Контрольная работа по предмету "Иммунология"

Интерлейкин-11 
Интерлейкин-11 (IL-11) – провоспалительный интерлейкин, который регулирует функции Т- и В-лимфоцитов, принимает участие в индукции активности ряда киллерных клеток, является аутокринным фактором для пролиферации мегакариоцитов. Подобно IL-1 и IL-6 принимает участие в индукции синтеза белков острой фазы. Роль IL-11 при опухолевом росте изучена слабо.

Интерлейкин-12 
Интерлейкин-12 (IL-12) – полипотентный активатор клеточного иммунитета с противоопухолевой и антиметастатической активностью. Он усиливает активность Т-киллеров, NK- и LAK-клеток. IL-12 активирует и цитотоксичность макрофагов, а дефицит его продукции макрофагами может значительно снижать противоопухолевую активность. IL-12 оказывает противоопухолевый эффект при раке легкого. Усиление роста опухоли, в частности, рака прямой кишки, ассоциируется со снижением продукции IL-12 и усилением продукции IL-10. Важным свойством IL-12 является усиление экспрессии FasL и индукция апоптоза. Рекомбинантный IL-12 способен препятствовать метастазированию в легкие и лимфатические узлы. Максимальный противоопухолевый эффект IL-12 наблюдается в сочетании с действием IL-2 и IFN-g.

IL-12 ингибирует ангиогенез. Антиангиогенное действие IL-12 реализуется  на уровне рецепторов протеинкиназ, адгезивных молекул, интегринов  и других поверхностных структур, усиления продукции IFN-g.

IL-12 замедляет у онкологических  больных развитие кахексии и  анемии, индуцированной IL-1b и IL-6 .

Интерлейкин-13 
Интерлейкин-13 (IL-13) проявляет выраженную активность в отношении моноцитов и В-лимфоцитов. Индуцирует процессы фосфорилирования. Обладает сходством многих биологических эффектов с IL-4, рецептор IL-13 может быть субъединицей рецептора IL-4. Аффинитет связывания IL-4 и IL-13 с одними и теми же клетками зависит от того, с каким количеством изоформ рецептора происходит связывание. IL-13 не действует на Т-лимфоциты. 
IL-13 ингибирует пролиферацию лейкемических пре-В-клеток.

Интерлейкин-14 
Интерлейкин-14 (IL-14) является фактором роста B-лимфоцитов. Гиперпродукция этого интерлейкина способствует прогрессированию B-клеточной не-ходжкинской лимфомы. Антитела к IL-14 замедляют рост B-клеточной не-ходжкинской лимфомы.

Интерлейкин-15 
Интерлейкин-15 (IL-15) по своим биологическим свойствам очень сходен с IL-2 и во многом является его синергистом, в частности, при индукции активности LAK-клеток. IL-15 усиливает противоопухолевую активность Т-киллеров и NK-клеток, продукцию цитокинов CD4+ лимфоцитами и может проявлять себя как хемоатрактант для Т-лимфоцитов. Продукция эндогенного IL-15 является одним из ключевых условий для синтеза IFN-g.

На цитотоксических Т-лимфоцитах и NK-клетках экспрессируются рецепторы семейства MHC 1 класса, которые ингибируют их киллерную активность - киллинг-ингибирующие рецепторы (KIR). IL-15 способен влиять на экспрессию KIR.

Интерлейкин-16 
Интерлейкин-16 (IL-16) является Т-клеточным хемоатрактантом. Основные продуценты IL-16 – моноциты, CD8+ и B-лимфоциты. Этот интерлейкин усиливает подвижность CD4+ лимфоцитов и в содружестве с IL-2 способствует их активации. У пациентов с III и IV стадией рака молочной железы, кишечника, почки, мочевого пузыря, матки, яичника в сыворотке крови обнаруживают повышенный уровень IL-16.

Интерферон-альфа (IFN-a), гистамин и серотонин усиливают продукцию IL-16.

