Реферат. Реферат Биологические эффекты интерферонов, методы изучения Выполнила студентка 3 курса 10 группы лечебного факультета
 Скачать 1.15 Mb.
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Волгоградский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации Кафедра иммунологии и аллергологии Реферат Биологические эффекты интерферонов, методы изучения Выполнила студентка 3 курса 10 группы лечебного факультета Исаева Ю.В. Проверила: Миронова О.В. Волгоград, 2021 г. ОглавлениеВведение 2 Характеристика различных видов интерферонов 3 Противовирусный эффект 4 Иммуномодулирующий эффект 6 Антибактериальный эффект 8 Противоопухолевый эффект 9 Производство рекомбинантных интерферонов 10 Заключение 12 Список использованной литературы 13 ВведениеИнтерфероны – это семейство белков, вырабатываемых клетками в ответ на вирусную инфекцию и другие стимулы. Они блокируют репликацию вируса в других клетках и участвуют во взаимодействии между клетками иммунной системы. Интерфероны образуют автономную группу цитокинов. Интерферон представляет собой семейство белков-гликопротеидов, которые синтезируются клетками иммунной системы и соединительной ткани. В зависимости от того, какими клетками синтезируется интерферон, выделяют три типа: α, β и γ-интерфероны. α-интерферон вырабатывается лейкоцитами, и он получил название лейкоцитарного; β-интерферон называют фибробластным, поскольку он синтезируется фибробластами — клетками соединительной ткани, а γ-интерферон — иммунным, так как он вырабатывается активированными Т-лимфоцитами, макрофагами, естественными киллерами, т. е. иммунными клетками. В зависимости от антигенных и физико-химических характеристик, способа индукции, эффективности и механизмов действия интерфероны подразделяются: Тип I - известный как вирусный интерферон, включает IFN-α (лейкоцитарный, синтезируется активированными моноцитами и В-лимфоцитами), IFN-β (фибробластный, синтезируется фибробластами и эпителиальными клетками, макрофагами), IFN-w, IFN-k; Тип II - известный как иммунный, включает IFN-γ (синтезируется активированными Т-лимфоцитами и NK-клетками); Тип III - был обнаружен позже типа I и типа II, информация о нем свидетельствует о важности IFN типа III в некоторых видах вирусных инфекций. Характеристика различных видов интерферонов
Первому типу (IFN-α, IFN-β), главным образом, присущи антивирусный и антипролиферативный эффекты, в меньшей степени - иммуномодулирующий. Они вырабатываются непосредственно после встречи с патогеном, их действие направлено на локализацию возбудителя и предотвращение его распространения в организме. Главное действие интерферонов второго типа (IFN-γ) - участие в реакциях иммунитета. Он начинает вырабатываться на последующих этапах инфекционного процесса уже сенсибилизированными Т-лимфоцитами и активно участвует в каскаде специфического иммунного ответа. Противовирусный эффектИнтерфероны являются первой линией защиты от вирусной инфекции, поскольку начинают вырабатываться сразу же после контакта с вирусом. При этом выраженность ответа прямо пропорциональна заражающей дозе. В покое нормальные клетки содержат незначительное количество IFN, поскольку гены, кодирующие их, не транкрибируются. Транскрипция начинается после контакта клетки с соответствующим индуктором. Индукторами IFN-α и -β являются вирусы, РНК, липополисахариды (LPS), компоненты некоторых бактерий. Среди вирусов наиболее сильными индукторами интерферонов являются РНК-геномные. ДНК-содержащие вирусы - слабые индукторы (за исключением поксивирусов). Индукторами IFN-γ выступают антигены и Т-митогены. Блокада транскрипции генов, кодирующих IFN, осуществляется за счет выработки клеткой белка-супрессора, связывающего на цепи нуклеиновых кислот область, контролирующую транскрипцию данных генов. Кроме того, для запуска транскрипции необходим белок-активатор, разблокирующий и активирующий эту зону. Индукторы IFN могут влиять как на угнетение выработки белка-супрессора, так и на активацию синтеза белка-активатора. Активация генов приводит в действие синтезирующую белок систему клетки, в результате чего осуществляется синтез и секреция IFN. В результате связывания молекул IFN со специфическими интерфероновыми рецепторами на поверхности клеток происходит активация группы генов (локализованных у человека в 21-й хромосоме). Этот процесс сопровождается формированием более 20 новых внутриклеточных белков, способствующих возникновению резистентности к вирусам. Основными из них являются два - 2',5',-олигоаденилатсинтетаза и протеинкиназа. 