Начало >> Статьи >> Архивы >> Основы иммунологии (Ярилин)

Интерлейкины - Основы иммунологии (Ярилин)

Оглавление
Основы иммунологии (Ярилин)
Введение
Лимфоциты
В-лимфоциты
Субпопуляции В-лимфоцитов
Т-лимфоциты
Генез Т-лимфоцитов
Формирование рецептора Т-клеток для антигена
Кортикальные тимоциты и селекция их клонов
Формирование субпопуляций Т-клеток
Подготовка Т-клеток к эмиграции, эмиграция и заселение
Маркеры Т-лимфоцитов, определение Т-клеток и их субпопуляций
NK-клетки
Моноциты и макрофаги
Дендритные клетки
Нейтрофилы
Эозинофилы
Базофилы и тучные клетки
Тромбоциты
Стромальные клетки
Структурная организация иммунной системы
Структурная организация иммунной системы - костный мозг
Структурная организация иммунной системы - тимус
Лимфоидные клетки тимуса
Микроокружение, инволюция тимуса
Периферические лимфоидные органы - структурная организация иммунной системы
Лимфоидные ткань и структуры, связанные со слизистыми оболочками
Лимфоидная ткань, связанная с кожей
Кровь и лимфа
Рециркуляция лимфоцитов
Молекулы адгезии
Преодоление сосудистого барьера и миграция лимфоцитов в ткань
Рециркуляция лимфоцитов и взаимодействие со стромой лимфоидных органов
Факторы естественного иммунитета
Вовлечение и активация клеток—эффекторов естественного иммунитета
Фагоцитоз
Адгезия фагоцитов к объекту фагоцитоза
Активация фагоцитов при адгезии, погружение частицы
Формирование фаголизосомы, лизис и расщепление фагоцитированных клеток
Секреторная активность фагоцитов
Киллерная активность фагоцитов
Функционирование естественных киллеров
Гуморальные факторы естественного иммунитета
Классическая активация комплемента
Альтернативная активация комплемента
Атака клеточной мембраны
Роль комплементзависимых процессов в иммунной защите
Медиаторы воспаления
Белки острой фазы
Другие медиаторы воспаления
Молекулярные и клеточные основы адаптивного иммунитета
Мембранные иммуноглобулины
Fc-рецепторы
Рецепторный комплекс Т-лимфоцитов TCR-CD3
Формирование разнообразия антигенраспознающих молекул лимфоцитов
Антигены и их взаимодействие с антителами
Иммуногенность антигенов
Тимуснезависимые антигены, толерогенность
Специфичность антигенов
Взаимодействие антигенов и антител
Антигены и Т-клетки
Процессинг и презентация антигенов Т-клеткам
Особенности антигенов, распознаваемых Т-клетками
Молекулярные основы межклеточных взаимодействий
Интегрины, цитокины
Интерлейкины
Интерлейкины - факторы некроза опухолей
Интерфероны
Трансформирующий фактор роста
Эффекты цитокинов на уровне организма
Активация лимфоцитов
Дальнейшая передача сигнала и формирование транскрипционных факторова активации лимфоцитов
Сигналы лимфоцитов, включаемые через корецепторы
Сигнализация лимфоцитов, запускаемая цитокинами
Продвижение активации лимфоцитов по клеточному циклу
Дифференцировка лимфоцитов
Дифференцировка Т-хелперов
Дифференцировка цитотоксических Т-лимфоцитов и Т-клеток памяти
Апоптоз
Нобелевские премии, литература

В 1979 г. на Международном симпозиуме комитета экспертов по лимфокинам в Швейцарии были обобщены накопленные к тому времени данные о лимфокинах и монокинах и сформулирована концепция интерлейкинов (ИЛ) — медиаторов межлейкоцитарных взаимодействий. Тогда же получили порядковые номера два первых интерлейкина — ИЛ-1 и 2. В последующем было описано еще 16 интерлейкинов. Все они получены в рекомбинантной форме, известна их первичная структура.
Интерлейкин-1. ИЛ-1 описан в 1972 г. как фактор, способный индуцировать пролиферацию тимоцитов при совместном действии с митогенами в низких концентрациях (костимуляция). Тест на костимуляцию тимоцитов до сих пор используется при биологическом тестировании ИЛ-1.
Клонирование генов ИЛ-1 показало, что существует два различных белка с практически идентичной активностью — ИЛ- 1а и 1β, которые имеют близкую молекулярную массу (15 000—17 000), но отличаются по изоэлектрической точке (5,0 и 7,0 соответственно для а- и β-форм ИЛ-1 человека). Гомология двух форм ИЛ-1 по нуклеотидной последовательности составляет 40—45 %, по аминокислотной последовательности — 22—26 %. Имеются различия в структуре промоторов генов этих форм, что обусловливает 10—50-кратную разницу в уровне экспрессии генов под влиянием липополисахаридов (она выше для ИЛ-1β).
В цитоплазме содержатся молекулы — предшественницы ИЛ-1 с молекулярной массой 31 000—37 000, лишенные сигнальной последовательности, важной для осуществления секреции белка. Незрелая форма ИЛ-1а присутствует также на поверхности макрофагов. Условием поступления цитоплазматической и мембранной форм ИЛ-1 в среду является протеолиз молекул, который осуществляется при участии сериновой протеиназы ICE (Interleukin 1 converting factor) — представителя семейства каспаз, играющих ключевую роль в осуществлении апоптоза. В биологических жидкостях определяются и более мелкие продукты протеолиза, сохраняющие активность ИЛ-1 (с молекулярной массой 12 000—20 000 и даже 2000—4000). В молекуле ИЛ-1 имеется 3 участка гликозилирования.
