Иммуноцитокины - цитокины

Общие свойства цитокинов
Гликолизированные полипептиды (ММ≤30кДа)
Вырабатываются в ответ на стимулирующий сигнал, некоторые синтезируются постоянно, находятся в сыворотке крови в небольшой концентрации
Действуют кратковременно

Основные особенности действия цитокинов
Избыточность – каждый тип клеток способен продуцировать несколько цитокинов, к примеру, макрофаг – синтезирует более 60 цитокинов.
Плейотропность – полифункциональность действия
Действие цитокинов на клетки-мишени опосредуется мембранными рецепторами (концентрация регулируется растворимыми рецепторами)

Классификация
Интерлейкины (ИЛ \ IL)
Интерфероны (ИНФ\ IFN)
Факторы некроза опухоли (ФНО\TNF)
Факторы роста

Интерлейкины (ИЛ, IL)
ИЛ-1 – ИЛ-38
Секреторные регуляторные белки
Выделяют следующие группы по функциональной активности:
Провоспалительные ИЛ-1,6,8,12
Противовоспалительные ИЛ-4,10
Ростовые факторы лимфоцитов
ИЛ-3,5

Интерфероны (ИНФ, IFN)
Противовирусные цитокины
Провоспалительные цитокины
Интерфероны I типа: α, β (δ,κ,ω,τ)
Интерфероны II типа: γ

Механизмы противовирусной активности интерферонов
Подавляет синтез вирусныхПодавляет синтез вирусных белковПодавляет синтез вирусных белков и в некоторых случаях сборку и выхода вирусных частиц.
В ответ на воздействие интерферона клетки вырабатывают большое количество протеинкиназы RВ ответ на воздействие интерферона клетки вырабатывают большое количество протеинкиназы R. В результате уровень белкового синтеза в клетке также снижается.

Механизмы противовирусной активности интерферонов
Интерферон повышает синтез молекул главного комплекса гистосовместимости I и II классов.
стимулируют клетки иммунной системы, такие как макрофагистимулируют клетки иммунной системы, такие как макрофаги и натуральные киллеры.
Кроме того, интерферон лимитирует распространение вирусных частиц путём активации белка p53Кроме того, интерферон лимитирует распространение вирусных частиц путём активации белка p53, что ведёт к апоптотической смерти инфицированной клетки

Факторы некроза опухоли
(ФНО, TNF)
Провоспалительные цитокины
ФНОα, ФНОβ
Продуцируется в основном моноцитамиПродуцируется в основном моноцитами и макрофагами

Эффекты ФНОα
Активация клеток, участвующих в воспалении
Повышает синтез молекул главного комплекса гистосовместимости I и II классов на поверхности инфицированных и опухолевых клеток
Увеличивает количество молекул адгезии, что способствует привлечению лейкоцитов в очаг воспаления

Ростовые факторы
Факторы роста гемопоэтических клеток (эритропоэтин, тромбопоэтин, ГМ-КСФ, Г-КСФ, М-КСФ)
Фактор роста фибробластов
Фактор роста эндотелиальных клеток
Фактор роста эпидермиса
Трансформирующий фактор роста (ТФР)

ПОЧЕМУ ЦИТОКИНЫ МОГУТ БЫТЬ МАРКЕРАМИ ЗАБОЛЕВАНИЙ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ
Синтез цитокинов сопровождает главные процессы развития защитных реакций
Многие цитокины и их рецепторы индуцибельны, по их появлению в клетках можно оценить активацию иммунитета
Большинство цитокинов являются растворимыми циркулирующими медиаторами, и их концентрацию легко оценить в плазме крови и других биологических жидкостях

