторов, характерную как для иммунной системы, так и для клеток других органов и тканей. Под контролем этого класса регуляторных белков протекают все клеточные события: пролиферация, дифференцировка, апоптоз, специализированная функциональная активность клеток. Эффекты каждого цитокина на клетки характеризуются плейотропностью, спектр эффектов разных медиаторов перекрывается и, в основном, конечное функциональное состояние клетки зависит от влияния нескольких цитокинов, действующих синергично. Таким образом, система цитокинов представляет собой универсальную, полиморфную регуляторную сеть медиаторов, предназначенных для контроля процессов пролиферации, дифференцировки, апоптоза и функциональной активности клеточных элементов в кроветворной, иммунной и других гомеостатических системах организма. Методы определения цитокинов за 20 лет их интенсивного изучения прошли очень быструю эволюцию и сегодня представляют целую область научного знания. Перед исследователями в цитокинологии в начале работы стоит вопрос о выборе метода. И здесь исследователь должен точно знать, какую информацию ему нужно получить для достижения поставленной цели. В настоящее время разработаны сотни различных методов оценки системы цитокинов, которые дают разноплановую информацию об этой системе. Оценивать цитокины в различных биологических средах можно по специфической биологической активности. Можно определять их количественно с помощью целого ряда методов иммуноанализа, использующих поли- и моноклональные антитела. Кроме изучения секреторных форм цитокинов можно изучать их внутриклеточное содержание и продукцию в тканях методами проточной цитофлюориметрии, вестерн-блотинга и иммуногистохимии in situ. Очень важную информацию можно получать, изучая экспрессию мРНК цитокинов, стабильность мРНК, наличие изоформ мРНК цитокинов, естественных антисмысловых нуклеотидных последовательностей. Изучение аллельных вариантов генов цитокинов может дать важную информацию о генетически запрограммированной высокой или низкой продукции того или иного медиатора. У каждого метода есть свои недостатки и свои достоинства, своя разрешающая способность и точность определения. Незнание и непонимание исследователем этих нюансов может привести его к ложным выводам.
Определение биологической активности цитокинов.
История обнаружения и первых шагов в изучении цитокинов была тесно связана с культивированием иммунокомпетентных клеток и клеточных линий. Тогда были показаны регуляторные эффекты (биологическая активность) ряда растворимых факторов белковой природы на пролиферативную активность лимфоцитов, на синтез иммуноглобулинов, на развитие иммунных реакций в моделях in vitro. Одна из первых методик определения биологической активности медиаторов - определение фактора миграции человеческих лимфоцитов и фактора ее ингибиции. По мере изучения биологических эффектов цитокинов появлялись и различные методы оценки их биологической активности. Так, IL-1 определяли по оценке пролиферации мышиных тимоцитов in vitro, IL-2 - по способности стимулировать пролиферативную активность лимфобластов, IL-3 - по росту гемопоэтических колоний in vitro, IL-4 - по комитогенному эффекту, по усилению экспрессии Ia-белков, по индукции образования IgG1 и IgE и т.д. Список этих методов можно продолжать, он постоянно пополняется по мере обнаружения новых биологических активностей растворимых факторов. Главный их недостаток - нестандартность методик, невозможность их унификации. Дальнейшее развитие приемов определения биологической активности цитокинов привело к созданию большого числа клеточных линий, чувствительных к тому или иному цитокину, или мультичувствительных линий. Сейчас большинство этих цитокинчувствительных клеток можно обнаружить в списках коммерчески распространяемых клеточных линий. Например, для тестирования IL-1a и b используют клеточную линию D10S, для IL-2 и IL-15 - клеточную линию CTLL-2, для IL-3, IL-4, IL-5, IL-9, IL-13, GM-CSF - клеточную линию TF-1, для IL-6 - клеточную линию B9, для IL-7 - клеточную линию 2Е8, для TNFa и TNFb - клеточную линию L929, для IFNg - клеточную линию WiDr [19], для IL-18 - клеточную линию KG-1. Однако, подобный подход в изучении иммуноактивных белков, наряду с хорошо известными преимуществами, такими как измерение реальной биологической активности зрелых и активных белков, высокой воспроизводимостью при стандартизированных условиях, имеет и свои недостатки. К ним можно отнести, в первую очередь, чувствительность клеточных линий не к одному цитокину, а к нескольким родственным цитокинам, биологические эффекты которых перекрываются. Кроме того, нельзя исключить возможность индукции продукции других цитокинов клетками-мишенями, которые могут искажать тестируемый параметр (как правило, это пролиферация, цитотоксичность, хемотаксис). Мы знаем еще не все цитокины и не все их эффекты, поэтому оцениваем не сам цитокин, а суммарную специфическую биологическую активность. Таким образом, оценка биологической активности как суммарной активности разных медиаторов (недостаточная специфичность), является одним из недостатков этого метода. Кроме того, используя цитокинчувствительные линии, невозможно выявить неактивированные молекулы и связанные белки. Значит, подобные методики не отражают реальной продукции для ряда цитокинов. Еще один немаловажный недостаток использования клеточных линий - необходимость лаборатории для культуры клеток. Кроме того, все процедуры по наращиванию клеток, инкубированию их с исследуемыми белками и средами требуют больших временных затрат. Также нужно отметить, что клеточные линии при длительном их применении требуют обновления или повторной сертификации, так как в результате культивирования они могут мутировать и модифицироваться, что может приводить к изменению их чувствительности к медиаторам и снижению точности определения биологической активности. Тем не менее, этот метод идеален для тестирования специфической биологической активности рекомбинантных медиаторов.
