Цитокины как сигнальные молекулы клетки

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра "Общая биология и биохимия"

Реферат

по дисциплине "Молекулярные механизмы биорегуляции"

Направление подготовки - 06.03.01 Биология

Профиль подготовки - Биохимия

на тему: "Цитокины как сигнальные молекулы клетки"

Выполнил студент:

Шишкина Мария Игоревна

Группа: 15ФБ2

Проверил:

Д.б.н., профессор

Соловьёв Владимир Борисович

Пенза, 2017

Введение

Цитокины - одна из важнейших частей иммунной системы. Иммунной системе необходима система оповещения от клеток организма, как крик о помощи. Это, пожалуй, лучшее определение цитокинов. Когда клетка повреждена или поражена патогенным организмом, макрофаги и поврежденные клетки выделяют цитокины. Сюда входят такие факторы, как интерлейкин, интерферон и фактор некроза опухоли-альфа. Последний также доказывает, что разрушение опухолевой ткани контролируется иммунной системой. Когда цитокины выделяются, они призывают особые иммунные клетки, например, лейкоциты и Т- и В-клетки.

Цитокины также дают сигнал о какой-то конкретной цели, которую данные клетки должны выполнить. Цитокины и антитела абсолютно различны, так как антитела - это то, что связано с антигенами, они позволяют иммунной системе идентифицировать вторжение инородных организмов. Таким образом, можно провести аналогию: цитокины являются главным сигналом тревоги для захватчиков, а антитела - разведчиками. Процесс анализа цитокинов называется определением цитокинов.

Каким образом защитные клетки, циркулирующие в крови или осевшие в органах и тканях иммунной системы, отдаленных от входных ворот, получают и воспринимают сигнал опасности микробной агрессии? Как обеспечивается строгая последовательность включения отдельных типов клеток в борьбу с инфекцией? цитокин иммунный биосинтез клетка

Чтобы найти ответы на эти вопросы, необходимо познакомиться с семейством молекул, получивших название цитокины. Название отражает основное назначение этих молекул, которые являются переносчиками, передатчиками сигналов от клетки к клетке (по латыни клетка называется cytos). В геноме клетки имеются специальные гены, ответственные за синтез определенных цитокинов. До поры до времени эти гены молчат, ничем не проявляя своего присутствия.

Однако стоит только клетке распознать внедрение в организм микробов-паразитов, гены цитокинов переходят в активное состояние.

С этих генов считывается информация о структуре соответствующих молекул, идет белковый синтез, и готовые молекулы цитокинов начинают выделяться (секретироваться) клеткой в окружающую среду. Для восприятия и распознавания различных сигналов, в том числе от внедрившихся микробов-паразитов, клетки несут на своей поверхности специальные сложно устроенные молекулы-рецепторы. Для каждого цитокина существует свой особый рецептор, к которому молекула цитокина подходит, как ключ к замку. Как только ключ-цитокин входит в скважину предназначенного для него замка-рецептора, с поверхности клетки к ядру передается соответствующий сигнал включения определенных генов в этой клетке: информация передана, воспринята и реализуется.

Цитокины, являясь своеобразным межклеточным языком, позволяют клеткам общаться, взаимодействовать, объединяя свои усилия в борьбе с микробами-паразитами. На внедрение и размножение микробов организм отвечает мобилизацией защитных клеток и продукцией защитных молекул - иммунным ответом. Чтобы иммунный ответ состоялся, оказался достаточно эффективным, выполнил свои защитные функции и был своевременно выключен за ненадобностью, необходимы четкие межклеточные взаимодействия, которые обеспечиваются цитокинами.

История изучения

История изучения цитокинов началась в 40-е гг. 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 (TNF). 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 гг. назвали интерферон (IFN) из-за способности интерферировать, т.е. мешать размножению вируса, и тем самым повышать сопротивляемость при повторной вирусной инфекции.

Следующий этап изучения цитокинов, относящийся к 60-70 гг., связан с очисткой природных молекул и всесторонней характеристикой их биологического действия. К этому времени относится открытие Т-клеточного ростового фактора, известного теперь как IL-2, и целого ряда других молекул, стимулирующих рост и функциональную активность Т-, В-лимфоцитов и других типов лейкоцитов. В 1979 г. 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 гг. 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.

