Цитокины и воспаление

          Основная функция этих клеток - фагоцитоз.

Дендритные клетки

 

      

          В T-областях они меняют морфологию и уже как интердигитатные клетки контактируют с T-клетками, презентируя им антиген.

 

 

            К дендритным клеткам относятся:

• клетки Лангерганса;
• интердигитатные клетки.

 

            Клетки Лангерганса из кожи, захватив антиген, мигируют в виде по афферентным лимфатическим сосудам в T-зоны, чтобы презентировать этот антиген T-клеткам CD4+.

Иммуноглобулины 

 

          Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) — это особый класс гликопротеинов, присутствующих на поверхности В-клеток в виде рецепторов, в сыворотке крови и тканевой жидкости в виде растворимых молекул.

           

          Они являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета.

Структура иммуноглобулинов

Классы и подклассы иммуноглобулинов

 

• Существует 5 классов иммуноглобулинов: А, М, G, D, Е.

 

• Внутри классов существуют также разные варианты тяжелых цепей, определяющих разделение на подклассы: это четыре подкласса IgG и два подкласса IgA.

 

• Принадлежность иммуноглобулинов к тому или иному  классу  и подклассу зависит от особенностей строения константной области H-цепи (количества и последовательности аминокислотных остатков, молекулярной массы, количества доменов и дисульфидных мостиков и др. свойств).

Свойства иммуноглобулинов человека

 

 

 

 

 

 

 

 

         

Генетический контроль образования  антител

 

         Существование большого разнообразия антител

     характеризуется мутагенезом в лимфоцитах.

 

        Способность вырабатывать иммунитет к новым инфекциям

     основана на внесении в гены антител случайных изменений —

     мутаций и последующем размножении тех лимфоцитов, у которых

     мутации оказались наиболее удачными.

 

        В опытах с трансгенными мышами американские ученые показали,

     что мутации генов антител начинается с целенаправленной замены

     цитозинов урацилами, после чего, в результате неточной

     репарации ДНК мутации распространяются на расстояние до 30 нуклеотидов.

 

 

Общая характеристика цитокинов

 

         Цитокины – это низкомолекулярные белки, участвующие в формировании и регуляции защитных реакций организма при внедрении патогенов и нарушении целостности тканей, а также в регуляции нормальных физиологических функций. 

         Продуцентами цитокинов являются лимфоциты, макрофаги, гранулоциты, ретикулярные фибробласты, эндотелиальные клетки и другие типы клеток.

 

     Функции цитокинов:

• обеспечивают взаимодействие между иммунокомпетентными клетками
• выполняют роль эффекторных молекул иммунных реакций
• обеспечивают связь иммунной системы со стволовыми кроветворными клетками, с эндокринной и нервной системами
• через них иммунная система оказывает регуляторное влияние на различные органы и ткани

Свойства цитокинов

 

• Способность оказывать воздействие в очень маленьких концентрациях;   

 

•  Плейотропность (способность одного и того же цитокина вызывать различные биологические эффекты);

 

•  Синергизм (эффекты двух цитокинов намного выше, чем сложенные эффекты отдельных цитокинов);

 

• Антагонизм (одни цитокины могут подавлять эффекты других);

 

• Каскадность (действие цитокина на клетку-мишень приводит к продукции этой клеткой другого цитокина, который, воздействуя на вторую клетку, вызывает выработку новых цитокинов);

 

• Избыточность (способность клеток продуцировать цитокины со сходными биологическими эффектами);

 

•  Многие цитокины обладают свойствами гормонов и факторов роста.

Строение цитокинов

 

          В зависимости от пространственной структуры цитокины делят на 4 класса:

 

• молекулы, несущие 4 антипараллельные короткие (15 а/к) спирали (ИЛ-2, ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-5, ГМ-КСФ, М-КСФ, ИНФ-γ) и молекулы, содержащие 4 антипараллельные длинные (более 25 а/к) спирали (ИЛ-6, ИЛ-10, ИЛ-11, Г-КСФ, ИНФα, ИНФβ);

 

• цитокины, молекулы которых несут длинные вытянутые цепи: ИЛ-1α, ИЛ-1β, ТФРβ, ФНОα, ФНОβ, ФРФ, ФРК;

 

• молекулы с короткими α- и β-цепями (ФРЭ, ИЛ-8 и другие хемокины);

 

• молекулы, имеющие мозаичное строение (ИЛ-12, фактор роста глиальных клеток).

Классификация цитокинов

 

• интерфероны;
• колониестимулирующие факторы (CSF);
• хемокины;
• ростовые факторы;
• фактор некроза опухолей;
• интерлейкины

Функциональная классификация  цитокинов

 

Семейства цитокинов

 

Подгруппы

 

Основные биологические функции

 

Интерфероны I типа

 

IFN-α, β, δ, κ, ω, τ, IL-28, IL-29

 

Противовирусная активность, антипролиферативное, иммуномодулирующее действие 

 

Факторы роста гемопоэтических  клеток

 

G-CSF, M-CSF, IL-7, IL-11 

 

Стимуляция пролиферации и дифференцировки  клеток-предшественников в костном  мозге, активация кроветворения 

 

IL-3, IL-5, GM-CSF 

 

Эритропоэтин, тромбопоэтин 

 

Семейство фактора некроза опухолей 

 

TNF, лимфотоксины α и β, Fas-лиганд и др.