Количественное определение цитокинов с помощью антител.
Продуцируемые иммунокомпетентными и другими типами клеток цитокины выделяются в межклеточное пространство для осуществления паракринных и аутокринных сигнальных взаимодействий. По концентрации этих белков в сыворотке крови или в кондиционной среде можно судить о характере патологического процесса и об избытке или недостатке определенных функций клеток у больного. Методы определения цитокинов с помощью специфических антител являются сегодня самыми распространенными системами детекции этих белков. Данные методы прошли через целую серию модификаций с использованием разных меток (радиоизотопных, флюоресцентных, электрохемилюминесцентных, ферментных и т.д.). Если радиоизотопные методы имеют ряд недостатков, связанных с использованием радиоактивной метки и ограниченной по времени возможностью использования меченых реагентов (период полураспада), то иммуноферментные методы нашли самое широкое распространение. Они основаны на визуализации нерастворимых продуктов ферментативной реакции, поглощающих свет с известной длиной волны, в количествах, эквивалентных концентрации определяемого вещества. Для связывания измеряемых веществ используются антитела, нанесенные на твердую полимерную основу, а для визуализации - антитела, конъюгированные с ферментами, как правило, щелочной фосфатазой или пероксидазой хрена. Достоинства метода очевидны: это высокая точность определения при стандартизованных условиях хранения реактивов и выполнения процедур, количественный анализ, воспроизводимость. К недостаткам можно отнести ограниченный диапазон определяемых концентраций, в результате чего все концентрации, превышающие определенный порог, считаются равными ему. Необходимо отметить, что затраты времени на выполнение метода варьируют в зависимости от рекомендаций производителя. Однако в любом случае речь идет о нескольких часах, необходимых для инкубаций и отмывок реагентов. Кроме того, определяются латентные и связанные формы цитокинов, которые по своей концентрации могут значительно превышать свободные формы, в основном, ответственные за биологическую активность медиатора. Поэтому данный метод желательно использовать вместе с методами оценки биологической активности медиатора. Другая модификация метода иммуноанализа, которая нашла широкое применение - электрохемилюминесцентный метод (ЭХЛ) определения белков антителами, меченными рутением и биотином. Этот метод имеет следующие преимущества по сравнению с радиоизотопными и иммуноферментными: простота выполнения, небольшое время выполнения методики, отсутствие процедур отмывок, малый объем пробы, большой диапазон определяемых концентраций цитокинов в сыворотке и в кондиционной среде, высокая чувствительность метода и его воспроизводимость. Рассматриваемый метод приемлем для использования как в научных исследованиях, так и в клинических. Следующий метод оценки цитокинов в биологических средах разработан на основе технологии проточной флюориметрии. Он позволяет одновременно оценивать в образце до сотни белков. В настоящее время созданы коммерческие наборы для определения до 17 цитокинов. Тем не менее, преимущества этого метода определяют и его недостатки. Во-первых, это трудоемкость подбора оптимальных условий для определения нескольких белков, во-вторых, продукция цитокинов носит каскадный характер с пиками продукции в разное время. Поэтому определение большого количества белков одномоментно не всегда информативно. Общим требованием методов иммуноанализа, использующих т.н. "сэндвич", является тщательный подбор пары антител, позволяющий определять либо свободную, либо связанную форму анализируемого белка, что накладывает на этот метод ограничения, и что всегда нужно учитывать при интерпретации полученных данных. Этими методами определяется суммарная продукция цитокинов разными клетками, в то же время об антигенспецифической продукции цитокинов иммунокомпетентными клетками судить можно только предположительно. В настоящее время разработана система ELISpot (Enzyme-Liked ImmunoSpot), которая в значительной степени устраняет эти недостатки. Метод позволяет полуколичественно оценивать продукцию цитокинов на уровне отдельных клеток. Высокая разрешающая способность этого метода позволяет оценивать антиген-стимулированную продукцию цитокинов, что очень важно для оценки специфического иммунного ответа. Следующий, широко используемый в научных целях, метод - это внутриклеточное определение цитокинов методом проточной цитофлюориметрии . Преимущества его очевидны. Мы можем фенотипически охарактеризовать популяцию клеток-продуцентов цитокина и/или определить спектр продуцируемых цитокинов отдельными клетками, при этом имеется возможность относительной количественной характеристики этой продукции. Вместе с тем, описываемый метод достаточно сложен и требует дорогостоящего оборудования. Следующая серия методов, которая используется в основном в научных целях - это иммуногистохимические методы с использованием меченых моноклональных антител. Преимущества очевидны - определение продукции цитокинов непосредственно в тканях (in situ), где происходят различные иммунологические реакции. Однако рассматриваемые методы очень трудоемки и не дают точных количественных данных.[2]
Определение цитокинов методом иммуноферментного анализа.
