Цитокины и системное воспаление
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 9 июля 2019;
проверки требуют 4 правки.
Цитокины — небольшие пептидные информационные молекулы.
Цитокины имеют молекулярную массу, не превышающую 30 кD.
Цитокин выделяется на поверхность клетки А и взаимодействует с рецептором находящейся рядом клетки В. Таким образом, от клетки А к клетке В передается сигнал, который запускает в клетке В дальнейшие реакции.
Их основными продуцентами являются лимфоциты.
Кроме лимфоцитов их секретируют макрофаги, гранулоциты, ретикулярные фибробласты, эндотелиальные клетки и другие типы клеток.
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.
Термин предложен Стэнли Коэном (англ. S. Cohen) в 1974 г.[1]
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. Группировка цитокинов по механизму действия позволяет разделить цитокины на следующие группы:
- провоспалительные, обеспечивающие мобилизацию воспалительного ответа (интерлейкины 1,2,6,8, ФНОα, интерферон γ);
- противовоспалительные, ограничивающие развитие воспаления (интерлейкины 4,10, TGFβ);
- регуляторы клеточного и гуморального иммунитета — (естественного или специфического), обладающие собственными эффекторными функциями (противовирусными, цитотоксическими).
Спектры биологических активностей цитокинов в значительной степени перекрываются: один и тот же процесс может стимулироваться в клетке более чем одним цитокином. Во многих случаях в действиях цитокинов наблюдается синергизм. Цитокины — антигеннеспецифические факторы, поэтому специфическая диагностика инфекционных, аутоиммунных и аллергических заболеваний с помощью определения уровня цитокинов невозможна. Но определение их концентрации в крови даёт информацию о функциональной активности различных типов иммунокомпетентных клеток; о тяжести воспалительного процесса, его переходе на системный уровень и о прогнозе заболевания.
Цитокины регулируют активность гормональной оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники:[2] например, Интерлейкин 1, воздействуя на гипоталамус, усиливает синтез кортиколиберина, что, в свою очередь, повышает выработку АКТГ.
См. также[править | править код]
- Фактор некроза опухоли (ФНО, англ. TNF)
- Фактор переноса
- Остеопонтин
Примечания[править | править код]
Ссылки[править | править код]
- Научно-практический журнал «Цитокины и Воспаление»
- Цитокины — причина парадонтита (недоступная ссылка)
- Все о цитокинах — Иммунинфо
В зависимости от воздействия на воспалительный процесс цитокины подразделяются на две группы — провоспалительные (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8, ФНО-а, ИЛ-12) и противовоспалительные (ИЛ-4, ИЛ-10, ТФР-(5).
Основные типы клеток, участвующих в развитии местной воспалительной реакции, — нейтрофилы, моноциты, макрофаги, а также клетки эндотелия и фибробласты. Первыми на внедрение инфекционного агента реагируют ДК и макрофаги.
Защита на местном уровне происходит за счет формирования типичной воспалительной реакции с ее классическими проявлениями: развитием
ИЛ-4/ИЛ-13
Альтернативная активация макрофагов, выробатка 1дЕ плазматическими клетками, активация эпителиальных и гладкомышечных клеток
Привлечение и активация эозинофилов, выроботка 1дА плазмоцитами
Привлечение и активация тучных клеток и базофилов
Макрофаг
| |||||||
В-клетка
Эпителий | |||||||
Гладкомышечная клетка Рис.
3-32. Действие цитокинов, секретируемых ТН2-клетками.
