РЕФЕРАТ
На тему
Реакції клітинного імунітету
ВСТУП
Термін клітинний імунітет спочатку служив для позначення місцевих реакцій, здійснюваних лімфоцитами і фагоцитами без участі антитіл - ефекторів гуморального імунітету. Тепер цей термін часто використовують у більш широкому сенсі, для опису такого противоинфекционного або протипухлинного імунної відповіді, у якому антитіл належить не ведуча, а допоміжна роль.
Проте повністю розділити клітинний імунітет і гуморальний неможливо: в ініціації утворення антитіл беруть участь клітини, а в деяких реакціях клітинного імунітету важливу сполучну функцію виконують антитіла. Більш того, не існує, мабуть, клітинного імунітету без утворення антитіл, які здатні різними шляхами модифіковані опосередкований клітинами імунну відповідь. Так, комплекси антиген-антитіло викликають вивільнення хемотаксичних фрагментів комплементу, посилено залучають лейкоцити у вогнище запалення, і, крім того, завдяки Fc-рецепторів антитіла можуть брати участь у зв'язуванні антигенів з клітинами і тим самим впливати на реакції клітинного імунітету, зокрема, забезпечувати прикріплення фагоцитів та цитотоксичних Т-клітин до клітин-мішеней. Взагалі, при скоординоване імунній відповіді відбувається багатосторонній обома сигналами між різними типами вступають в нього лейкоцитів і тканинними клітинами.
Міжклітинна сигналізація в імунній системі здійснюється шляхом безпосереднього контактного взаємодії клітин, в якому, беруть участь їхні поверхневі молекули, або за допомогою цитокінів, званих «білками зв'язку». Ці білки діють як розчинні медіатори міжклітинних взаємодій. Разом з гормонами і нейромедіаторами вони складають основу мови хімічної сигналізації, шляхом якої в багатоклітинному організмі регулюється морфогенез, регенерація тканин та імунну відповідь. Поряд з сигналами, які виникають при взаємодії клітин з антигеном або один з одним, існує цитокінового сигнальна мережа, яка регулює реакції вродженого і набутого імунітету, в тому числі запалення, противірусний захист, клональне проліферацію Антигенспецифічність Т-і В-клітин і їх функції.
Цитокінів і їхніх клітинний рецептор
Цитокіни - це невеликі білки, що діють аутокринно або паракринно. Освіта і вивільнення цих високоактивних молекул зазвичай відбуваються короткочасно і жорстко регулюються. До теперішнього часу у людини ідентифіковано вже більше ста різних цитокінів, і постійно з'являються повідомлення про відкриття нових. Цитокіни впливають на клітину, зв'язуючись зі специфічними рецепторами на цитоплазматичній мембрані і викликаючи цим каскадну реакцію, що веде до індукції, посилення або придушення активності ряду регульованих ними генів.
Багато цитокіни мають по кілька назв. Це пов'язано з тим, що вони були незалежно відкриті в різних областях досліджень - імунології, вірусології, гематології, клітинної біології та онкології. До цитокинам відносяться інтерлейкіни, що позначаються зараз номерами від ІЛ-1 до ІЛ-18, інтерферони, колонієстимулюючі фактори, фактори некрозу пухлин, фактори росту і хемокіни. Причина багатьох непорозумінь в номенклатурі цитокінів полягає в тому, що вони, принаймні in vitro, проявляють різноманітні активності; прикладом може служити ІЛ-6, ефекти якого дуже різноманітні. Крім того, в ряді випадків один і той же цитокін був виділений незалежно в декількох лабораторіях при використанні зовсім різних експериментальних систем. Плутанину з назвами посилює ще і частковий збіг активностей у ряду цитокінів, що створює враження деякої надмірності їх функцій. Додаткові труднощі у вивченні цитокінів виникають через те, що ці медіатори рідко утворюються окремо і рідко діють поодинці. Одним словом, для цитокінів характерний складний мережевий характер функціонування, при якому продукція одного з них впливає на освіту або прояв активності ряду інших. In vivo окрема клітина організму рідко стає мішенню якого-небудь одного цитокіна. Набагато частіше окремі цитокіни служать як би буквами якогось алфавіту, що утворюють ціле цитокінового «слово», і реакція клітини виникає в результаті впливу на її поверхню саме такого «слова».
Найбільш важливі функції цитокінів та їх рецепторів в імунній відповіді будуть розглянуті нижче; спочатку необхідно зупинитися на основних аспектах молекулярної біології цих білків.
Цитокіни та їх рецептори поділяються на ряд сімейств
Між індивідуальними цитокінами або їх групами існує лише невелика схожість на рівні ДНК і амінокислотної послідовності, але все ж вони розподіляються по гомології на кілька великих сімейств. З них найбільш значні три сімейства: перше складається з не менш ніж 15 б-інтерферонів, друге з більш ніж 50 хемокінів і третє включає цитокіни, які зв'язуються з рецепторами для ФНП. Набагато легше, однак, згрупувати цитокіни не за функціями, а за характером їх тривимірної структури, і такий підрозділ чітко відображає внутригрупповое схожість клітинних цитокінової рецепторів. Найбільш велике сімейство - суперсімейство - цитокінової рецепторів характеризується наявністю в складі молекул позаклітинних ділянок з гомологічною послідовністю довжиною приблизно 200 амінокислотних залишків. До цього суперсімейство відносяться рецептори до ІЛ-2, ІЛ-3, ІЛ-4, ІЛ-5, ІЛ-6, ІЛ-7, ІЛ-9, ІЛ-12, гранулоцитарно колоніестімуліруюшему фактору та гранулоцитарно-макрофагальної колонієстимулюючого фактору. У нього ж входять рецептори для гуморальних факторів, що діють переважно поза імунної системи, - гормону росту і пролактину. Друге за величиною сімейство об'єднує рецептори до інтерферонів всіх типів, а також рецептори до ІЛ-Йб, ІЛ-йв макрофагального колонієстимулюючого фактору. Це сімейство входить як складова частина в суперсімейство імуноглобулін-подібних молекул.
Цитокінової рецепторів третього сімейства пов'язують ФНОа і ЦЗПв, лимфотоксинов і ряд родинних цитокінів, у тому числі фактор росту нервів. До цього ж рецепторному сімейства відноситься молекула Fas, зв'язування якої з лігандом FasL служить сигналом клітинної загибелі.
Більшість цитокінової рецепторів - це мембранні глікопротеїни 1 типу, що складаються з одного-єдиного трансмембранного домену. Проте дійсно функціональні рецептори, як правило, складаються з двох або більшої кількості субодиниць, які можуть мати однакову структуру навіть у різних за специфічності рецепторних комплексів. Зазвичай рецептор містить «приватну» високоспецифічний субодиницю, здатну зв'язувати певний цитокін, і «загальну» субодиницю, яка зустрічається в рецепторах для інших цитокінів. Наприклад, рецепторний комплекс для ІЛ-2 складається з трьох субодиниць. Субодиниця КР-2Св зустрічається також у рецепторі для ІЛ-15, а ІЛ-2Ру - у рецепторах для ІЛ-4, ІЛ-7 та ІЛ-9. Подібним же чином ІЛ-ьСв міститься в якості субодиниці в рецепторах для таких цитокінів, як LIF, онкостатін М та ІЛ-11. Схожа функціональна активність деяких цитокінів почасти пояснюється, можливо, наявністю однакових субодиниць в їх клітинних рецепторах. Тому, мабуть, ІЛ-6, ІЛ-11 і онкостатін М однаково діють на гепатоцити, мегакаріоцити і остеокласти, а дублюючий ефект ІЛ-2 та ІЛ-4 в якості факторів росту Т-клітин обумовлений, ймовірно, присутністю в рецепторах для того й іншого цитокіну ідентичною ІЛ-2Ру-це-пі. У той же час завдяки диференціальної експресії приватних рецепторних субодиниць кожен цитокін володіє і унікальною активністю у відношенні клітин певного типу. Наприклад, LIF може затримувати диференціювання ембріональних стовбурових клітин, тоді як ІЛ-6 такою активністю не володіє, оскільки ці клітини не експресують відповідного рецептора.
Всі хемокіни зв'язуються рецепторами окремого класу, об'єднаними на основі їх унікальної структури під загальною назвою сім трансмембранних глікопротеїнів. Деякі з них настільки специфічні, що пов'язують тільки один певний хемокінів, тоді як інші мають спорідненістю до ряду хемокінів. Існує також один рецептор, який «без розбору» пов'язує багато хемокіни і, ймовірно, бере участь у ліквідації утворюється у вогнищі запалення надлишку цих медіаторів. Хемокіни зв'язуються також з загально-адренорецепторами. Це ще одне свідчення перекривання системи цитокінів та інших мережевих сигнальних систем, утворених розчинними медіаторами.
Зв'язування цитокінової рецепторів активує механізм внутрішньоклітинної передачі сигналів
Сучасні уявлення про біологічну ролі цитокінів засновані на даних структурного аналізу їх молекул і вивченні механізмів внутрішньоклітинної передачі викликаються ними сигналів. Завдяки таким дослідженням зараз можна вже досить детально простежити цей ланцюг послідовних подій білок-білкового розпізнавання, від моменту зв'язування цитокіну з клітинної поверхнею до мобілізації різних факторів транскрипції в ядрі клітини. Як відомо, перша стадія цитокінового сигналізації - це викликана приєднанням цитокіну агрегація субодиниць рецептора. Цитоплазматичні «хвости» цих субодиниць, взаємодіючи між собою, запускають спадний каскад сигналізації. У самому простому випадку однакові субодиниці рецепторній молекули, зв'язавшись з цитокіном, утворюють гомодимера, в іншому випадку «приватна» субодиниця після приєднання цитокіну викликає гетеро-або гомодімерізацію «загальних» субодиниць, що передають сигнал всередину клітини.
Всі цитокінової рецепторів, що відносяться до першого сімейства, як і представники деяких інших рецепторних сімейств, асоційовані з молекулами, названими Янускіназамі. Активація цитокінової рецепторів викликає активацію Jaks, зокрема кіназ, фосфорилируют тирозин. Велика частина функції цитокінової рецепторів здійснюються з обов'язковою активацією Jaks. Виконуючи свою головну функцію, тобто агрегируя субодиниці рецептора, цитокін одночасно викликає агрегацію Jaks. Потім під дією цих Янус-кіназ відбувається поєднане з приєднанням цитокіну фосфорилювання залишків тирозину в складі різних сигнальних білків, у тому числі переносників сигналу і активаторів транскрипції. Димери білків Stats переміщуються до ядра клітини і зв'язуються безпосередньо з ДНК.