Основные продуценты ИЛ-1 — моноциты и макрофаги. ИЛ-1 образуется также В-лимфоцитами, белыми отростчатыми эпидермоцитами (клетками Лангерганса), глиальными, эндотелиальными и синовиальными клетками, фибробластами, эпителием кожи и тимуса, в культуре — некоторыми клонами Т-клеток. Условием выработки ИЛ-1 моноцитами и макрофагами является их активация бактериальными и иными продуктами (липополисахариды, некоторые экзотоксины, мурамилдипептид, пептидогликаны, митогены), а также вследствие адгезии, фагоцитоза. Экспрессия генов ИЛ-1 наблюдается уже в пределах 1 ч после действия стимула, синтез ИЛ-1а достигает максимума через 6 ч, а ИЛ-Ιβ — через 12—16 ч. Синтез усиливается под действием цитохалахина В, колхицина, а также ингибитора синтеза белка циклогексимида (явление супериндукции). Ингибиторами синтеза ИЛ-1 являются простагландин Е2, глюкокортикоиды, факторы, повышающие уровень цАМФ.
Спектр клеток-мишеней ИЛ-1 чрезвычайно широк: активированные Т- и В-клетки, макрофаги, естественные киллеры, клетки эндотелия, мышц и хряща, базофилы, плазмоциты, кроветворные клетки. Все они экспрессируют рецепторы, общие для а- и β-форм ИЛ-1. Высокоаффинных рецепторов на поверхности покоящейся Т-клетки около 40, на активированной — около 350. Описано два типа рецепторов, один из которых (CD121a, мол. масса 80 000) экспрессируется на Т-клетках и фибробластах, другой (CD 12 lb, мол. масса 68 000) — на преВ-, В-клетках и макрофагах. Связывание второго рецептора не приводит к активации клеток.
Сродство рецепторов для ИЛ-Ιβ почти на порядок выше, чем для ИЛ-1а. На уровне реализации действия эта разница становится примерно 3-кратной. Условием проявления действия ИЛ-1 является погружение комплекса цитокина с рецептором внутрь клетки. В передаче сигнала, запускаемого ИЛ-1, участвует несколько механизмов: цАМФ-зависимый, связанный с накоплением диацилглицерина (вследствие превращения не фосфоинозитидов, как обычно, а фосфохолинов), и связанный с активацией серинтреониновых протеинкиназ. В реализации влияния ИЛ-1 на синтез других цитокинов участвуют ядерные факторы NF-κΒ, c-jun и NF-IL-6.
Биологические эффекты ИЛ-1 можно условно разделить на иммунологические, воспалительные, кроветворные и межсистемные. ИЛ-1 причастен к запуску начальных событий иммунного ответа, в частности к вовлечению в него Т-хелперов. Среди Т-клеток рецепторы для ИЛ-1 в наибольшей степени экспрессируют «иммунные» Т-хелперы (Th2), продуцирующие ИЛ-3, 4 и 5, но не ИЛ-2 и интерферон γ. Между тем ИЛ-1 способствует экспрессии генов ИЛ-2 и рецепторов для него. По-видимому, первый из этих эффектов реализуется посредством косвенных механизмов. Мембранный ИЛ-1 участвует в контактном взаимодействии Т-клеток с макрофагами. ИЛ-1 наряду с другими цитокинами вызывает пролиферацию активированных В-клеток и их дифференцировку в плазматические клетки. Введение ИЛ-Ιβ вместе с антигеном способствует стимуляции антителообразования; более противоречивы данные о стимуляции гуморального иммунного ответа ИЛ-1а (возможно, он участвует в ограничении антителообразования).
ИЛ-1 стимулирует миелопоэз и ранние этапы эритропоэза (поздние — подавляет, будучи антагонистом эритропоэтина). Действие ИЛ-1 в значительной степени связано с повышением выживаемости развивающихся клеток. ИЛ-Ιβ подавляет развитие В-лимфоцитов, участвует в выборе направления гемопоэза между миело- и В-лимфопоэзом (в пользу первого). С действием на кроветворение связан радиозащитный эффект ИЛ-1, проявляющийся при его введении до облучения и усиливающийся при введении через 5 сут после облучения. ИЛ-1 известен как провоспа- лительный агент (см. раздел 2.3.2). Он способен индуцировать большую часть местных и общих проявлений воспалительной реакции. Это достигается через повышение адгезивности эндотелия сосудов для клеток крови, увеличение прокоагулянтной активности клеток. ИЛ-1 повышает подвижность нейтрофилов, для ряда клеток является хемоаттрактантом, способствует активации клеток в очаге воспаления, усиливает продукцию ими других цитокинов, а также простагландинов, синтез коллагена и фибронектина, стимулирует фагоцитоз, генерацию супероксид-радикалов, вызывает дегрануляцию тучных клеток. Все это способствует развитию экссудативной и пролиферативной составляющих воспалительной реакции.
Обусловливая рассасывание костной и хрящевой ткани, ИЛ-1 участвует в развитии альтеративных проявлений воспалительной реакции. ИЛ-1 является пирогенным фактором и обусловливает развитие лихорадки. Через действие на миелопоэз ИЛ-1 вызывает нейтрофильный лейкоцитоз. Кроме того, он способствует усилению синтеза белков острой фазы воспаления. Многие эффекты ИЛ-1 осуществляются в кооперации с ИЛ-6 и ФНОα. ИЛ-1 участвует в обмене сигналами между иммунной и нервной, а также нейроэндокринной системами. Он синтезируется в центральной нервной системе клетками глии и сосудистым эндотелием и, кроме того, проникает из крови в области III и IV желудочков головного мозга. Рецепторы для ИЛ-1 обнаружены на клетках головного мозга, особенно в извилинах, хориоидных сосудистых сплетениях, гиппокампе, гипофизе. ИЛ-1 усиливает экспрессию гена проопиомеланокортина, влияя таким образом на образование ряда гормонов гипоталамуса и гипофиза, стимулирует выработку гормона тимуса тимулина, подавляет образование пролактина, участвует в регуляции сна, поведенческих реакций.