ЗАО «Вектор-Бест» под руководством Т.Г. Рябичева, Н.А. Вараксин, Н.В. Тимофеева, М.Ю. Рукавишников ведут активную работу в направление определения цитокинов. Цитокины представляют собой группу полипептидных медиаторов, часто гликозилированных, с молекулярной массой от 8 до 80 кД. Цитокины участвуют в формировании и регуляции защитных реакций организма и его гомеостаза. Они вовлечены во все звенья гуморального и клеточного иммунного ответа, включая дифференцировку иммунокомпетентных клеток-предшественников, представление антигена, клеточную активацию и пролиферацию, экспрессию молекул адгезии и острофазового ответа. Некоторые из них способны проявлять множество биологических эффектов по отношению к различным клеткам-мишеням. Действие цитокинов на клетки осуществляется следующими путями: аутокринно — на клетку, синтезирующую и секретирующую данный цитокин; паракринно — на клетки, расположенные вблизи клетки-продуцента, например в очаге воспаления или в лимфоидном органе; эндокринно-дистанционно — на клетки любых органов и тканей после попадания цитокина в циркуляцию крови. Образование и высвобождение цитокинов обычно происходит кратковременно и жёстко регулируется. Цитокины воздействуют на клетку, связываясь со специфическими рецепторами на цитоплазматической мембране, вызывая этим каскад реакций, ведущий к индукции, усилению или подавлению активности ряда регулируемых ими генов. Для цитокинов характерен сложный сетевой характер функционирования, при котором продукция одного из них влияет на образование или проявление активности ряда других. Цитокины являются локальными медиаторами, поэтому целесообразно измерять их уровни в соответствующих тканях после экстракции тканевых протеинов из биоптатов соответствующих органов или в естественных жидкостях: моче, слёзной жидкости, жидкости дёсневых карманов, бронхоальвеолярном лаваже, вагинальном секрете, эякуляте, смывах из полостей, спинномозговой или синовиальной жидкости и др.. Дополнительную информацию о состоянии иммунной системы организма можно получить при изучении способности клеток крови к продукции цитокинов in vitro. Уровни содержания цитокинов в плазме отражают текущее состояние иммунной системы и развития защитных реакций in vivo. Спонтанная продукция цитокинов культурой мононуклеаров периферической крови позволяет оценить состояние соответствующих клеток. Повышенная спонтанная продукция цитокинов свидетельствует о том, что клетки уже активированы антигеном in vivo. Индуцированная продукция цитокинов позволяет оценить потенциальную способность соответствующих клеток отвечать на антигенную стимуляцию. Сниженная индукция цитокинов in vitro, например, может служить одним из признаков иммунодефицитного состояния. Поэтому оба варианта изучения уровней цитокинов как в циркулирующей крови, так и при их продукции культурами клеток важны с точки зрения характеристики иммунореактивности всего организма и функции отдельных звеньев иммунной системы. До недавнего времени в России изучением цитокинов занимались немногочисленные группы исследователей, так как биологические методы исследования очень трудоёмки, а импортные иммунохимические наборы весьма дороги. С появлением доступных отечественных иммуноферментных наборов все больший интерес к изучению цитокинового профиля проявляют практикующие врачи. В настоящий момент диагностическая значимость оценки уровня цитокинов заключается в констатации самого факта повышения или понижения их концентрации у данного больного с конкретным заболеванием. Причём для оценки тяжести и прогнозирования течения заболевания целесообразно определять концентрацию как противо-, так и провоспалительных цитокинов в динамике развития патологии. Например, содержание цитокинов в периферической крови определяется сроками обострения, отражает динамику патологического процесса при язвенной болезни и других заболеваниях желудочно-кишечного тракта. На самых ранних сроках обострения преобладает увеличение содержания интерлейкина-1бета (ИЛ-1бета), интерлейкина-8 (ИЛ-8), затем повышается концентрация интерлейкина-6 (ИЛ-6), гамма-интерферона (гамма-ИНФ), фактора некроза опухолей-альфа (альфа-ФНО). Концентрация интерлейкина-12 (ИЛ-12), гамма-ИНФ, альфа-ФНО достигала своего максимума в разгар заболевания, в то время как содержание маркёров острой фазы в этот период приближалось к нормальным величинам. На пике обострения уровень альфа-ФНО достоверно превышал содержание интерлейкина-4 (ИЛ-4) как в сыворотке крови, так и непосредственно в пораженной ткани околоязвенной зоны, после чего начинал постепенно уменьшаться. По мере стихания острофазных явлений, усиления процессов репарации возрастало увеличение концентрации ИЛ-4. По изменению цитокинового профиля можно судить об эффективности и целесообразности проводимой химиотерапии. При проведении цитокинотерапии, например при терапии альфа-интерфероном (альфа-ИНФ), необходимо контролировать как уровень его содержания в циркулирующей крови, так и наработку антител к альфа-ИНФ. Известно, что при наработке большого количества этих антител интерферонотерапия не только перестает быть эффективной, но