1. Общие сведения

Цитокины -- небольшие пептидные информационные молекулы. Они регулируют межклеточные и межсистемные взаимодействия, определяют выживаемость клеток, стимуляцию или подавление их роста, дифференциацию, функциональную активность и апоптоз, а также обеспечивают согласованность действия иммунной, эндокринной и нервной систем в нормальных условиях и в ответ на патологические воздействия.

Цитокины активны в очень малых концентрациях. Их биологический эффект на клетки реализуется через взаимодействие со специфическим рецептором, локализованным на клеточной цитоплазматической мембране. Образование и секреция цитокинов происходит кратковременно и строго регулируется.

Все цитокины, а их в настоящее время известно более 30, по структурным особенностям и биологическому действию делятся на несколько самостоятельных групп.

К цитокинам относят фактор некроза опухоли, интерфероны, ряд интерлейкинов и др. Цитокины, которые синтезируются лимфоцитами и являются регуляторами пролиферации и дифференцировки, в частности гематопоэтических клеток и клеток иммунной системы, называют лимфокинами.

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.

Межклеточная сигнализация в иммунной системе осуществляется путем непосредственного контактного взаимодействия клеток или с помощью медиаторов межклеточных взаимодействий. При изучении дифференцировки иммунокомпетентных и гемопоэтических клеток, а также механизмов межклеточного взаимодействия, формирующих иммунный ответ, и была открыта большая и разнообразная группа растворимых медиаторов белковой природы - молекул-посредников ("белков связи"), участвующих в межклеточной передаче сигналов - цитокинов .

Гормоны обычно исключают из этой категории на основании эндокринного (а не паракринного или аутокринного) характера их действия. (см. Цитокины: механизмы проведения гормонального сигнала). Вместе с гормонами и нейромедиаторами они составляют основу языка химической сигнализации, путем которой в многоклеточном организме регулируется морфогенез и регенерация тканей.

В положительной и отрицательной регуляции иммунного ответа им принадлежит центральная роль. К настоящему времени у человека обнаружено и изучено в той или иной степени, как уже упоминалось выше, более ста цитокинов, и постоянно появляются сообщения об открытии новых. Для некоторых получены генно-инженерные аналоги. Цитокины действуют через активацию рецепторов цитокинов.[1]

2. Отличительные черты цитокинов

Признаки, по которым цитокины отличаются от классических гормонов сводятся к следующему:

* Цитокины выделяются активированными клетками; базальный уровень их секреции незначителен. То же самое справедливо для клеток, которые служат мишенью для цитокинов: покоящиеся клетки, как правило, к ним нечувствительны.

Это говорит об индуцибельности генов, определяющих синтез цитокинов и их рецепторов. Факторы, побуждающие к образованию цитокинов, многообразны.

Это сами цитокины (гомологичные или гетерологичные), другие эндогенные медиаторы, микробные продукты, антигены (для лимфоцитов). Классическим индуктором макрофагальных цитокинов является липополисахаридный эндотоксин грамотрицательных бактерий. Для Т-лимфоцитов мощным стимулом служат так называемые «суперантигены», которые в отличие от «обычных» антигенов неспецифически активируют лимфоциты, вызывая гипепродукцию цитокинов.

* В норме в кровь поступает минимальное количество цитокинов, большинство из них действует в зоне выделения (местные гормоны). Они влияют на соседние клетки (паракринный эффект) или на клетки, которые их продуцируют (аутокринный эффект). Эффекты телекринного (системного) типа проявляются у ограниченного числа цитокинов и обычно сопутствуют нарушениям гомеостаза.

* Цитокины обладают полифункциональностью с перекрыванием (избыточностью) биологических эффектов. Это означает, что каждый цитокин вызывает не один, а несколько (нередко множество) эффектов, часть из которых дублируется другими цитокинами. Полифункциональность, избыточность и взаиморегуляция позволяют говорить о том, что система цитокинов организована и функционирует по сетевому принципу (сеть цитокинов), когда воздействие на единственное звено выводит из равновесия весь механизм.