отека, покраснением, появлением болевого синдрома. Воспаление развивается в ответ на повреждение и проникновение в ткани патогенов при участии провоспалительных цитокинов, синтезируемых в очаге воспаления главным образом макрофагами, активированными компонентами клеточной стенки патогенов, а также в ответ на повреждение тканей. Цитокины активируют эндотелий, что приводит к повышению проницаемости, усилению экспрессии адгезивных молекул и прокоагулянтной активности. При этом происходит выброс низкомолекулярных медиаторов воспаления (гистаминов, простагландинов и др.), ответственных за развитие воспалительной реакции в полной мере. Хемокины усиливают направленную миграцию лейкоцитов в очаг воспаления и вместе с другими цитокинами увеличивают их функциональную активность, направленную на элиминацию патогена: фагоцитоз и образование кислородных радикалов.
Одновременно провоспалительные цитокины активируют метаболизм соединительной ткани, стимулируют пролиферацию фибробластов и клеток эпителия, что чрезвычайно важно для заживления повреждений и восстановления целостности ткани. Таким образом, на местном уровне цитокины отвечают за все последовательные этапы развития адекватного ответа на внедрение патогена, его локализацию и удаление, а затем — за восстановление поврежденной структуры тканей.
«Узнавание» патогена макрофагами и нейтрофилами происходит при участии ТЬК. Это один из возможных вариантов индукции воспалительного процесса. В первые 24 ч в очаге воспаления преобладают нейтрофилы, затем доминируют моноциты и макрофаги.
Под влиянием ИЛ-1 возрастает концентрация продуктов метаболизма фосфолипидов (простагландины, тромбоксан и тромбоцитактивирующий фактор) в клетках воспалительного экссудата. Это вызывает расширение стенок кровеносных сосудов (вазодилатацию). В костном мозге возрастает число гранулоцитов, рециркулирующих в зону воспаления. Нейтрофилы из циркуляции поступают в очаг воспаления. С повышением локального уровня ИЛ-1 усиливаются процессы дегрануляции.
Активированные макрофаги наряду с ИЛ-1 и ИЛ-8 вырабатывают также ИЛ-6, ИЛ-12 и ФНО-а.
ФНО-а — важный провоспалительный цитокин. Под действием этого фактора:
• увеличивается количество молекул агдезии на эндотелиальных клетках сосудов, что способствует привлечению лейкоцитов в очаг воспаления;
• происходит активация клеток, участвующих в воспалительной реакции;
• увеличивается количество молекул главного комплекса гистосовместимости на поверхности инфицированных клеток, что способствует их разрушению цитотоксическими клетками.
При контакте с микроорганизмами цитокины могут выделять и другие клетки: ЫК-клетки и Т-лимфоциты — ИФН-у, базофилы — ИЛ-4.
При несостоятельности местной иммунной защиты развивается системная воспалительная реакция. При этом усиливается синтез цитокинов; они попадают в циркуляцию и оказывают свое действие на системном уровне. Начинается следующий этап воспаления — системная воспалительная реакция или острофазовый ответ на системном уровне. В этом случае про- воспалительные цитокины влияют почти на все органы и системы организма, вовлеченные в регуляцию гомеостаза. Действие провоспалительных цитокинов на ЦНС снижает аппетит и изменяет поведенческие реакции, которые становятся направлены на решение только одной задачи — на борьбу с внедрившимся патогеном. Одно из первых проявлений системной воспалительной реакции, связанное с действием цитокинов на терморегуляторный центр гипоталамуса, заключается в повышении температуры тела. Повышение температуры — одна из эффективных защитных реакций организма, поскольку при повышенной температуре уменьшается способность ряда бактерий к размножению и, напротив, усиливается пролиферация лимфоцитов.