РЕЦЕПТОРЫ И МЕМБРАННЫЕ ФОРМЫ ЦИТОКИНОВ, ВКЛЮЧЕННЫЕ В
CD КЛАССИФИКАЦИЮ ПОВЕРХНОСТНЫХ МОЛЕКУЛ ЛЕЙКОЦИТОВ ЧЕЛОВЕКА

ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЦИТОКИНОВ
Фенотипическая характеристика клеток.
2. Определение функциональной активности различных
типов иммунокомпетентных клеток.
3. Оценка тяжести воспалительного процесса, его перехода
на системный уровень и прогноза (уровень некоторых
цитокинов коррелирует с летальностью при сепсисе).
4. Соотношение процессов активации Т-хелперов 1, 2, 17 и
др. (дифференциальная диагностика ряда аллергических,
инфекционных и иммунопатологических процессов).
5. Оценка развития ряда воспалительных и аутоиммунных
заболеваний (повышение уровня цитокинов в плазме
крови опережает клинические проявления при
ревматоидном артрите и системной красной волчанке).

ЦИТОКИНЫ В КЛИНИКЕ
Лечение препаратами цитокинов
Усиление действия эндогенных цитокинов (ИЛ, КСФ, ИФНа), заместительная терапия (ЭПО), иммуномодулирующее действие (ИФН бета)
2. Цитокиновая генотерапия рака,
Генетическая коррекция иммунодефицитов
3. Антицитокиновая терапия
Удаление или блокирование действия эндогенных цитокинов

ЛЕЧЕБНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ЦИТОКИНОВ
СТИМУЛЯЦИЯ КРОВЕТВОРЕНИЯ
Эритропоэз – эритропоэтин
Лейкопоэз – Г-КСФ, ГМ-КСФ, ИЛ-1 бета
Тромбопоэз – тромбопоэтин, ИЛ-11
Лимфопоэз – ИЛ-7

ЛЕЧЕБНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ЦИТОКИНОВ
ТЕРАПИЯ ИНФЕКЦИОННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
ИФН альфа – вирусные инфекции (гепатиты, папилломавирусные и др.)
ИФН гамма - гранулематозная болезнь, туберкулез, хламидиоз, вирусные инфекции
ИЛ-1 бета, ИЛ-2 – вирусные инфекции (гепатиты, герпес), бактериальные инфекции (туберкулез, гнойные синуситы, абсцессы, флегмоны, панкреатит, остеомиелит и др.)
Г-КСФ, ИЛ-2 – иммуностимуляция и лечение оппортунистических инфекций при СПИДе.

ЛЕЧЕБНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ЦИТОКИНОВ
ТЕРАПИЯ РАКА
Цитокины могут оказывать 4 основных вида биологических эффектов, связанных с противоопухолевой активностью:
Антипролиферативное действие
Иммуномодулирующее действие
Индукция апоптоза
Антиангиогенное действие

ПРОБЛЕМЫ
КЛИНИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЦИТОКИНОВ
Побочные эффекты, связанные со степенью чистоты рекомбинантных препаратов либо с плейотропным механизмом биологического действия
Фармакокинетика – короткий период циркуляции
Инъекционные формы

Синтез цитокинов
Экспрессия молекул
адгезии на эндотелиоцитах,
прокоагулянтная активность,
синтез цитокинов
Активация лимфоцитов
Активация фагоцитоза
Активация iNOS и метаболизма
арахидоновой кислоты
Регуляция
температуры,
поведения,
синтеза гормонов
Продукция белков
острой фазы воспаления
IL-12,IL-23
Активация
кроветворения

ПЕРСПЕКТИВЫ
КЛИНИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЦИТОКИНОВ
Новые лекарственные формы
Местное использование цитокинов
Индивидуализированная цитокиновая терапия

НОВЫЕ ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ФОРМЫ ЦИТОКИНОВ
Пролонгированные формы
Пероральные таблетированные формы
Аэрозоли для местного применения либо для системного введения препаратов цитокинов
Местное применение с использованием фонофореза
Мазевые формы
Биодеградируемые губки

