Иммунология. Основы медицинской иммунологии. Учебное пособие Рекомендовано Ученым советом Военномедицинской академии имени С. М. Кирова для курсантов и студентов
 Скачать 7.86 Mb.
|
|
RANTES/SIS. Цитокины RANTES/SIS играют важную роль в регуляции движения лимфоцитов, в частности миграции различных популяций лейкоцитов 109 в место повреждения или внедрения инфекционного агента. Кроме того, эти цитокины вовлечены в регуляцию развития различных гемопоэтических клеток- предшественников. Синтез RANTES осуществляется, главным образом, циркулирующими Т-клетками, активированными IL-1 и TNFa. Он также связан с процессом высвобождения гистамина и с адгезией моноцитов на клетках эндотелия. RANTES принадлежит к главным ВИЧ-супрессивным факторам. Моноцитарный хемоаттрактивный белок-1 (МСР-1). МСР-1 является хемокином, известным также как моноцитарный хемотактический и активирующий фактор, или лимфоцитарный хемотактический фактор. Играет важную роль в процессах тканевой инфильтрации моноцитов, а также при большинстве хронических воспалительных процессов. МСР-1 принадлежит к главным ВИЧ-супрессивным факторам. Макрофагальный белок воспаления -lα (MIP-1α). М1Р-1α (но не MIP- 1β) является специфическим ингибитором пролиферации стволовой гемопоэтической клетки. MIP-1 вместе с GM-CSF усиливают образование гранулоцитарно-макрофагальных колоний. IFNγ-индуцибельный белок (IP-10). IFNγ-индуцибельный белок (IP-10) – белок, гомологичный тромбоцитарному фактору-4 (PF-4) также принадлежит семейству хемотаксичных цитокинов - хемокинов. IFNγ и TNFα индуцируют экспрессию IP-10 различными типами клеток - моноцитами, эндотелиальными клетками, кератиноцитами, фибробластами. Индукция синтеза IP-10 может быть использована как тест на активность IFNγ. IP-10 определяется при различных реакциях иммунной системы и при активации кератиноцитов. В норме кератиноциты эпидермиса не продуцируют IP-10. В опытах in vivo у мышей было показано, что основной синтез IP-10 происходит в печени и почках после внутривенной инъекции воспалительного агента или IFNy. Следовательно, IP-10 может играть важную роль в реакции печени и почек на системные воспаления. Было показано, что IP-10 принимает участие в механизме развития гиперчувствительности замедленного типа. Уровень 110 белка повышен при псориазе, характеризующимся инфильтрацией нейтрофилов. Однако IP-10 не влияет на активацию нейтрофилов. Возможно, IP-10 принимает участие в регуляции роста гематопоэтических клеток- предшественников. In vitro, в присутствии фактора роста стволовых клеток (SCF), SCF+эритропоэтин и GM-CSF этот фактор подавляет образование колоний СD34 + -клеток. IP-10 можно рассматривать и как потенциальный эндогенный ингибитор ангиогенеза. Основные хемокины и их функции отражены в табл. 2.3. Таблица 2.3. Основные хемокины и их функции Хемокины Клетки-продуценты Объекты воздействия хемокинов Основные функции IL-8 Моноциты, макрофаги, фибробласты, кератиноциты, эндотелиальные клетки Нейтрофилы, неактивированные Т- лимфоциты Мобилизация и активация нейтрофилов, способствует ангиогенезу RANTES Т-клетки, эндотелиальные клетки, тормбоциты Моноциты, NK- клетки, Т-клетки, базофилы, эозинофилы Вызывают дегрануляцию базофилов, активируют Т- клетки MCP-1 Моноциты, макрофаги, фибробласты, кератиноциты Моноциты, NK- клетки, Т-клетки, базофилы, дендритные клетки Активируют макрофаги, стимулируют высвобождение гистамина из базофилов, активируют Th2- иммунный ответ MIP-1α Моноциты, макрофаги, Т-клетки, тучные клетки, фибробласты Моноциты, NK- клетки, Т-клетки, базофилы, дендритные клетки Активирует Th1- иммунный ответ MIP-1β Моноциты, макрофаги, нейтрофилы, эндотелиальные клетки Моноциты, NK- клетки, Т-клетки, дендритные клетки Лиганд-рецепторные системы 111 Межклеточные контактные взаимодействия при иммунном ответе можно объединить в три группы: 1) взаимодействия, связанные с презентацией антигена. В них участвуют вспомогательные клетки (дендритные, макрофаги, В-лимфоциты) и Th; 2) кооперация лимфоцитов, т.