Кожен цитокін індукує різні механізми внутрішньоклітинної передачі сигналу в залежності від того, яку з активностей він виявляє - спільну з іншими цитокінами або специфічну, індивідуальну. Наприклад, в Т-клітинах кожен з трьох інтерлейкінів - ІЛ-2, ІЛ-4 та ІЛ-9, взаємодіючи з субодиницею ІЛ-2Ру, активує Jakl і Jak3; в той же час ІЛ-10 викликає активацію Jakl і Тук2, а ІЛ -12 таким же чином діє на Jak2 і Тук2. Додаткова варіабельність відповіді клітин на цитокіни виникає на етапі фосфорилювання Stats, оскільки кожен цитокін активує «свій» набір цих переносників сигналу і активаторів транскрипції. У відповіді на цитокіни, ймовірно, і полягає головна функція.Stats. Інші шляхи сигналізації, в першу чергу з активацією Ras / MAP-кінази, ведуть до проліферації клітин під дією відповідних цитокінів, проте деякі цитокіни можуть активувати механізм сигналізації, що веде до апоптотичній загибелі клітини. Функціональна гнучкість сигнальних систем зростає ще більше завдяки тому, що активувати Stats можуть не тільки Jaks, але і кінази іншого походження. Наприклад, у разі цитокінів ФНОсс та ІЛ-йв діє механізм внутрішньоклітинної сигналізації за участю не Jaks і Stats, а МАР-кіназ; в результаті з ДНК зв'язуються такі активатори транскрипції, як АР-1, NFkB і NFIL-6. Як специфічне, так і плейотропних дію хемокінів в кінцевому результаті впливає на переміщення клітини, але це складний ефект: слідом за приєднанням хемокінів до рецепторів відбувається передача сигналу на G-білки, потім мобілізація друге, внутрішньоклітинних посередників, реорганізація цитоскелету, освіта обмежених адгезивних контактів, прилипання і відлипання клітинної поверхні, витягування і скорочення псевдоподий - всі ці етапи необхідні для спрямованої міграції. Хемокіни, подібні RANTES і МЙС-1б, можуть також активувати Stats, утворюючи шунт між шляхами сигналізації з участю G-білків і Stats. Отже, поступово область досліджень цитокінів перетворюється з заплутаного клубка множинних активностей у все більш зрозумілу систему білків-регуляторів зі своїми рецепторами і чіткими шляхами мережевий внутрішньоклітинної сигналізації.
Диференціація Т-хелперів на субпопуляції становить важливий етап у визначенні ефекторних механізмів імунної відповіді
Як наразі встановлено, існують дві субпопуляції Тх-клітин CD4 +, що розрізняються по набору синтезованих ними цитокінів, і від цього профілю залежить, який з двох основних типів імунної відповіді буде реалізований. У людини Txl-клітини, як правило, продукують Іфу, ЦЗПв та ІЛ-2 і беруть участь в опосередкованих клітинами запальних реакціях. Деякі з цитокінів, що виділяються Txl, мають прозапальної активністю, а також стимулюють цитотоксичні клітини і Т-ефектори гіперчутливості уповільненого типу. На противагу Txl-клітинам клітини Тх2 синтезують ІЛ-4, ІЛ-5, ІЛ-6, ІЛ-9, ІЛ-10 та ІЛ-13 і підсилюють утворення антитіл, особливо класу IgE. У результаті вони стимулюють гіперпродукцію антитіл і алергічні реакції. Крім усього іншого, цитокіни, які виділяються Txl-клітинами, пригнічують активність Тх2-клітин, і навпаки. Таким чином, будь-який імунна відповідь розвивається в напрямку, або Txl-, або Тх2-типу.
Нещодавно виявлені відмінності між Txl-і Тх2-клітинами по маркерами поверхні. Для клітинної мембрани Txl характерна наявність LAG-3 - антигену, що відноситься до суперсімейство імуноглобулін-подібних молекул. Клітини Тх2 експресують в набагато більшій кількості в порівнянні з Txl-клітинами маркер CD30, що відноситься до сімейства рецепторів для ФНП.
Визначення типу відповіді - Txl або Тх2 - має принципове значення для розвитку ефективного імунітету і, мабуть, залежить від багатьох взаємодіючих між собою факторів. Серед них на характер диференціювання Тх-клітин CD4 + і тим самим на профіль цитокінів, що визначають тип відповіді, можуть впливати наступні:
• профіль і кількісне співвідношення цитокінів, що виділяються під дією антигену. Наприклад, ІЛ-12 служить потужним стимулом продукції Т-і НК-клітинами г-інтерферону і, отже, диференціювання Тх-клітин у Txl. У той же час б-інтерферон, який синтезується в ранній фазі вірусної інфекції, здатний не тільки індукувати підвищену експресію ІЛ-12, але і перемикати Тх-клітини з синтезу Тх2-набору цитокінів на Txl. Навпаки, рання продукція ІЛ-4 сприяє появі клітин Тх2;
• доза антигену;
• антігенпрезентірующіх клітини і виділяються ними цитокіни;
• генотип організму-господаря і
• активність костімулірующіх молекул і гормонів у місці взаємодії антигену з Тх-клітинами.
З перерахованих факторів диференціювання Тх-клітин особливий інтерес представляє останній. Наприклад, глюкокортікоїдниє гормони, концентрація яких наростає в умовах фізичного або психологічного стресу, можуть направити розвиток імунної відповіді по Тх2-типу. Цьому ефекту протидіють похідні дегідроепіандростерона, що сприяють імунної відповіді Тх1-типу. Концентрації обох цих гормонів надниркової регулюються на системному рівні, а також залежать від місцевого метаболізму в тих органах, де відбувається зустріч антигену з Тх-клітинами. Тому співвідношення концентрацій кортизолу і ДГЕА в лімфоїдної тканини або в осередку патології може служити фактором, що визначає тип імунної відповіді.
Імунна відповідь не завжди строго поляризований по Txl-або Тх2-типу, так як, можливо, є й інші субпопуляції Т-хелперів. Тим не менш ролі цих двох типів відповіді як у формуванні протективні імунітету, так і в иммунопатологии прінііпіально різні. До теперішнього часу встановлено, що для багатьох захворювань характерно функціонування певної субпопуляції Т-хелперів. Так, органоспецифічних иммунопатология, гостре відторгнення алотрансплантату, рецидивуючі спонтанні аборти і розсіяний склероз пов'язані з імунною відповіддю Txl-типу. При цих захворюваннях з крові хворих легко вдається виділити і клонувати Txl-клітини. Навпаки, всі клони Т-клітин від хворих атопічної бронхіальну астму, сенсибілізованих до пилку рослин, синтезують, як і клони хворих на системний червоний вовчак, цітокіниТх2-про-лю.
Т-клітини CD8 + також диференційовані на субпопуляції з різними профілями виділяються цитокінів На тему
Реакції клітинного імунітету
ВСТУП
Термін клітинний імунітет спочатку служив для позначення місцевих реакцій, здійснюваних лімфоцитами і фагоцитами без участі антитіл - ефекторів гуморального імунітету. Тепер цей термін часто використовують у більш широкому сенсі, для опису такого противоинфекционного або протипухлинного імунної відповіді, у якому антитіл належить не ведуча, а допоміжна роль.
Проте повністю розділити клітинний імунітет і гуморальний неможливо: в ініціації утворення антитіл беруть участь клітини, а в деяких реакціях клітинного імунітету важливу сполучну функцію виконують антитіла. Більш того, не існує, мабуть, клітинного імунітету без утворення антитіл, які здатні різними шляхами модифіковані опосередкований клітинами імунну відповідь. Так, комплекси антиген-антитіло викликають вивільнення хемотаксичних фрагментів комплементу, посилено залучають лейкоцити у вогнище запалення, і, крім того, завдяки Fc-рецепторів антитіла можуть брати участь у зв'язуванні антигенів з клітинами і тим самим впливати на реакції клітинного імунітету, зокрема, забезпечувати прикріплення фагоцитів та цитотоксичних Т-клітин до клітин-мішеней. Взагалі, при скоординоване імунній відповіді відбувається багатосторонній обома сигналами між різними типами вступають в нього лейкоцитів і тканинними клітинами.
Міжклітинна сигналізація в імунній системі здійснюється шляхом безпосереднього контактного взаємодії клітин, в якому, беруть участь їхні поверхневі молекули, або за допомогою цитокінів, званих «білками зв'язку». Ці білки діють як розчинні медіатори міжклітинних взаємодій. Разом з гормонами і нейромедіаторами вони складають основу мови хімічної сигналізації, шляхом якої в багатоклітинному організмі регулюється морфогенез, регенерація тканин та імунну відповідь. Поряд з сигналами, які виникають при взаємодії клітин з антигеном або один з одним, існує цитокінового сигнальна мережа, яка регулює реакції вродженого і набутого імунітету, в тому числі запалення, противірусний захист, клональне проліферацію Антигенспецифічність Т-і В-клітин і їх функції.
Цитокінів і їхніх клітинний рецептор
Цитокіни - це невеликі білки, що діють аутокринно або паракринно. Освіта і вивільнення цих високоактивних молекул зазвичай відбуваються короткочасно і жорстко регулюються. До теперішнього часу у людини ідентифіковано вже більше ста різних цитокінів, і постійно з'являються повідомлення про відкриття нових. Цитокіни впливають на клітину, зв'язуючись зі специфічними рецепторами на цитоплазматичній мембрані і викликаючи цим каскадну реакцію, що веде до індукції, посилення або придушення активності ряду регульованих ними генів.
Багато цитокіни мають по кілька назв. Це пов'язано з тим, що вони були незалежно відкриті в різних областях досліджень - імунології, вірусології, гематології, клітинної біології та онкології. До цитокинам відносяться інтерлейкіни, що позначаються зараз номерами від ІЛ-1 до ІЛ-18, інтерферони, колонієстимулюючі фактори, фактори некрозу пухлин, фактори росту і хемокіни. Причина багатьох непорозумінь в номенклатурі цитокінів полягає в тому, що вони, принаймні in vitro, проявляють різноманітні активності; прикладом може служити ІЛ-6, ефекти якого дуже різноманітні. Крім того, в ряді випадків один і той же цитокін був виділений незалежно в декількох лабораторіях при використанні зовсім різних експериментальних систем. Плутанину з назвами посилює ще і частковий збіг активностей у ряду цитокінів, що створює враження деякої надмірності їх функцій. Додаткові труднощі у вивченні цитокінів виникають через те, що ці медіатори рідко утворюються окремо і рідко діють поодинці. Одним словом, для цитокінів характерний складний мережевий характер функціонування, при якому продукція одного з них впливає на освіту або прояв активності ряду інших. In vivo окрема клітина організму рідко стає мішенню якого-небудь одного цитокіна. Набагато частіше окремі цитокіни служать як би буквами якогось алфавіту, що утворюють ціле цитокінового «слово», і реакція клітини виникає в результаті впливу на її поверхню саме такого «слова».