2',5',-олигоаденилатсинтетаза представляет собой фермент, конвертирующий аденозинтрифосфат (АТФ) в 2',5',-олигоаденилат. Последний активирует РНК-азу L, которая приводит к повреждению как клеточной, так и вирусной РНК. За счет инактивации фактора elF-2 (пролонгирующего фактора) протеинкиназа инактивирует удлинение пептидных цепей вирусных белков. Таким образом, под воздействием IFN в клетке синтезируется два фермента, один из которых расщепляет вирусную РНК, а другой тормозит синтез вирусных белков. В результате новые вирусные частицы либо вовсе не формируются, либо их число уменьшается в десятки или сотни раз. Под влиянием IFN повреждается и синтезирующая белок система клетки, что может привести к ее гибели. Однако это касается только клеток, инфицированных вирусом. Неинфицированные клетки индифферентны к воздействию IFN, поскольку оба вышеуказанных белка активируются лишь в присутствии вирусной РНК. Некоторые вирусы способны блокировать противовирусное действие IFN. Так, например, аденовирусы продуцируют специфическую РНК, которая предотвращает активацию протеинкиназы.  Рис. 1. Противовирусное действие интерферона.  Рис. 2. Механизмы прямого противовирусного действия интерферонов I типа. Иммуномодулирующий эффектИммуномодулирующий эффект интерферонов опосредуется усилением экспрессии антигенов гистосовместимости классов I и II; активацией цитотоксических эффекторных клеток; регуляцией чувствительности к цитокинам. IFN увеличивают экспрессию молекул 1-го класса МНС на всех видах клеток, тем самым улучшая распознавание инфицированных клеток цитотоксическими Т-лимфоцитами (CTL). Кроме того, IFN-γ усиливает экспрессию молекул 2-го класса МНС на антигенпрезентирующих клетках, в результате чего улучшается презентация вирусных антигенов CD4+ лимфоцитам и активируются натуральные киллеры (NK-клетки). IFN также стимулируют фагоцитоз. Регуляция иммунного ответа цитокинами, в том числе интерферонами, происходит по эстафетному принципу, воздействие цитокина на клетку вызывает образование ею других цитокинов – цитокиновый каскад.  Рис. 3. Иммуномодулирующее действие цитокинов. Антибактериальный эффектОсобый интерес представляет выявленное в последние годы антибактериальное действие IFN в отношении как ГРАМ+, так и ГРАМ- микроорганизмов. Вероятно, что антибактериальная активность IFN не связана с самой молекулой IFN непосредственно, а, по-видимому, обусловлена повышением фагоцитарной активности, образования иммуноглобулинов, усиления цитотоксичности естественных киллеров. При исследовании прямого антибактериального эффекта человеческого лейкоцитарного IFN методом серийных разведении выявлено, что IFN обладает антибактериальным эффектом против ряда ГРАМ+ и ГРАМ- бактерий. Причем высокую чувствительность к IFN проявляют ГРАМ+, низкую - ГРАМ-бактерии. Антибактериальное действие наблюдается через 10 минут контакта препарата IFN с культурой микробов, и в зависимости от дозы возникает бактериостатический или бактерицидный эффект. В последние годы показано, что IFN способны индуцировать активность некоторых ферментов в пораженной клетке: Индукция индоламин-2,3-дезоксигеназы приводит к снижению внутриклеточного содержания L-триптофана, что, в свою очередь, является причиной гибели бактериальной клетки в связи с нарушением метаболизма; Индукция NO-синтетазы приводит к продукции NO – мощного бактерицидного фактора, способствующего разрушению бактериальной клетки. Кроме того, антибактериальная роль IFN-γ заключается в активации макрофагов, которые продуцируют провоспалительные цитокины, а также активные формы кислорода и азота, простагландины. Эти факторы способствуют развитию воспалительного процесса, ведущего к гибели бактерий. Противоопухолевый эффектАнтипролиферативный и противоопухолевый эффекты IFN объясняются следующими механизмами: активацией цитотоксических клеток; усилением экспрессии опухоль ассоциированных антигенов; модуляцией продукции антител; ингибицией действия опухолевых ростовых факторов; ингибицией синтеза РНК и белков опухолевой клетки; замедлением клеточного цикла с переходом в фазу «покоя»; стимуляцией опухолевых клеток к созреванию; восстановлением сдерживающего контроля за пролиферацией; торможением образования новых сосудов в опухоли; ингибицией метастазирования; биомодуляцией активности цитостатиков: изменением метаболизма и снижением клиренса; преодолением лекарственной резистентности за счет ингибиции генов множественной лекарственной резистентности. Антипролиферативный эффект IFN-γ заключается в подавлении роста опухолевых клеток за счет подавления синтеза РНК и протеинов, ингибирования опухолевых ростовых факторов, стимулирующих пролиферацию клеток, замедлении клеточного цикла с переходом в фазу «покоя», восстановлении сдерживающего контроля за пролиферацией, а также за счет активации цитотоксических Т-лимфоцитов и