Роль и функции цитокинов

Цитокины представляют собой группу полипептидных медиаторов, участвующих в формировании и регуляции защитных реакций организма, являются медиаторами межклеточного взаимодействия в любых физиологических и патологических иммунных реакциях. Для цитокинов характерен сложный сетевой характер функционирования, при котором продукция одного из них влияет на образование или проявление активности ряда других. Предполагается, что в цитокиновом профиле у пациентов с ХРК на фоне ожирения преобладают провоспалительные цитокины, усиливающие аллергическое воспаление кожи, в сравнении с пациентами с нормальной массой тела. [1,6,12,].

Интерлейкин 10 (IL-10) противовоспалительный цитокинин с молекулярной массой 17 - 21 кДа. Он обладает многими противововоспалительными свойствами, включая способность подавлять лихорадку. Продуцируется Т-клетками (Th2) и может рассматриваться как антагонист ряда других цитокинов. Так, IL-10 подавляет продукцию Th1-клетками. Кроме того он, тормозит пролиферативный ответ Т-клеток на антигены и митогены, а также подавляет секрецию активированными моноцитами ФНО и ИЛ-6. В то же время IL-10 стимулирует секрецию Ig E. В своем ингибирующем действии на клеточный иммунитет IL-10 синергичен с IL-4. Стимуляция созревания Трег-лимфоцитов путем воздействия на дендритные клетки. Ингибирование созревания дендритных клеток, активирующих Th2, экспрессии ими молекул ΙΙ класса главного комплекса гистосовместимости и костимуляторных молекул и, как следствие, подавление активации Th2.

Интерлейкин 12 (IL-12) – это плейотропный цитокин, прежнее название - фактор созревания цитотоксических лимфоцитов (CLMF) или фактор, стимулирующий натуральные киллеры (NKSF), который в первую очередь синтезируется стимулированными макрофагами. Был идентифицирован как фактор, продуцируемый линией В-клеток, трансформированных вирусом Эпштейна-Барр. Между тем, показано, что IL-12 является провоспалительным цитокином, синтезируемым фагоцитами, В-клетками и другими антиген-презентирующими клетками, которые модулируют адаптивный иммунный ответ преимущественно стимулируя продукцию Т-хелперов I типа. IL-12 влияет на разнообразные биологические эффекты, проявляющиеся в человеческих T-клетках и натуральных киллерах. Кроме стимуляции развития Th1-клеток и способности активизировать цитолитическую активность он опосредует некоторые из физиологических эффектов, действуя в качестве сильного индуктора синтеза интерферона гамма (IFNγ) и других цитокинов в периферической крови T- и NK-клетками. IFNγ, в свою очередь, усиливает способность фагоцитов продуцировать IL-12 и другие провоспалительные цитокины. Таким образом, IL-12 стимулирует действие IFNγ по принципу положительной обратной связи, которая представляется важным усиливающим механизмом в воспалительном ответе на инфекции. Его роль в направлении развития Th1-типа иммунного ответа наивных T-клеток состоит в регуляции иммунного ответа и предполагает его потенциальное использование в терапии рака. IL-12 - обладает гетеродимерной структурой, состоящей из двух субъединиц м.м. тяжелой 40 кДа (р40) и легкой 35 кДа (р35), связанных между собой дисульфидными мостиками. Биологически активной формой IL-12 является только гетеродимер 70kDa (p70). Субъединица p40 может находиться в форме гомодимера, который связывается с рецептором IL-12 и таким образом действует как антогонист. Субъединица р40 секретируется в большом избытке по сравнению с p70. Доказана важнейшая роль IL-12 в патогенезе различных заболеваний. Повышенная концентрация была найдена у пациентов с нейрологическими расстройствами. Значительное повышение было зарегистрировано у лиц, страдающих аутизмом и рассеянным склерозом, а также у пациентов с аутоиммунными заболеваниями и хроническими воспалительными реакциями, например, в синовиальной жидкости пациентов с остеоартритом, ревматоидным артритом и серонегативной спондилоартропатией; у пациентов с синдромом Шегрена и атеросклерозом. Экспрессия IL-12 меняется при разнообразных бактериальных и вирусных инфекциях, таких как обструктивная желтуха, септический шок, инфицирование Mycobacterium tuberculosis, ВИЧ. Интерлейкин-12 также играет критическую роль в отторжении трансплантата и воспалительном поражении кожи в некоторых случаях.

 Интерлейкин 19 (IL-19) — гомологичен IL-10, IL-19 имеет характерную структуру, представленную шестью спиралями, которая сохраняется у всех генов семейства IL-10. IL-19 не связывается с рецепторным комплексом IL-10, а наряду с другими новыми членами семейства IL-20, 24 передает сигнал через гетеродимер IL-20Р1/IL-20Р2. Одна из возможных функций IL-19 состоит в поддержании баланса между Th 1 и Th2. С другой стороны IL-19 может играть роль в иммунном воспалению.