Найбільш важливі функції цитокінів та їх рецепторів в імунній відповіді будуть розглянуті нижче; спочатку необхідно зупинитися на основних аспектах молекулярної біології цих білків.
Цитокіни та їх рецептори поділяються на ряд сімейств
Між індивідуальними цитокінами або їх групами існує лише невелика схожість на рівні ДНК і амінокислотної послідовності, але все ж вони розподіляються по гомології на кілька великих сімейств. З них найбільш значні три сімейства: перше складається з не менш ніж 15 б-інтерферонів, друге з більш ніж 50 хемокінів і третє включає цитокіни, які зв'язуються з рецепторами для ФНП. Набагато легше, однак, згрупувати цитокіни не за функціями, а за характером їх тривимірної структури, і такий підрозділ чітко відображає внутригрупповое схожість клітинних цитокінової рецепторів. Найбільш велике сімейство - суперсімейство - цитокінової рецепторів характеризується наявністю в складі молекул позаклітинних ділянок з гомологічною послідовністю довжиною приблизно 200 амінокислотних залишків. До цього суперсімейство відносяться рецептори до ІЛ-2, ІЛ-3, ІЛ-4, ІЛ-5, ІЛ-6, ІЛ-7, ІЛ-9, ІЛ-12, гранулоцитарно колоніестімуліруюшему фактору та гранулоцитарно-макрофагальної колонієстимулюючого фактору. У нього ж входять рецептори для гуморальних факторів, що діють переважно поза імунної системи, - гормону росту і пролактину. Друге за величиною сімейство об'єднує рецептори до інтерферонів всіх типів, а також рецептори до ІЛ-Йб, ІЛ-йв макрофагального колонієстимулюючого фактору. Це сімейство входить як складова частина в суперсімейство імуноглобулін-подібних молекул.
Цитокінової рецепторів третього сімейства пов'язують ФНОа і ЦЗПв, лимфотоксинов і ряд родинних цитокінів, у тому числі фактор росту нервів. До цього ж рецепторному сімейства відноситься молекула Fas, зв'язування якої з лігандом FasL служить сигналом клітинної загибелі.
Більшість цитокінової рецепторів - це мембранні глікопротеїни 1 типу, що складаються з одного-єдиного трансмембранного домену. Проте дійсно функціональні рецептори, як правило, складаються з двох або більшої кількості субодиниць, які можуть мати однакову структуру навіть у різних за специфічності рецепторних комплексів. Зазвичай рецептор містить «приватну» високоспецифічний субодиницю, здатну зв'язувати певний цитокін, і «загальну» субодиницю, яка зустрічається в рецепторах для інших цитокінів. Наприклад, рецепторний комплекс для ІЛ-2 складається з трьох субодиниць. Субодиниця КР-2Св зустрічається також у рецепторі для ІЛ-15, а ІЛ-2Ру - у рецепторах для ІЛ-4, ІЛ-7 та ІЛ-9. Подібним же чином ІЛ-ьСв міститься в якості субодиниці в рецепторах для таких цитокінів, як LIF, онкостатін М та ІЛ-11. Схожа функціональна активність деяких цитокінів почасти пояснюється, можливо, наявністю однакових субодиниць в їх клітинних рецепторах. Тому, мабуть, ІЛ-6, ІЛ-11 і онкостатін М однаково діють на гепатоцити, мегакаріоцити і остеокласти, а дублюючий ефект ІЛ-2 та ІЛ-4 в якості факторів росту Т-клітин обумовлений, ймовірно, присутністю в рецепторах для того й іншого цитокіну ідентичною ІЛ-2Ру-це-пі. У той же час завдяки диференціальної експресії приватних рецепторних субодиниць кожен цитокін володіє і унікальною активністю у відношенні клітин певного типу. Наприклад, LIF може затримувати диференціювання ембріональних стовбурових клітин, тоді як ІЛ-6 такою активністю не володіє, оскільки ці клітини не експресують відповідного рецептора.
Всі хемокіни зв'язуються рецепторами окремого класу, об'єднаними на основі їх унікальної структури під загальною назвою сім трансмембранних глікопротеїнів. Деякі з них настільки специфічні, що пов'язують тільки один певний хемокінів, тоді як інші мають спорідненістю до ряду хемокінів. Існує також один рецептор, який «без розбору» пов'язує багато хемокіни і, ймовірно, бере участь у ліквідації утворюється у вогнищі запалення надлишку цих медіаторів. Хемокіни зв'язуються також з загально-адренорецепторами. Це ще одне свідчення перекривання системи цитокінів та інших мережевих сигнальних систем, утворених розчинними медіаторами.
Зв'язування цитокінової рецепторів активує механізм внутрішньоклітинної передачі сигналів
Сучасні уявлення про біологічну ролі цитокінів засновані на даних структурного аналізу їх молекул і вивченні механізмів внутрішньоклітинної передачі викликаються ними сигналів. Завдяки таким дослідженням зараз можна вже досить детально простежити цей ланцюг послідовних подій білок-білкового розпізнавання, від моменту зв'язування цитокіну з клітинної поверхнею до мобілізації різних факторів транскрипції в ядрі клітини. Як відомо, перша стадія цитокінового сигналізації - це викликана приєднанням цитокіну агрегація субодиниць рецептора. Цитоплазматичні «хвости» цих субодиниць, взаємодіючи між собою, запускають спадний каскад сигналізації. У самому простому випадку однакові субодиниці рецепторній молекули, зв'язавшись з цитокіном, утворюють гомодимера, в іншому випадку «приватна» субодиниця після приєднання цитокіну викликає гетеро-або гомодімерізацію «загальних» субодиниць, що передають сигнал всередину клітини.
Всі цитокінової рецепторів, що відносяться до першого сімейства, як і представники деяких інших рецепторних сімейств, асоційовані з молекулами, названими Янускіназамі. Активація цитокінової рецепторів викликає активацію Jaks, зокрема кіназ, фосфорилируют тирозин. Велика частина функції цитокінової рецепторів здійснюються з обов'язковою активацією Jaks. Виконуючи свою головну функцію, тобто агрегируя субодиниці рецептора, цитокін одночасно викликає агрегацію Jaks. Потім під дією цих Янус-кіназ відбувається поєднане з приєднанням цитокіну фосфорилювання залишків тирозину в складі різних сигнальних білків, у тому числі переносників сигналу і активаторів транскрипції. Димери білків Stats переміщуються до ядра клітини і зв'язуються безпосередньо з ДНК.
Кожен цитокін індукує різні механізми внутрішньоклітинної передачі сигналу в залежності від того, яку з активностей він виявляє - спільну з іншими цитокінами або специфічну, індивідуальну. Наприклад, в Т-клітинах кожен з трьох інтерлейкінів - ІЛ-2, ІЛ-4 та ІЛ-9, взаємодіючи з субодиницею ІЛ-2Ру, активує Jakl і Jak3; в той же час ІЛ-10 викликає активацію Jakl і Тук2, а ІЛ -12 таким же чином діє на Jak2 і Тук2. Додаткова варіабельність відповіді клітин на цитокіни виникає на етапі фосфорилювання Stats, оскільки кожен цитокін активує «свій» набір цих переносників сигналу і активаторів транскрипції. У відповіді на цитокіни, ймовірно, і полягає головна функція.Stats. Інші шляхи сигналізації, в першу чергу з активацією Ras / MAP-кінази, ведуть до проліферації клітин під дією відповідних цитокінів, проте деякі цитокіни можуть активувати механізм сигналізації, що веде до апоптотичній загибелі клітини. Функціональна гнучкість сигнальних систем зростає ще більше завдяки тому, що активувати Stats можуть не тільки Jaks, але і кінази іншого походження. Наприклад, у разі цитокінів ФНОсс та ІЛ-йв діє механізм внутрішньоклітинної сигналізації за участю не Jaks і Stats, а МАР-кіназ; в результаті з ДНК зв'язуються такі активатори транскрипції, як АР-1, NFkB і NFIL-6. Як специфічне, так і плейотропних дію хемокінів в кінцевому результаті впливає на переміщення клітини, але це складний ефект: слідом за приєднанням хемокінів до рецепторів відбувається передача сигналу на G-білки, потім мобілізація друге, внутрішньоклітинних посередників, реорганізація цитоскелету, освіта обмежених адгезивних контактів, прилипання і відлипання клітинної поверхні, витягування і скорочення псевдоподий - всі ці етапи необхідні для спрямованої міграції. Хемокіни, подібні RANTES і МЙС-1б, можуть також активувати Stats, утворюючи шунт між шляхами сигналізації з участю G-білків і Stats. Отже, поступово область досліджень цитокінів перетворюється з заплутаного клубка множинних активностей у все більш зрозумілу систему білків-регуляторів зі своїми рецепторами і чіткими шляхами мережевий внутрішньоклітинної сигналізації.
Диференціація Т-хелперів на субпопуляції становить важливий етап у визначенні ефекторних механізмів імунної відповіді
Як наразі встановлено, існують дві субпопуляції Тх-клітин CD4 +, що розрізняються по набору синтезованих ними цитокінів, і від цього профілю залежить, який з двох основних типів імунної відповіді буде реалізований. У людини Txl-клітини, як правило, продукують Іфу, ЦЗПв та ІЛ-2 і беруть участь в опосередкованих клітинами запальних реакціях. Деякі з цитокінів, що виділяються Txl, мають прозапальної активністю, а також стимулюють цитотоксичні клітини і Т-ефектори гіперчутливості уповільненого типу. На противагу Txl-клітинам клітини Тх2 синтезують ІЛ-4, ІЛ-5, ІЛ-6, ІЛ-9, ІЛ-10 та ІЛ-13 і підсилюють утворення антитіл, особливо класу IgE. У результаті вони стимулюють гіперпродукцію антитіл і алергічні реакції. Крім усього іншого, цитокіни, які виділяються Txl-клітинами, пригнічують активність Тх2-клітин, і навпаки. Таким чином, будь-який імунна відповідь розвивається в напрямку, або Txl-, або Тх2-типу.
Нещодавно виявлені відмінності між Txl-і Тх2-клітинами по маркерами поверхні. Для клітинної мембрани Txl характерна наявність LAG-3 - антигену, що відноситься до суперсімейство імуноглобулін-подібних молекул. Клітини Тх2 експресують в набагато більшій кількості в порівнянні з Txl-клітинами маркер CD30, що відноситься до сімейства рецепторів для ФНП.