е. взаимодействие Th с В-лимфоцитами и предшественниками Т-киллеров; 3) взаимодействие киллеров с клетками-мишенями в процессе их распознавания и разрушения. В осуществлении Т-В кооперации основная роль принадлежит взаимодействию двух пар молекул: CD80/CD86 В-клеток и CD28 Т-клеток, а также CD40 В-клеток и CD40L Т-клеток. sCD28, sCD80, sCD86. Основную роль в осуществлении костимуляции отводят взаимодействию корецептора CD28 Т-клетки с молекулами CD80 (В7-1) и CD86 (В7-2) антигенпрезентирующих клеток (АПК). Молекула CD28 присутствует на поверхности всех покоящихся CD4 + - клеток и 70% CD8 + - клеток. После активации на Т-клетках появляется другая молекула со сходной структурой – CTLA-4. Стимулирующий эффект CD28 состоит в продлении и усилении продукции IL-2 и других цитокинов; эта стимуляция, по-видимому, имеет также существенное значение для предотвращения индукции толерантности. Несмотря на то, что взаимодействие CD28-B7 крайне важно, нокаутные мыши, лишенные гена CD28, все же реагируют на антиген, хотя для этого требуется большее его количество. Следовательно, стимуляция CD28 не обязательна для активации даже непримированных Т-клеток. Возможно, у лишенных CD28 мышей роль CD28-B7 в качестве костимулирующего сигнала выполняют другие сигнальные молекулы. CTLA-4 – ингибирующий рецептор, который ограничивает Т- клеточную активацию. Таким образом, вначале молекула CD28, экспрессируемая конститутивно, взаимодействует с В7, что ведет к 112 активации Т-клеток, однако вызванная активацией экспрессия молекулы CTLA-4, обладающей более высокой аффинностью, лимитирует степень активации, так как имеющийся антиген В7 взаимодействует теперь с CTLA- 4. О значении этой молекулы свидетельствует тот факт, что у лишенных CTLA-4 мышей развивается лимфопролиферативное расстройство, обусловленное отсутствием эффективной инактивации делящихся Т-клеток. sCD40, sCD40L (CD154). Молекула CD40 представляет собой фосфопротеин с молекулярной массой 48 кDа. Она экспрессируется не только на В-лимфоцитах, но и на клетках эндотелия, макрофагах, дендритных (в основном на фолликулярных) клетках. Ее лиганд CD 154 экспрессируется на активированных Т-клетках, тучных клетках и базофилах. По своей структуре молекула CD40 гомологична рецепторам для TNFa, CD30, FAS-рецептору и др. В отличие от рецептора TNFa I типа в цитоплазматическом участке CD40 отсутствует «домен смерти», определяющий передачу сигнала к апоптозу. Сигнал, передаваемый в В-лимфоцит через молекулу CD40, обусловливает основные события Т-В-взаимодействия. Такой сигнал в конечном итоге обеспечивает включение в В-лимфоцитах ряда событий первостепенной важности: переключение классов иммуноглобулинов, индукцию пролиферации и дифференцировки при гуморальном иммунном ответе. Этот сигнал важен также для развития В-клеток памяти, формирования зародышевых центров, защиты В-лимфоцитов от апоптоза. Аналогичный сигнал, генерируемый в макрофагах, эндотелиальных клетках и фибробластах, включает активационные события, важные для осуществления воспалительной реакции. Обсуждается потенциальная вспомогательная роль CD40L при В-клеточных опухолях, кроме того, было обнаружено, что молекулярный дефект при X-связанном гипер-IgM синдроме относится к гену CD40L, его функции затрагиваются в В-клеточных гибридомах, при хроническом лимфоцитарном лейкозе, а так же при различных аутоиммунных заболеваниях. Предполагается, что