Описано несколько ингибиторов ИЛ-1. Один из них получен из мочи людей с повышенной температурой тела (фебрильный ингибитор ИЛ-1 с молекулярной массой 30 000). Этот ингибитор взаимодействует с рецептором для ИЛ-1 и отменяет большую часть его эффектов. Другой ингибитор (мол. масса 26 000) получен из мочи больных моноцитарным лейкозом. Он является структурным аналогом рецептора для ИЛ-1 Т-клеток и фибробластов, взаимодействует с ним и обозначается как антагонист рецептора для ИЛ-1. Третий мочевой антагонист ИЛ-1 — уромодулин (мол. масса 85 000) — выделен из мочи беременных женщин; он взаимодействует с углеводной частью молекулы ИЛ-1.
Наибольший интерес представляет рецепторный антагонист ИЛ-1 (раИЛ-1) — представитель того же семейства молекул, к которому принадлежат ИЛ-1а и ИЛ-Ιβ. Он имеет молекулярную массу 17 000 и обладает сродством к рецепторам для ИЛ-1. Однако раИЛ-1 не только не оказывает ИЛ-1-подобного действия, но, наоборот, отменяет большинство эффектов ИЛ-1. В настоящее время он рассматривается как перспективный противовоспалительный фактор локального действия.
Таким образом, ИЛ-1, представленный двумя (а включая раИЛ-1 и тремя) молекулярными формами, является цитокином широкого спектра действия, продуцируемым преимущественно макрофагами. Он обусловливает пусковые реакции иммунитета, играет ключевую роль в развитии воспаления, участвует в регуляции гемопоэза, является медиатором взаимодействий между иммунной и нервной системами.

Интерлейкин-2. ИЛ-2 описан в 1976 г. как фактор роста Т-клеток, в 1980 г. очищен и охарактеризован биохимически. В 1983 г. клонирован ген ИЛ-2, включающий 4 экзона. ИЛ-2 представляет собой гликопротеин с молекулярной массой 15 000 (в гликозилированной форме — 17 000— 22 000). В молекуле имеется одна дисульфидная связь. Биологическая активность связана с остатками, распределенными по всей длине молекулы ИЛ-2. Молекула ИЛ-2 имеет один участок гликозилирования, которое не влияет на функцию, но сказывается на длительности пребывания молекулы в циркуляции.
Экспрессия гена ИЛ-2 происходит параллельно с активацией клетки, достигает максимума через 8—16 ч, когда клетка находится в фазе G^, и прекращается через сутки. Секреция ИЛ-2 выявляется через 3—4 ч после стимуляции, достигает пика через 8—12 ч (раньше, чем секреция других лимфокинов) и прекращается через 24 ч. In vivo синтез ИЛ-2 достигает максимума через 1—3 сут после иммунизации и сохраняется в течение 12 сут.
На долю СD4+-лимфоцитов приходится 90 % клеток-продуцентов ИЛ-2, на долю CD8+ — около 10 %. Основными продуцентами ИЛ-2 являются активированные Т-хелперы 1-го класса (Тh1, «воспалительные» Т-хелперы; о Тh1 и Th2 см. раздел 3.5.2). Образование ИЛ-2 подавляют глюкокортикоиды (блокирующие активность гена ИЛ-2), оксимочевина, азатиоприн, ганглиозиды, дезоксиаденозин, а также простагландины и другие факторы, повышающие уровень цАМФ. Лейкотриены и агенты, ингибирующие фосфолипазы и циклоксигеназу, усиливают синтез ИЛ-2. Ингибирование синтеза регуляторных ядерных белков циклогексимидом вызывает стимуляцию образования ИЛ-2 (супериндукция). Усиливающее влияние на синтез ИЛ-2 оказывает облучение в дозе 10—15 Гр. Среди цитокинов способностью повышать продукцию ИЛ-2 обладают ИЛ-1, 6, ФНОα, интерферон γ.
Высокоаффинный (Кd = 10-11 М) рецептор для ИЛ-2 состоит из трех цепей. Легкая а цепь (CD25) представляет собой трансмембранный белок (мол. масса 55 000). Известна растворимая форма α-цепи, соответствующая внеклеточной части молекулы. Цепь а сама по себе способна связываться с ИЛ-2 с низким сродством (Кd = 10"8 М), не обеспечивающим поглощение (интернализацию) образуемого комплекса с ИЛ-2 клеткой и включение ростового сигнала. Тяжелая (β) цепь рецептора для ИЛ-2 (CD 122), р75 присутствует на покоящихся Т-клетках, NK-клетках, моноцитах. Она ответственна за интернализацию комплекса цитокина и  рецептора и передачу сигнала в клетку. В составе рецептора имеется также γ-цепь (р64, CD132), общая с рецепторами ИЛ-4, 7, 9, 13 и 15. Эта цепь также спонтанно экспрессируется на поверхности лимфоцитов. Ее комбинация с β-цепью формирует рецептор промежуточной аффинности (IQ = 10-9— 10-10 М), функционирующий, например, на NK-клетках.