? Цитокины синтезируются в ответ на стимуляцию через короткий промежуток времени. Синтез прекращается за счет разнообразных механизмов ауторегуляции, включая повышенную нестабильность РНК, и существования отрицательных обратных связей, опосредуемых простагландинами, кортикостероидными гормонами и другими факторами.

? Для цитокинов характерна взаимозаменяемость биологического действия. Несколько разных цитокинов могут вызывать один и тот же биологический эффект либо обладать похожей активностью.

? Цитокины могут влиять на пролиферацию, дифференцировку и функциональную активность клеток-мишеней.

Существует несколько вариантов проявления биологической активности в зависимости от участия различных внутриклеточных систем в передаче сигнала от рецептора, что связано с особенностями конкретных клеток-мишеней.

? 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 цитокина в циркуляцию. В последнем случае действие цитокинов напоминает действие гормонов.

3. Классификация цитокинов

В целом терминология скорее запутывает, чем вносит ясность в проблему. Названия цитокинов отражают не истинный спектр их биологической активности, а лишь тот эффект, по которому каждый из них был впервые обнаружен. Впрочем, учитывая функциональную многоликость цитокинов, придумать подходящие названия, вряд ли, возможно: любое определение будет редуцированным и условным.

Основные группы цитокинов:

1. Интерфероны

2. Интерлейкины,

3. Фактор некроза опухолей,

4. Колониестимулирующие факторы

5. Ростовые факторы

* Интерлейкины (ИЛ). Термин отражает ключевую позицию цитокинов в межлейкоцитарных взаимодействиях. Известно более 20 интерлейкинов, которые обозначаются номерами в порядке открытия (ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-3 и т.д.).

* Колониестимулирующие факторы (КСФ). Их первое описание связано с разработкой методов получения колоний кроветворных клеток invitro. По преобладающему эффекту на гемопоез выделяют три КСФ: гранулоцитарный (Г-КСФ); моноцитарный (М-КСФ) и гранулоцитарно-моноцитарный (ГМ-КСФ).

Функцией гемпоетинов обладают и другие цитокины, такие как ИЛ-3, ИЛ-7 (лимфопоетин), фактор стволовых клеток, эритропоетин. Они часто действуют в комплексе, хотя каждый обладает элементами специфичности.

* Интерфероны (ИНФб, в, г). Открыты в опытах с интерференцией вирусов как факторы, вызывающие устойчивость клеток к вирусной инфекции. Такой активностью обладают главным образом ИНФб и в (интерфероны I типа). ИНФg (интерферон II типа, «иммунный интерферон») играет важную роль в индукции и реализации иммунного ответа (регуляция Th1/Th2 баланса, стимуляция макрофагов и др.).

* Факторы некроза опухоли (ФНОa и b). Название отражает способность вызывать гибель (апоптоз) опухолевых клеток. Главными источниками являются активированные макрофаги (ФНОa) и Т-лимфоциты (ФНОb, или лимфотоксин).

* Трансформирующий фактор роста, в (ТФРb). Название дано в связи со способностью вызывать опухолевую трансформацию нормальных клеток, растущих в культуре. При действии на иммунную систему преобладают ингибирующие эффекты, в частности подавление синтеза других цитокинов.

* Хемокины (хемотаксические цитокины). Семейство около 40 наиболее мелких цитокинов (мол. масса 8-12 кДа). Название дано по основному (но далеко не единственному) эффекту - стимуляции хемотаксиса лейкоцитов.

Классификация цитокинов по строению (Табл. 1) учитывает не только аминокислотную последовательность, но прежде всего третичную структуру белка, более точно отражающую эволюционное происхождение молекул.[2]

Таблица 1. Классификация цитокинов по строению.

Таблица 2. Классификация рецепторов цитокинов.

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).

Биосинтез и механизм действия цитокинов.

Цитокины синтезируются клетками-продуцентами после их взаимодействия со стимуляторами. Молекулы стимуляторов связываются с мембранными рецепторами клетки, вызывая тем самым ее активацию (изменение биохимических процессов, экспрессию определенных генов, в том числе и кодирующих цитокины), биосинтез и секрецию определенного спектра цитокинов. Биологические эффекты цитокинов весьма разнообразны. Интерфероны^

В ответ на адсорбцию на мембране клеток-мишеней-вирусных частиц или их стимуляцию вирусной нуклеиновой кислотой, а также другими стимуляторами интерферон-а секретируется мононуклеарными клетками (моноцитами и лимфоцитами).