Визначення типу відповіді - Txl або Тх2 - має принципове значення для розвитку ефективного імунітету і, мабуть, залежить від багатьох взаємодіючих між собою факторів. Серед них на характер диференціювання Тх-клітин CD4 + і тим самим на профіль цитокінів, що визначають тип відповіді, можуть впливати наступні:
• профіль і кількісне співвідношення цитокінів, що виділяються під дією антигену. Наприклад, ІЛ-12 служить потужним стимулом продукції Т-і НК-клітинами г-інтерферону і, отже, диференціювання Тх-клітин у Txl. У той же час б-інтерферон, який синтезується в ранній фазі вірусної інфекції, здатний не тільки індукувати підвищену експресію ІЛ-12, але і перемикати Тх-клітини з синтезу Тх2-набору цитокінів на Txl. Навпаки, рання продукція ІЛ-4 сприяє появі клітин Тх2;
• доза антигену;
• антігенпрезентірующіх клітини і виділяються ними цитокіни;
• генотип організму-господаря і
• активність костімулірующіх молекул і гормонів у місці взаємодії антигену з Тх-клітинами.
З перерахованих факторів диференціювання Тх-клітин особливий інтерес представляє останній. Наприклад, глюкокортікоїдниє гормони, концентрація яких наростає в умовах фізичного або психологічного стресу, можуть направити розвиток імунної відповіді по Тх2-типу. Цьому ефекту протидіють похідні дегідроепіандростерона, що сприяють імунної відповіді Тх1-типу. Концентрації обох цих гормонів надниркової регулюються на системному рівні, а також залежать від місцевого метаболізму в тих органах, де відбувається зустріч антигену з Тх-клітинами. Тому співвідношення концентрацій кортизолу і ДГЕА в лімфоїдної тканини або в осередку патології може служити фактором, що визначає тип імунної відповіді.
Імунна відповідь не завжди строго поляризований по Txl-або Тх2-типу, так як, можливо, є й інші субпопуляції Т-хелперів. Тим не менш ролі цих двох типів відповіді як у формуванні протективні імунітету, так і в иммунопатологии прінііпіально різні. До теперішнього часу встановлено, що для багатьох захворювань характерно функціонування певної субпопуляції Т-хелперів. Так, органоспецифічних иммунопатология, гостре відторгнення алотрансплантату, рецидивуючі спонтанні аборти і розсіяний склероз пов'язані з імунною відповіддю Txl-типу. При цих захворюваннях з крові хворих легко вдається виділити і клонувати Txl-клітини. Навпаки, всі клони Т-клітин від хворих атопічної бронхіальну астму, сенсибілізованих до пилку рослин, синтезують, як і клони хворих на системний червоний вовчак, цітокіниТх2-про-лю.
Багато цитотоксичні Т-клітини CD8 + виділяють той же набір цитокінів, що й клітини Txl. Існують також Т-клітини CD8 +, що виділяють цитокіни Тх2-типу. Ця субпопуляція виконує регуляторні та супресорної функції. На диференціювання Т-клітин CD8 + може впливати цитокіновий профіль Т-клітин CD4 +. Наприклад ІФуі ІЛ-12 способствуютдифференцировке Т-клітин CD8 + в субпопуляцію Тц1-клітин, а ІЛ-4 - в субпопуляцію Тц2. Однак клітини обох цих субпопуляцій володіють цитотоксичною активністю і вражають свої мішені головним чином шляхом вивільнення вмісту гранул.
ЗАХИСНІ МЕХАНІЗМИ, НЕЗАЛЕЖНІ ВІД Т-КЛІТИН
Фагоцитоз - важливий компонент антимікробного захисту
Первісна захисна реакція на будь-яку інфекцію в значній мірі залежить від розпізнавання загальних для різних мікробів компонентів особливими клітинними рецепторами, які відрізняються від Антигенспецифічність рецепторів Т-і В-клітин.
Численні компоненти мікробних клітин здатні викликати хемотаксис фагоцитів у вогнище інфекції. Деякі з цих речовин, наприклад бактеріальний ендотоксин, залучають фагоцити, індукуючи активацію комплементу по альтернативному шляху з вивільненням С5а і СЗА. Інші мають власної прямої хемотоксичний активністю. Так, притаманні усім бактеріям формілпептіди викликають хемотаксис і, крім того, безпосередньо стимулюють фагоцити, завжди мають до них рецептори.
Початкова стадія фагоцитозу - це зв'язування мікроба на поверхні фагоцитарної клітини. Зв'язування сприяє активація комплементу і фіксація на поверхні мікробної клітини СЗЬ, з яким потім взаємодіють рецептори CR3 фагоцитів. Аналогічним чином, якщо попередньо з мікробною клітиною зв'язуються антитіла, в її поглинанні беруть участь потім Fc-рецептори фагоцитів, тим самим сприяючи фагоцитозу.
Мікроорганізми, для яких характерна внутрішньоклітинна локалізація в організмі-хазяїні, володіють особливими можливостями зв'язування з поверхнею фагоцитів: незважаючи на те що поглинання відбувається звичайним шляхом, подальшої активації бактерицидних механізмів не відбувається.
Виділення цитокінів можуть викликати компоненти мікробних клітин
Інший незалежний від Т-клітин і антитіл механізм протимікробної захисту, вельми важливий в початковій стадії інфекції, - це виділення цитокінів та хемокінів з макрофагів та інших клітин. Мабуть, всі інвазивні мікроби містять або виділяють молекули, здатні викликати такий ефект. Серед мікробних активаторів вивільнення цитокінів найбільш сильну дію надає ендотоксин, або ліпополісахарид. Складним чином ЛПС взаємодіє з мембранозв'язаних рецепторами на поверхні лейкоцитів і, ймовірно, ендотеліальних клітин, в результаті чого відбувається активація відповідних ефекторних функцій цих клітин. Подібним чином може розпізнаватися і діяти і ряд інших консервативних мікробних структур. Серед цитокінів, що виділяються макрофагами під впливом мікробних компонентів, особлива роль належить ФНОа та ІЛ-12. Вивільняються на ранній фазі імунної відповіді, ці та інші медіатори виконують три наступні фундаментальні функції:
• служать сигналами для ендотеліальних клітин, початківців в результаті їх отримання залучати лейкоцити з кровотоку;
• активують фагоцитарні клітини в тканинах, забезпечуючи тим самим «вроджену резистентність» у той період, коли ще тільки розвивається Т-клітинний імунітет;
• служать одним із сигналів, які зумовлюють тип Т-клітинної імунної відповіді - Txl або Тх2.
Цитокіни необхідні для залучення лейкоцитів з кровотоку
Спочатку цитокіни викликають експресію на ендотеліальних клітинах молекул адгезії, завдяки якій лейкоцити злегка прилипають до поверхні ендотелію і починають котитися по ньому в напрямку кровотоку. На наступній стадії відбувається виділення тканинними клітинами хемокінів, які зв'язуються з ендотеліоцитами і активують експресію ними інтегринів, запускаючи тим самим механізм посилення лейкоцитарної адгезії. У результаті лейкоцити міцно прилипають до ендотелію і припиняють рух. Остання стадія залучення лейкоцитів - це міграція їх через ендотелій судин в тканину.
Існування перерахованих стадій залучення лейкоцитів ілюструють два синдрому імунодефіциту людини. При недостатності лейкоцитарної адгезії II типу лейкоцити позбавлені сіалірованние антигену X групи крові Льюїс, який служить лігандом для Е-селектину, і тому нездатні котитися по ендотелію. На відміну від цього при недостатності лейкоцитарної адгезії I типу в складі молекул інтегринів відсутня в-ланцюг, тому нейтрофіли, котячись по ендотелію, не можуть міцно прилипнути до нього і мігрувати з просвіту судини в тканину. Обидва синдрому недостатності лейкоцитарної адгезії супроводжуються рецидивуючими бактеріальними інфекціями.
Т-залежних клітинної імунної відповіді
Кошти, виділені на самих ранніх стадіях інфекції цитокіни можуть служити критерієм, за яким легко визначити тип подальшого імунної відповіді. Це важливий аспект клінічної імунології, і в даний час він інтенсивно розробляється. Такі розробки вимагають чіткого уявлення про можливі типах опосередкованого клітинами імунної відповіді і механізмах виборчої активації кожного з них. Вони і будуть розглянуті в подальшому викладі.
Тх-клітини різних субпопуляцій, виділяючи той чи інший набір цитокінів, по-різному впливають на різноманітні види клітинної кооперації. Активація Т-клітин при повторній зустрічі зі специфічним антигеном може бути причиною гіперчутливості уповільненого типу з утворенням гранульом або иммунопатологического пошкодження тканин. Деякі Т-клітини здатні пригнічувати імунну відповідь і тому названі Т-супрессорами. Окремі Тс виділяють регуляторний цитокін - трансформуючий фактор росту в, і, цілком можливо, служать істинними «супресорних» Т-клітинами, решта ж можуть бути просто регуляторними клітинами, які не пригнічують, а перемикають імунну відповідь з що спостерігається у досвіді форми на іншу, не реєстровану експериментатором.
Вибір ефекторних механізмів клітинного імунітету визначають Т-хелперних клітини
Які з епітопів антигену стануть мішенню імунної відповіді, залежить насамперед від Т-хелперів, оскільки саме вони взаємодіють з антигенпрезентующими клітинами, що несуть антигенні пептиди в асоціації з молекулами МНС класу II. Однак, протидіючи інфекції, імунна система має зробити також і другий, можливо ще більш важливий вибір - «вирішити», який ефекторних механізм імунної відповіді необхідно використовувати, щоб він був адекватний характеру інфекції. Найбільш легко визначаються три наступних ефекторних механізму:
• цитотоксичну дію Т-клітин CD8 + або великих гранулярних лімфоцитів;
• активація макрофагів, регульована головним чином Txl-клітинами,
• стимульований Тх2 синтез антитіл та їх роль в ефектах тучних клітин або еозинофілів.
Адекватний вибір механізму дуже важливий, оскільки в разі його невідповідності замість захисту може розвинутися підвищена чутливість до збудника. Наприклад, при експериментальній грипозної інфекції противірусний захист здійснюють цитотоксичні Т-клітини, тоді як активація макрофагів підвищує чутливість. У миші активація макрофагів створює імунітет проти Leishmania major, тоді як всі клітинні реакції, які не ведуть до активації макрофагів, можуть мати шкідливий дію, незважаючи на утворення антитіл.
Цитотоксичних Т-І НК-КЛІТИН
У захисних реакціях, спрямованих на усунення інфікованих вірусами клітин організму, діють цитотоксичні Т-та НК-клітини
Клітинна цитотоксичність - важливий механізм захисту проти внутрішньоклітинно локалізованих збудників, таких як віруси, деякі бактерії та найпростіші. Цитотоксичну активність можуть виявляти кілька типів клітин - цитотоксичні Т-клітини, нормальні кілерні клітини і іноді клітини мієлоїдного ряду, причому механізми розпізнавання мішеней у них різні.