При активации Т-клеток происходит экспрессия цепи р55 и повышается экспрессия двух других цепей. В результате нековалентного взаимодействия всех трех цепей формируется высокоаффинный рецептор. Число его молекул на активированных Т-клетках составляет 3000—20 000 (на покоящихся — около 85). Легкие цепи синтезируются в 10-кратном избытке, и на поверхности клеток наряду с высокоаффинными присутствуют низкоаффинные рецепторы, функция которых неясна. Синтез α- цепи рецептора начинается через 6 ч после действия активатора, достигает максимума через 72—96 ч и прекращается через 5 сут. Таким образом, экспрессия гена α-цепи рецептора для ИЛ-2 (определяющая формирование высокоаффинного рецептора) длится значительно дольше, чем экспрессия гена ИЛ-2. Сам ИЛ-2 усиливает экспрессию гена α-цепи своего рецептора. Ингибиторами этого процесса являются циклоспорин А, агенты, подавляющие гликозилирование, активаторы протеинкиназы С (форболовые эфиры). Среди цитокинов интерферон γ усиливает экспрессию рецепторов для ИЛ-2, а ИЛ-4 подавляет ее.
Комплекс ИЛ-2 с высокоаффинным рецептором поглощается клеткой (интернализуется), перемещается в лизосомы и через 1 ч определяется в ядре. При этом индуцируются синтез не менее 10 белков и фосфорилирование по тирозину ряда белков, в том числе β-цепи рецептора (α- цепь фосфорилирована изначально).
ИЛ-2 обладает относительно узким спектром мишеней и биологических эффектов. Основными его клетками-мишенями являются активированные Т- и В-лимфоциты и NK-клетки. Главное действие, оказываемое им на Т-лимфоциты, — индукция пролиферации в результате преодоления точки рестрикции между фазами цикла G1a и (см. раздел 3.5.1). Присутствие ИЛ-2 необходимо и для осуществления дальнейших митозов. На этом основано получение длительных культур клонированных Т-лимфоцитов, хотя на определенном этапе они могут утрачивать чувствительность к ИЛ-2 (иногда при сохранении рецепторов). Возможно прямое активирующее действие ИЛ-2 без антигена или митогена, в этом случае требуются высокая концентрация ИЛ-2 и присутствие прилипающих клеток или ИЛ-1. ИЛ-2 предохраняет активированные клетки от апоптоза.
Предшественники Т-лимфоцитов экспрессируют легкую цепь р55, но при этом лишены высокоаффинных рецепторов, для формирования которых, как обычно, нужна активация клеток. По некоторым данным, предшественники Т-лимфоцитов тимуса человека отвечают пролиферацией на прямое действие ИЛ-2.
ИЛ-2 служит дифференцировочным фактором для Т-киллеров. Это действие ИЛ-2 проявляется позже, чем ростовое, и для его эффективного осуществления требуются дополнительные факторы, такие как ИЛ-6, 4, 7 и 12. ИЛ-2 способствует реализации функции Т-хелперов, усиливая  выработку интерферона γ, экспрессию протоонкогенов и т.д. Он препятствует развитию иммунологической толерантности и даже отменяет ее.
ИЛ-2 действует как один из ростовых факторов на предварительно активированные В-лимфоциты. Это его влияние усиливают ИЛ-5 и интерферон у. ИЛ-2 может также повышать синтез IgM, IgG и IgA. При стимуляции В-клеток митогеном лаконоса ИЛ-2 заменяет Т-клетки и позволяет обойти Ir-генный контроль антителообразования.
NK-клетки экспрессируют только βγ-димер рецептора для ИЛ-2. ИЛ-2 увеличивает цитотоксическую активность NK-клеток, расширяет спектр их цитотоксического действия.
При обработке клеток крови опухоленосителей in vitro ИЛ-2 индуцируется дифференцировка цитотоксических клеток с более широким спектром действия, чем у NK-клеток. Эти клетки были названы ЛАК- клетками (см. раздел 2.2). На их индукции в культуре мононуклеаров больных и последующем возврате в организм больного основана адоптивная терапия опухолей (см. раздел 4.3.2).
ИЛ-2 воздействует также на моноциты (они экспрессируют βγ-димер рецептора для ИЛ-2), усиливая генерацию активных форм кислорода и перекисей, а также на процесс кроветворения. Он повышает образование эозинофилов и тромбоцитов, но подавляет миелоидный и эритроидный ростки кроветворения, способствует развитию эктрамедуллярных очагов гемопоэза.
Таким образом, ИЛ-2 представляет собой фактор роста и дифференцировки Т-лимфоцитов и NK-клеток, в меньшей степени В-лимфоцитов, продуцируемый активированными Т-хелперами. Он является важнейшим медиатором иммунитета (особенно клеточного) и участвует в реализации иммунной защиты и противоопухолевой резистентности.

Интерлейкин-3. ИЛ-3 описан в 1981 г. как фактор дифференцировки Т-клеток, повышающий активность 20-а-гидроксистероиддегидрогеназы. Несколько позже было установлено, что ИЛ-3 является фактором, стимулирующим ранние стадии гемопоэза, полипоэтином. ИЛ-3 — сильно гликозилированный белок с молекулярной массой 21 000—36 000 (белковая часть — 15 000). В молекуле имеется одна дисульфидная связь, важная для проявления активности.
Клетками — продуцентами ИЛ-3 являются Т-хелперы 1-го и 2-го классов, а также ряд других клеток (В-лимфоциты, миелоидные клетки, стромальные клетки костного мозга, астроциты головного мозга, кератиноциты). Активация гена ИЛ-3 наблюдается через 4 ч после стимуляции клетки и поддерживается несколько суток. Секреция ИЛ-3 выходит на плато через 16 ч и продолжается не менее 2 сут. Секреция ИЛ-3 подавляется циклоспорином А и глюкокортикоидами.