Особую роль в этом играют Т-хелперы первого типа (Тп1). Поскольку интерфероны проявляют неспецифическую противовирусную активность, то они являются наиболее важным элементом естественного иммунитета организма. Интерфероны, продуцируемые инфицированными клетками (обычно ИНФ- Р), индуцируют состояние проти¬вовирусной резистентности окружающих клеток и организма в целом. Основное противовирусное дей¬ствие интерферонов заключается ингибиции трансляции вирусной мРНК.

Интерферон связывается с соответствующим рецептором на мембране клеток мишеней. Это связывание вызывает дерепрессию нескольких генов, которые детерминируют вирусные ингибиторные белки, которые блокируют трансляцию вирусной мРНК, но не мРНК клетки хозяина. Противовирусные эффекты интерферонов а и Рг очень близки.

Он синтезируется в процессе иммунного ответа в результате антигенспецифического распознавания и активации соответствующих клонов Т-лимфоцитов хелперов первого типа. Данная субпопуляция Т-хелперов является наиболее важным элементом клеточного иммунного ответа и отвечает за реализацию реакций гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ). [5]

Этот механизм формирования специфической резистентности особенно важен для защиты организма от внутриклеточных патогенов, таких как микобактерии, листерии и, безусловно, вирусы, у - интерферон способен стимулировать противомикробную активность макрофагов и естественных киллеров.

Активность цитокинов поразительна. Они действуют в дозировках 10-10-10-12 М, и можно лишь удивляться, каким образом столь ничтожные концентрации не теряются в массе биологических жидкостей и клеток организма. Это прежде всего объясняется тем, что цитокины действуют через высокоаффинные рецепторы, экспрессия (количество и зрелость) которых определяется функциональным состоянием клеток-мишеней. Покоящиеся клетки обычно не экспрессируютцитокиновых рецепторов и поэтому нечувствительны к цитокинам (по крайней мере к их физиологическим концентрациям).

Экспрессию рецепторов вызывают те же стимулы, которые индуцируют секрецию цитокинов, в том числе сами цитокины. Это существенно расширяет возможности адаптивной регуляции и саморегуляциицитокиновой сети, определяя последовательность эффектов и колебания чувствительности к цитокинам. Общность стимулов, побуждающих к секреции цитокинов и экспрессии их рецепторов, определяет преобладание местных реакций.

Стимуляция генов, кодирующих цитокины и их рецепторы, соответствует общему принципу растормаживания индуцибельных генов. Механизм сводится к эстафетной активации внутриклеточных посредников, которые на финише включают транскрипцию промоторного участка гена. Индукторы для разных клеток могут быть неодинаковы, а кинетика активационного процесса различной.

В качестве примера можно рассмотреть действие ИЛ-2 - одного из ключевых цитокинов, задействованных в пролиферации и дифференцировке лимфоцитов.

Он секретируется главным образом активированными CD4 Т-клетками, которые одновременно обретают чувствительность к ИЛ-2 благодаря экспрессии полноценных рецепторов. Это происходит при взаимодействии Т-лимфоцитов с антигенпредставляющими клетками, являясь основой индукции иммунного ответа.

Связывание ИЛ-2 меняет конформацию рецептора, возбуждая сигнал, который улавливается каскадом внутриклеточных протеинкиназ и ведет к активации факторов, регулирующих транскрипцию генов, ответственных за пролиферацию и дифференцировку клеток. Одним из первых активируется NF-кB (нуклеарный фактор кB). Это происходит при отщеплении от него ингибиторного белка (IкB) и транслокации в ядро. Здесь, связываясь с ДНК, NF-кB активирует транскрипцию многих генов. Гены ИЛ-2 и его рецептора относятся к числу тех, которые содержат участки для связывания NF-кB и поэтому попадают под его влияние. Это означает, что, действуя аутокринно, ИЛ-2 индуцирует собственное воспроизводство и синтез своих рецепторов. Среди генов, активируемых NF-кB, есть протоонкогены: c-myc, c-myb, c-fos и c-jun1. Их продукты сами являются транскрипционными факторами, растормаживая дополнительные гены.