• Цитотоксичні Т-клітини розпізнають специфічні антигени в асоціації з молекулами МНС. Велика частина Ов-клітин несе маркер CD8 + і розпізнає антиген, презентіруемий в асоціації з молекулами МНС класу I, але приблизно 10% МНС-рестріктірованних цитотоксичних Т-клітин відносяться до субпопуляції CD4 + і розпізнають антиген в асоціації з молекулами МНС класу II.
• Нормальні кілери розпізнають клітини, у яких відсутній експресія молекул МНС класу I. Крім негативного, З К-клітинам властиво і позитивне розпізнавання своїх мішеней за допомогою рецепторів до різних лигандам. Наприклад, завдяки Fc-рецепторів вони здатні зв'язувати антитіла, які утворили імунні комплекси з антигенами на поверхні клітин-мішеней, - так звана антитілозалежна клітинна цитотоксичність, або кілерних клітинна активність.
Головна функція Тц - це усунення клітин, заражених вірусами. Майже всі мають ядро клітини експресують молекули МНС класу I і у випадку вірусної інфекції здатні презентировать антиген збудника цитотоксическим Т-клітин CD8 +. Власні молекули клітин після часткового розщеплення в протеазомах транспортуються до грубого ендоплазматичного ретикулума, де вони утворюють комплекс з молекулами МНС класу I, і потім на поверхню клітини. Таким шляхом кожна клітина являє «зразки» своїх молекул для «огляду» і впізнання Ов-клітинам CD8 +. Тим же способом відбувається презентація антигенів з мікробів, які локалізуються всередині клітин.
Іноді для стабілізації зв'язку між Ов-клітиною і її мішенню потрібні додаткові взаємодії; вони можуть сприяти і цитолізу. Наприклад, цитоліз клітин-мішеней пов'язаними з ними Ов-клітинами in vitro можна викликати антитілами до CD3 або CD2, маркерами поверхні Тц. Ймовірно, аналогічним чином цитолітичну активність Ов-клітин «включає» зв'язування з цими молекулами фізіологічних лігандів.
Деякі віруси, зокрема віруси герпесу, намагаються уникнути розпізнавання Ов-клітинами, пригнічуючи експресію молекул МНС класу I на поверхні інфікованих клітин, а проте в цьому випадку вірус розпізнають НК-клітини. Отже, Ов-та НК-клітини можна розглядати як два взаємодоповнюючих інструменту імунітету проти вірусної інфекції тканин.
Цитотоксичну активність НК-клітин пригнічують молекули МНС класу I
НК-клітини, що відбуваються в основному з великих гранулярних лімфоцитів, у людини складають приблизно 5% лімфоцитів периферичної крові. Найчастіше вони мають фенотип CD3-CD16 + CD56 + CD94 + і гаметную розташування генів Т-клітинного рецептора. У початкових роботах з визначення специфічності цитотоксичної дії НК було встановлено, що резистентність до нього обумовлена певними домінантними алелями локусу HLA-C. Згодом виявилося, що НК-клітини дійсно здатні розпізнавати різні аллотіпи молекул МНС, проте будь-які з цих молекул, в тому числі аллотіпи локусів HLA-A і HLA-B, можуть пригнічувати цитоліз.
Нещодавно опубліковано новий, вельми багатообіцяюче відкриття: виявлено молекули HLA-G, які експресуються тільки на клітинах трофобласту і які становлять ефективні інгібітори НК-цитотоксичності, які забезпечують стійкість до всіх типів НК-клітин. Клітини трофобласта контактують, коли сформована плацента, з циркулюючої кров'ю матері, у відношенні якої вони алогенних, оскільки мають батьківськими генами МНС. Однак у цих клітинах експресія всіх звичайних антигенів МНС, за винятком HLA-G, регуляторно пригнічена. Отже, молекули HLA-G необхідні для захисту плаценти від дії материнських НК-клітин.
НК-клітини розпізнають антигени МНС класу I з допомогою молекул двох видів. Молекули одного з них відносяться до лектинами С-типу і спочатку були ідентифіковані у миші і щури, а потім у людини. Молекули другого виду - це представники суперсімейства імуноглобулін-подібних молекул, CD158a і CD158b, а також володіє трьома IgSF-доменами білок р70. Рецепторні молекули цього типу спочатку були ідентифіковані у людини, пізніше еквівалентні структури вдалося виявити на клітинах гризунів.
На поверхні З К-і К-клітин є декілька різних рецепторів для ідентифікації мішеней
НК-клітини атакують свої мішені за участю в якості рецепторів молекул CD2, CD16 і CD69, а також лектин-подібних рецепторів, схожих з тими, які пригнічують цитотоксичність. Рецептором для Fc НК-клітини зв'язуються з молекулами антитіл, що приєдналися до поверхні клітин-мішеней і тим самим опосередковуючи АЗКЦ. Зазвичай це інтерпретується як прояв кілерної клітинної активності, але крім З К-клітин таку функцію можуть виконувати і інші типи клітин з Fc-рецепторами, зокрема Т-клітини. Експресують Fc-рецептори клітини мієлоїдного ряду також виявляють К-клітинну активність, але, ймовірно, на відміну від НК-і Т-клітин, з використанням інших механізмів цитолізу.
Потенційна мішень для К-клітини - це експресувати на клітинній поверхні вірусні антигени, молекули МНС і окремі епітопи, властиві пухлинним клітинам. Крім того, моноцити і поліморфноядерні гранулоцити можуть проявляти киллерную активність відносно навантажених антитілами клітин пухлин. Такі клітини мієлоїдного ряду, як моноцити і еозинофіли, виконують, безсумнівно, важливу ефекторних роль у знищенні навантажених антитілами шістосомул.
Активовані цитокінами клітини-кілери відносяться, ймовірно, до НК-клітин
У імунології розробляється кілька напрямів експериментальної імунотерапії раку. Одне з них - це активація інтерлейкі-ном-
Цитотоксичний ефект клітин-кілерів реалізується або при контактній взаємодії з мішенями, або шляхом виділення цитокінів та екзоцитозу гранул
Для ураження мішені Ов-, З К-і К-клітини володіють декількома механізмами впливу. Один з них - це передача сигналів при безпосередньому контакті клітинному через поверхневі структури, інший - непряма сигналізація за допомогою цитокінів. Крім того, в цитоплазмі багатьох цитотоксичних Т-клітин CD8 + і ВГЛ виявлені гранули з білками, вивільнення яких поблизу цитоплазматичної мембрани клітини-мішені викликає її ушкодження. Яке з поєднань цих трьох механізмів цитотоксичної дії буде використано в конкретних умовах, залежить від типу цитотоксичних клітин, зокрема від субпопуляції Тц-клітин.
У гранулах цитотоксичних Т-клітин містяться перфорини і гранзіми
Гранули НК-клітин та цитотоксичних Т-клітин містять декілька білків, у тому числі перфорини і гранзіми. Як тільки цитотоксическая Т-кліть-ка пов'язується зі своєю мішенню, гранули всередині Тц переміщуються до тієї ділянки мембрани, де відбувся контакт з мішенню. Потім здійснюється Са 2 +-залежне вивільнення вмісту з цих гранул в щілину між цитотоксичної клітиною і її мішенню.
Перфорини - це мономерний білок, що викликає утворення пор в цитоплазматичній мембрані. За структурою і функції він близький до С9. Крім перфорини, гранули містять серинових естераз, яка може входити до складу літичної комплексу. У присутності Са 2 + мономери перфорини зв'язуються з мембраною клітини-мішені і полімеризуються, утворюючи трансмембранний канал. Незважаючи на тісний контакт власної плазматичної мембрани з перфорини, сама цитотоксическая Т-клітина не пошкоджується їм і продовжує вражати наступні клітини-мішені. Можливо, від самоушкодження
Ф клітку захищає протеоглікани хондроїтин-сульфат А, який також присутній у гранулах. Цей білок може зв'язуватися з перфорини і викликати в результаті його інактивацію.
Гранзіми - це набір серинових естераз, які вивільняються при екзоцитозу гранул і потім активуються. Дія гранзімов не обов'язково для прояву цитотоксичності - клітини, позбавлені цих ферментів, ще здатні вражати свої мішені. Деякі з гранзімов можуть викликати у клітинах-мішенях запуск програми апоптозу і фрагментації ДНК, впливаючи на шляху внутрішньоклітинної сигналізації.
Клітини-мішені можуть також сприймати ціютоксіческіе сигнали через рецептори для FasL і ФНП
Цитотоксичні Т-клітини CD4 +, як з'ясувалося, не містять перфорини і вражають свої мішені за відсутності Са 2 +. Таким чином, вони мають іншим механізмом цитотоксичної дії, що було доведено в дослідах на Тц-клітинах «нокаутних» мишей. У таких мишей в результаті направленої, сайт-специфічної мутації не експресується ген перфорини. У відсутність перфорини цитотоксическая активність Т-клітин CD4 + знижена, але не усунуто повністю. Пошук додаткового механізму цитотоксичності привів до ідентифікації на поверхні клітин-мішеней групи молекул, зв'язування з якими служить сигналом до апоптозу. Серед них насамперед представляють інтерес Fas і рецептори для ФНП. У цю групу молекул входять також CD30 і CD40. Ліганд для Fas, тобто FasL, експресується на зрілих Т-клітинах CD4 + і CD8 + після їх активації. Зв'язування FasL з рецепторними молекулами Fas викликає агрегацію останніх і приєднання до їх внутрішньоклітинним сегментами білка MORT-1, що в підсумку призводить до апоптозу клітин-мішеней. Від Fas залежить також виживання і усунення певних субпопуляцій лімфоцитів в період їх дозрівання. За своєю будовою молекули Fas схожі на рецептори для ФНП. Наприклад, ті й інші мають внутрішньоклітинні «смертоносні» домени - структурні мотиви, виявлені у ряду особливих білків, контролюючих виживання клітин.
Гранули Ов-клітин можуть містити також ФНОа і лимфотоксинов. Однак самі по собі ці цитокіни не можуть забезпечити цитотоксичність: окрема Тц-клітина здатна викликати загибель клітини-мішені за 3-4 год, а дія ФНП проявляється набагато пізніше. Але схожість між ФНП-рецептором і Fas свідчить про потенційну участь ФНОа і ЦЗПв у поразці мішеней.
Отже, цитотоксична дія Г-клітин CD8 + засноване на вивільненні вмісту гранул та експресії FasL, Т-клітин CD4 + - в основному на експресії FasL, а НК-клітин, в першу чергу, на вивільненні вмісту гранул. У цитотоксичну активність всіх цих клітин може вносити внесок ФНП.