Клетками-мишенями ИЛ-3 служат в основном юные, в том числе полипотентные, кроветворные предшественники.
ИЛ-3 (в комбинации с сывороточными кофакторами) обеспечивает поддержание пролиферации стволовых клеток и некомиттированных СD34+-предшественников; in vitro ИЛ-3 обусловливает образование колоний смешанного и незрелого типов. В сочетании с линейно-специфическими факторами ИЛ-3 усиливает образование различных специализированных колоний кроветворных клеток, возможно, подготавливая кроветворные клетки к проявлению их действия.
Поскольку ИЛ-3 образуется в основном активированными Т-лимфоцитами, а не клетками стромы кроветворных органов, в которых синтез ИЛ-3 невелик, возникает вопрос о значении ИЛ-3 в регуляции гемопоэза. По-видимому, ИЛ-3 — преимущественно экстренный регулятор кроветворения, проявляющий свое действие при стрессе (когда Т-клетки мигрируют в костный мозг) и иммунном ответе, сопровождающемся активацией Т-клеток. In vivo ИЛ-3 в большей степени усиливает экстрамедуллярный, чем костномозговой гемопоэз. ИЛ-3 влияет на ранние стадии В- и Т-лимфопоэза.
ИЛ-3 является ростовым фактором для тучных клеток слизистых оболочек (продуцирующих хондроитинфосфат) и усиливает ростстимулирующую активность ИЛ-4 в отношении тучных клеток соединительной ткани (серозные), усиливает продукцию ими гистамина. Таким образом, ИЛ-3 причастен к развитию аллергических реакций.
ИЛ-3 активирует эозинофилы и тормозит развитие NK-клеток. Следовательно, ИЛ-3 представляет собой продукт активированных Т-лимфоцитов, полипоэтин, влияющий в основном на ранние стадии гемопоэза и ответственный за его экстренную регуляцию. ИЛ-3 также участвует в развитии тучных клеток, подавляет формирование NK-клеток.
Интерлейкин-4. ИЛ-4 описан в 1981 г. как фактор, стимулирующий В-лимфоциты, поскольку он вызывает пролиферацию В-клеток, активированных антителами к IgM. ИЛ-4 — гликопротеин с молекулярной массой 19 000—22 000 (белковая часть 15 500). В молекуле ИЛ-4 имеется дисульфидная связь, важная для проявления активности.
Главными продуцентами ИЛ-4 являются Т-хелперы 2-го класса (Th2). При активации клеток экспрессия гена ИЛ-4 достигает пика через 6 ч, а синтез фактора — через 48 ч (т.е. позже, чем синтез ИЛ-2). In vitro максимум продукции ИЛ-4 наблюдается на 3-и сутки после иммунизации. ИЛ-4 синтезируется также тучными клетками и В-клеточными линиями. Продукция ИЛ-4 усиливается под влиянием ИЛ-1 и 2. Глюкокортикоиды в дозах, подавляющих синтез ИЛ-2, повышают образование ИЛ-4. Усиление синтеза ИЛ-4 происходит при старении.
Рецепторы для ИЛ-4 обнаружены на очень многих клетках. Существуют высоко- и низкоаффинные рецепторы. Первых на покоящихся клетках 200—300, а после активации их число увеличивается на порядок.
Основными мишенями ИЛ-4 служат В-лимфоциты, для которых он является самым сильным ростовым фактором. Он действует на В-клетки раньше других ростовых факторов и может даже самостоятельно привести к активации и размножению покоящихся клеток. ИЛ-4 вызывает синтез аутокринных ростовых факторов В-лимфоцитами.
ИЛ-4 усиливает выработку IgE и IgGl, вызывая переключение С- генов иммуноглобулинов. Он повышает экспрессию на В-лимфоцитах и тучных клетках и секрецию CD23 — низкоаффинного рецептора для IgE, который потенцирует выработку IgE. Эти эффекты, а также способность ИЛ-4 поддерживать пролиферацию серозных тучных клеток имеют прямое отношение к развитию аллергических реакций.
В отношении Т-лимфоцитов ИЛ-4 является как бы двойником-анта- гонистом ИЛ-2. ИЛ-4 вызывает пролиферацию тимоцитов (в сочетании с форболовым эфиром) и активированных зрелых Т-клеток, действуя сильнее на CD8+-, чем на СD4+-лимфоциты; среди последних на ИЛ-4 реагируют только Т-хелперы 2-го класса, т.е. его продуценты. ИЛ-4 является основным фактором, обусловливающим дифференцировку CD4+-клеток в направлении Th2. Он может выступать в роли дифференцировочного фактора и в отношении СD8+-клеток, способствуя образованию цитотоксических Т-лимфоцитов, которые вырабатывают набор цитокинов, свойственный Th2. Сообщалось об усилении под влиянием ИЛ-4 образования ЛАК-клеток из Т-лимфоцитов (однако более четко выражено его ингибирующее действие на их образование под влиянием ИЛ-2).
ИЛ-4 повышает экспрессию продуктов МНС II класса и антигенпрезентирующую активность вспомогательных клеток. В этом отношении ИЛ-4 является функциональным аналогом интерферона у, хотя во многих других ситуациях он выступает как его антагонист. Прежде всего это проявляется в том, что ИЛ-4 и интерферон γ обусловливают альтернативные направления дифференцировки СD4+-клеток. Однако ИЛ-4 отменяет или ослабляет некоторые эффекты своих двойников — ИЛ-2 и интерферона у, снижает синтез последних.