Интерлейкин 20 (IL-20) — является гомологом IL-10 и относится к его семейству. Данных по его функциональной активности мало, отмечается, что IL-20 усиливает хемотаксис нейтрофилов в зону воспаления и индуцирует продукцию провоспалительных цитокинов IL-6, IL-8 и МСР, показана его роль в патогенезе ревматоидного артрита и псориаза.

Интерлейкин 27 (IL-27) является членом семейства IL-12, подгруппы семейства цитокинов IL-6. Это гетеродимер имеет следующие субъединицы: EBI3 (ген 3, индуцированный вирусом Эпштейна-Барр), гомологичную субъединице p40, общей для IL-12 и IL-23, и субъединицу p28 (IL-30), которая гомологична p35. IL-27 продуцируется активированными дендритными клетками и макрофагами, стимулированными TLR лигандом и воспалительными цитокинами. Рецептор IL-27 имеет субъединицу gp130, общую с другими членами семейства IL-6. Другая субъединица WSX-1 (IL-27Rα, TCCR) является уникальной для IL-27 и, как считается, она лишь часть рецептора, который взаимодействует с цитокином. IL-27R наиболее сильно экспрессируется на активированных Т- и NK-клетках, хотя он также был обнаружен на B- и наивных Т-клетках. Активация IL-27R приводит к фосфорилированию Jak/STAT белков, а STAT1 и STAT3 принципиальны для функционирования IL-27. IL-27 имеет оба: и провоспалительный и противовоспалительный эффекты. Это влияет на коммитмент (созревание) CD4+ Т-клеток в направлении Th1, что индуцирует экспрессию фактора транскрипции T-bet и IL-12Rβ2. Его противовоспалительные функции включают в себя супрессию пролиферации и дифференцировки клеток Th2 и Th17.

Интерлейкин-28 (IL-28) представляет собой цитокин, который имеет 2 изоформы: IL-28A и IL-28В, и играет важную роль в иммунной защите против вирусов, включая индукцию "противовирусного статуса" путем активации Mx протеинов, 2',5'-олигоаденилатсинтетазы а также ISGF3G (фактор 3 интерфероном стимулируемого гена). IL-28A и IL-28B относятся к семейству цитокинов интерферонов типа III и очень похожи (по аминокислотной последовательности) на IL-29. Интерлейкин-28A представляет собой новый цитокин, обнаруженный в последние годы. Было показано, что он обладает противовирусной активностью. IL-28А, IL-28В и IL-29 представляют собой семейство цитокинов класса II, которые стимулируют противовирусный ответ через гетеродимерный рецептор, отличающийся от рецептора интерферона типа I.

Интерлейкин-29 (IL-29) представляет собой белок семейства спиральных цитокинов и интерферон типа III, выполняющий много функций семейства интерферонов типа I. Ген IL-29 находится на хромосоме 19 человека. Он также известен как IFN-λ1 и очень похож по аминокислотной последовательности на IL-28, другой интерферон типа III. IL-29 не связывает рецептор ИФН-α/β, но вместо этого вовлечен в сигналинг через рецептор, состоящий из субъединиц IL- 28R1 и IL-10R2. В первых сообщениях, описывающих характеристики рецептора, показано, что он имеет повсеместное распространение в тканях и экспрессируется на большинстве негематопоэтических клеток. Продукция нативного IL-29 осуществляется моноцитами и дендритными клетками в ответ на вирусную инфекцию и стимуляцию лигандами толл-подобных рецепторов. IL-29 играет важную роль в защите организма хозяина против микробов, и его ген усиливает свою активность в клетках, инфицированных вирусами. IL-29 обладает выраженной антивирусной активностью и иммунорегуляторными свойствами и, кажется, ингибирует Th2-ответ через ингибирование синтеза IL-13 по сравнению с IL-4 и IL-5. Противовирусная активность IL-29 включает регуляцию экспрессии молекул MHC класса I на клеточной мембране и экспрессию PKR (протеинкиназного рецептора). Комплекс лиганд/рецептор, кажется, передает сигнал через Jak-STAT путь.

Интерлейкин 35 (IL-35) представляет собой цитокин семейства IL-12, который вырабатывается регуляторными, но не эффекторными Т-клетками и играет роль в подавлении иммунитета. Это димерный белок, состоящий из цепей IL-12α и IL-27β, которые кодируются двумя отдельными генами, называемыми IL-12A и EBI3, соответственно. Секретируемый регуляторными Т-клетками (Tregs), IL-35 подавляет воспалительные реакции иммунных клеток. Исследования на мышах показывают, что отсутствие цепи IL-35 в регуляторных Tregs снижает способность клеток подавлять воспаление; это наблюдалось во время экспериментов по культивированию клеток и с использованием экспериментальной модели воспалительного заболевания кишечника. Для получения своих супрессивных эффектов IL-35 обладает селективной активностью в отношении различных подмножеств Т-клеток; он индуцирует пролиферацию клеточных популяций Treg, но снижает активность клеточных популяций Th17.