и может привести к аутоиммунным заболеваниям. В последнее время разработаны и внедряются в практику новые препараты, так или иначе изменяющие цитокиновый статус организма. Например, для лечения ревматоидного артрита предлагается препарат на основе антител к альфа-ФНО, предназначенный для выведения альфа-ФНО, участвующего в деструкции соединительной ткани. Однако, как по нашим данным, так и по литературным, далеко не у всех больных хроническим ревматоидным артритом уровень альфа-ФНО повышен, поэтому для этой группы больных уменьшение уровня альфа-ФНО может ещё более усугубить дисбаланс иммунной системы. Таким образом, корректная цитокинотерапия предполагает контроль цитокинового статуса организма во время лечения. Защитная роль провоспалительных цитокинов проявляется локально, в очаге воспаления, однако их системная продукция не приводит к развитию противоинфекционного иммунитета и не препятствует развитию бактериально-токсического шока, что является причиной ранней летальности хирургических больных с гнойно-септическими осложнениями. Основой патогенеза хирургических инфекций является запуск цитокинового каскада, который включает, с одной стороны, провоспалительные, а с другой — противовоспалительные цитокины. Баланс между этими двумя оппозитными группами во многом определяет характер течения и исход гнойно-септических заболеваний. Однако определение концентрации в крови по одному цитокину из этих групп (например, альфа-ФНО или ИЛ-4) не будет адекватно отражать состояние всего цитокинового баланса. Поэтому необходима одномоментная оценка уровня нескольких медиаторов (по меньшей мере, 2–3 из оппозитных подгрупп). В ЗАО «Вектор-Бест» в настоящий момент разработаны и серийно производятся наборы реагентов для количественного определения: фактора некроза опухолей-альфа (чувствительность — 2 пг/мл, 0–250 пг/мл); гамма-интерферона (чувствительность — 5 пг/мл, 0–2000 пг/мл); интерлейкина-4 (чувствительность — 2 пг/мл, 0–400 пг/мл); интерлейкина-8 (чувствительность — 2 пг/мл, 0–250 пг/мл); рецепторного антагониста интерлейкина-1 (ИЛ-1РА) (чувствительность — 20 пг/мл, 0–2500 пг/мл); альфа-интерферона (чувствительность — 10 пг/мл, 0–1000 пг/мл); аутоиммунных антител к альфа-интерферону (чувствительность — 2 нг/мл, 0–500 нг/мл). Все наборы предназначены для определения концентрации указанных цитокинов в биологических жидкостях человека, в культуральных супернатантах при изучении способности культур клеток человека к продукции цитокинов in vitro. Принцип анализа — «sandwich»-вариант твердофазного трехстадийного (время инкубации — 4 ч) либо двухстадийного (время инкубации — 3,5 ч) иммуноферментного анализа на планшетах. Для анализа требуется 100 мкл биологической жидкости или культурального супернатанта на одну лунку. Учёт результатов — спектрофотометрически на длине волны 450 нм. Во всех наборах хромоген — тетраметилбензидин. Срок хранения наших наборов увеличен до 18 месяцев со дня выпуска и 1 месяца после начала использования. Анализ литературных данных показал, что содержание цитокинов в плазме крови здоровых людей, зависит как от наборов, используемых для их определения, так и от региона, где эти люди проживают. Поэтому для выяснения значений нормальных концентраций цитокинов у жителей нашего региона был проведён анализ случайных выборок плазмы (от 80 до 400 образцов) практически здоровых доноров крови, представителей различных социальных групп в возрасте от 18 до 60 лет без клинических проявлений грубой соматической патологии и отсутствием HBsAg, антител к ВИЧ, вирусам гепатитов B и C.
Фактор некроза опухолей-альфа.
Альфа-ФНО — это плейотропный провоспалительный цитокин, состоящий из двух вытянутых b-цепей с молекулярной массой 17 кД и выполняющий регуляторные и эффекторные функции в иммунном ответе и воспалении. Основные продуценты альфа-ФНО — моноциты и макрофаги. Этот цитокин выделяется также лимфоцитами и гранулоцитами крови, естественными киллерами, Т-лимфоцитарными клеточными линиями. Главные индукторы альфа-ФНО — вирусы, микроорганизмы и продукты их метаболизма, в том числе бактериальный липополисахарид. Кроме того, роль индукторов могут выполнять и некоторые цитокины, такие как ИЛ-1, ИЛ-2, гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор, альфа- и бета-ИНФ. Основные направления биологической активности альфа-ФНО: проявляет избирательную цитотоксичность в отношении некоторых опухолевых клеток; активирует гранулоциты, макрофаги, эндотелиальные клетки, гепатоциты (продукция белков острой фазы), остеокласты и хондроциты (резорбция костной и хрящевой ткани), синтез других провоспалительных цитокинов; стимулирует пролиферацию и дифференцировку: нейтрофилов, фибробластов, эндотелиальных клеток (ангиогенез), гемопоэтических клеток, Т- и В-лимфоцитов; усиливает поступление нейтрофилов из костного мозга в кровь; обладает противоопухолевой и противовирусной активностью in vivo и in vitro; участвует не только в защитных реакциях, но и в процессах деструкции и репарации, сопутствующих воспалению; служит одним из медиаторов деструкции тканей, обычной при длительном, хроническом воспалении.