Цитотоксичну дію клітин мієлоїдного ряду засноване на цілому ряді механізмів ураження мішеней
Знищення пухлинних клітин макрофагами часто обумовлено дією лише ФНОа. Разом з Іфу, виділеним Т-і НК-клітинами. цей цитокін викликає потужний синергічний ефект цитолізу чутливих пухлин. Механізми цитотоксичної дії, зумовлені активністю цитокінів. поки недостатньо вивчені. У ряді випадків цитокіни викликають підвищення активності циклооксигенази і ліпоксигенази з наступним внутрішньоклітинним утворенням вільних радикалів. Крім того, можливі такі цитокіни-залежні ефекти, як утворення вільних радикалів у результаті мітохондріального транспорту електронів і порушення білкового синтезу. Клітини мієлоїдного ряду здатні також виділяти ті ж токсичні медіатори, які діють при руйнуванні мікробних клітин усередині фагоцитів, зокрема високоактивні нестабільні метаболіти кисню та азоту.
РОЛЬ Макрофаги в імунній відповіді
Макрофаги приймають участь в імунній відповіді на всіх його етапах. По-перше, як вже було зазначено, вони здійснюють негайну захисну реакцію до тих пір, поки не відбудеться посилення імунної відповіді, регульоване антігенспеціфічнмі Т-клітинами. По-друге, вони викликають активацію Т-клітин, здійснюючи процесинг і презентацію їм антигену. І нарешті, активовані в свою чергу Т-клітинами, вони виконують важливі функції в ефекторних механізмах клітинного імунітету, викликаючи запалення і знищуючи мікроорганізми, а також пухлинні клітини.
Цитокіни посилюють деякі функції макрофагів
Циркулюючі моноцити здатні знищувати деякі мікроорганізми. При культивуванні in vitro вони значною мірою втрачають цю активність, але під дією доданих цитокінів, зокрема Іфу, вона відновлюється і паралельно відбувається активація додаткових механізмів антимікробної дії, які в нормі не експресуються моноцитами.
Така "активація" цитокінами необхідна макрофагам in vitro для руйнування багатьох внутрішньоклітинних паразитів і деяких пухлинних клітин. Класичний експеримент, що демонструє цей феномен, був проведений на тваринах, імунізованих БЦЖ. Введення їм очищених білків туберкуліну, тобто суміші антигенів Mycobacterium tuberculosis, стимулюючих Т-клітини, викликає, крім стимуляції протитуберкульозного імунітету, резистентність і до іншого патогенного мікроорганізму - Listeria monocytogenes. При аналізі цього ефекту з'ясувалося, що стимуляція макрофагів відбувається за антигенспецифической механізму, але призводить до посилення їх неспецифічної бактерицидної активності. Як показали подальші дослідження, лімфоцити мишей, імунізованих БЦЖ, при культивуванні in vitro в присутності відповідного антигену, виділяють в середу цитокіни, що підсилюють здатність макрофагів стримувати розмноження або знищувати як мікобактерій, так і інші мікроби.
Макрофаги дуже різні за властивостями
Активність макрофагів - це складний феномен. Активовані фагоцитарні клітини набувають підвищену здатність знищувати одні мікроорганізми, не зачіпаючи інші. Наприклад, очищений ЙєЦг стимулює бактерицидну активність моноцитів людини відносно Legionella, але при цьому посилює ріст Mycobacterium tuberculosis. Такий неоднозначний характер ефекту обумовлений декількома причинами:
• множинністю ефекторних функцій, виконуваних активованими макрофагами;
• великою різноманітністю моноцитів і макрофагів за їх властивостями: залежно від тканини і органу вони розрізняються за експресією молекул МНС класу II і Fc-рецепторів, профілем виділяються цитокінів та продукції пероксидази. Проте більшість дослідників вважає, що всі макрофаги належать до однієї клітинної лінії, а спостерігаються відмінності обумовлені послідовними стадіями їх дозрівання і впливом тканинного мікрооточення; крім того, активація тих чи інших функцій може залежати не тільки від природи макрофагів, але і від конкретного « спектру »цитокінів та інших прозапальних стимулів. Імовірно активація макрофагів відбувається в кілька етапів, під впливом наступних один за іншим стимулів, якими можуть служити цитокіни, ендотоксин, різні медіатори і регуляторні фактори запалення. На кожному етапі активації макрофаги здатні до здійснення різних ефекторних функцій і мають характерні особливостями морфології і фізіології.
У деяких випадках для стимуляції певної функціональної активності макрофагів потрібно декілька сигналів. Наприклад, щоб викликати найбільшу продукцію оксиду азоту NO, токсичного для бактерій і пухлинних клітин, макрофаги миші необхідно стимулювати спочатку Іфу, а потім ФНОа. На макрофагах людини даний ефект отримати набагато важче. У більшості випадків для цього потрібна серія стимулів, наприклад вплив кількома цитокінами з одночасною перехресної зшивкою FceRII. Макрофаги людини, виділені із запального вогнища, іноді експресують індуцибельних синтази оксиду азоту, але необхідний для його синтезу кофактор тетрагідробіоптерін вони містять у низькій концентрації. Оскільки оксид азоту виконує численні сигнальні функції, не пов'язані з його токсичну дію, можна припускати, що токсикантом служить не саме це з'єднання азоту, а переважно пероксинітриту, що утворюються в результаті взаємодії N0 з продуктами відновлення кисню. Зазвичай така взаємодія відбувається тільки в осередках запалення і при стимуляції фагоцитарної активності макрофагів.
У людини в активації макрофагів і регуляції балансу Тх1/Тх2 приймає участь кальцитріол
Під дією Іфу макрофаги людини експресують Й-б-гідроксилази, яка може перетворювати неактивний циркулюючий 25-гідроксихолекальциферол в активний 1,25-ді-гідроксихолекальциферол. На поверхні макрофагів є рецептори для кальцитріолу, і він додатково стимулює ці клітини. Крім того, за механізмом зворотного негативної регуляції кальцитріол надає потужний гнітючий ефект на Txl-лімфоцити. Цей ефект, по всій вірогідності, служить одним із шляхів перемикання імунної відповіді з Txl-на Тх2-тип в тих випадках, коли збудник не може бути усунутий з тканин і запалення як реакція клітинного імунітету стає хронічним. Даний механізм має особливе значення у людини, оскільки при саркоїдозі та туберкульозі освіта кальцитріолу може бути настільки значним, що з дільниці активації макрофагів він проникає в кров, викликаючи підвищення вмісту кальцію в крові.
Крім позитивної існує і негативна регуляція ефекторних функцій макрофагів
Як встановлено, макрофаги можуть бути не тільки активовані, але і дезактивовані. Придушення їх функцій здатні викликати простагландин Е і почасти глюкокортикоїди. Нещодавно з середовища, в якій культивувалися пухлинні клітини, було виділено і отримано в очищеному вигляді фактор, дезактивирующий макрофаги, який здатний скасувати викликане МЦгувеліченіе освіти високоактивних метаболітів кисню і в деякій мірі NO. Таким же ефектом володіють ІЛ-4 і пептид, пов'язаний з геном кальцитоніну, а також сімейство ФЦСв-подібних цитокінів.
Утворення гранульом
Іноді клітинний імунітет не забезпечує усунення проникли в тканині мікробів або антигенний матеріал не елімінується через те, що стійкий до ферментативного розщеплення або просто ставиться до власних компонентів організму. Якщо при цьому Т-клітини продовжують накопичуватися і виділяти цитокіни, утворюється гранульома. Поява в тканинах гранульом характерно для інфекцій, збудники яких локалізуються, хоча б частково, внутрішньоклітинно, або за розмірами крупніше макрофагів, або виявляють тенденцію персистувати в тканинах.
Як правило, гранульоми містять клітини - похідні макрофагів, в тому числі епітеліоїдні і гігантські багатоядерні клітини; функції цих клітин ще неповністю відомі. По морфології ці компоненти гранульом скоріше відносяться до секреторних, а не до фагоцитарним клітинам, і з'являються, мабуть, в результаті хронічної стимуляції макрофагів цитокінами.
Вхідні до складу гранульом Тх-клітини CD4 + розташовуються в центрі цих утворень, а Т-клітини CD8 + на їх периферії. Це дозволяє припускати, що Т-клітини CD4 + виконують вирішальну роль в залученні і активації інших лімфоцитів і макрофагів. При культивуванні гранульоматозне тканини in vitro виявлено виділення нею в середу різних цитокінів. Для максимального розвитку гранульом, мабуть, потрібні виділяються Txl-клітинами цитокіни і ФНОа; у разі мишачого шистосомозу для цього необхідні також цитокіни. виділяються Тх2-клітинами.
Иммунопатологию
Пошкодження тканин, які спостерігаються при інфекційних захворюваннях, іноді частково або повністю обумовлені дією самих механізмів клітинного імунітету. До пошкодження тканин може призвести також імунна відповідь на аутоантигени.
Цитотоксичність
Цитотоксичні клітини можуть вражати інфіковані вірусами клітини-мішені власного організму, дуже важливі для його життєдіяльності, наприклад клітини центральної нервової системи. Якщо це відбувається при імунній відповіді на вірусну інфекцію, яка сама по собі не викликає загибелі або функціональних порушень заражених клітин, пошкодження тканин відносять до иммунопатологии.
Хронічне запалення
Реакції клітинного імунітету можуть бути спрямовані проти аутоантігенов і в цьому випадку викликають хронічне запалення, що руйнує тканини. Часто роль в цьому передбачуваних інфекційних агентів і постінфекційний аутоімунних реакцій залишається невідомою, як, наприклад, у випадку руйнування острівців Лангерганса підшлункової залози і виникнення в результаті інсулін-залежного діабету.
Витіснення гранульомами функціональної тканини
Займаючи в просторі певний обсяг, гранульома може порушувати функцію тієї чи іншої тканини організму. Наприклад, освіта гранульоми, викликане присутністю мікобактерій - збудників прокази, може призводити до пошкодження нервів, по ходу яких ці гранульоми виникають. Аналогічним чином функціональні порушення можуть викликати гранульоми, що утворилися в сітківці ока або в тканинах мозку.
Надмірне виділення цітокмнов
Ряд патологічних синдромів, таких як токсичний шок геморагічний некроз і реакція Шварцмана, а також локальний некроз при реакціях гіперчутливості уповільненого типу, обумовлений, мабуть, надмірним виділенням цитокінів.