Подавляя функции макрофагов и секрецию ими ИЛ-1, ФИО и ИЛ-6, ИЛ-4 оказывает противовоспалительное действие. В то же время он повышает цитотоксическую активность макрофагов, способствует миграции в очаг воспаления нейтрофилов, усиливает выработку колониестимулирующих факторов. ИЛ-4 стимулирует гемопоэз, вступая в кооперацию с другими факторами. В частности, он способствует выживаемости кроветворных клеток. Описано противоопухолевое действие ИЛ-4.
Таким образом, ИЛ-4 является главным продуктом ТЪ2-клеток, стимулирует их дифференцировку. Он обусловливает пролиферацию и дифференцировку В- и Т-лимфоцитов, влияет на развитие кроветворных клеток, на макрофаги, NK-клетки, базофилы, являясь функциональным двойником или антагонистом цитокинов, продуцируемых Тh1-клетками. ИЛ-4 способствует развитию аллергических реакций, обладает противовоспалительным и противоопухолевым действием.

Интерлейкин-5. ИЛ-5 описан как дифференцировочный фактор В- лимфоцитов. Почти одновременно было обнаружено его ростстимулирующее действие в отношении В-клеток, активированных декстран- сульфатом. Одно из его первоначальных наименований — «Т-замещающий фактор».
ИЛ-5 представляет собой гомодимер с молекулярной массой 45 000— 60 000 (после восстановления — 22 500, что соответствует одной полипептидной цепи). Белок сильно гликозилирован (3 участка гликозилирования); молекулярная масса белковой части каждой цепи ИЛ-5 составляет 12 500.
ИЛ-5 продуцируется Т-хелперами 2-го класса. Экспрессия его гена и секреция проявляются относительно поздно после воздействия активаторов: максимальное накопление мРНК для ИЛ-5 в клетках-продуцентах происходит лишь к 3-м суткам.
Основные клетки-мишени ИЛ-5 — В-лимфоциты и эозинофилы. Эти клетки несут высоко- и низкоаффинные рецепторы для ИЛ-5, число которых на клеточной поверхности клетки значительно возрастает после активации. Способность ИЛ-5 поддерживать пролиферацию В-клеток реализуется на более поздних стадиях активации, чем действие ИЛ-4 и ИЛ-1. Это действие осуществляется в кооперации с ИЛ-2 (ИЛ-5 усиливает экспрессию рецепторов для ИЛ-2). ИЛ-5 способствует дифференцировке В-лимфоцитов в плазматические клетки, особенно в продуценты IgM. ИЛ-5 повышает образование IgA и менее значительно — синтез IgM, IgGl и IgE. Стимулируя выработку секреторного IgA, ИЛ-5 способствует проявлению местной иммунной защиты слизистых оболочек.
ИЛ-5 является ростовым и дифференцировочным фактором эозино- филов; он способствует вовлечению этих клеток в воспалительные реакции, антипаразитарную и противоопухолевую защиту.
Таким образом, ИЛ-5 — продукт Тh2-клеток, обладающий относительно «узким» действием. Он является ростовым и дифференцировочным фактором В-лимфоцитов и эозинофилов, усиливает синтез IgA и тем самым способствует развитию местного иммунитета слизистых оболочек, стимулирует эозинофилы к участию в защите от паразитарных инвазий и опухолевого роста.

Интерлейкин-6. Многие эффекты ИЛ-6 были описаны задолго до его идентификации. Уже до этого ИЛ-6 был известен как фактор роста гибридом, гепатоцитактивирующий фактор, Т-активирующий фактор, интерферон β2, фактор, стимулирующий В-клетки (BSF-2).
ИЛ-6 представляет собой гликопротеин с молекулярной массой 20 000—30 000 (белковая часть — 19 000). Обнаружена гомология ИЛ-6 с интерфероном β. Гликозилирование молекулы может осуществляться по Ν- или по Ν- и О-типу. Биологически активные участки сосредоточены преимущественно в Ν- и С-концах молекулы.
Клетки-продуценты ИЛ-6 чрезвычайно многочисленны: фибробласты, моноциты/макрофаги, лимфоциты, гепатоциты, кератиноциты, эндотелиальные, мезангиальные, кроветворные клетки, клетки трофобласта и опухолей различного происхождения. Условия индукции образования ИЛ-6 различны в зависимости от типа клеток — от простого прилипания к субстрату фибробластов и макрофагов до сложных событий активации лимфоцитов. Индукторами выработки ИЛ-6 могут быть бактериальные продукты, полиэлектролиты, митогены, а также ИЛ-1, ФНОα, интерфероны и колониестимулирующие факторы. Экспрессия мРНК для ИЛ-6 происходит в пределах 1 ч после активации, а секреция фактора — через несколько часов. Через 2 ч после внутривенного введения липополисахарида (ЛПС) уровень ИЛ-6 в сыворотке крови повышается в 1000 раз.
Не менее разнообразны клетки-мишени ИЛ-6. К ним относятся различные соединительнотканные элементы, клетки крови, иммунной и нейроэндокринной систем, печени. Высокоаффинный рецептор для ИЛ-6 образован двумя полипептидными цепями, одна из которых специфична для ИЛ-6, а другая (р130) является общей для группы цитокинов, выделяемой в семейство ИЛ-6. К этому семейству, помимо ИЛ-6, относятся ИЛ-11, онкостатин М, лейкозингибирующий фактор, кардиотрофин-1. Растворимая форма рецептора для ИЛ-6 обнаружена в моче.
Биологические эффекты ИЛ-6 сходны с таковыми ИЛ-1 и ФНОα. Прежде всего это участие в реализации воспалительной и иммунной реакций и кроветворения. При воспалении трудно разграничить эффекты названных цитокинов. По-видимому, ИЛ-6 более, чем два других флогогенных цитокина, влияет на синтез белков острой фазы гепатоцитами. Его действие на местные проявления воспаления аналогично действию ИЛ-1. ИЛ-6 способствует как обострению хронических, так и хронизации острых воспалительных процессов. Для него свойственно противовирусное действие. Выделяясь несколько позже, чем ИЛ-1 и ФНОα, ИЛ-6 подавляет их образование (они, наоборот, стимулируют его выработку) и поэтому относится к цитокинам, завершающим развитие воспалительной реакции.