иммунитет
Особое биологическое свойство макроорганизма, предназначенное для защиты от генетически чужеродныхфакторов

Иммунитет
Классификация
Врожденный
Видовой
Наследственный
(неспецифические факторы
защиты)
Приобретенный,
адаптивный
ПО ПРИРОДЕ

Иммунитет
Классификация
По способу формирования
Пассивный Активный
В зависимости от
механизма
Гуморальный Клеточный
По происхождению
Естественный Искусственный

Органы иммунитета
Не являются анатомические единой обособленной структурой, состоят из совокупности лимфатических образований

Органы иммунитета

Центральные органы
иммунной системы
Костный мозг
В костном мозге образуются и непрерывно поддерживаются популяции предшественников кроветворных клеток и клеток иммунной системы
гемопоэз

Центральные органы
иммунной системы
Тимус
2 доли (корковое и мозговое вещество)
Роль тимуса была установлена в 1961г. Дж.Миллером
Wasting-синдром
(«опустошение») –при искусственном удалении тимуса: истощение, выпадение шерсти у мышей, диарея, дерматиты, снижение иммунитета

ГУМОРАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ, ПРОДУЦИРУЕМЫЕ ТИМУСОМ
Функция – участие в дифференцировке тимоцитов, благодаря факторам:
Тимозины
Тиопоэтины
СТФ (сывороточный тимический фактор)
Тимус гуморальный фактор γ2 (ТГФ)
Тимусный гормон

Центральные органы
иммунной системы
Сумка Фабрициуса (у птиц), аналог у человека – эмбриональная печень, хирургическое удаление приводит к нарушению образования АТ
Эмбриональная печень (ответственна за образование АТ?)

Периферические органы иммунитета
Селезенка
Все лимфоидные образования
Основная функция – ИММУНОГЕНЕЗ, то есть участие в окончательной дифференцировке иммунокомпетентных клеток

АРХИТЕКТУРА ЛИМФАТИЧЕСКОГО УЗЛА

Клетки иммунной системы
Стволовые кроветворные клетки полипотентные, регуляция поступления в кровь гипоталамо-гипофизарной системой
кровь
дифференцировка

Т-лимфоциты
СD3 (cluster differentiation)
Рецепторы Т-клеток не распознают свободно циркулирующие аг
АГ должны быть представлены макрофагами совместно с АГ гистосовместимости (HLA, MHC)
Каждый Т-лимфоцит имеет только один ТСR и может взаимодействовать только с одним АГ.

Т-клеточный рецептор
ТСR – Т-сell receptor
2 типа TCR
(Различаются составом пептидных цепей)
αβ TCR – экспрессированы на 95% Т-лимфоцитов
γδ TCR – экспрессированы на 5% Т-лимфоцитов

Т-клеточный рецептор
αβ – полипептидные цепи, соединенные дисульфидной связью, имеют доменное строение

Ко-рецептор – CD3
CD3 – состоит из 3 полипептидных цепей в двух вариантах εγ и δγ (+ξ цитоплазменный димер)
Основная функция CD3 – трансдукция сигнала после взаимодействия TCR с антигеном

ОСНОВНЫЕ КОМПАРТМЕНТЫ
ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ Т-ЛИМФОЦИТОВ
Т-КЛЕТКИ ПАМЯТИ
Формируются при
иммунном ответе и
регенерации лимфоидной
ткани. Их численность
подвержена
гомеостатическому
контролю
АКТИВИРОВАННЫЕ И
ЭФФЕКТОРНЫЕ
Т-КЛЕТКИ
Появляются в ответ на
антигенные стимулы и
исчезают после
завершения
иммунного ответа.
Механизмы,
обеспечивающие
постоянство их числа,
отсутствуют
«НАИВНЫЕ»
ПОКОЯЩИЕСЯ
Т-КЛЕТКИ
Гомеостаз Т-клеток
поддерживается
за счет
сбалансированности
Т-лимфопоэза и гибели
клеток, а также
гомеостатической
пролиферации