Мережеві ВЗАЄМОДІЇ ЦИТОКІНІВ
Цитокіни вступають у складні мережеві взаємодії
Як можна розібратися у складній мережі взаємодій одних цитокінів з іншими та зрозуміти роль кожного з них в організмі? Найбільш ефективним інструментом для цього служить застосовуваний на мишах молекулярно-генетичний метод «генного нокауту» - руйнування гена того чи іншого цитокіну або її рецептора. Певні цитокіни. наприклад ІЛ-7. ФНОа і ЦЗПв. суттєво важливі для формування імунної системи в період внутрішньоутробного розвитку Наслідки усунення інших цитокінів, зокрема ІЛ-2, ІЛ-4, ІЛ-12 і Іфу, виявляються яскравіше за все, коли тварина відчуває викликаний інфекцією «стрес». На мишах, позбавлених гена ІЛ-12, було встановлено значення цього цитокіну для продукції Іфу та розвитку реакцій гіперчутливості уповільненого типу. Руйнування деяких цитокінових генів викликає у мишей поразки, нагадують запальні захворювання слизової оболонки кишечника у людини, ще раз підтверджуючи той факт, що вона являє собою ту тканину організму, яка з найбільшою сталістю відчуває антигенні впливу. Доказом протизапальної ролі ФЦСв служить те, що у позбавлених його мишей утворюється безліч вогнищ запалення. Виражена імунологічна недостатність у мишей, не експресують р-ланцюг рецептора до ІЛ-2, свідчить, що цей ланцюг служить обший сигнальної субодиницею в складі ряду цитокінової рецепторів.
Всі ці факти слід інтерпретувати з відомою обережністю. Так, не можна правильно оцінити роль конкретного цитокіну в організмі зрілої особини, якщо його відсутність в період розвитку імунної системи привело до імунологічної недостатності. Однак видається цілком імовірним, що кожен цитокін при всьому різноманітті своїх функцій має серед них одну або кілька специфічних, у зв'язку з якою він зберігся в процесі еволюції.
На мишах, позбавлених відповідних генів, можна також з'ясувати функціональне значення ферментів Jak і Stat. Наприклад, дефіцитні за Stat-1 миші надзвичайно сприйнятливі до вірусних інфекцій; у них порушено освіта ІФА і Іфу, а також оксиду азоту N0 в макрофагах, і протиінфекційного імунну відповідь розвивається за Тх2-типу. Миші, гомозиготні по делеції гена Jak-1, на відміну від Stat-дефіцитних, гинуть відразу після народження. Вони не здатні харчуватися, у них порушений відповідь клітин на ІЛ-7 і не утворюються лімфоцити всіх популяцій. Фенотнпіческі це стан нагадує важкий комбінований імунодефіциту миші і людини.
Регулювання мережевих цитокінових взаємодій in vivo має ряд особливостей. • Освіта індивідуальних цитокінів відбувається короткочасно і знаходиться під жорстким контролем.
• Різні цитокіни діють як синергисти або антагоністи.
• Кожен з цитокінів може індукувати або інгібувати продукцію інших цитокінів.
• Кожен з цитокінів здатний регулювати експресію клітинних рецепторів для самого себе і для інших цитокінів.
• Антагоністи цитокінів зв'язуються зі специфічними клітинними рецепторами, але не викликають передачу внутрішньоклітинного сигналу.
• «Децептори» специфічно пов'язують ліганд, але не передають сигнал всередину клітини.
• Завдяки ферментативному отщеплению позаклітинні домени цитокінової рецепторів можуть залишати поверхню клітини і зв'язуватися з вільними молекулами багатьох цитокінів; їх можна виявити в сироватці та сечі.
Інтенсивність синтезу цитокінів до і після його стимуляції може бути також запрограмована на генетичному рівні. Наприклад, носії певних алелів генів ФНОа та ІЛ-йв часто страждають деякими хронічними запальними захворюваннями, що, можливо, обумовлено спадковими особливостями продукції цитокінів.
Мережевими взаємодіями цитокінів обумовлено безліч фізіологічних ефектів
У шляхах еволюції і функціонуванні імунної та нервової систем можна знайти багато спільного. Наприклад, обидві ці системи за рахунок міжклітинної комунікації мають здатність до навчання і зберігання пам'яті, крім того, серед їх компонентів багато спільних медіаторів, рецепторів і антигенів. Для функціонування обох систем потрібна внутрішня комунікаційна мережа, а також мережа, яка забезпечує регулювання та взаємодія з іншими органами. Посилаючи сигнали на периферію, центральна нервова система безпосередньо «телеграфує» по нервових стовбурах і волокнам майже в усі органи і тканини, а також використовує вісь гіпоталамус-гіпофіз-надниркові залози. На противагу цьому імунна система, що складається головним чином з рухливих, вільних клітин, здійснює внутрішньосистемні зв'язки на основі взаємодії цих клітин між собою. У той же час з іншими органами та тканинами вона пов'язана перш за все за допомогою цитокінів, але слід підкреслити, що ці її регуляторні впливи завжди локальні, а не системні. Інтеграція імунної системи з нервової і ендокринної збільшує її вплив на організм. Наприклад, такі цитокіни, як ІЛ-1, ФНОа та ІЛ-6, безпосередньо впливають на гіпоталамус або гіпофіз. Поряд з цим різні клітини імунної системи експресують рецептори для нейромедіаторів, опіатів і нейропептидів.
Гранули Ов-клітин можуть містити також ФНОа і лимфотоксинов. Однак самі по собі ці цитокіни не можуть забезпечити цитотоксичність: окрема Тц-клітина здатна викликати загибель клітини-мішені за 3-4 год, а дія ФНП проявляється набагато пізніше. Але схожість між ФНП-рецептором і Fas свідчить про потенційну участь ФНОа і ЦЗПв у поразці мішеней.
Отже, цитотоксична дія Г-клітин CD8 + засноване на вивільненні вмісту гранул та експресії FasL, Т-клітин CD4 + - в основному на експресії FasL, а НК-клітин, в першу чергу, на вивільненні вмісту гранул. У цитотоксичну активність всіх цих клітин може вносити внесок ФНП.
Цитотоксичну дію клітин мієлоїдного ряду засноване на цілому ряді механізмів ураження мішеней
Знищення пухлинних клітин макрофагами часто обумовлено дією лише ФНОа. Разом з Іфу, виділеним Т-і НК-клітинами. цей цитокін викликає потужний синергічний ефект цитолізу чутливих пухлин. Механізми цитотоксичної дії, зумовлені активністю цитокінів. поки недостатньо вивчені. У ряді випадків цитокіни викликають підвищення активності циклооксигенази і ліпоксигенази з наступним внутрішньоклітинним утворенням вільних радикалів. Крім того, можливі такі цитокіни-залежні ефекти, як утворення вільних радикалів у результаті мітохондріального транспорту електронів і порушення білкового синтезу. Клітини мієлоїдного ряду здатні також виділяти ті ж токсичні медіатори, які діють при руйнуванні мікробних клітин усередині фагоцитів, зокрема високоактивні нестабільні метаболіти кисню та азоту.
РОЛЬ Макрофаги в імунній відповіді
Макрофаги приймають участь в імунній відповіді на всіх його етапах. По-перше, як вже було зазначено, вони здійснюють негайну захисну реакцію до тих пір, поки не відбудеться посилення імунної відповіді, регульоване антігенспеціфічнмі Т-клітинами. По-друге, вони викликають активацію Т-клітин, здійснюючи процесинг і презентацію їм антигену. І нарешті, активовані в свою чергу Т-клітинами, вони виконують важливі функції в ефекторних механізмах клітинного імунітету, викликаючи запалення і знищуючи мікроорганізми, а також пухлинні клітини.
Цитокіни посилюють деякі функції макрофагів
Циркулюючі моноцити здатні знищувати деякі мікроорганізми. При культивуванні in vitro вони значною мірою втрачають цю активність, але під дією доданих цитокінів, зокрема Іфу, вона відновлюється і паралельно відбувається активація додаткових механізмів антимікробної дії, які в нормі не експресуються моноцитами.
Така "активація" цитокінами необхідна макрофагам in vitro для руйнування багатьох внутрішньоклітинних паразитів і деяких пухлинних клітин. Класичний експеримент, що демонструє цей феномен, був проведений на тваринах, імунізованих БЦЖ. Введення їм очищених білків туберкуліну, тобто суміші антигенів Mycobacterium tuberculosis, стимулюючих Т-клітини, викликає, крім стимуляції протитуберкульозного імунітету, резистентність і до іншого патогенного мікроорганізму - Listeria monocytogenes. При аналізі цього ефекту з'ясувалося, що стимуляція макрофагів відбувається за антигенспецифической механізму, але призводить до посилення їх неспецифічної бактерицидної активності. Як показали подальші дослідження, лімфоцити мишей, імунізованих БЦЖ, при культивуванні in vitro в присутності відповідного антигену, виділяють в середу цитокіни, що підсилюють здатність макрофагів стримувати розмноження або знищувати як мікобактерій, так і інші мікроби.
Макрофаги дуже різні за властивостями
Активність макрофагів - це складний феномен. Активовані фагоцитарні клітини набувають підвищену здатність знищувати одні мікроорганізми, не зачіпаючи інші. Наприклад, очищений ЙєЦг стимулює бактерицидну активність моноцитів людини відносно Legionella, але при цьому посилює ріст Mycobacterium tuberculosis. Такий неоднозначний характер ефекту обумовлений декількома причинами:
• множинністю ефекторних функцій, виконуваних активованими макрофагами;
• великою різноманітністю моноцитів і макрофагів за їх властивостями: залежно від тканини і органу вони розрізняються за експресією молекул МНС класу II і Fc-рецепторів, профілем виділяються цитокінів та продукції пероксидази. Проте більшість дослідників вважає, що всі макрофаги належать до однієї клітинної лінії, а спостерігаються відмінності обумовлені послідовними стадіями їх дозрівання і впливом тканинного мікрооточення; крім того, активація тих чи інших функцій може залежати не тільки від природи макрофагів, але і від конкретного « спектру »цитокінів та інших прозапальних стимулів. Імовірно активація макрофагів відбувається в кілька етапів, під впливом наступних один за іншим стимулів, якими можуть служити цитокіни, ендотоксин, різні медіатори і регуляторні фактори запалення. На кожному етапі активації макрофаги здатні до здійснення різних ефекторних функцій і мають характерні особливостями морфології і фізіології.
У деяких випадках для стимуляції певної функціональної активності макрофагів потрібно декілька сигналів. Наприклад, щоб викликати найбільшу продукцію оксиду азоту NO, токсичного для бактерій і пухлинних клітин, макрофаги миші необхідно стимулювати спочатку Іфу, а потім ФНОа. На макрофагах людини даний ефект отримати набагато важче. У більшості випадків для цього потрібна серія стимулів, наприклад вплив кількома цитокінами з одночасною перехресної зшивкою FceRII. Макрофаги людини, виділені із запального вогнища, іноді експресують індуцибельних синтази оксиду азоту, але необхідний для його синтезу кофактор тетрагідробіоптерін вони містять у низькій концентрації. Оскільки оксид азоту виконує численні сигнальні функції, не пов'язані з його токсичну дію, можна припускати, що токсикантом служить не саме це з'єднання азоту, а переважно пероксинітриту, що утворюються в результаті взаємодії N0 з продуктами відновлення кисню. Зазвичай така взаємодія відбувається тільки в осередках запалення і при стимуляції фагоцитарної активності макрофагів.