sCD40L 113 является потенциальным индикатором риска развития сердечнососудистых заболеваний, его уровень sCD40L повышен при сердечно-сосудистых заболеваниях: инфаркте миокарда, сердечной недостаточности, инсульте. CD27 - член суперсемейства TNF-рецепторов, экспрессируется на большинстве Т-клеток и на всех NK-клетках. Проводя ко-стимуляторный сигнал в Т-клетки, CD27 индуцирует продукцию INFy. Его лиганд, молекула CD70, экспрессируется на лимфомных клетках и Т-клетках, инфицированных вирусом иммунодефицита человека. Эктопическая экспрессия CD70 на лимфомных Т-клетках приводит к отбраковке этих клеток, опосредованной NK-клетками и/или Т-клетками в зависимости от типа опухолевых клеток. Иммунизация СD70-экспрессирующими опухолевыми клетками приводит к индукции Т-клеточной памяти. Повышенная концентрация sCD27 в сыворотке обнаружена у пациентов при В-клеточных лимфомах, уровень sCD27 строго корреллирует со степенью тяжести развития заболевания. Было показано, что уровень маркера повышен у пациентов при хронических вирусных инфекциях, например, ВИЧ или инфекция HTLV-I, синдроме Шегрена, заболеваниях щитовидной железы. sCD30, sCDSOL. При определении антигена CD30 было показано, что его зрелая форма представляет собой трансмембранный белок 120 кДа преобразованный из цитоплазматического предшественника м.м. 84 кДа в основном путем гликозилирования. Идентифицированный лиганд CD30 (CD30L) выявил значительную гомологию с TNFα, TNFβ, FasL, CD40L, CD27L и 4-1ВВ1. CD30L экспрессируется на активированных Т- клетках. Взаимодействие цитокинового рецептора CD30 со своим лигандом имеет плейотропные биологические эффекты, такие, как, например, дифференцировка, активация, пролиферация и клеточная гибель. В CD30 + клеточных линиях связывание CD30L индуцирует гибель клеток в процессе апоптоза. Более того, CD30 вполне может быть вовлечен в контролирование CD40/CD40L сигнала, пролиферацию Т-клеток, созревание В-клеток, индуцированное Т-клеточными 114 цитокинами. Таким образом, CD30 передает информацию, необходимую для иммунного ответа. Экспрессия CD30 строго зависит от активации и пролиферации Т- и В- клеток . Появляется все больше данных о клиническом использовании молекулы CD30, ее потенциальной роли в терапии. Было показано in vitro и in vivo, что 85 кДа растворимая форма предшественника CD30 (sCD30) обнаруживается в CD30 + клетках. Концентрация sCD30 в сыворотке может быть использована как маркер CD30 + клеток, присутствующих в организме (табл.2.4). Таблица 2.4. Определение растворимых ко-стимулирующих молекул при различных заболеваниях Ко-стимулирующие молекулы Заболевания sCD27 Неходжкинская лимфома, синдром Шегрена, СПИД, дисфункция почек sCD30 Прогноз отторжения трансплантанта, атопические дерматиты, хронические гепатиты, эмбриональная карцинома, ходжкинская лимфома, СКВ, ревматоидный артрит, малярия sCD28 Артриты sCD40 Почечная недостаточность sCD40L Сердечно-сосудистые заболевания, инсульт, диабет, метастазы в кость sCD137 Рассеянный склероз, лейкозы sCD80 Артриты sCD134 (OX40) Т-клеточная лимфома, ревматоидный артрит, СПИД, миокардиты sCD152 (CTLA-4) Аутоиммунные заболевания щитовидной железы Матриксные металлопротеиназы. Семейство матрикс-разрушающих протеиназ (MMPs), состоящее из 20 энзимов, обладает деградирующей способностью в отношении почти всех компонентов внеклеточного матрикса, встречающихся в соединительных тканях. По их отношению к субстратам данную группу ферментов можно разделить на коллагеназы (ММР-1, -8 и -13), 115 желатиназы (ММР-2 и -9) и стромелизины (ММР-3 и -10). Коллагеназы расщепляют коллаген типов 1, 2, 3, 7 и 10. Желатиназы расщепляют коллаген 4 типа и денатурированный коллаген. Стромелизины разрушают