Тh-лимфоциты
Т-h (Th0, Th1, Th2, Th3)
CD3 CD4
Взаимодействуют с макрофагами, представляющими АГ
Продуцируют цитокины, усиливающие клеточный и гуморальный иммунный ответ

Субпопуляции
Т-лимфоцитов
Клетки –хелперы: Th0, Th1, Th2, (Th3), Th-17, Tfh
Регуляторные Т-клетки: Treg, Tr1, Th3
Tk (ЦТЛ)
Т-клетки памяти (Тh1,2; Тk)

Th0 (CD45RA)
«наивные» или недифференцированные Th (до встречи с АГ)
Могут в дальнейшем дифференцироваться в Th1, Th2, Th3 или Тreg (Th памяти)
Продуцируют ИЛ-2,4

Тh1
Тh0 дифференцируется в Th1 при контакте с крупнокорпускулярным АГ, представленным макрофагом
Индуцирует клеточный иммунный ответ
Посредством цитокинов стимулируют врожденный клеточный иммунитет
Продуцирует ИЛ-2, ИЛ-3, ФНО, ИНФ

Th2
Тh0 дифференцируется в Th2 при контакте с низкомолекулярным АГ, представленным макрофагом
Индуцирует гуморальный иммунный ответ
Стимулируют пролиферацию и дифференцировку В-лф
Продуцирует ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6

Tfh-клетки
Tfh-клетки (T-follicular helper) выполняют хелперную функцию в отношении В-клеток
служат одной из наиболее многочисленных и важных субпопуляций эффекторных Т-клеток во вторичных лимфоидных тканях.

Тh-17 лимфоциты (T-17)
Лимфоциты Т-17 секретируют интерлейкин-17
Основной элемент противогрибковой и антибактерильной барьерной функции слизистых оболочек.
Лимфоциты Т-17 играют важную роль в активации нейтрофилов, переключении классов иммуноглобулинов.
Значительно снижены при ВИЧ

Регуляторные Т-лимфоциты
Основная функция регуляторных Т-клеток направлена:
на контроль иммунного ответа и, преимущественное,
на подавление избыточной активности иммунных процессов

Два варианта регуляторных
Т-клеток
1 ТИП - Естественные (natural), спонтанно развивающиеся в тимусе
ТREG

Два варианта регуляторных
Т-клеток
2 ТИП – адаптивные или Th3
Th3 продуцируют интерлейкин-4, интерлейкин-10, трансформирующий фактор роста β.
Ингибируют процессы воспаления и аллергии

Тk (CD8)
Цитотоксические Т-лимфоциты
Обладают прямым разрушающим действием в отношении корпускулярных АГ (инфицированных клеток, бактерий, клеток опухолей, трансплантанта)
Механизм – гранзим-перфориновый

Т-клетки памяти (CD45RO)
Долгоживущие рециркулирующие малые лимфоциты, при повторном попадании АГ приводят к развитию быстрого клеточного ответа

Т-лимфоциты

Т-лимфоциты

В-лимфоциты (CD19, CD20)
2 стадии в созревании:
1) АГ-независимая – в центральных органах
2) АГ-зависимая – наступает после контакта с антигеном

В-лимфоциты
( название от Bursa)
Отвечают за гуморальный иммунитет, направленный на элиминации внеклточных аг или чужеродных белков
Имеют стадийный характер дифференцировки
Проходят стадию селекции: распознающие собственный аг В-лимфоциты погибают.
Способность отвечать или не отвечать на собственный АГ зависит от BCR/

В-лимфоциты
Пре-В-лимфоцит
В-лимфоцит (G0)
АОК (плазмоцит)
В-клетки памяти (1% от всего количества В-лимфоцитов)

Антиген
Любое вещество, несущее генетически чужеродную информацию и при введении в организм вызывающее развитие иммунных реакций
2 основных свойства АГ
иммуногенность
антигенность