В печени под влиянием цитокинов усиливается синтез белков острой фазы и компонентов системы комплемента, необходимых для борьбы с патогеном, однако одновременно ослабевает интенсивность синтеза альбумина. Другой пример избирательного действия цитокинов — изменение ионного состава плазмы крови при развитии системной воспалительной реакции. При этом снижается уровень ионов железа, что угнетает пролиферацию бактериальных клеток. С другой стороны, для нормальной работы иммунной системы нужно увеличение уровня цинка (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 количества лейкоцитов и их функциональной активности оправдано при элиминации патогена и восполнении потерь нейтрофилов в очаге гнойного воспаления. Действие цитокинов на систему свертывания крови направлено на усиление свертываемости, необходимое для остановки кровотечения и прямого блокирования патогена. В иммунной системе цитокины осуществляют взаимосвязь между реакциями врожденного и адаптивного иммунитета, координируя их активность при уничтожении патогенов. Таким образом, на уровне организма цитокины осуществляют связь между иммунной, нервной, эндокринной, кроветворной и другими системами и вовлекают их в формирование единой защитной реакции и ее регуляцию.
Цитокины — система, формирующая и регулирующая весь комплекс защитных реакций организма при внедрении патогенов. Гиперпродукция
цитокинов служит причиной развития ряда патологических состояний, в частности септического шока. Появление цитокинов в кровотоке сразу обусловливает увеличение синтеза глюкокортикоидов, причем ИЛ-1 и другие провоспалительные цитокины не только вызывают усиление синтеза рилизинг-факторов, но и стимулируют образование гормонов клетками коры надпочечников. Стероидные гормоны известны как одни из наиболее сильных иммуносупрессоров. Оии блокируют синтез цитокинов и не позволяют их уровню превысить предельных значений. Это служит эффективным механизмом отрицательной обратной связи для контроля гиперпродукции цитокинов. Тем не менее в ряде случаев уровни цитокинов в крови превышают физиологические концентрации. Цитокины в низких концентрациях нужны для правильного формирования местного воспаления, более высокие дозы вызывают развитие системной воспалительной реакции. Эффекты провоспалительных цитокинов представлены на рис. 3-33.
Каскад провоспалительных цитокинов
©
ИЛ-1
| |||
| Низкие концентрации | Средние концентрации | Высокие концентрации |
| Локальное вопаление | Системные эффекты | Септический шок |
| Расширение сосудов, отек, гиперемия. Увеличение экспрессии молекул адгезии на эндотелии. Миграция нейтрофилов и моноцитов из крови в ткани. Активация фагоцитоза. Генерация активных форм кислорода и ЫО-радикалов макрофагами. Усиление синтеза простагландинов и других цитокинов. Активация Т- и В-лимфоцитов, Г1К-клеток | Повышение температуры тела. Индукция синтеза гепатоцитами белков острой фазы. Повышение уровня глюкокортикоидов. Резорбция костной и хрящевой ткани. Изменение ионного состава плазмы крови (Ре2+|, 2п2+^, Си2+|). Лейкоцитоз. Индукция прокоагулян- тнои активности | Тромбоз сосудов, гипогликемичес- кий шок |
Рис. 3-33. Эффекты провоспалительных цитокинов в зависимости от их концентрации [Ковальчук Л.В. и др., 2001].
Следует отметить, что агрессивный воспалительный ответ организма* хозяина при некоторых инфекционных заболеваниях представляет даже большую проблему, чем сама инфекция. Так, у пациентов с молниеносной грамотрицательной бактериальной инфекцией развивается тяжелое клиническое состояние — сепсис, приводящий к септическому шоку с полиорганной недостаточностью и высокой смертностью. В связи с этим в лечении подобных заболеваний применяют препараты, направленные на подавление действия цитокинов. Эти препараты могут угнетать синтез или секрецию цитокинов, связываться с секретируемым цитокином, с его рецептором на клетке-мишени или блокировать передачу сигнала с цито- кинового рецептора.
В клинической практике используют: 1) рекомбинантные препараты рецепторного антагониста ИЛ-1 (препарат арил); 2) рекомбинантные растворимые рецепторы ФНО-КН (этанерцепт); 3) гуманизированные моноклональные антитела к ФНО-а (ремикейд, инфликсимаб).