фибронектин, ламинин, коллаген 4, 5 и 7 типа, а также протеогликаны. Помимо сходства на уровне аминокислотной последовательности, все ММР образуются из неактивных предшественников, которые превращаются вактивные субстрат-деградирующие протеиназы под воздействием внеклеточных факторов. Источниками образования MMPs являются многие клетки, включая фибробласты, макрофаги, гладкомышечные клетки сосудистой стенки, нейтрофилы, их продукция увеличивается под влиянием цитокинов. Выделены тканевые ингибиторы металлопротеиназ (TIMP), которые блокируют активность протеаз и, таким образом, участвуют в регуляции производимого ими эффекта. Учитывая, что данные ферменты активно образуются при воздействии воспалительных цитокинов, определение уровней предшественника ММР-1 может использоваться для оценки активности цитокинов. Предшественник матриксной металлопротеиназы-1 (ргоММР-1). ММР-1 (также известная как интестинальная коллагеназа, коллагеназа позвоночника, фибробластов и коллагеназа I) синтезируется фибробластами, хондроцитами, макрофагами, кератиноцитами, эндотелиальными клетками и остеобластами. Синтез ММР-1 стимулируется разными агентами, включая цитокины, например, эпидермальным фактором роста, интерлейкинами и TNFα, химические соединения, такие как цАМФ и эфиры форбола. ММР-1 ингибируется TIMP-1 и TIMP-2, а также α2-макроглобулином. ММР-1 принимает участие в деградации коллагеновых нитей в процессе ремоделирования экстрацеллюлярного матрикса. Уровень ММР-1 определяют при ревматоидном артрите, остеоартрите, инвазии опухоли, изъязвлении роговицы, тканевом ремоделировании, воспалительных заболеваниях кишечника, атеросклерозе, аневризме и рестенозе. К тому же, ММР-1 может 116 также расщеплять другие субстраты: казеин, желатин, энтактин, и линк-протеин хряща. Матриксная металлопротеиназа-2 (ММР-2). ММР-2 (желатиназа) прежде всего экспрессируется в мезенхимальных клетках (главным образом в фибробластах) в период развития и регенерации ткани. Также синтезируется нейтрофилами, макрофагами и моноцитами. ММР-2 необходима для ингибирования процесса ангиогенеза в опухолях, и её уровень повышен в эндотелии сосудов опухоли и в моче пациентов с различными опухолевыми образованиями. Вместе с ММР-9, она участвует в деградации коллагена IV типа, главного компонента базальных мембран и желатина (денатурированного коллагена). ММР-2 может также разрушать другие типы коллагенов (V, VII и X), эластин и фибронектин. Она участвует в процессинге многих других молекул, модулируя их функции различными способами. Например, она расщепляет моноцитарный хемотаксический белок-3, что приводит к уменьшению воспаления и обеспечивает вазоконстрикцию, соответственно. Матриксная металлопротеиназа-3 (ММР-3). ММР-3, также называемая стромелизином-1, является членом семейства матрикс металлопротеиназ. ММР-3 катализирует деградацию многих компонентов соединительной ткани, включая протеогликаны, линк-белок, коллаген типов II, IV, IX и XI, ламинин и фибронектин. ММР-3 может также влиять на деградацию экстрацеллюлярного матрикса через активацию проколлагеназы-1. ММР-3 секретируется как профермент массой 57 kDа и активируется in vivo путём ограниченного протеолиза тканевыми и плазматическими эндопептидазами. Активность ММР-3 инигибируется TIMP, который взаимодействует с активной ММР-3 в стехиометрическом соотношении 1:1. Полагают, что равновесие между ММР-3 и TIMP - определяющий фактор в разрушении межклеточного матрикса. Активность ММР-3 также может ингибироваться α2-макроглобулином. Считают, что ММР-3 играет важную роль 117 в естественных процессах тканевого ремоделирования и патологических процессах: остеоартритах и ревматоидных артритах. Матриксная металлопротеиназа-7 (ММР-7). Структурно ММР-7 - одна из самых маленьких MMPs, состоящая из двух доменов: про-домена и каталитического домена. ММР-7 экспрессируется в эпителиальных клетках нормальных и патологически измененных тканей. ММР-7 синтезируется различными опухолями: молочной железы, толстого кишечника, простаты, желудка, верхнего дыхательных путей и пищевода, легких и кожи. ММР-7 способна к утилизации большого ряда белков экстрацеллюлярного матрикса: коллагена IV типа, желатинов, ламинина, аггрекана, энтактина, эластина и верзикана. Она активирует другие протеиназы типа: активатора плазминогена урокиназного типа и про-ММР-1, -2, -9, а также разрушает субстраты типа остеопонтина. ММР-7-опосредованное разрушение Fas-лиганда защищает клетки опухоли от цитотоксичности химио-терапевтических препаратов и усиливает апоптоз эпителиальных клеток Матриксная металлопротеиназа-8 (ММР-8). ММР-8 (также известная как нейтрофильная коллагеназа и коллагеназа 2) накапливается внутри клеток полиморфноядерных лейкоцитов (PMNs) в виде неактивного профермента в специфических гранулах. PMNs играют существенную роль в фагоцитозе и обладают высокой способностью к инфильтрации соединительной ткани. Различные агенты, такие как IL-1 и IL-8, TNF-a, и GM-CSF стимулируют высвобождение ММР-8 из нейтрофилов - ключевого фермента, начинающего разрушение экстрацеллюлярного матрикса, особенно при патологических воспалительных процессах, ревматоидном артрите и остеоартрите. ММР-8 может расщеплять белки, такие как фибронектин, хрящевой аггрекан и серпины, а также пептиды типа ангиотензина и субстанции Р. Матриксная металлопротеиназа-9 (ММР-9). ММР-9 (также известная как желатиназа В) секретируется как зимоген массой 92 kDa. Субстраты для ММР-9 включают денатурированный коллаген I типа (желатин), нативные 118 коллагены типов IV, V, VII, X и XI, фибриноген, витронектин, IL-1 и энтактин, который соединяет ламинин и коллаген IV типа. ММР-9 принимает участие в процессах воспаления, ремоделирования ткани, заживления раны, мобилизации матрикс-связанных факторов роста и процессинга цитокинов. Её экспрессия коррелирует с десмоплазией (неправильная ориентация коллагена), которая сопровождает рак поджелудочной железы, с метастазированием в лимфатические узлы карциномы молочной железы. Уровень ММР-9 может повышаться в жидкости зубодесневых карманов и слюне пациентов с гингивитами и болезнями периодонта. Матриксная металлопротеиназа-10 (ММР-10). ММР-10 (также известная как стромелизин-2 и транзин-2) экспрессируется остеокластами, клетками карциномы головы, шеи и легких человека. Сверхэкспрессия ММР- 10 в роговичном эпителии у больных диабетом может быть главной причиной наблюдаемых изменений при диабетической ретинопатии. Активная ММР-10 способна расщеплять несколько белков, участвующих в заживлении ран: коллаген типов III и IV, желатин, нидоген, ламинин-1, эластин и протеогликаны. Активный фермент также активирует про-ММР-1, -7, -8 и -9. Тканевой ингибитор металлопротеиназы-1 (TIMP-1). Активность MMPs строго контролируется и ингибируется так называемыми ингибиторами тканевых металлопротеиназ (TIMPs), которые могут блокировать разрушение экстрацеллюлярного матрикса. Имеются четыре известных TIMPs (TIMPs 1-4). Все TIMPs состоят из двух доменов, фиксируемых шестью дисульфидными связями. Один домен в основном ответственен за ингибирование, в то время как другой домен может связываться с прожелатиназами, а также стимулировать клеточную пролиферацию. Все соединительные ткани содержат TIMPs. Основные места экспрессии TIMP-1 находятся в яичниках и костной ткани. TIMPs ингибируют развитие опухоли, метастазирование и ангиогенез. TIMP-1 стимулирует синтез ММР-1 в фибробластах |