Антиген (классификация)
Полноценные и неполноценные
Гаптен
(альбумины, глобулины, синтетические полипептиды)

Экзогенные и эндогенные
Корпускулярные и растворимые
Суперантиген
Антигены бактерий
Антиген (классификация)
О-антиген
К-антиген
Н-антиген

Антигены ГКГС
(HLA –системы, MHC)
1 класс – на поверхности всех клеток, в разной концентрации на разных тканях
(АГ I класса ГКГС)
2 класс – представлены на поверхности макрофагов, Т и В лимфоцитов
(АГ II класса ГКГС)

Антигены ГКГС
(HLA –системы, MHC)

Антитела (иммуноглобулины, Ig)
Мономерное Ат состоит:
2 Н цепи (5 типов: α γ μ ε δ )
2 L-цепи (2 типа: ϰ λ)
Fc –конец образован двумя Н-цепями
Fab –концы вариабельные, АГ специфичные, образованы H и L цепями

Иммуноглобулины присутствуют в ТРЕХ формах:
РАСТВОРИМАЯ – в крови и других биологических жидкостях
ТРАНСМЕМБРАННАЯ – на мембране В-лимфоцита
СВЯЗАННАЯ - с клетками через Fab фрагмент

Антитела (иммуноглобулины)

Антитела (иммуноглобулины)

Основную массу сывороточных Ig составляет:
IgG (70-80%)
на долю IgA приходится 10-15%,
IgM - 5-10%,
IgE и IgD - около 0,2%.

Классы иммуноглобулинов

IgG 1-4
Мономер
Способен преодолевать транспланцентарный барьер
Образует комплексы с бактериями
Активирует систему комплемента по клас. пути (+АГ)

Иммуноглобулин М
10 Fab – участков
для связывания
антигена
Сила
агглютинации
увеличивается в
100 раз
5 Fc – участков для
выполнения
биологических
функций
Активация
комплемента
усиливается в 400
раз
Фагоцитоз
возрастает в 100
раз
УЛУЧШЕННАЯ ЭЛИМИНАЦИЯ БАКТЕРИЙ
ЭФФЕКТИВНАЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ ТОКСИНОВ

Модель пространственной структуры IgM

Функции IgM
Защитная (лизис и фагоцитоз бактерий)
Регуляторная (усиление иммунного ответа)
Поддержание толерантности Гомеостатическая (клиренс апоптотических клеток)
первичный ответ

IgA – мономер sIgA -димер

ФУНКЦИИ sIgA
Нейтрализация вирусов и токсинов вне клетки
Иммунная экскреция АГ
Внутриклеточная локализация вирусов
Защита слизистых

IgE1,2
Мономер
Участвует в защите слизистых
Играет патологическую роль при аллергических реакциях немедленного типа

Иммуноглобулин D
существует в виде мономерного антитела
Концентрация его в сыворотке крови 0,03—0,04 г/л.
lgD в качестве рецептора присутствует на поверхности В-лимфоцитов.
Участвует в противовирусной и противобактериальной защите

Абзимы
Antibody (AB)+enzyme=abzyme
Антитела с ферментативной функцией на Fab участках
Формы активности: фосфатазная, протеазная, ДНК-азная
Роль при патологии (нейродегенеративные расстройства, миопатии)

Первичный и вторичный
иммунный ответ

Первичный и вторичный
иммунный ответ (найдите ошибку)

Влияние АТ на активность неспецифических факторов резистентности
Участие в активации комплемента (классический путь)
Опсоно-фагоцитарная реакция
Участие в реакциях лизиса К-клеток

Найдите ошибку

Взаимодействие клеток в иммунном ответе
Представление АГ макрофагом
Связывание с Th0
Дифференцировка Th0 в зависимости от вида АГ в Th1 или Th2
Активация клеточного (через Th1) или гуморального (через Th2) иммунитета