На кефедре иммунологии ГОУ ВПО «РГМУ» разработана новая технология, получившая название персонифицированной иммунотерапии, основанная на локальном применении комплекса аутологичных цитокинов, выделяемых из лейкоцитов пациента. Этот метод позволяет избежать развития побочных реакций и обладает высокой эффективностью в лечении широкого спектра заболеваний, сопровождающихся воспалением, нарушением репарации и развитием вторичного иммунодефицита.
Вопросы для самоконтроля
• В чем заключаются принципиальные различия стратегии распознавания патогенов системой врожденного и адаптивного иммунитета?
• Охарактеризуйте основные рецепторы системы врожденного иммунитета.
• Опишите строение антигенраспознающих рецепторов Т- и В-лимфоцитов. Что общего в структуре этих рецепторов? Назовите основные различия.
• Опишите строение ТЬК, их экспрессию на клетках иммунной системы.
• В чем состоят различия в экспрессии и проведении сигналов с ТЬК, распознающих вирусные и бактериальные антигены?
• Какое клиническое значение имеет изучение системы ТЬК? Перечислите возможные уровни дефектов в системе ТЬК.
• Каковы основные особенности распознавания антигенов Т- и В-лимфоцитами?
• Опишите особенности презентации и распознавания бактериальных и вирусных антигенов.
• Что такое иммунологический синапс?
• Каковы основные этапы антигеннезависимой дифференцировки Т-лимфоцитов в тимусе?
• Опишите основные стадии дифференцировки В-лимфоцитов.
• Дайте определение цитокинов. Охарактеризуйте их основные свойства.
• Сформулируйте представление о системе цитокинов. Укажите значение цитокинов для клинической иммунологии.
• Охарактеризуйте основные клетки, продуцирующие цитокины.
• Какую роль играют цитокины в воспалении?
• Объясните роль цитокинов в патогенезе заболеваний. Цитокинзави- симая патология.
Еще по теме Цитокины и воспаление:
- Развитие классической патогенетической триады и высвобождение медиаторов воспаления и цитокинов
- Воспаление без воспаления-2
- Воспаление без воспаления?
- Провоспалительные цитокины
- Цитокины
- Цитокины и их антагонисты
- Цитокины
- СИСТЕМА ЦИТОКИНОВ
- Цитокины
- Провоспалительные цитокины
- Общая характеристика цитокинов
- Противовоспалительные цитокины
- Клетки-продуценты цитокинов
- Особенности функционирования системы цитокинов. Цитокиновая сеть
Вы когда-нибудь падали и били себя куда-то сильно, что позже привело к теплу, покраснению и опуханию конкретного места с болью на вершине? Вы когда-нибудь получали тупую травму головы и удивлялись, по
Вы когда-нибудь падали и били себя куда-то сильно, что позже привело к теплу, покраснению и опуханию конкретного места с болью на вершине? Вы когда-нибудь получали тупую травму головы и удивлялись, почему вы чувствуете комок на коже головы с нежностью при прикосновении?
Все это признаки и симптомы защитного механизма в организме, известного как воспаление. Этот процесс быстро отреагирует на травму, расширив кровеносные сосуды и увеличив перфузию до места повреждения, чтобы обеспечить быстрое выздоровление со многими другими каскадами события. Эти признаки вызваны так называемыми цитокинами.
Эта статья объяснит,
1. Что такое цитокины?
2. Что такое воспаление?
3. Как цитокины вызывают воспаление?
Цитокины — игрок всех игр!
Цитокины представляют собой набор широких и рыхлых, но небольших белков, которые важны для клеточной сигнализации, клеточных взаимодействий и межклеточной коммуникации. Фактически, их основная функция состоит в том, чтобы регулировать поведение клеток вокруг них, поддерживая аутокринную сигнальную систему, паракринную сигнальную систему и эндокринную сигнальную систему посредством действий, аналогичных иммуномодулирующим агентам.
Несмотря на то, что точная линия разграничения между цитокинами и гормонами все еще исследуется, между ними есть несколько сходств.
