Определение цитокинов

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