Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Октября 2014 в 18:17, реферат
Цитокины — эндогенные полипептидные и белковые медиаторы межклеточного взаимодействия, регулирующие эмбриональное развитие, некоторые нормальные физиологические функции организма, защитные реакции при внедрении патогенов и при развитии опухолей, формирование аллергических, аутоиммунных и иных иммунопатологических процессов и восстановление поврежденных тканей при травмах. Именно поэтому совершенно очевидно, что цитокиновая регуляция имеет огромное значение и в норме, и при патологии.
Интерлейкин-6. В норме отмечают лишь минимальный уровень экспрессии гена и накопления мРНК IL-6 в органах, и его практически не удается обнаружить в плазме крови. Экспрессия гена IL-6 происходит под влиянием попадающих в организм вирусов, бактерий и их продуктов, а также провоспалительных цитокинов. IL-6 является типичным ранним индуцибельным цитокином, быстро накапливающимся в циркуляции при встрече с патогенами. В ряде исследований показано, что гиперпродукция IL-6 у человека ведет к патологии, связанной с развитием аутоиммунных и воспалительных процессов. Повышенные уровни IL-6 обнаружены в синовиальной жидкости больных ревматоидным артритом, увеличение его синтеза отмечено при миксоме сердца и у больных с миеломной болезнью. Видимо, главное диагностическое значение IL-6 связано с тем, что именно его уровень наиболее точно коррелирует с тяжестью клинических проявлений при сепсисе.
Интерлейкин-7. Биологическая активность IL-7, главным образом, связана с его действием в качестве ростового фактора для предшественников В- и Т-лимфоцитов. IL-7 в небольших количествах продуцируется стромальными клетками костного мозга, эпителием тимуса, кератиноцитами и клетками фетальной печени. IL-7 синтезируется стромальными клетками костного мозга и тимуса конститутивно, обеспечивая постоянное созревание и обновление Т-лимфоцитов. Возможно, в организме существует гомеостатический механизм регуляции числа Т-лимфоцитов на периферии, построенный по механизму отрицательной обратной связи. У больных с ВИЧ-инфекцией уровни IL-7 в плазме отрицательно коррелировали с числом Т-лимфоцитов периферической крови, возрастая при падении количества Т-клеток. Отмечено также увеличение концентрации IL-7 в циркуляции при других заболеваниях, сопровождающихся лимфопенией.
Интерлейкин-8. У здоровых людей в сыворотке крови IL-8 выявляется крайне редко. Спонтанная продукция IL-8 мононуклеарами крови наблюдается у 61,5%, индуцированная ~ у 100% здоровых доноров. Увеличение уровня IL-8 в биологических жидкостях описано при различных заболеваниях, сопровождающихся нейтропенией и/ или нейтрофильной инфильтрацией тканей очага воспаления. В случае введения в организм ЛПС в плазме крови увеличивается уровень циркулирующего IL-8. То же наблюдается после введения добровольцам IL-1 или TNF, а при сепсисе титры сывороточного IL-8 положительно коррелируют с тяжестью заболевания и летальным исходом. IL-8 может быть важен в модуляции некоторых органных дисфункций. При многих заболеваниях легких, сопровождающихся воспалением в легочной ткани, хемокины активно синтезируются альвеолярными макрофагами и находятся в повышенной концентрации в лаважной жидкости. При респираторном дистресс-синдроме взрослых IL-8 обнаруживается в бронхоальвеолярной лаважной жидкости, его концентрация прямо пропорциональна количеству нейтрофилов и смертности у пациентов. Высокие уровни IL-8 и других хемокинов в легочной ткани и лаважах описаны при бронхиальной астме и фиброзе легких. IL-8 определяется в больших количествах в области псориатических бляшек. Кроме IL-8, в области бляшек обнаружены и другие СХС-хемокины: GROα и IP-10. Основным источником IL-8 и указанных хемокинов служат кератиноциты. Кроме того, хемокины синтезируются эндотелиальными клетками и самими привлеченными в очаг воспаления нейтрофилами. Повышенная продукция хемокинов приводит к еще большему привлечению лейкоцитов и формированию хронического очага асептического воспаления. При ревматоидном артрите высокие уровни IL-8 определяются в суставной жидкости и коррелируют с активностью процесса и с количеством нейтрофилов и других клеток в жидкости. Источником IL-8 в полости сустава служат, главным образом, синовиальные клетки. По мере прогрессии заболевания в сыворотках пациентов появляются аутоантотела к IL-8, относящиеся к IgG классу.