 

Провоспалительное действие, регуляция  апоптоза

 

Суперсемейство интерлейкина-1 и  фактора роста фибробластов 

 

FGF3 — FGF23 

 

Активация пролиферации фибробластов  и эпителиальных клеток 

 

IL-1α, IL-1β, IL-18, IL-ЗЗ и др.

 

Провоспалительное действие, активация  специфического иммунитета 

Семейства цитокинов

 

Подгруппы

 

Основные биологические функции

 

Семейство интерлейкина-6

 

IL-6, IL-11, IL-31, онкостатин-М, кардиотропин-1,  leukemia inhibitory factor, ciliary neurotrophic  factor 

 

Провоспалительное и иммунорегуляторное  действие 

 

Хемокины 

 

CC, CXC (IL-8), СХЗС, С 

 

Регуляция хемотаксиса различных  типов лейкоцитов 

 

Семейство интерлейкина-10

 

IL-10, 19,20,22,24,26 

 

Иммуносупрессивное действие 

 

Семейство интерлейкина-12

 

IL-12, 23, 27 

 

Регуляция дифференцировки Т- хелперов 

 

Цитокины Т-хелперных клонов  и регулирующие функции лимфоцитов 

 

Т-хелперы 1-го типа: IL-2, IL-15, IL-21. IFN-γ

 

Активация клеточного иммунитета 

 

Т-хелперы 2-го типа: IL-4, IL-5, IL-10, IL-13

 

Активация гуморального иммунитета

 

IL-2, IL-4, IL-13, IL-7, TSLP, IL-9,  IL-15, IL-21

 

Стимуляция дифференцировки,пролиферации  лимфоцитов, дендритных клеток, NK-клеток, макрофагов и др.

Семейства цитокинов

 

Подгруппы

 

Основные биологические функции

 

Семейство интерлейкина-17

 

IL-17A, B, C, D, E, F

 

Активация синтеза провоспалительных цитокинов

 

Семейство эпидермального ростового фактора

 

EGF, TGF- α и др.

 

Стимуляция пролиферации различных типов клеток

 

Семейство инсулиноподобных ростовых факторов

 

ILGF-I, ILGF-II

 

Стимуляция пролиферации различных типов клеток

 

Суперсемейство фактора роста нервов, тромбоцитарного ростового фактора и трансформирующих ростовых факторов

 

Семейство фактора роста нервов: NGF, мозговой нейротрофический фактор

 

Регуляция воспаления, ангиогенеза, функционирования нейронов, эмбрионального развития и регенерации тканей

 

Факторы роста из тромбоцитов (PDGF), ангиогенные ростовые факторы (VEGF)

 

TGF- β, активины, ингибины

Иммунный ответ

 

 

Регуляция иммунного ответа

 

         Уровни регуляции работы иммунной системы могут быть генетическими, клеточными и медиаторными. 

         Генетический уровень обеспечивается через Т-клетки, при этом активируются гены иммуноглобулинов, которые определяются многообразием специфических антител, и гены, определяющие высоту иммунного ответа. 

         Клеточный уровень обеспечивают Т- хелперы, которые стимулируют В-лимфоциты на образование антител. 

        При медиаторном типе регуляции включаются медиаторы костно-мозгового происхождения, которые обеспечивают созревание Т- и В-лимфоцитов.

Воспаление

 

          Воспаление - это сформировавшаяся в процессе эволюции защитно-приспособительная реакция организма, направленная на локализацию, уничтожение и/или удаление из организма патогенного агента. 

 

          Воспаление характеризуется явлениями альтерации (повреждения), экссудации (просачивания экссудата из мелких кровеносных сосудов) и пролиферации (новообразования). В месте повреждения расширяются сосуды, увеличивается кровоснабжение, происходит замедление кровотока и как следствие — покраснение, местное повышение температуры. Затем увеличение проницаемости стенки капилляров ведёт к выходу лейкоцитов, макрофагов и плазмы в место повреждения.

 

          

Регуляция воспаления

 

        Воспаление регулируют медиаторы воспаления —гистамин и серотонин, непосредственное участие принимают цитокины — брадикинин, калликреин, ИЛ-1 и ТНФ, система свёртывания крови — фибрин, фактор Хагемана, система комплемента, клетки крови —лейкоциты, лимфоциты (Т и В) и макрофаги. В повреждённой ткани усиливаются процессы образования свободных радикалов.

Основные принципы цитокиновой  регуляции в очаге воспаления 

Аллергические реакции

 

        Иммунные реакции в ходе эволюционного развития организмов сформировались как защитные, направленные на элиминацию патогена и поддержание гомеостаза.

 

       Неадекватные иммунные реакции, приводящие к патологическим процессам в тканях, были названы реакциями гиперчувствительности или аллергическими.

Типы аллергических реакций

 

Тип реакции 

 

Механизм развития 

 

Клинические проявления 

 

Тип I Анафилактические реакции 

 

Реакции развиваются в результате  связывания аллергеном IgE, фиксированных  на базофилах, что приводит к  выбросу из клеток биологически  активных веществ