Факторы некроза опухоли (TNFs) являются плейотропными цитокинами, которые считаются первичными модификаторами воспалительных и иммунных реакций животных, продуцируемых в ответ на травму или инфекции. Описанные две формы TNF, называемые TNF-α (или кахектин) и TNF-β (или лимфотоксин), разделяют 30% идентичности аминокислотных последовательностей и конкурируют за связывание одних и тех же рецепторов. TNFs выполняют необходимую и полезную функцию медиаторов резистентности к инфекциям и образованию опухолей. Тем не менее, гиперпродукция или несоответствующая экспрессия этих факторов может привести к различным патологическим состояниям, в том числе истощению, системной токсичности и септическому шоку. Действие TNFs осуществляется связыванием факторов с рецепторами клеточной поверхности. Два различных рецептора TNF были идентифицированы и клонированы. Практически все изученные типы клеток имеют один или оба типа этих рецепторов. Первый тип рецептора, называемый TNF RII (типа А, 75 кДа или utr антиген), имеет кажущуюся м.м. 75 кДа. Ген этого рецептора кодирует предполагаемый трансмембранный белок длиной 439 аминокислотных остатка (аа). Другой тип рецептора, называемый TNF RI (тип B, 55 кДа или htr антиген) имеет кажущуюся м.м. 55 кДа. Ген этого рецептора кодирует трансмембранный белок из 426 аа. Оба типа рецепторов имеют высокую аффинность связывания и с TNF-α, и с TNF-β. Эти два типа рецепторов различаются, но их внеклеточные домены имеют сходство в порядке расположения остатков цистеина в четырех доменах. Внутриклеточные домены этих двух типов рецепторов, по-видимому, не родственны, что свидетельствует о возможности того, что они используют различные пути сигнальной трансдукции. Кроме того, дополнительно еще не идентифицированный внутриклеточный фактор может быть вовлечен в передачу сигнала. Несколько групп растворимых TNF связывающих белков было идентифицировано в сыворотке и моче человека, они могут нейтрализовать биологическую активность TNF-α и TNF-β. Два типа были идентифицированы как sTNF RI (или TNF BPI) и sTNF RII (или TNF BPII). Эти растворимые формы, как сейчас установлено, представляют собой усеченные формы обсуждаемых выше двух типов рецепторов TNF. Растворимые формы рецепторов, видимо, возникают в результате шеддинга внеклеточных доменов рецепторов, в концентрации приблизительно 1-2 нг/мл они обнаружены в сыворотке и моче здоровых лиц. Уровни растворимых рецепторов колеблются от индивидуума к индивидууму, но являются стабильными во времени у конкретного человека. Повышенные уровни растворимых рецепторов TNF были обнаружены в амниотической жидкости и моче беременных женщин, в сыворотке или плазме при патологических состояниях, таких как эндотоксинемия, менингококцемия и ВИЧ-инфекция, и в плазме и асцитной жидкости пациентов с инфекциями и злокачественными опухолями. Механизмы индукции шеддинга рецепторов TNF не до конца установлены. Есть сообщения о корреляции между повышением уровня TNF и уровнем растворимых рецепторов, что предполагает, в общем, что стимулы, которые вызывают рост уровня TNF, также вызывают шеддинг рецепторов TNF. Существует также доказательство того, что шеддинг двух типов растворимых рецепторов регулируется независимо. Физиологическая роль растворимых рецепторов TNF не выяснена. Известно, что оба типа растворимых рецепторов могут связывать TNF in vitro и ингибируют его биологическую активность, конкурируя с рецепторами связывания TNF на поверхности клеток. Поэтому было высказано предположение, что шеддинг растворимых рецепторов в ответ на релиз TNF может служить механизмом связывания и ингибирования TNF, чтобы он не мог сразу связаться с поверхностными рецепторами, тем самым защищая другие клетки от эффектов TNF и ограничивая воспалительный ответ определенным местом. Возможно также, что шеддинг рецепторов представляет собой механизм десенсибилизации клеток, которые слущивают рецепторы, избегая тем самым действия TNF. С другой стороны, сообщалось, что при низкой концентрации TNF связывание с растворимыми рецепторами может стабилизировать TNF и усилить некоторые его эффекты. Таким образом, возможно, что при некоторых условиях пул TNF, связанный с растворимыми рецепторами, может представлять собой резервуар для стабилизации и контролируемого высвобождения TNF. [1,4,6,12,15].