Интерлейкин-10. В клинических исследованиях продемонстрировано, что у больных с аллергией снижена частота встречаемости клонов Т-хелперных лимфоцитов, синтезирующих IL-10, и снижены уровни IL-10 в сыворотке крови. Более того, обнаружены инверсные взаимоотношения между уровнем IL-10 и тяжестью клинических проявлений астмы и других типов аллергии. В настоящее время есть данные о том, что при АСИТ успех терапии коррелировал со снижением аллергенспецифического Th2 ответа и появлением аллергенспецифических Т-лимфоцитов, секретирующих IL-10.
Интерлейкин-15. IL-15 синтезируется различными типами клеток во многих органах. У человека IL-15 синтезируется моноцитами/макрофагами, эпителиальными клетками стромы костного мозга и другими эпителиальными клетками, но мРНК IL-15 не обнаружена в активированных Т- и В-лимфоцитах. Синтез IL-15 активируется под действием IFN 1 типа, IFNg, двухцепочечной РНК, ЛПС и других производных патогенов. Экспрессия мРНК IL-15 выявлена во многих типах клеток, но IL-15 крайне редко обнаруживается в супернатантах клеточных культур или в плазме крови. Для IL-15 человека описано несколько вариантов мРНК, образующихся в результате альтернативного сплайсинга. Все эти варианты транслируются в одинаковые формы зрелого IL-15, но скорость трансляции и варианты продукции белка отличаются.
Фактор некроза опухоли. Для определения уровня TNF в биологических жидкостях следует учитывать, что биологически активная молекула этого цитокина состоит из трех одинаковых полипептидных субъединиц, объединенных в гомотример. Только такая трехмерная структура биологически активна, и только она должна определяться специфическими моноклональными антителами, используемыми в современных диагностических системах. Часть антител к TNF могут связывать и мономерные формы, которые могут находиться в плазме и биологических жидкостях в достаточно высоких концентрациях, не проявляя биологической активности. Определение общей концентрации мономеров вместе с биологически активными тримерами TNF приводит к ложным заключениям о значительном повышении уровня TNF в исследуемых образцах, хотя иногда очевидно, что неправильно определенные высокие уровни TNF просто несовместимы с жизнью пациента. В связи с этим для оценки уровня TNF следует использовать только те диагностические системы, которые позволяют определять именно биологически активный цитокин. В сыворотке крови здоровых доноров биологически активный TNF определяется в очень низких концентрациях (0-5 пг/мл), однако выделенные мононуклеары способны продуцировать TNF в больших количествах. У пациентов с сепсисом TNF определяется в плазме крови, и его концентрация коррелирует с тяжестью и исходом заболевания. У пациентов с бактериальными менингитами тяжесть заболевания коррелирует с концентрацией TNF в цереброспинальной жидкости, хотя высокие концентрации TNF не коррелируют с его высокими системными концентрациями. В ряде случаев повышение уровня TNF и других провоспалительных цитокинов в плазме крови позволяет заподозрить заболевания, прямо не связанные с нарушениями иммунитета или с инфекционной патологией. Например, повышение уровня TNF наблюдается при инфаркте миокарда, длительное увеличение уровней TNF, IL-lβ и IL-6 в плазме периферической крови может быть предвестником остеопороза. Некоторые цитокины, члены семейства TNF, используются для диагностики рака. Определение концентрации растворимого Fas вместе с анализом других антигенов применяется в диагностике рака мочевого пузыря. В целом в диагностике рака все больше начинают использоваться методы, позволяющие одновременно определять сразу несколько цитокинов. Это связано с тем, что в диагностике все большее значение приобретает анализ не единичных факторов, включая цитокины, а изучение паттернов изменений десятков и более медиаторов. В случае цитокинов это особенно важно с учетом формирования в организме цитокиновой сети. Сейчас такие методы широко применяют для исследования наиболее значимых среди цитокинов диагностических маркеров рака, для изучения молекулярных механизмов патогенеза рака, эффективности действия противораковых препаратов, в том числе во время клинических испытаний.