У людини в активації макрофагів і регуляції балансу Тх1/Тх2 приймає участь кальцитріол
Під дією Іфу макрофаги людини експресують Й-б-гідроксилази, яка може перетворювати неактивний циркулюючий 25-гідроксихолекальциферол в активний 1,25-ді-гідроксихолекальциферол. На поверхні макрофагів є рецептори для кальцитріолу, і він додатково стимулює ці клітини. Крім того, за механізмом зворотного негативної регуляції кальцитріол надає потужний гнітючий ефект на Txl-лімфоцити. Цей ефект, по всій вірогідності, служить одним із шляхів перемикання імунної відповіді з Txl-на Тх2-тип в тих випадках, коли збудник не може бути усунутий з тканин і запалення як реакція клітинного імунітету стає хронічним. Даний механізм має особливе значення у людини, оскільки при саркоїдозі та туберкульозі освіта кальцитріолу може бути настільки значним, що з дільниці активації макрофагів він проникає в кров, викликаючи підвищення вмісту кальцію в крові.
Крім позитивної існує і негативна регуляція ефекторних функцій макрофагів
Як встановлено, макрофаги можуть бути не тільки активовані, але і дезактивовані. Придушення їх функцій здатні викликати простагландин Е і почасти глюкокортикоїди. Нещодавно з середовища, в якій культивувалися пухлинні клітини, було виділено і отримано в очищеному вигляді фактор, дезактивирующий макрофаги, який здатний скасувати викликане МЦгувеліченіе освіти високоактивних метаболітів кисню і в деякій мірі NO. Таким же ефектом володіють ІЛ-4 і пептид, пов'язаний з геном кальцитоніну, а також сімейство ФЦСв-подібних цитокінів.
Утворення гранульом
Іноді клітинний імунітет не забезпечує усунення проникли в тканині мікробів або антигенний матеріал не елімінується через те, що стійкий до ферментативного розщеплення або просто ставиться до власних компонентів організму. Якщо при цьому Т-клітини продовжують накопичуватися і виділяти цитокіни, утворюється гранульома. Поява в тканинах гранульом характерно для інфекцій, збудники яких локалізуються, хоча б частково, внутрішньоклітинно, або за розмірами крупніше макрофагів, або виявляють тенденцію персистувати в тканинах.
Як правило, гранульоми містять клітини - похідні макрофагів, в тому числі епітеліоїдні і гігантські багатоядерні клітини; функції цих клітин ще неповністю відомі. По морфології ці компоненти гранульом скоріше відносяться до секреторних, а не до фагоцитарним клітинам, і з'являються, мабуть, в результаті хронічної стимуляції макрофагів цитокінами.
Вхідні до складу гранульом Тх-клітини CD4 + розташовуються в центрі цих утворень, а Т-клітини CD8 + на їх периферії. Це дозволяє припускати, що Т-клітини CD4 + виконують вирішальну роль в залученні і активації інших лімфоцитів і макрофагів. При культивуванні гранульоматозне тканини in vitro виявлено виділення нею в середу різних цитокінів. Для максимального розвитку гранульом, мабуть, потрібні виділяються Txl-клітинами цитокіни і ФНОа; у разі мишачого шистосомозу для цього необхідні також цитокіни. виділяються Тх2-клітинами.
Иммунопатологию
Пошкодження тканин, які спостерігаються при інфекційних захворюваннях, іноді частково або повністю обумовлені дією самих механізмів клітинного імунітету. До пошкодження тканин може призвести також імунна відповідь на аутоантигени.
Цитотоксичність
Цитотоксичні клітини можуть вражати інфіковані вірусами клітини-мішені власного організму, дуже важливі для його життєдіяльності, наприклад клітини центральної нервової системи. Якщо це відбувається при імунній відповіді на вірусну інфекцію, яка сама по собі не викликає загибелі або функціональних порушень заражених клітин, пошкодження тканин відносять до иммунопатологии.
Хронічне запалення
Реакції клітинного імунітету можуть бути спрямовані проти аутоантігенов і в цьому випадку викликають хронічне запалення, що руйнує тканини. Часто роль в цьому передбачуваних інфекційних агентів і постінфекційний аутоімунних реакцій залишається невідомою, як, наприклад, у випадку руйнування острівців Лангерганса підшлункової залози і виникнення в результаті інсулін-залежного діабету.
Витіснення гранульомами функціональної тканини
Займаючи в просторі певний обсяг, гранульома може порушувати функцію тієї чи іншої тканини організму. Наприклад, освіта гранульоми, викликане присутністю мікобактерій - збудників прокази, може призводити до пошкодження нервів, по ходу яких ці гранульоми виникають. Аналогічним чином функціональні порушення можуть викликати гранульоми, що утворилися в сітківці ока або в тканинах мозку.
Надмірне виділення цітокмнов
Ряд патологічних синдромів, таких як токсичний шок геморагічний некроз і реакція Шварцмана, а також локальний некроз при реакціях гіперчутливості уповільненого типу, обумовлений, мабуть, надмірним виділенням цитокінів.
Мережеві ВЗАЄМОДІЇ ЦИТОКІНІВ
Цитокіни вступають у складні мережеві взаємодії
Як можна розібратися у складній мережі взаємодій одних цитокінів з іншими та зрозуміти роль кожного з них в організмі? Найбільш ефективним інструментом для цього служить застосовуваний на мишах молекулярно-генетичний метод «генного нокауту» - руйнування гена того чи іншого цитокіну або її рецептора. Певні цитокіни. наприклад ІЛ-7. ФНОа і ЦЗПв. суттєво важливі для формування імунної системи в період внутрішньоутробного розвитку Наслідки усунення інших цитокінів, зокрема ІЛ-2, ІЛ-4, ІЛ-12 і Іфу, виявляються яскравіше за все, коли тварина відчуває викликаний інфекцією «стрес». На мишах, позбавлених гена ІЛ-12, було встановлено значення цього цитокіну для продукції Іфу та розвитку реакцій гіперчутливості уповільненого типу. Руйнування деяких цитокінових генів викликає у мишей поразки, нагадують запальні захворювання слизової оболонки кишечника у людини, ще раз підтверджуючи той факт, що вона являє собою ту тканину організму, яка з найбільшою сталістю відчуває антигенні впливу. Доказом протизапальної ролі ФЦСв служить те, що у позбавлених його мишей утворюється безліч вогнищ запалення. Виражена імунологічна недостатність у мишей, не експресують р-ланцюг рецептора до ІЛ-2, свідчить, що цей ланцюг служить обший сигнальної субодиницею в складі ряду цитокінової рецепторів.
Всі ці факти слід інтерпретувати з відомою обережністю. Так, не можна правильно оцінити роль конкретного цитокіну в організмі зрілої особини, якщо його відсутність в період розвитку імунної системи привело до імунологічної недостатності. Однак видається цілком імовірним, що кожен цитокін при всьому різноманітті своїх функцій має серед них одну або кілька специфічних, у зв'язку з якою він зберігся в процесі еволюції.
На мишах, позбавлених відповідних генів, можна також з'ясувати функціональне значення ферментів Jak і Stat. Наприклад, дефіцитні за Stat-1 миші надзвичайно сприйнятливі до вірусних інфекцій; у них порушено освіта ІФА і Іфу, а також оксиду азоту N0 в макрофагах, і протиінфекційного імунну відповідь розвивається за Тх2-типу. Миші, гомозиготні по делеції гена Jak-1, на відміну від Stat-дефіцитних, гинуть відразу після народження. Вони не здатні харчуватися, у них порушений відповідь клітин на ІЛ-7 і не утворюються лімфоцити всіх популяцій. Фенотнпіческі це стан нагадує важкий комбінований імунодефіциту миші і людини.
Регулювання мережевих цитокінових взаємодій in vivo має ряд особливостей. • Освіта індивідуальних цитокінів відбувається короткочасно і знаходиться під жорстким контролем.
• Різні цитокіни діють як синергисти або антагоністи.
• Кожен з цитокінів може індукувати або інгібувати продукцію інших цитокінів.
• Кожен з цитокінів здатний регулювати експресію клітинних рецепторів для самого себе і для інших цитокінів.
• Антагоністи цитокінів зв'язуються зі специфічними клітинними рецепторами, але не викликають передачу внутрішньоклітинного сигналу.
• «Децептори» специфічно пов'язують ліганд, але не передають сигнал всередину клітини.
• Завдяки ферментативному отщеплению позаклітинні домени цитокінової рецепторів можуть залишати поверхню клітини і зв'язуватися з вільними молекулами багатьох цитокінів; їх можна виявити в сироватці та сечі.
Інтенсивність синтезу цитокінів до і після його стимуляції може бути також запрограмована на генетичному рівні. Наприклад, носії певних алелів генів ФНОа та ІЛ-йв часто страждають деякими хронічними запальними захворюваннями, що, можливо, обумовлено спадковими особливостями продукції цитокінів.
Мережевими взаємодіями цитокінів обумовлено безліч фізіологічних ефектів
У шляхах еволюції і функціонуванні імунної та нервової систем можна знайти багато спільного. Наприклад, обидві ці системи за рахунок міжклітинної комунікації мають здатність до навчання і зберігання пам'яті, крім того, серед їх компонентів багато спільних медіаторів, рецепторів і антигенів. Для функціонування обох систем потрібна внутрішня комунікаційна мережа, а також мережа, яка забезпечує регулювання та взаємодія з іншими органами. Посилаючи сигнали на периферію, центральна нервова система безпосередньо «телеграфує» по нервових стовбурах і волокнам майже в усі органи і тканини, а також використовує вісь гіпоталамус-гіпофіз-надниркові залози. На противагу цьому імунна система, що складається головним чином з рухливих, вільних клітин, здійснює внутрішньосистемні зв'язки на основі взаємодії цих клітин між собою. У той же час з іншими органами та тканинами вона пов'язана перш за все за допомогою цитокінів, але слід підкреслити, що ці її регуляторні впливи завжди локальні, а не системні. Інтеграція імунної системи з нервової і ендокринної збільшує її вплив на організм. Наприклад, такі цитокіни, як ІЛ-1, ФНОа та ІЛ-6, безпосередньо впливають на гіпоталамус або гіпофіз. Поряд з цим різні клітини імунної системи експресують рецептори для нейромедіаторів, опіатів і нейропептидів.