Рис. 1. Распределение уровня альфа-ФНО
в плазме здоровых доноров.
Повышенный уровень альфа-ФНО наблюдается в сыворотке крови в период посттравматического состояния, при легочных дисфункциях , нарушениях нормального течения беременности, онкологических заболеваниях, бронхиальной астме. Уровень альфа-ФНО в 5–10 раз выше нормы наблюдается при обострении хронической формы вирусного гепатита С. В период обострения заболеваний желудочно-кишечного тракта концентрация альфа-ФНО в сыворотке превышает норму в среднем в 10 раз, а у отдельных больных — в 75–80 раз. Высокие концентрации альфа-ФНО обнаруживаются в цереброспинальной жидкости у больных рассеянным склерозом и цереброспинальным менингитом, а у больных ревматоидным артритом — в синовиальной жидкости. Это позволяет предполагать участие альфа-ФНО в патогенезе ряда аутоиммунных заболеваний. Частота выявления альфа-ФНО в сыворотке крови даже при тяжелом воспалении не превышает 50%, при индуцированной и спонтанной продукции — до 100%. Диапазон концентраций альфа-ФНО составил 0–6 пг/мл, среднее — 1,5 пг/мл (рис. 1).
Гамма-интерферон.
Гамма-ИНФ представляет собой гликопротеин с молекулярной массой 21 кД. Продуцентами гамма-ИНФ являются активированные ТН-1-лимфоциты и натуральные клетки-киллеры. Индукторами синтеза эндогенного гамма-ИНФ являются вирусы, бактерии, токсины, метаболиты, некоторые белки растительного происхождения, митогены. Основные направления биологической активности гамма-ИНФ: обладает противовирусной и тумороцидной активностью; активирует моноциты и макрофаги, пролиферацию и дифференцировку Т-cyt-лимфоцитов; стимулирует созревание костномозговых клеток — предшественников моноцитов; подавляет опухолевый рост, размножение вирусов в клетках, продукцию и секрецию цитокинов ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-10 и др. ТH-2-лимфоцитами, пролиферацию В-лимфоцитов и синтез IgE, пролиферацию соматических клеток, секрецию IgG1, IgG2, эффект ИЛ-3, ИЛ-4 и альфа-ФНО в отношении костномозговых клеток; усиливает дифференцировку опухолевых клеток, противовирусную, противомикробную и антипаразитарную резистентность, тумороцидную активность альфа-ФНО и противовирусную активность альфа-ИНФ; способствует презентации антигенов моноцитами; включает синтез IgА В-лимфоцитами.
Рис. 2. Распределение уровня гамма-ИНФ
в плазме здоровых доноров.
Повышение уровня концентрации гамма-ИНФ может наблюдаться при острых вирусных, бактериальных и паразитарных инфекциях, в период обострения заболеваний желудочно-кишечного тракта, таких как язвенная болезнь желудка или двенадцатиперстной кишки, желчнокаменная болезнь, гепатоцеребральная дистрофия, хронический панкреатит, глютеновая энтеропатия, неспецифический язвенный колит и др.. В крови больных бронхиальной астмой атопической и инфекционно-аллергической форм обнаружено повышение гамма-ИНФ в 28 раз по сравнению с донорами. Обнаружено повышение содержания гамма-ИНФ в крови больных рассеянным склерозом. При активации вирусной инфекции во время беременности уровень гамма-ИНФ в околоплодных водах снижается в 2,5 раза по сравнению со здоровыми женщинами. Диапазон концентраций гамма-ИНФ составил 0–84 пг/мл, среднее — 9 пг/мл, диапазон в норме — 0–25 пг/мл (рис. 2).
Интерлейкин-4
ИЛ-4 — гликопротеин с молекулярной массой 18–20 кД, естественный ингибитор воспаления. Наряду с гамма-ИНФ ИЛ-4 является ключевым цитокином, продуцируемым Т-клетками (в основном ТН-2-лимфоцитами). Он поддерживает баланс TH-1/TH-2. Главные направления биологической активности ИЛ-4: усиливает эозинофилию, накопление тучных клеток, секрецию IgG4, опосредованный ТН-2-клетками гуморальный иммунный ответ; обладает местной противоопухолевой активностью, стимулируя популяцию цитотоксических Т-лимфоцитов и инфильтрацию опухоли эозинофилами; подавляет освобождение цитокинов воспаления (альфа-ФНО, ИЛ-1, ИЛ-8) и простагландинов из активированных моноцитов, продукцию цитокинов ТН-1-лимфоцитами (ИЛ-2, гамма-ИНФ и др.).
Рис. 3. Распределение уровня ИЛ-4 в плазме
здоровых доноров.
Повышенный уровень содержания ИЛ-4 как в сыворотке, так и в стимулированных лимфоцитах может наблюдаться при аллергических заболеваниях (особенно в момент обострения), таких как бронхиальная астма, аллергический ринит, поллиноз, атопический дерматит, при заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Уровень ИЛ-4 также заметно повышается у больных хроническим гепатитом С (ХГС). В периоды обострения ХГС его количество увеличивается почти в 3 раза по сравнению с нормой, а во время ремиссии ХГС уровень ИЛ-4 снижается, особенно на фоне проводимого лечения рекомбинантным ИЛ-2. Диапазон концентраций ИЛ-4 составил 0–162 пг/мл, среднее — 6,9 пг/мл, диапазон в норме — 0–20 пг/мл (рис. 3).
Интерлейкин-8
ИЛ-8 относится к хемокинам, представляет собой протеин с молекулярной массой 8 кД. ИЛ-8 продуцируется мононуклеарными фагоцитами, полиморфноядерными лейкоцитами, эндотелиальными клетками и другими типами клеток в ответ на различные стимулы, включая бактерии и вирусы и продукты их метаболизма, в том числе провоспалительные цитокины (например, ИЛ-1, альфа-ФНО). Основная роль интерлейкина-8 — усиление хемотаксиса лейкоцитов. Он играет важную роль как при остром, так и при хроническом воспалении. Повышенный уровень ИЛ-8 наблюдается у пациентов с бактериальными заражениями, хроническими заболеваниями лёгких, заболеваниями желудочно-кишечного тракта. Уровень ИЛ-8 в плазме увеличен у пациентов с сепсисом, а его высокие концентрации коррелируют с повышенной смертностью. Результаты измерения содержания ИЛ-8 могут быть использованы для контроля за ходом лечения и прогнозирования исхода заболевания. Так, повышенное содержание ИЛ-8 выявлено в слезной жидкости у всех больных с благоприятным течением язвы роговицы. У всех больных с осложнённым течением язвы роговицы концентрация ИЛ-8 была в 8 раз выше, чем у пациентов с благоприятным течением заболевания. Таким образом, содержание провоспалительных цитокинов (особенно ИЛ-8) в слёзной жидкости при язве роговицы может использоваться в качестве прогностического критерия течения данного заболевания.
Рис. 4. Распределение уровня ИЛ-8 в
плазме здоровых доноров (г. Новосибирск).
По нашим и литературным данным, у здоровых людей в сыворотке крови ИЛ-8 выявляется крайне редко; спонтанная продукция ИЛ-8 мононуклеарами крови наблюдается у 62%, а индуцированная — у 100% здоровых доноров. Диапазон концентраций ИЛ-8 составил 0–34 пг/мл, среднее — 2 пг/мл, диапазон в норме — 0–10 пг/мл (рис. 4).
Рис. 5. Распределение уровня ИЛ-8 в плазме
здоровых доноров (г.Рубцовск).
Содержание ИЛ-8 было также исследовано в 88 образцах плазмы доноров крови г. Рубцовска Алтайского края. Диапазон концентраций ИЛ-8 составил 0–353 пг/мл, среднее — 143 пг/мл, что намного выше, чем у доноров Новосибирска (рис. 5). Для выяснения причин этого нами было проведено дополнительное исследование плазмы доноров крови г. Рубцовска. В результате было определено, что в 80 образцах плазмы (91%) содержатся антитела к различным бактериальным, грибковым или паразитарным агентам, таким как Toxoplasma gondii, Chlamydia trachomatis, Mycobacterium tuberculosis, Candida, Aspergillus, Opisthorchis felineus, Lamblia, Echinococcus granulosus, Toxocara canis. При этом у большинства зараженных доноров обнаружены сочетанные инвазии. Как отмечено выше, это ведёт к повышению концентрации ИЛ-8 в крови инфицированных пациентов.
Рецепторный антагонист интерлейкина-1.
ИЛ-1РА относится к цитокинам, представляет собой олигопептид с молекулярной массой 18–22 кД. ИЛ-1РА является эндогенным ингибитором ИЛ-1, продуцируется макрофагами, моноцитами, нейтрофилами, фибробластами и эпителиальными клетками. ИЛ-1РА подавляет биологическую активность интерлейкинов ИЛ-1альфа и ИЛ-1бета, конкурируя с ними за связывание с клеточным рецептором.