Наиболее распространенные цитокины в организме человека включают хемокины, интерфероны, интерлейкины, лимфокины и факторы некроза опухолей (TNF), которые вырабатываются широким спектром клеток, таких как макрофаги, В-лимфоциты, Т-лимфоциты, тучные клетки, эндотелиальные клетки, фибробласты и стромы клетки.
Действуя через специфические рецепторы, цитокины играют важную роль в иммунологических функциях, поддерживая баланс между гуморальными и клеточными иммунными реакциями. Они также помогают модулировать созревание, рост и чувствительность различных клеточных популяций, одновременно работая над усилением или ингибированием действия некоторых других различных типов цитокинов.
Что такое воспаление
Это механизм, с помощью которого наш организм пытается защитить себя, удаляя вредные раздражители уже поврежденными клетками, раздражителями и другими возбудителями, тем самым запуская процесс заживления.
Как цитокины вызывают воспаление?
Специфическая группа цитокинов, известная как противовоспалительные цитокины, определяется как серия иммунорегуляторных молекул, которая регулирует ответ провоспалительных цитокинов после повреждения.
Эти специфические молекулы действуют рука об руку с различными другими ингибиторами цитокинов, а растворимые рецепторы цитокинов будут осуществлять эффективный иммунный ответ человека на вредные раздражители. Их физиологическая роль в воспалении и патологическая роль в системных воспалительных каскадах очень важны для хорошо функционирующей иммунной системы.
Основные типы противовоспалительных цитокинов
- Антагонист рецептора интерлейкина (IL) -1, IL-4, IL-10, IL-11, IL-13
- Лейкемия ингибирующий фактор
- Интерферон-альфа,
- IL-6, трансформирующий фактор роста (TGF) -β
Из них IL-1, TNF-α и IL-18 также действуют в качестве ингибиторов для провоспалительных цитокинов, упомянутых выше, посредством своего рода двойной функции.
Кроме того, IL-10 является наиболее важным цитокином из них, которые обладают мощными противовоспалительными свойствами, способными подавлять экспрессию воспалительных цитокинов, таких как TNF-α, IL-6 и IL-1, с помощью активированных макрофагов.
Когда в организме происходит травма, альфа-фактор некроза опухоли (TNF-α) будет первым цитокином, продуцируемым активированными макрофагами и моноцитами.
Они в конечном итоге расширят близлежащие капилляры, чтобы как можно быстрее доставить циркулирующие лейкоциты в место заражения. В течение нескольких секунд по всему телу будет передаваться каскад сигналов, что приведет к гибели уже поврежденных клеток, что, в свою очередь, предотвратит распространение инфекции.
Известно, что четыре характерных признака воспаления, включая эритему, тепло, отек и боль, представляют собой набор выраженных реакций на TNF-α, который возникает в результате увеличения кровотока, повышенной проницаемости капилляров, быстрого притока фагоцитарных клеток и обширного повреждения тканей. ,
Сжатие капилляров, которые уносят кровь от зараженной области, приведет к скоплению капиллярной сети, вызывающему покраснение и повышенную температуру в этом месте. Кроме того, в результате этой высокой проницаемости жидкости, которые имеют более высокую концентрацию белка по сравнению с нормальными жидкостями организма, будут перемещаться во внесосудистый отсек, вызывая отек.
Кроме того, цитокины будут дополнительно действовать для повышения эффективности воспалительного ответа путем привлечения макрофагов в инфицированную область, тогда как нейтрофилы отмечают первое наибольшее проникновение в конкретный сайт.
В заключение следует сказать, что цитокины, которые эффективно вырабатываются инфицированными клетками, дендритными клетками и макрофагами, как описано выше, как известно, играют огромную роль в ответе на инфекции и травмы, возникающие в организме с помощью защитного механизма, называемого воспалением.
Изображение предоставлено: