Цитокин-зависимая патология Применение цитокинов в лечебных целях Докладчик

Цитокин-зависимая патология. Применение цитокинов в лечебных целях. Докладчик: студентка 4 курса МБФ Аитова Юлия

Содержание: 1. Общая характеристика цитокинов 2. Цитокины и иммунный ответ 3. Цитокин-зависимые патологии • Формирование первичных ИД • Инфекционные заболевания • Сепсис • Аутоиммунные заболевания • Опухоли 4. Применение цитокинов в терапевтических целях • Рекомбинантная цитокинотерапия • Генная цитокинотерапия • Аутоцитокинотерапия • Ингибирование цитокиновой системы

Цитокины это класс эндогенных полипептидных медиаторов межклеточного взаимодействия, регулирующих развитие организма, формирование ответных защитных реакций при попадании антигенов, гемопоэз и межсистемные взаимодействия.

Цитокины делят на группы: Ø Интерлейкины (ИЛ-1 – ИЛ-33 ) Ø Интерфероны (ИФ–α, ИФ-β, ИФ-γ) Ø Факторы некроза опухоли (ФНОα и ФНОβ (лимфотоксин)) Ø Колониестимулирующие факторы (ГМКСФ, Г-КСФ, М-КСФ, эритропоэтин) Ø Хемокины Ø Факторы роста

Свойства цитокинов: • относятся к гликозилированным полипептидам • не имеют антигенной специфичности • цитокины в ответ на стимуляцию синтезируются короткий промежуток времени • плейотропность • избыточность

Свойства цитокинов: • проведение сигнала путем взаимодействия со специфическими клеточными рецепторами • высокая афинность по отношению к рецептору на поверхности клетокмишеней (Кд = 10 -10 -10 -12) • формирование цитокиновой сети

Цитокиновая система: Клеткапродуцент Клеткамишень

патоген Синтез и секреция ИЛ-1 TLR инфламмасома LRR олигомеризация Leucine-domian -repeat NACHT PDC-pyrin-domain NALP 3 -containing Каспаза-1 NOD-like receptors Про-ИЛ-1, ИЛ-18, ИЛ-33 NFk. B ядро Экспресия генов ИЛ-1 Секреция зрелых биологически актиных форм ИЛ-1

Цитокиновая система: Клеткапродуцент Клеткамишень

Цитокиновая сигнализация

Схема передачи внутриклеточного активационного сигнала при взаимодействии ИЛ -1 со своими мембранными рецепторами ИЛ-1 РI My. D 88 IRAK TRAF 6 Myeloid differentiation primary response protein 88 IL-1 associated kinase TNF receptor assciated factor 6 NFk. B МАРК Экспрессия генов c-fos и c-jun, синтез белков, зависимых от транскрипционного фактора АР-1 Экспрессия генов провоспалительных Цитокинов, хемокинов, NO-синтазы

Система цитокинов обеспечивает межклеточные контакты, необходимые для : • • Миграции клеток Переработки и презентации антигена Распознавания антигенов лимфоцитами Активации и пролиферации антигенспецифических клонов • Реализации эффекторных иммунных механизмов

Переработка и презентация антигена: • ИЛ-1, ФНОα, ИЛ-6, ГМ-КСФ • ИФ-γ – усиливает экспрессию молекул МНС I и II классов на мембране АПК

Система цитокинов обеспечивает межклеточные контакты, необходимые для : • • Миграции клеток Переработки и презентации антигена Распознавания антигенов лимфоцитами Активации и пролиферации антигенспецифических клонов • Реализации эффекторных иммунных механизмов

Секреция цитокинов ДК зависит от их типа Плазмоцитоидная ДК Миелоидная ДК TLR ИЛ-12 TLR-7, -9 ФНО ИФН 1 типа ИЛ-6 CD 40, CD 86

Дифференцировка Тлимфоцитов Th 1 -12 Аутоиммунные заболевания, ГЗТ ИФНγ ИЛ -4 ИЛ - Th 2 +ИЛ- Аллергия 4 ИЛ-4, -5, -13 Th 0 ИЛ-1, И +Т ФР -И Л-6 , И Л-2 1 -ТФР Л-6 Th 17 Treg Воспаление, трансплантат против хозяина ИЛ-17, -21, -22 иммуносупрессия ИЛ-10, ТФР

Цитокины и патoлогия. Формирование первичных иммунодефицитов

Паталогии, обусловленные нарушениями цитокиновой системы: • Дефекты механизмов индукции и регуляции синтеза цитокинов • Дефекты генов рецепторов цитокинов • Генетические нарушения функционирования внутриклеточных систем передачи активационных сигналов от рецепторов цитокинов

Генетические дефекты IRAK 4 ИЛ-1 РI ИЛ-1 Ас. Б My. D 88 IRAK 4 TRAF 6 NFk. B МАРК Экспрессия генов c-fos и c-jun, синтез белков, зависимых от транскрипционного фактора АР-1 Экспрессия генов провоспалительных Цитокинов, хемокинов, NO-синтазы

Синдром Muckle-Wells • Характеризуется повышенным синтезом ИЛ 1β • Относится к группе аутовоспалительных заболеваний • Характеризуется спонтанным системным воспалением с хроническими приступами лихорадки • Развивается без видимых патогенных факторов и без аутоиммунной этиологии • Тип наследования – аутосомно-доминантный

патоген Синтез и секреция ИЛ-1 TLR NALP 3 инфламмасома LRR олигомеризация NACHT PYD NALP 3 Прокаспаза-1 Каспаза-1 Про-ИЛ-1, ИЛ-18, ИЛ-33 NFk. B ядро Экспресия генов ИЛ-1 Секреция зрелых биологически актиных форм ИЛ-1

Инфекционные заболевания • Защита начинается с распознавания патогенов рецепторами врожденного и приобретенного иммунитета

Сигнальные пути индукции экспрессии генов цитокинов после взаимодействия патогенов с TLR My. D 88 TRIF TLR-1, 2, 4, 5, 6, 9 TIR-domain-containing. Adaptor protein inducing IFN TLR-3, 4, 7, 8 IRAK 4 ИФН-α/β ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО, хемокины TRAF 6 IRF 3 Interferon responsive factor 3 NFk. B

Врожденный иммунитет

Адаптивный ответ TLR-4 ИЛ-12 Th-1 ДК TLR-2 ИЛ-4 Th-2

Адаптивный иммунитет • ИЛ-12 способствует дифференцировке Т-лимфоцитов; индуцирует выработку ИФН-γ • ИЛ-18 также индуцирует выработку ИФН-γ • ИЛ-4, ИЛ-10 – тормозит выработку ИФНγ

Сепсис • - особое патологическое состояние, которое развивается как следствие (или исход) воспалительного процесса. • Патологический процесс в силу неадекватности защитных сил организма проявляется генерализованной диссеминацией возбудителя в условиях нарастающей иммунодепрессии

Стадии сепсиса 1. Резкое увеличение синтеза провоспалительных цитокинов – «цитокиновый шторм» 2. Истощение синтеза цитокинов и иммунопаралич

Иммунопатогенез сепсиса • Прорыв защитных барьеров иммунитета • Антигенемия • Цитокиновый дисбаланс • Неспецифическая иммуносупрессия • Клеточная ареактивность

Увеличение провоспалительных цитокинов вызывает: • Нейроэндокринные нарушения • Изменения терморегуляции • Активация эндотелия, приводящая к увеличению выхода жидкости в ткани • Расширение сосудов • Снижение артериального давления • ДВС-синдром • Полиорганная недостаточность • Гибель больного

Регулирование уровня цитокинов при сепсисе осуществляется с помощью: • Стероидных гормонов – иммуносупрессоры, блокируют синтез цитокинов и не позволяют превысить их предельные значения • Гормонов клеток коры надпочечников

ФНО – «медиатор смерти» • У человека индивидуальные уровни продукции ФНО значительно отличаются, что может быть связано с функциональным полиморфизмом гена ФНО • Присутствие хотя бы одной копии высокопродуцирующего аллеля – 308 А в генотипе повышает вероятность летального исхода в 2, 5 раза • Аллель – 308 А гена ФНО – фактор риска при менингите

Роль концентрации ФНО в развитии воспаления и септического шока Стадия развития воспаления Местное воспаление Системная воспалительная реакция Септический шок Концентрация в тканях ФНО 10 -9 М 10 -8 М 10 -7 М Проявления биологического действия ФНО Активация лейкоцитов, усиление фагоцитоза и продукции кислородных радикалов. Усиление экспрессии молекул адгезии на эндотелии. Стимуляция синтеза цитокинов и хемокинов. Увеличение метаболизма Лихорадка. Увеличение уровней стероидных гормонов. Лейкоцитоз. Увеличение синтеза острофазовых белков Снижение сократимости миокарда и гладкомышечных клеток сосудов. Увеличение проницаемостиэндотелия. Нарушение микроцируляии в органах. Падение АД. Гипгликемия соединительной ткани

Увеличиваются концентрации: • ИЛ-18 • ИЛ-6 – наиболее высокая корреляция с клиническими проявлениями сепсиса • Результаты изучения содержания различных цитокинов в плазме крови свидетельствуют о том, что при сепссе возрастает количество всех провоспалительных цитокинов, хемокинов, колониестимулирующих факторов

Антивоспалительные цитокины • - ИЛ-10, ТРФ • - синтезируются в больших количествах • При экспериментальном сепсисе ведение ИЛ-10 спасало от гибели • В то же время при респираторном синдроме ИЛ-10, оказался главным фактором, нарушившим антибактериальную защиту в легких

Роль апоптоза клеток иммунной системы при сепсисе • Показатели апоптотической гибели Т- и Влимфоцитов коррелировали с клиническими проявлениями сепсиса • Апоптоз может быть причиной иммунопаралича или вторичного иммунодефицитного состояния • Было показано, что поглощение апоптотических клеток макрофагами приодит к индукции антивоспалителных цитокинов ИЛ-10 и ТРФ • В настоящее время изучается вопрос о проведении терапии сепсиса с помощью блокаторов апоптоза

Аллергические заболевания • - генетически детерминированная группа заболеваний, характеризующаяся способностью Влимфоцитов синтезировать Ig. Е, направленные против особой группы антигенов, аллергенов

Роль цитокинов в развитии аллергической реакции ИЛ-4, ИЛ-13, ФНО Тучные клетки ↑ продукции хемокинов и ↑ экспрессии молекул адгезии Привлечение в ткани эозинофилов, Базофилов, Т-лимфоцитов Тh 1 секретирую ИФНγ Тh 2 секретируют ИЛ-4, -5, 13, ГМ-КСФ

Роль тимического стромального лимфопоэтина • TSLP – синтезируется эпителиальными и активированными тучными клетками • Животные, искусственно лишенные гена рецептора TSLP не отвечали развитием аллергической реакции на введение метахолина • Главная мишень TSLP – миелоидные дендритные клетки, которые праймируют CD 4+ Т-лимфоциты к выработке ИЛ-4, 5, 13 и ТФР и ингибированию к выработке ИЛ-10 и ИФН

Аутоиммуное заболевание • - болезнь иммунной системы, в которой под влиянием генетическиобусловленных факторов и/или факторов внешней среды, утрачивается толерантность к антигенам собственного организма, что ведет к развитию иммуноопосредованных специфических или системных патологических процессов

Дифференцировка Тлимфоцитов Th 1 -12 Аутоиммунные заболевания, ГЗТ ИФНγ ИЛ -4 ИЛ - Th 2 +ИЛ- Аллергия 4 ИЛ-4, -5, -13 Th 0 ИЛ-1, И +Т ФР -И Л-6 , И Л-2 1 -ТФР Л-6 Th 17 Treg Воспаление, трансплантат против хозяина ИЛ-17, -21, -22 иммуносупрессия ИЛ-10, ТФР

Роль цитокинов в патогенезе опухолей • Хроническое повреждение клеток и ДНК активными формами кислорода приводит к синтезу макрофагами и Тлимфоцитами МИФ (блокатор р53) • Повышенные уровни экспрессии М-КСФ сочетаются с плохим прогнозом при эпителиальных раках • Цитокины семейств ИЛ-1, -6 и ФНО

Цитокины и их применение в лечебных целях • Применение рекомбинантных цитокинов • Регуляция баланса Th 1/ Th 2 • Экстракорпоральная цитокинотерапия • Аутоцитокинотерапия • Генная цитокинотерапия • Антицитокинотерапия

Рекомбинантная цитокинотерапия 1. Распознается участок ДНК, отвечающий за синтез нужного биоактивного вещества 2. Этот участок ДНК вырезается и встраивается в ДНК живой бактерии (например, кишечной палочки или дрожжевой клетки). 3. Пересаженный участок ДНК человека в бактерии начинает работать и синтезировать нужные белковые молекулы. Последующая задача заключается в выделении и очистке этих БАВ.

Применение рекомбинантных цитокинов • Виферон и лейкинферон – препараты интерферонов - используются в качестве противовирусных препаратов и для лечения опухолей • Рекомбинантный ИЛ-2 • Рекомбинантные цитокины ГМ-КСФ, ГКСФ, ИЛ-3

Экстракорпоральная цитокинотерапия • Адаптивная терапия с использованием ЛАК-клеток • Цитокин-индуцированные киллеры

Генная цитокинотерапия • Основана на трансфекции гена цитокина или его рецептора в клетки и введении этих клеток больному • Является одним из способов усиления противоопухолевого иммунитета

Генная цитокинотерапия • Ген цитокина под сильным промотором (обеспечивающим высокий уровень продукции) вводится непосредственно в опухолевый узел для встраивания в клетки опухоли • Другой вариант: in vitro ген вводится в изолированные клетки опухоли, полученные после удаления первичного опухолевого узла, после чего облученные опухолевые клетки вводятся обратно в организм опухоленосителя

Для этой цели использовали: • Гены ИФН 1 и 2 типов • Провоспалительных цитокинов из семейств ИЛ-1, ФНО и ИЛ-6 • ГМ-КСФ – активирует созревание дендритных клеток, активно захватывающих погибшие опухолевые клетки и эффективно представляющие опухолевые антигены Т-хелперами

Ингибиторы цитокинов • Ингибирование с использованием олигонуклеотидов или низкомолекулярных ингибиторов цитокинов • Ингибирование освобождения цитокинов • Ингибирование с помощью моноклональных антител и антогонистов цитокинового связывания с рецепторами клеток • Ингибирование внутрисигнальных путей действия цитокинов в клетках-мишенях • Применение глюкокортикоидов

Возможные недостатки цитокинотерапии: • Вследствие быстрой элиминации цитокинов из циркуляторного русла, что требует введения высоких доз препаратов • Наличие побочных эффектов за счет тесного взаимодействия между собой