Рис. 6. Распределение уровня ИЛ-1РА
в плазме здоровых доноров
Продукцию ИЛ-1РА стимулируют многие цитокины, вирусные продукты и белки острой фазы. ИЛ-1РА может активно экспрессироваться в воспалительных очагах при множестве хронических заболеваний: при ревматоидном и ювенильном хронических артритах, системной красной волчанке, ишемических поражениях головного мозга, воспалительных заболеваниях кишечника, бронхиальной астме, пиелонефрите, псориазе и других. При сепсисе отмечается наиболее высокое повышение ИЛ-1РА — до 55 нг/мл в отдельных случаях, причем обнаружено, что повышенные концентрации ИЛ-1РА коррелируют с благоприятным прогнозом. Высокий уровень ИЛ-1РА наблюдается у женщин, страдающих высокой степенью ожирения, причём этот уровень заметно снижается в течение 6 месяцев после липосакции. Диапазон концентраций ИЛ-1РА составил 0–3070 пг/мл, среднее — 316 пг/мл. Диапазон в норме — 50–1000 пг/мл (рис. 6).
Альфа-интерферон.
Альфа-ИНФ представляет собой мономерный негликозилированный белок с молекулярной массой 18 кД, который синтезируется преимущественно лейкоцитами (В-лимфоцитами, моноцитами). Этот цитокин может также продуцироваться фактически любым типом клеток в ответ на соответствующее возбуждение, мощными стимуляторами синтеза альфа-ИНФ могут быть внутриклеточные вирусные инфекции. К индукторам альфа-ИНФ относятся: вирусы и их продукты, среди которых ведущее место занимают двухцепочечные РНК, продуцируемые во время вирусной репликации, а также бактерии, микоплазмы и протозои, цитокины и ростовые факторы (такие как ИЛ-1, ИЛ-2, альфа-ФНО, колониестимулирующие факторы и др.). Первоначальная защитная реакция неспецифического противобактериального иммунного ответа организма включает индукцию альфа- и бета-ИНФ. В этом случае он продуцируется антигенпрезентирующими клетками (макрофагами), захватившими бактерии. Интерфероны (в том числе альфа-ИНФ) играют немаловажную роль в неспецифическом звене противовирусного иммунного ответа. Они усиливают противовирусную резистентность, индуцируя в клетках синтез ферментов, подавляющих образование нуклеиновых кислот и белков вирусов. Кроме этого они оказывают иммуномодулирующее действие, усиливают в клетках экспрессию антигенов главного комплекса гистосовместимости. Изменение содержания альфа-ИНФ выявлено при гепатитах и циррозах печени вирусной этиологии. В момент обострения вирусных инфекций концентрация этого цитокина значительно возрастает у большинства пациентов, а в период реконвалесценции падает до нормального уровня. Показана зависимость между сывороточным уровнем альфа-ИНФ и степенью тяжести и продолжительностью гриппозной инфекции.
Рис. 7. Распределение уровня альфа-ИНФ
в плазме здоровых доноров.
Увеличение концентрации альфа-ИНФ отмечают в сыворотке большинства пациентов, страдающих аутоиммунными заболеваниями, такими как полиартрит, ревматоидный артрит, спондилёз, псориатический артрит, ревматическая полимиалгия и склеродермия, системная красная волчанка и системный васкулит. Высокий уровень этого интерферона наблюдается также у отдельных больных в период обострения язвенной и желчнокаменной болезни. Диапазон концентраций альфа-ИНФ составил 0–93 пг/мл, cреднее — 20 пг/мл. Диапазон в норме — до 45 пг/мл (рис. 7).
Антитела к альфа-ИНФ.
Антитела к альфа-ИНФ могут быть обнаружены в сыворотках больных соматической эритематозной волчанкой. Спонтанная индукция антител к альфа-ИНФ также наблюдается в сыворотках больных с различными формами раковых опухолей. В некоторых случаях антитела к альфа-ИНФ были найдены в сыворотках ВИЧ-инфицированных, а также в цереброспинальной жидкости и сыворотках больных менингитом в период острой фазы, в сыворотках больных полиартритом в хронической форме.
Рис. 8. Распределение уровня антител к альфа-ИНФ
в плазме здоровых доноров.
Альфа-ИНФ является одним из эффективных противовирусных и противоопухолевых терапевтических препаратов, но его длительное применение может привести к продукции специфических антител к альфа-ИНФ. Это снижает эффективность лечения, а в отдельных случаях вызывает различные побочные эффекты: от гриппоподобных до развития аутоиммунных заболеваний. Ввиду этого при ИНФ-терапии важно контролировать уровень антител к альфа-ИНФ в организме больного. Их образование зависит от типа препарата, используемого в терапии, продолжительности лечения и вида заболевания. Диапазон концентраций антител к альфа-ИНФ составил 0–126 нг/мл, среднее — 6,2 нг/мл. Диапазон в норме — до 15 нг/мл (рис. 8). Оценка уровня цитокинов с использованием наборов реагентов, серийно выпускаемых в ЗАО «Вектор-Бест», позволяет по-новому подойти к изучению состояния иммунной системы организма в клинической практике.[3]
Иммунотропные препараты на основе цитокинов.
Интересна работа А. С. Симбирцева, ГНИИ особо чистых биопрепаратов Минздрава России, г. Санкт-Петербург). Цитокины могут быть выделены в новую самостоятельную систему регуляции основных функций организма, существующую наряду с нервной и эндокринной регуляцией и связанную в первую очередь с поддержанием гомеостаза при внедрении патогенов и нарушении целостности тканей. Этот новый класс регуляторных молекул создан природой в ходе миллионов лет эволюции и обладает неограниченными возможностями для применения в качестве лекарственных препаратов. В рамках иммунной системы цитокины осуществляют взаимосвязь между неспецифическими защитными реакциями и специфическим иммунитетом, действуя в обоих направлениях. На уровне организма цитокины осуществляют связь между иммунной, нервной, эндокринной, кроветворной и другими системами и служат для их вовлечения в организацию и регуляцию защитных реакций. Движущей силой интенсивного изучения цитокинов всегда была многообещающая перспектива их клинического использования для лечения широко распространенных заболеваний, в том числе, рака, инфекционных и иммунодефицитных заболеваний. В России зарегистрированы несколько препаратов цитокинов, включая интерфероны, колониестимулирующие факторы, интерлейкины и их антагонисты, фактор некроза опухолей. Все препараты цитокинов могут быть разделены на природные и рекомбинантные. Природные представляют собой препараты разной степени очистки, получаемые из культуральной среды стимулированных эукариотических клеток, главным образом, клеток человека. Основными недостатками являются невысокая степень очистки, невозможность стандартизации из-за большого числа компонентов, использование в производстве компонентов крови. Видимо, будущее цитокиновой терапии связано с генноинженерными препаратами, получаемыми с применением последних достижений биотехнологии. За последние два десятилетия клонированы гены большинства цитокинов и получены рекомбинантные аналоги, полностью повторяющие биологические свойства природных молекул. В клинической практике существуют три основных направления использования цитокинов:
1) цитокиновая терапия для активации защитных реакций организма, иммуномодуляции, либо восполнения недостатка эндогенных цитокинов,
2) антицитокиновая иммуносупрессивная терапия, направленная на блокирование биологического действия цитокинов и их рецепторов,
3) цитокиновая генотерапия с целью усиления противоопухолевого иммунитета или коррекции генетических дефектов в системе цитокинов.
Ряд цитокинов могут быть использованы в клинике для системного и местного применения. Системное введение оправдывает себя в тех случаях, когда нужно обеспечить действие цитокинов в нескольких органах для более эффективной активации иммунитета либо активировать клетки-мишени, расположенные в разных частях организма. В других случаях, местное применение имеет целый ряд преимуществ, так как оно позволяет достигать высокой локальной концентрации действующего начала, целенаправленно воздействовать на орган-мишень и избежать нежелательных системных проявлений. В настоящее время цитокины считаются одними из наиболее перспективных лекарственных средств для применение в клинической практике.[4]
Заключение.
Таким образом, в настоящее время не вызывает сомнения, что цитокины являются важнейшими факторами иммунопатогенеза. Изучение уровня цитокинов позволяет получить информацию о функциональной активности различных типов иммунокомпетентных клеток, соотношении процессов активации Т-хелперов I и II типов, что очень важно при дифференциальной диагностике ряда инфекционных и иммунопатологических процессов[3]. Цитокины - это специфические белки, с помощью которых клетки иммунной системы могут обмениваться друг с другом информацией и осуществлять взаимодействие. Сегодня обнаружено более сотни различных цитокинов, которые принято условно разделять на провоспалительные (провоцирующие воспаление) и противовоспалительные (препятствующие развитию воспаления)[7]. Итак, разнообразные биологические функции цитокинов подразделяются на три группы: они управляют развитием и гомеостазом иммунной системы, осуществляют контроль за ростом и дифференцировкой клеток крови (системой гемопоэза) и принимают участие в неспецифических защитных реакциях организма, оказывая влияние на воспалительные процессы, свертывание крови, кровяное давление.
Список использованной литературы.
1. С.В. Бельмер, А.С. Симбирцев, О.В. Головенко, Л.В. Бубнова, Л.М. Карпина, Н.Е. Щиголева, Т.Л. Михайлова. /Российский государственный медицинский университет ГНЦ колопроктологии, Москва и ГНИИ особо чистых биопрепаратов, Санкт-Петербург.
2. С.В. Сенников, А.Н. Силков// Журнал 'Цитокины и воспаление', 2005, № 1 Т. 4, № 1. С.22-27.
3. Т.Г. Рябичева, Н.А. Вараксин, Н.В. Тимофеева, М.Ю. Рукавишников, материалы работы ЗАО «Вектор-Бест» .
4. А. С. Симбирцев, ГНИИ особо чистых биопрепаратов Минздрава России, г. Санкт-Петербург.
5. Кетлинский С.А., Симбирцев А.С.. ГосНИИ особо чистых биопрепаратов, Санкт-Петербург.
6. Т.А.Шуматова, В.Б.Шуматов, Е.В.Маркелова, Л.Г.Сухотеплая. Кафедра анестезиологии и реаниматологии Владивостокского государственного медицинского университета.
7. В работе использованы материалы с сайта http://humbio.ru/humbio/spid/000402c2.htm