NK-клеток, которые участвуют в реализации цитотоксического эффекта. Производство рекомбинантных интерфероновИнтерфероны получают двумя способами: лейкоцитарные - получают из донорской крови человека и животных после воздействия на нее вирусами; рекомбинантные - получают методом генетической рекомбинации – молекулярной биотехнологии. Лейкоцитарный интерферон обязательно проверяется на наличие антител к вирусам для исключения возможного заражения при их применении. Рекомбинантные интерфероны абсолютно безопасны, при их применении полностью исключена вероятность заражения пациента. Метод рекомбинации in vitro или генетической инженерии заключается в выделении или синтезе ДНК из отличающихся друг от друга организмов или клеток, получении гибридных молекул ДНК, введении рекомбинантных (гибридных) молекул в живые клетки, создании условий для экспрессии и секреции продуктов, кодируемых генами. Сравнительно небольшие гены могут быть получены с помощью химического синтеза. Для этого вначале расшифровывают число и последовательность аминокислот в белковой молекуле вещества, а затем по этим данным узнают очередность нуклеотидов в гене, поскольку каждой аминокислоте соответствуют три нуклеотида (кодон). С помощью синтезатора создают химическим путем ген, аналогичный природному гену. Полученный одним из способов целевой ген с помощью ферментов лигаз сшивают с другим геном, который используется в качестве вектора, для встраивания гибридного гена в клетку. Вектором могут служить плазмиды, бактериофаги, вирусы человека, животных и растений. Экспрессируемый ген (например, ген IFN-γ) в виде рекомбинатной ДНК встраивается в бактериальную клетку Е. coli, которая приобретает новое свойство — продуцировать несвойственное этой клетке вещество (IFN-γ), кодируемое экспрессируемым геном. В качестве реципиентов экспрессируемого гена чаще всего используют Е. coli, В. subtilis, псевдомонады, нетифоидные серовары сальмонелл, дрожжи, вирусы. Методом генной инженерии созданы сотни препаратов медицинского и ветеринарного назначения, получены рекомбинантные штаммы-суперпродуценты, многие из которых нашли практическое применение. Уже используются в медицине полученные методом генной инженерии вакцины против гепатита В, интерлейкины-1, 2, 3, 6, инсулин, гормоны роста, интерфероны a, b, у, фактор некроза опухолей, пептиды тимуса, миелолептиды, тканевый активатор плазминогена, эритропоэтин, антигены ВИЧ, фактор свертывания крови, моноклональные антитела и многие антигены для диагностических целей. Лейкоцитарный метод получения заключается в инфицировании лейкоцитов человека. Инфицированные клетки синтезируют интерферон, который затем выделяют и конструируют из него препараты интерферона. ЗаключениеТаким образом, все интерфероны представляют собой группу полифункциональных белковых факторов с выраженным противовирусным и противоопухолевым эффектом разной степени. IFN-α обладает самой сильной противовирусной активностью среди всех интерферонов, а IFN-γ имеет более выраженную антипролиферативную активность. Все интерфероны обладают иммунорегуляторным действием разной степени выраженности (максимальной обладает IFN-γ) – повышает активность макрофагов, Т-лимфоцитов и NK-клеток. Несмотря на высокую противовирусную, антипролиферативную активность препараты, содержащие их, не имеют доказанной эффективности (в форме таблеток, мазей, гелей и спреев). Хотя некоторые единичные сведения об их возможной эффективности при ОРВИ есть. Экспериментальный факт: необходимо четыре часа (!) прямого и непрерывного воздействия интерферона в высоких дозах на клетку, чтобы он оказал хоть какое-то действие. Тем не менее, доказанную эффективность имеет только инъекционная форма против вирусных гепатитов, рассеянного склероза и рака (все ссылки на исследования указаны в использованной литературе). Список использованной литературыИммунология: учебник/ А.А. Ярилин.-М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010 Иммунология: учебник/Р.М. Хаитов.- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2011 Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д. Иммунология. Пер. с англ. - М.: Мир, 2000 Иммунология и аллергология (цветной атлас) / под ред. А.А. Воробьева, А. С. Быкова, А. В. Караулова. – М.: Практическая медицина, 2006 Кузнецов В.П. / Интерферон в каскаде цитокинов // Антибиотики, 1998 Ссылки на исследования: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/irv.12094 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19319841/ http://www.rspor.ru/db_preparats_2010/interferon_alfa.pdf https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0891552011000560 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22054758/ |