Цитокины редко действуют в одиночку. Ответ, как правило, отражает суммарный эффект нескольких цитокинов, каждый из которых влияет на чувствительность клеток к другим факторам. Подключение вторичных стимулов, возникающих при дестабилизации цитокиновой и других сигнальных систем, определяет значимость опосредованных воздействий, благодаря которым суждения об активности цитокинов, вынесенные из опытов invitro, часто не соответствуют реалиям invivo.[3]

4. Источники цитокинов

Учение о цитокинах возникло около 30 лет назад в связи с представлениями о медиаторах межклеточной кооперации в системе иммунитета.

Поэтому первая классификация предусматривала выделение двух групп иммунологически активных пептидов - лимфокинов (производные лимфоцитов) и монокинов (производные макрофагов). Вскоре, однако, оказалось, что многие из них идентичны. Более того выяснилось, что источником «лимфокинов» и «монокинов» могут быть и другие типы клеток, а их функции выходят за рамки иммунной системы. Это привело к обобщению, которое было закреплено в понятии «цитокины».

К продукции цитокинов способны все разновидности лейкоцитов, тромбоциты, тучные и эпителиальные клетки, эндотелиоциты, дендритные клетки, фибробласты, клетки нервной ткани. Вместе с тем, приоритет активированных макрофагов и Т-лимфоцитов (прежде всего CD4 Т-клеток) остался незыблемым. Они секретируют наиболее широкий спектр цитокинов и служат главным источником для некоторых из них, оправдывая понятие о «профессиональных» продуцентах цитокинов. Вклад остальных клеток скромнее, но его значимость вполне реальна, проявляясь в решении конкретных (нередко принципиальных) задач.

Установлено, например, что при интенсивных физических нагрузках мышечные клетки продуцируют ИЛ-6. Смысл видится в том, что, стимулируя гепатоциты, ИЛ-6 вызывает гликогенолиз, повышая снабжение миоцитов глюкозой. Практически все типы клеток способны к образованию ИНФa и b, реализуя генетическую программу антивирусной защиты. Вырисовывается функциональная специфика цитокиновой сети центральной нервной системы. Не исключено, что она участвует в формировании поведенческих реакций, стабилизации психического тонуса и пр.

Уникальными функциями обладают цитокины (более десятка) тучных клеток: благодаря преформированности и/или быстрому синтезу они первыми включаются в развитие воспалительных и иммунных реакций. Главным источником фактора стволовых клеток являются стромальные клетки костного мозга (прежде всего фибробласты), а эритропоетин продуцируется в основном эпителиальными клетками почек.

Все это говорит о том, что действие цитокинов не ограничивается одной системой клеток, а носит межсистемный характер, регулируя гармонию организма в целом.[2]

5. Рецепторы цитокинов

Цитокины -- гидрофильные сигнальные вещества, действие которых опосредовано специфическими рецепторами на внешней стороне плазматической мембраны. Связывание цитокинов с рецептором приводит через ряд промежуточных стадий к активации транскрипции определенных генов.

Сами цитокиновые рецепторы не обладают тирозинкиназной активностью (за немногими исключениями). После связывания с цитокином 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.

Цитокиновые рецепторы класса I могут агрегировать с тремя типами БПС: белками GP130, вс или гс. Эти вспомогательные белки сами не способны связывать цитокины, но они осуществляют передачу сигнала на тирозинкиназы, 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 стимулирует димеризацию GP130.Димер мембранного белка GP130 связывает и активирует цитоплазматическую тирозинкиназу ЯК-семейства (Янус-киназы, имеющие два активных центра).

Янус-киназыфосфорилируютцитокиновые рецепторы, БПС и различные цитоплазматические белки, которые осуществляют дальнейшую передачу сигнала; они также фосфорилируют факторы транскрипции -- переносчики сигнала и активаторы транскрипции [ПСАТ]. Эти белки относятся к семейству БПС, имеющих в структуре SH2-домен, узнающий остатки фосфотирозина. Поэтому они обладают свойством ассоциировать с фосфорилированнымцитокиновым рецептором. Если затем происходит фосфорилирование молекулы ПСАТ, фактор переходит в активную форму и образует димер. После транслокации в ядро димер в качестве фактора транскрипции связывается с промотором инициируемого гена и индуцирует его транскрипцию.

Некоторые цитокиновые рецепторы могут за счет протеолиза утрачивать экстрацеллюлярныйлигандсвязывающий домен (на схеме не приведен). Домен поступает в кровь, где конкурирует за связывание с цитокином, что снижает концентрацию цитокина в крови.[4]

6. Патология и терапия

Выполняя важные физиологические функции, цитокины участвуют и в развитии различных заболеваний, прежде всего воспалительной природы. Это связано с флогогенной (провоспалительной) активностью цитокинов, гиперболизация которой может оказаться оказаться вредной для организма.

Важнейшими провоспалительными цитокинами являются ИЛ-1, ИЛ-6, ФНОб и ИНФг. Они действуют не толь¬ко на местном уровне (активация эндотели¬альных клеток, лейкоцитов и пр.), но, поступая в кровь, вызывают комплекс стереотипных симптомов, связанных с воспалением (лихорадка, синтез острофазных белков, недомогание и пр.). Концепция о цитокинах занимает центральное место в патогенетических трактовках сепсиса. Септический синдром рассматривается как системное воспаление, которое запускается микробными продуктами, но поддерживается и ведет к катастрофе благодаря провоспалительным цитокинам. Их главным источником служат макрофаги, первично активируемые микробными агентами.

Патогенетический потенциал цитокинов находит отражение и при хроническом воспалении. Классический пример - гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ). Развитие реакций ГЗТ связано с сенсибилизированными CD4 Т-лимфоцитами (Тh1), которые при стимуляции антигеном выделяют цитокины, активирующие макрофаги (главная роль отводится ИНФг). Последние нацелены на уничтожение антигенного раздражителя, но если это не удается, реакция принимает патологическое течение. Формируется гранулема, повреждающая и вытесняющая нормальную ткань. Ее развитием управляют цитокины Т-лимфоцитов и макрофагов (ИНФг, ФНОб, ИЛ-1, и др.), которые поддерживают рост и агрессивность очага хронического воспаления. Это характерно для таких инфекционных и аутоиммунных заболеваний как туберкулез, саркоидоз, ревматоидный артрит.

Еще один пример - воспаление, осложняющее аллергические реакции немедленного (IgE-зависимого) типа. Оно развивается через нескольких часов после антигениндуцированнойдегрануляции тучных клеток и поэтому называется поздней (отсроченной) фазой немедленной аллергии. Подобные реакции (их не очень удачно называют «аллергическим воспалением») - обязательный и патогенетически важный атрибут ряда аллергических заболеваний, прежде всего бронхиальной астмы.

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.

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.

7. Методы определения цитокинов.

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 иммуногистохимииinsitu. Очень важную информацию можно получать, изучая экспрессию мРНК цитокинов, стабильность мРНК, наличие изоформмРНК 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.[5]

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.

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). Цитокины вместе с продуцирующими их клетками образуют «микроэндокринную систему», которая обеспечивает взаимодействие клеток иммунной, кроветворной, нервной и эндокринной систем.

Образно можно сказать, что с помощью цитокинов клетки иммунной системы общаются друг с другом и с остальными клетками организма, передавая от цитокин-продуцирующих клеток команды на изменение состояния клеток-мишеней. И с этой точки зрения цитокины можно назвать для иммунносй системы «цитотрансмиттерами», «цитомедиаторами» или «цитомодуляторами» по аналогии с нейротрансмиттерами, нейромедиаторами и нейромодуляторами нервной системы.

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 литературы

1. Симбирцев А.С. Цитокины: классификация и биологические функции // Цитокины и воспаление.-2004.

2. https://nsau.edu.ru/images/vetfac/images/ebooks/microbiology/stu/immun/cytokyni.htm

3. http://works.doklad.ru/view/JT54RtU9WHQ/2.html

4. http://www.chem.msu.su/rus/teaching/kolman/378.htm

5. http://works.doklad.ru/view/JT54RtU9WHQ/2.html

Размещено на Allbest.ru