Интерферон-альфа. Участие IFNα в патогенезе множества вирусных заболеваний не вызывает сомнений. С развитием терапии рекомбинантным IFNα приобрели большую диагностическую ценность исследования интерферонового статуса, который отражает характер течения вирусной инфекции, позволяет прогнозировать исход заболевания и эффективность лечения. При изучении роли IFNα в патогенезе гриппа показана зависимость между сывороточным уровнем IFNα и тяжестью и продолжительностью гриппозной инфекции, у больных гриппом, осложненным пневмонией, и при затяжном течении гриппа наблюдалось значительное снижение уровня IFNα к периоду ранней реконвалесценции, что связывают с развитием астенического синдрома и что указывает на целесообразность применения средств с иммуномодулирующей активностью в этом периоде. Снижение продукции IFNα отражает наличие нарушений противовирусной защиты организма. Особую значимость приобретают исследования уровня IFNα для изучения фармакокинетики препаратов рекомбинантного IFNα. После типичной внутримышечной или подкожной инъекции от 3 млн до 50 млн единиц рекомбинантного pIFNα пиковая концентрация от 100 до 1000 ед/мл достигается через 4-6 ч. Однако индивидуальные различия в уровне эндогенного IFNα, времени пиковой концентрации и времени полужизни препаратов этого цитокина делают необходимыми исследования фармакокинетики препарата у каждого отдельного пациента для обеспечения оптимальной схемы терапии.
Интерферон-гамма. Оценка уровня IFNg в культуре клеток крови имеет значение для определения поляризации иммунного ответа по типу активации клонов Th1. Этот тип иммунного реагирования характерен для клеточного ответа, вызванного так называемыми внутриклеточными патогенами. В последнее время разработаны два теста, позволяющие на основании уровня продукции IFNg в культуре клеток периферической крови оценить наличие туберкулезной инфекции. Принцип метода состоит в активации синтеза интерферона двумя специфическими антигенами из Mycobacterium tuberculosis, которые отсутствуют в вакцинном штамме БЦЖ (Васille Calmette- Gu rin - BCG) и других микобактериях. Одна модификация метода основана на выявлении синтезирующих IFNg клеток методом ELISPOT, в другом варианте уровень IFNg в супренатанте клеток оценивается методом ИФА. Клинические данные указывают, что оба теста более специфичны, чем стандартный кожный тест, так как исключают перекрестную реактивность, обусловленную предшествующей вакцинацией. По чувствительности метод ИФА сравним с кожным тестом, а метод ELISPOT его значительно превоcходит.
Гранулоцитарный колониестимулирующий фактор. У здорового человека уровень G-CSF в плазме крови очень низок, но при развитии инфекционных заболеваний его концентрация резко возрастает. Повышенные уровни G-CSF также наблюдают при наследственной нейтропении и лекарственной аплазии костного мозга, что указывает на существование механизма обратной связи между количеством нейтрофилов на периферии и уровнем продукции G-CSF. Исключение составляет аутоиммунная нейтропения у детей, где уровень G-CSF не отличался от уровня у здоровых доноров, хотя количество лейкоцитов в периферической крови было значительно снижено.
Моноцитарный колониестимулирующий фактор. M-CSF находится в плазме периферической крови в очень высокой для цитокинов концентрации — от 1,8 до 7,1 нг/мл. Кроме того, он постоянно присутствует в моче, спинномозговой и амниотической жидкости. Повышение уровня эндогенного M-CSF наблюдается при травмах, инфекционных заболеваниях, беременности и некоторых формах рака.
Гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор. В норме GM-CSF синтезируется в незначительных количествах и практически отсутствует в плазме периферической крови. При развитии воспаления он начинает активно синтезироваться Т-лимфоцитами, макрофагами, эндотелиальными и эпителиальными клетками в ответ на компоненты клеточной стенки патогенов и провоспалительные цитокины. Уровень GM-CSF может быть повышен в области очага воспаления, хотя при сепсисе с развитием синдрома системной воспалительной реакции концентрация GM-CSF редко оказывалась повышенной в отличие от G-CSF, уровень которого значительно возрастал у септических больных. Клетки некоторых типов злокачественных опухолей кроветворной системы секретируют все разновидности CSF, IL-3 и фактор роста стволовых клеток. Концентрации этих цитокинов могут быть повышены у больных с гематологическими формами рака и служить диагностическими маркерами стадии развития опухолей и ответа на терапию.
Эритропоэтин. Регуляция дифференцировки и поддержания функциональной активности красного ростка кроветворения является важнейшей функцией, связанной с обеспечением жизнедеятельности организма. В нормальных физиологических условиях экспрессия гена эритропоэтина (ЭПО) происходит конститутивно. Цитокин постоянно находится в плазме крови в невысоких концентрациях в пределах 10-15 МЕ/л. Это обеспечивает поддержание нормального гемопоэза, в ходе которого из костного мозга в периферическую кровь за одну минуту выходят 1,8x109 ретикулоцитов, что требуется для поддержания концентрации 25x1012 циркулирующих эритроцитов. Период существования эритроцитов составляет около 120 сут, после чего происходит их утилизация в основном с помощью макрофагов селезенки. Такая высокая скорость образования эритроцитов может увеличиваться еще в 10-12 раз при серьезных кровопотерях; это сочетается с возрастанием уровня экспрессии гена ЭПО в клетках продуцентах и с ростом его концентрации в плазме до 10 ООО МЕ/л. Период полужизни ЭПО в плазме человека составляет от 6 до 10 ч. В норме ЭПО выводится через почки и обнаруживается в неизмененном виде в моче, попадая туда из плазмы, а не путем прямой почечной экскреции после синтеза в почечной ткани. Определение уровня ЭПО в плазме крови либо в моче используется для мониторинга его концентрации при анемиях различного генеза; при почечной недостаточности, травмах, при анемиях у беременных и у недоношенных детей, уровень ЭПО может быть диагностическим критерием для полицитемии (polycythemia vera), у больных с этим диагнозом концентрация ЭПО (метод ИФА) ниже границы нормального значения в 3,3 МЕ/л.
Тромбопоэтин. Основная биологическая функция тромбопоэтина (ТП) заключается в ускорении созревания предшественников тромбоцитопоэза, тогда как для усиления пролиферации этих клеток требуется его совместное действие с другими гемопоэтическими факторами. Основным местом продукции ТП является печень, высокий уровень экспрессии мРНК ТП обнаружен также в почках и селезенке. ТП может синтезироваться и мегакариоцитами; тромбоциты имеют депо ТП в своих гранулах. При активации тромбоцитов в процессе свертывания крови ТП высвобождается из гранул, его концентрация возрастает у больных с синдромом внутрисосудистого свертывания крови. Это может служить механизмом активации тромбоцитарного ростка кроветворения для образования новых тромбоцитов. Тромбоцитопении, часто сопутствующие циррозу печени и почечной недостаточности, не всегда связаны с недостатком выработки ТП, у этих больных уровень ТП в плазме периферической крови практически не отличается от его концентрации в плазме крови здоровых доноров, составляющей около 50 пг/мл. В других исследованиях показано, что уровень ТП повышен в случае тромбоцитопении при циррозе печени, осложненном миелодиспластическим синдромом или возникшем как следствие вирусного гепатита.
Трансформирующий ростовой фактор β. TGFβ может быть выделен из нормальных тканей, например из тромбоцитов или плаценты человека и из опухолевых клеток. TGFβ, а также другие члены этого обширного семейства, костные морфогенетические белки (bonе morphogenetic proteins — BMP) и активины экспрессируются в эндометрии, секретируются в полость матки и принимают участие в регуляции имплантации и постимплантационном развитии плода, а также регулируют синтез плацентарных гормонов. Во время беременности ингибины и активины синтезируются клетками плаценты и могут служить маркерами плацентарной патологии, включая преэклампсию и угрозу выкидыша.