Интерлейкин-17 
Интерлейкин-17 (IL-17) продуцируется преимущественно CD4+ лимфоцитами и стимулирует гранулоцитопоэз, усиливая образование гранулоцит-колониестимулирующего фактора (G-CSF). IL-17 принимает участие в регуляции активности многих цитокинов - IL-1, IL-4, IL-6, IL-10, IL-12, IFN-g.

IL-17 может приводить к  усилению антителозависимой гибели  опухолевых клеток. Гистамин и  серотонин усиливают продукцию IL-17.

Интерлейкин-18 
Интерлейкин-18 (IL-18) является синергистом некоторых эффектов IL-12, особенно в индукции выработки IFN-g и ингибировании ангиогенеза. Выраженное усиление продукции IFN-g под влиянием комплексного воздействия IL-18 и IL-12 способствует подавлению опухолевого роста.

Интерлейкин-19 
Интерлейкин-19 (IL-19) продуцируется преимущественно моноцитами и по своей биологической функции подобен IL-10. Липополисохариды (LPS) стимулируют синтез этого интерлейкина. Самым сильным стимулятором IL-19 является GM-CSF. IL-19 регулирует функции макрофагов, понижает активность Th-1 и Th-2.

IL-19 усиливает синтез bcl-2 белка и таким образом влияет  на апоптоз как опухолевых  клеток, так и клеток системы  иммунитета.

Интерлейкин-20 
Интерлейкин-20 (IL-20) секретируется преимущественно кератиноцитами и играет важную роль в реакциях воспаления кожи. Синтез IL-20 повышен при псориазе. По своей биологической активности IL-20 имеет сходство с IL-10 и может стимулировать рост опухолей кожи.

Интерлейкин-21 
Интерлейкин-21 (IL-21) выполняет важную роль в регуляции гемопоэза и в иммунном ответе, влияет на развитие лимфоцитов. В противоопухолевой защите он по своей биологической активности наиболее близок к IL-2 и IL-15. IL-21 способствует быстрому увеличению T-лимфоцитов, вызывает быстрое увеличение и созревание NK-клеток, а так же быстрое увеличение популяции зрелых B-лимфоцитов.

Интерлейкин-22 
Интерлейкин-22 (IL-22) продуцируется активированными T-лимфоцитами в острую стадию воспаления. По своей биологической активности отдаленно напоминает IL-10, но в отличие от IL-10, IL-22 не запрещает производство провоспалительных цитокинов моноцитами в ответ на LPS. Кроме того, по своей биологической активности IL-22 отдаленно напоминает интерфероны a, b и g. Роль IL-22 в противоопухолевой защите пока не установлена.

Влияние интерлейкинов на опухолевый рост многогранно, поэтому к иммунотерапии опухолей с использованием интерлейкинов необходимо подходить с глубоким знанием исходного уровня интерлейкинов и механизмов сложного взаимодействия каждого интерлейкина с конкретной опухолью и клетками системы иммунитета.

Следует иметь ввиду, что при применении высоких доз интерлейкинов развиваются побочные реакции, которые могут проявляться в виде озноба, тошноты и рвоты, гипербилирубинемии, олигурии, повышения уровня креатинина, дезориентации, снижения давления. Образование антител против рекомбинантных интерлейкинов значительно снижает эффективность их применения.

Апоптоз

В организме здорового человека клеточный гомеостаз определяется балансом между гибелью и пролиферацией клеток. Апоптоз – программированная клеточная гибель, энергетически зависимый, генетически контролируемый процесс, который запускается специфическими сигналами и избавляет организм от ослабленных, ненужных или повреждённых клеток. Ежедневно примерно около 5% клеток организма подвергаются апоптозу, а их место занимают новые клетки. В процессе апоптоза клетка исчезает бесследно в течение 15-120 минут. TNF-a и Fas-лиганд (CD178) запускают каскад биохимических реакций, финальным этапом которых является дефрагментация хромосом и гибель клетки. На поверхности клеток организма имеются специальные рецепторы для TNF-a: TNF-RI (с молекулярной массой 55-60 кДа) и TNF-RII (с молекулярной массой 75-80 кДа), а для Fas-лиганда рецептор Fas/APO-1 (CD95).