В иммунной системе главной мишенью ИЛ-6 служат В-лимфоциты. ИЛ-6 является кофактором их пролиферации и самостоятельным дифференцировочным фактором. Он равномерно стимулирует выработку иммуноглобулинов всех классов. ИЛ-6 является, кроме того, фактором роста плазматических клеток и гибридом. При множественной миеломе он служит аутокринным фактором роста опухолевых клеток. В сочетании с другими факторами ИЛ-6 вызывает пролиферацию юных CD4-CD8- тимоцитов. Действуя на зрелые Т-клетки, ИЛ-6 подготавливает их к реакции на ИЛ-2, усиливает вызываемую ИЛ-2 пролиферацию Т-клеток и дифференцировку цитотоксических Т-лимфоцитов. Он повышает активирующее действие интерферона у на NK-клетки и образование ЛАК- клеток под влиянием ИЛ-2.
На кроветворные клетки ИЛ-6 действует в основном как кофактор, способствуя проявлению эффектов ИЛ-3, ГМ-КСФ и М-КСФ. В результате ИЛ-6 усиливает образование in vitro колоний всех типов. Не обладая самостоятельным радиозащитным действием, он повышает таковое ИЛ-1. ИЛ-6 выполняет определенную, пока недостаточно ясную роль во взаимодействии иммунной и нейроэндокринной систем.
Таким образом, ИЛ-6 представляет собой полифункциональный цитокин, продуцируемый фибробластами, макрофагами и другими клетками. По спектру биологического действия он близок ИЛ-1 и ФНОа, участвует в развитии воспаления, иммунных реакций, в регуляции кроветворения, служит ростовым фактором плазматических клеток, участвует в межсистемных взаимодействиях.

Интерлейкин-7. ИЛ-7 описан в 1988 г. как активатор преВ-клеток. Его молекулярная масса равна 25 000 (белковой части — 17 500). ИЛ-7 образуется стромальными клетками костного мозга и тимуса (фибробластами, эндотелиальными клетками, в тимусе также эпителиальными клетками), макрофагами.
ИЛ-7 представляет собой основной лимфопоэтин. Он участвует в коммитировании развития клеток крови в сторону В-лимфоцитов, является фактором выживания и роста проВ-клеток и ранних преВ-клеток, стимулирует пролиферацию внутритимусных предшественников Т-лимфоцитов (CD4-CD8-тимоцитов), включает реаранжировку γ-генов TCR, усиливает экспрессию ингибитора апоптоза bcl-2, способствуя тем самым выживаемости преТ-клеток, обусловливает антигеннезависимое размножение Т-лимфоцитов вне тимуса. В качестве кофактора он влияет на пролиферацию Т-клеток и дифференцировку Т-киллеров; может индуцировать образование ЛАК-клеток. В составе рецептора для ИЛ-7 содержится γ-цепь (CD132), общая для рецепторов ИЛ-2, ИЛ-4 и ряда других цитокинов.
В отличие от большинства других цитокинов, эффект которых дублируется, влияние ИЛ-7 на развитие лимфоцитов не имеет подобной «страховки», и удаление гена ИЛ-7 приводит к опустошению тимуса, развитию тотальной лимфопении и тяжелого иммунодефицита.
Итак, ИЛ-7, являясь лимфопоэтином, играет важную роль в обеспечении Т-клеточного звена иммунной защиты.

Интерлейкин-8. ИЛ-8, или фактор аттракции нейтрофилов (NAP-1), относится к группе хемоаттрактивных пептидов — α-хемокинов (типа Cys-X-Cys, см. раздел 2.1.1). Его молекулярная масса составляет 7500. ИЛ-8 образуют макрофаги, фибробласты (последние — в трех различных молекулярных формах), гепатоциты, Т-лимфоциты и ряд других клеток. Он выделяется довольно рано — через 4 ч после активации. Основная мишень ИЛ-8 — нейтрофилы, на которые он действует как хемоаттрактант и активатор. In vivo ИЛ-8 вызывает нейтрофильный лейкоцитоз.
Кроме того, ИЛ-8 повышает секреторную активность макрофагов и вызывает хемотаксис эозинофилов (о хемокинах см. также раздел 1.2.4).

Интерлейкин-9. ИЛ-9 (р40) — фактор роста активированных клонов Т-хелперов, а также тучных клеток. Имеет молекулярную массу 30 000— 40 000. ИЛ-9 образуется в основном СD4+-Т-клетками типа Th2 позже других цитокинов (экспрессия мРНК через 24 ч после стимуляции). Помимо основного эффекта — поддержания пролиферации активированных Т-хелперов — ИЛ-9 влияет на кроветворение (особенно на эритропоэза активность тучных клеток и т.д.

Интерлейкин-10. ИЛ-10 описан в 1989 г. как ингибитор активности ТЫ. Его молекулярная масса составляет 35 000—40 000. Он вырабатывается Th2-клетками, а также моноцитами и цитотоксическими Т-клетками. Основной эффект ИЛ-10 заключается в подавлении синтеза цитокинов Тh1-клетками (т.е. он обладает действием, противоположным влиянию интерферона у) и в снижении активности макрофагов, в том числе продукции воспалительных цитокинов. ИЛ-10 подавляет экспрессию молекул МНС II класса, пролиферацию Т-клеток, вызванную митогенами, а также развитие гиперчувствительности замедленного типа. В то же время ИЛ-10 выступает в качестве кофактора ИЛ-2 и ИЛ-7 в отношении пролиферации тимоцитов, служит синергистом ИЛ-4, усиливает пролиферацию В-клеток, защищает их от апоптоза, повышает синтез IgM и IgA. В результате ИЛ-10 способствует развитию гуморальной составляющей иммунного ответа, обусловливая антипаразитарную защиту и аллергическую реактивность организма.
Таким образом, ИЛ-10 служит важнейшим регулятором иммунного ответа, подавляющим активность макрофагов и Тh1-клеток и обеспечивающим реализацию некоторых биологических эффектов Th2.

Интерлейкин-11. ИЛ-11 — негликозилированный белок с молекулярной массой 23 000. Он образуется фибробластами. ИЛ-11 обусловливает пролиферацию ранних кроветворных предшественников, подготавливает стволовые клетки к восприятию действия ИЛ-3, способствует миело- и эритропоэзу, развитию мегакариоцитов; однако может вызывать умеренную анемию. ИЛ-11 стимулирует иммунный ответ и развитие воспаления, способствуя дифференцировке нейтрофилов, выработке белков острой фазы, подавляет активность липопротеиновой липазы (кахектический эффект). По ряду эффектов ИЛ-11 может рассматриваться как функциональный двойник ИЛ-6 (в составе их рецепторов есть общая цепь — gpl30).

Интерлейкин-12. ИЛ-12 включен в список интерлейкинов в 1994 г. (его биологические эффекты описаны в 1989 г.) как индуктор цитотоксических клеток и стимулятор выработки цитокинов. Это гетеродимер, образованный полипептидными цепями с молекулярной массой 40 000 и 35 000. ИЛ-12 образуется макрофагами, дендритными клетками и В-лимфоцитами под влиянием стимуляции бактериальными продуктами. Известно три типа рецепторов для ИЛ-12, отличающихся по аффинитету. Высокоаффинные рецепторы (Kj около 10-10 М) присутствуют на NK- клетках и Т-лимфоцитах (CD4+ CD8+).
ИЛ-12 служит посредником между макрофагами и лимфоцитами, врожденным и приобретенным иммунитетом. Это проявляется в его способности регулировать соотношение клеточного и гуморального иммунного ответа через стимуляцию дифференцировки Т-хелперов в направлении ТЫ. Этот эффект в значительной степени опосредован быстрым повышением продукции интерферона у. ИЛ-12 стимулирует активность NK-клеток (естественных киллеров), пролиферацию этих клеток, обусловливает дифференцировку цитотоксических Т-лимфоцитов (оба эффекта осуществляются с участием интерферона у); увеличивает образование ЛАК-клеток. С активацией ТЫ - и NK-клеток связано противоопухолевое действие ИЛ-12 (его клинические испытания прошли успешно).
ИЛ-12 способствует активации В-лимфоцитов, особенно В1-клеток, что находит отражение в повышении уровня аутоантител. ИЛ-12 проявляет супрессорную активность в ряде иммунологических систем, в частности подавляет выработку IgE, в то время как количество Ig2a, зависимого от интерферона у, повышается.
ИЛ-12 обусловливает выход стволовых кроветворных клеток в циркуляцию и формирование экстрамедуллярных очагов кроветворения (с этим связано развитие гепато- и спленомегалии при системном введении ИЛ-12). Костномозговой гемопоэз под влиянием ИЛ-12 несколько подавляется вплоть до развития анемии.
Следовательно, ИЛ-12 служит связующим звеном между макрофагами и лимфоцитами, способствуя повышению активности Тh1 и цитотоксических клеток; тем самым он вносит решающий вклад в обеспечение противовирусной и противоопухолевой защиты.
Интерлейкин-13. ИЛ-13 выделяется активированными Т-лимфоцитами типа Th2, влияет на функции моноцитов и В-лимфоцитов, усиливая экспрессию некоторых мембранных молекул и повышая антигенпрезентирующую активность клеток. ИЛ-13 является фактором роста В-лимфоцитов, гомологичен ИЛ-4 и сходен с ним по некоторым функциональным эффектам.
Интерлейкин-14. ИЛ-14 — слабо охарактеризованный продукт Т-клеток. ИЛ-14 способствует образованию В-клеток памяти и пролиферации активированных В-клеток. Этот цитокин подавляет продукцию антител, усиливает экспрессию bcl-2, повышая устойчивость В-клеток к апоптозу. Полагают, что действие ИЛ-14 реализуется преимущественно в зародышевых центрах. ИЛ-14 стимулирует пролиферацию клеток В-лимфом.
Интерлейкин-15. ИЛ-15 вырабатывается макрофагами. По своему действию он близок ИЛ-2: поддерживает пролиферацию активированных Т-клеток, дифференцировку цитотоксических Т-лимфоцитов, активирует NK-клетки.
Интерлейкин-16. ИЛ-16 — гомотетрамер, содержащий полипептидные цепи с молекулярной массой 14 000—17 000 (суммарная молекулярная масса 56 000—80 000). ИЛ-16 продуцируется Т-лимфоцитами, главным образом С08+-клетками. Рецептор для ИЛ-16 относится к семейству CD4, поэтому ИЛ-16 способен взаимодействовать с CD4. CD4+- клетки являются его основными мишенями. ИЛ-16 служит для них хемоаттрактантом, повышает адгезивность этих клеток, обычно подавляет (в некоторых ситуациях индуцирует) пролиферацию, в то же время усиливает экспрессию CD25 и синтез цитокинов.



 
« Основы иммунологии   Основы педиатрии »