Роль витамина D в патогенезе аллергических заболеваний

Установлено, что витамин D в патогенезе аллергических заболеваний обладает иммунорегуляторным действием, участвует в противомикробной защите организма и обладает барьерной функцией кожи и слизистых. Недостаток или дефицит витамина D может быть патогенетической основой аллергической патологии. В связи с этим уровень витамина D определяет тяжесть и эффективность лечения в патогенезе аллергических заболеваний.

К формам витамина D относятся витамин D2 (эргокальциферол), преимущественно содержащийся в растительной пище (авокадо, грибы) и витамин D3, который продуцируется из 7-дегидрохолестерина в коже под воздействием ультрафиолетового (УФ)- облучения или содержаться в пище животного происхождения и других продуктах (сливочное масло, рыба, яичный желток). Эти две форма витамина D не являются биологически активными до тех пор, пока не свяжутся с белком VDBP (vitamin D bindidg protein, витамин D-связывающий белок) в крови. После метаболизма в печени, превращаются в формы 25-ОН витамин D2 (кальцидол) и 25-ОН витамина D3 (кальцитриол), которые являются формами для запаса витамина с невысокой активностью. После метаболизма в печени витамин D становится 1,25- дигидрокси витамин D – биологически активным метаболитом, который функционирует как гормон (D-гормон). Данный гормон регулирует усвоение кальция из кишечника, минерализацию костей, а также влияет на нейромышечные функции.

Рецепторы витамина D (VDR), как мембранные, так и нуклеарные, обнаружены почти во всех типах клеток иммунной системы — нейтрофилах, моноцитах, макрофагах, Т (CD4 и CD8) и В лимфоцитах, а также дендритных и эпителиальных клетках. Было установлено, что моноциты/макрофаги обладают способностью автономного синтеза для своих потребностей 1,25(ОН)2D из 25(ОН)D благодаря наличию у них фермента 1α-гидроксилазы. Поэтому недостаточность витамина D может быть причиной изменения иммунного ответа и инициировать патологию иммунной системы.

Помимо влияния витамина D на Th1 и Th2 иммунный ответ, способствует индукции регуляторных T клеток [9]. Значительная концентрация рецепторов витамина D отмечается в популяциях Т лимфоцитов и макрофагов, но самая высокая — в незрелых иммунных клетках тимуса и зрелых CD8 Т лимфоцитах. Витамин D стимулирует выработку трансформирующего фактора роста (Transforming Growth Factor, TGF) β1 и интерлейкина (IL) 4, что в свою очередь подавляет воспалительную активность T клеток [10].

Показано, что витамин D оказывает выраженное влияние на пролиферацию, дифференцировку и функциональную активность тучных клеток, тем самым участвуя в аллергических реакциях [6, 11]. Соответственно, 1,25(OH)2D3 (кальцитриол), с современных позиций, рассматривается как иммуномодулятор, воздействующий на различные клетки иммунной системы [12].

Основные эффекты витамина D на иммунную систему [13] представлены на рис. 1

ВСТАВЬ РИСУНОк Статья 670

витамин D, который связывается со специфическими ядерными рецепторами в тучной клетке, что приводит к активации соответствующих генов в мастоците [3]. К геномным эффектам витамина D относят: торможение активации и дегрануляции тучных клеток, угнетение образования мастоцитов в костном мозге [4, 14]. Витамин D обладает ингибирующим действием на IgE-опосредованную активацию мастоцитов и влиянием на пассивную кожную анафилаксию [13, 15]. Hata и соавт. впервые в 2010 году изучили уровень кальцидиола – основного метаболита витамина D, у пациентов с ХСК [12]. Оказалось, что средняя концентрация кальцидиола в сыворотке крови больных ХСК была достоверно ниже, чем в группе здорового контроля [12]. Дальнейшие немногочисленные работы демонстрируют не только широкое распространение гиповитаминоза D у больных ХСК, но и дают основание рассматривать витамин D в качестве одного из немногочисленных биохимических маркеров заболевания [8]. В 2017 году нами был впервые описан метаболизм витамина D у больных ХСК и выдвинута гипотеза активации потребления клетками иммунной системы гормонально активного метаболита – кальцитриола [1].

Различными авторами показано, что на заболеваемость кожными и респираторными формами аллергии влияют отдельные полиморфизмы генов рецептора витамина D (FokI, BsmI, TaqI, ApaI), витамин-D-связывающего белка, CYP2R1. До сих пор нет полного представления и единого мнения о возможных механизмах участия витамина D в патогенезе аллергии. По всей видимости, речь идет о различных путях влияния витамина на аллергический процесс. (статья)