TNF-R и Fas/APO-1(CD95) имеют гомологию  в экстрацеллюлярных доменах, представленную  в виде богатых цистеином доменов, и гомологичную последовательность  в интрацеллюлярной части рецептора.

Рис. 7. Апоптоз

Связывание TNF-a и Fas-лигандов с рецепторами апоптоза активирует интрацеллюлярные "домены смерти" (DED - death effector domain) этих рецепторов: DED, DED1 и DED2 и ряд посредников, включая церамиды, ras, SAPK/JNK, протеиновые тирозинкиназы, катепсин D и протеазы ICE/CED-3 семейства, которые каскадно проводят смертельный сигнал. Цистеиновые протеазы ICE/CED-3 семейства находятся в составе интрацеллюлярной части рецептора апоптоза в неактивной форме, они относятся к интерлейкин-lb расщепляющим ферментам (ICE). Это семейство включает ряд различных типов протеаз, многие протеазы имеют несколько обозначений. Семейство цистеин-аспартат протеаз ещё называют каспазами.

Известно 14 каспаз: 
Caspase-1 (ICE) 
Caspase-2 (Ich-1, Nedd2) 
Caspase-3 (CPP32, Yama, Apopain, SCA-1, LICE) 
Caspase-4 (ICEreI-II, TX, ICH-2) 
Caspase-5 (ICErel-III, TY) 
Caspase-6 (Mch-2) 
Caspase-7 (Mch-3, ICE-LAP-3, CMH-1) 
Caspase-8 (FLICE, Mach-1, Mch5) 
Caspase-9 (ICE-LAP6, Mch6, Apaf-3) 
Caspase-10 (FLICE-2, Mch4) 
Caspase-11 
Caspase-12 
Caspase-13 (ERICE) 
Caspase-14 (Mini-ICE)

Кроме семейства каспаз, в регуляции апоптоза принимает участие семейство Bcl-2 белков, в котором Bcl-2, Bcl-XL, Ced-9, Bcl-w и Mcl-1 белки ингибируют апоптоз, а Bcl-2 гомологи (BH) 1-3, Bax подобный белок, Bak, Bok, и состоящие только из BH3 региона, Bad подобный белок, Bid, Bik, Bim, и Hrk выполняют проапоптозную функцию. 
Активация DED, DED1 и DED2 вызывает каскадную перестройку и активацию протеаз ICE/CED-3 семейства. Первым этапом является превращение неактивной про-каспазы-8 в активную каспазу-8. Каспаза-8 активирует каспазу-3 и Bid. Bid, взаимодействуя с Bax, способствует выходу из митохондрий цитохрома C, который активизирует каспазу-9. В свою очередь, активная каспаза-9 приводит к появлению активных каспаз-3, -6, -7. Далее активные ICE начинают взаимодействовать с рядом внутриклеточных субстратов: поли-(АДФ-рибозо)полимеразой (PARP), участвующей в репарации ДНК и модификации активности некоторых ядерных белков, ламином В1, топоизомеразой I и Р-актином. Все члены семейства ICE/CED-3 протеаз содержат каталитический остаток цистеина и расщепляют субстраты после аспарагиновой кислоты. Специфическое расщепление PARP, ламина В1, топоизомеразы I и Р-актина под действием ICE-подобных протеаз на большие и малые фрагменты приводит клетку к гибели, т. к. большие фрагменты этих субстратов и являются активными нуклеазами, которые разрезают хромосомы на фрагменты. Например, PARP расщепляется CPP32/Yama на два фрагмента - 85 и 24 кДа, из которых апоптоз-специфическим является фрагмент 85 кДа. Активация протеаз ICE/CED-3 семейства может происходить и под действием фосфолипидов, например, церамидов, которые способны активировать CPP32/Yama.

Рис. 8. Церамиды

Свободный сфингозин, образуемый из церамидов в результате его гидролиза церамидазой, так же активирует ICE-подобные протеазы и ускоряет апоптоз.

 

 

Рис. 9. Сфингозины

Важная роль в осуществлении апоптоза принадлежит тироксину (Т4).

Рис. 10. Тироксин

 

Он регулирует функционирование протеиновой тирозинкиназы, важного элемента реализации сигнала смерти. При недостатке этого гормона щитовидной железы происходит подавление апоптоза.

IL-lb блокирует апоптоз. ICE-подобные  протеазы взаимодействуют с IL-lb, а не с PARP, ламином В1, топоизомеразой I и Р-актином, в результате чего  не происходит образования активных  нуклеаз, и клетка избегает апоптоза.

На взаимодействие TNF-a и Fas-лигандов с TNF-R и Fas/APO-1(CD95) и проведение апоптотического сигнала оказывают влияние Bcl и Bax белки. Так, белки Bcl семейств Bcl-2, Bcl-xL и Bcl-xS блокируют выход цитохрома С из митохондрий и таким образом предотвращают превращение про-каспазы-9 в активную форму, отменяя апоптотический сигнал. В свою очередь, Bax белки способствуют выходу цитохрома С из митохондрий и образованию активной каспазы-9, которая инициирует продолжение и активацию апоптотическог каскада, начавшегося с присоединения TNF-a или Fas-лигандов к TNF-R и Fas/APO-1(CD95). Быть или не быть апоптозу, зависит от соотношения Bcl и Bax белков в митохондриях. Преобладание экспрессии белков Bcl семейства блокирует запуск апоптоза, а преобладание экспрессии Bax белков способствует реализации сигнала смерти.

Все эти особенности необходимо учитывать при проведении противоопухолевой терапии. Понимание механизмов апоптоза помогает правильно выбирать элементы комплексной иммунотерапии опухолей, разрабатывать новые средства лечения смертельно опасной болезнь. Например, применение TNF-a будет неэффективным у тех пациентов, которые имеют высокий уровень Bcl-2 и/или IL-lb. Мероприятия, направленные на повышение экспрессии Bax белков и уменьшения уровня Bcl-2 и/или IL-lb, будут повышать эффективность TNF-a терапии.

Теломераза

В основе жизни лежит деление клеток организма. Вся информация о человеке хранится в хромосомах, основными элементами которых являются дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). Высокополимерные ДНК в комплексе с молекулами многочисленных белков и составляют хромосому.

В 1932 году генетик, Нобелевский лауреат Герман Мёллер обратил внимание на особое поведение концевых участков хромосом, которые предотвращали склеивание одних хромосом с другими. Он назвал их "теломерами", что в переводе с греческого означает "концевые частички".

Для деления клетки необходимо, чтобы перед этим произошло удвоение хромосом при помощи фермента ДНК-полимеразы (синтезирующего копию ДНК). Все известные ДНК-полимеразы ведут синтез в направлении от 5' к 3' концу и при этом нуждаются в одноцепочечной ДНК-матрице и 3'-ОН конце праймера (начальном месте прикрепления фермента к нуклеотидной цепи). Функцию праймера выполняет РНК, образуемая ферментом репликативного комплекса – праймазой. После завершения синтеза копий ДНК происходит удаление РНК-праймеров, и дочерние цепи ДНК оказываются недореплицированными, то есть короче материнских на размер РНК-праймера (100-200 нуклеотидов), чем и обусловлено старение организма.

Прогрессивное укорочение теломер является счетно-ограничительным механизмом митотических циклов и играет роль часов, отсчитывающих число делений клетки и продолжительность жизни. При каждом делении теломеры дочерних клеток становятся короче на 100-200 нуклеотидов.

По достижении критической длины теломерной ДНК запускаются процессы остановки клеточного цикла. В 1965 году это впервые установил американский ученый Л. Хейфлик из Института Вистар в Филадельфии. Фибробласты и эпителиальные клетки человека, в культурах in vitro, после 50-60 делений (так называемое "число Хейфлика") необратимо останавливались в G1- или G2-фазах клеточного цикла. Это состояние получило название сенессенса или "репликативного старения", оно обусловлено исчезновением теломер и образованием "липких" концов хромосом, что вызывает их соединение и запуск реакций разрушения ДНК, в результате чего клетка утрачивает способность к репродукции и погибает.