Интерферон и интерлейкин в чем разница
Цитокины: интерлейкины и интерфероны
Цитокины – интерлейкины и интерфероны – общеизвестны пусть не как высокоэффективные, но практически как единственные противоопухолевые средства при меланоме и раке почки. Это лучшее, что привнесла иммунология в онкологию; колониестимулирующие факторы предназначены исключительно для воздействия на стволовые клетки с целью стимуляции кроветворения, необходимость и значимость их безусловна. Интерлейкины имеют общие свойства: синтезируются клетками иммунной системы; активны при очень низких концентрациях; служат медиаторами иммунных и воспалительных реакций, обладают аутокринной, паракринной и эндокринной активностью; действуют как факторы роста и дифференцировки клеток; образуют регуляторную сеть; обладают полифункциональной активностью [96].
Интерлейкины представлены в фармации ИЛ-1b (Беталейкин) и ИЛ-2 (Альдеслейкин, Ронколейкин).
Альдеслейкин (пролейкин) производится путем ферментации в присутствии тетрациклина из полученной с помощью генной инженерии Escherichia colli, ДНК которой содержит ген интерлейкина-2, аналогичный человеческому. Отличие от эндогенного интерлейкина-2 в том, что он имеет другое агрегационное состояние и негликозилирован за счет того, что в процессе генной инженерии заменены два аминокислотных остатка. Точный механизм противоопухолевого действия неизвестен. Считается, что он включает стимуляцию иммунного ответа организма на опухоль.
Эндогенный интерлейкин-2 активирует Т-лимфоциты и NK-клетки, которые распознают и уничтожают опухолевые клетки, способствует увеличению продукции В-лимфоцитами антител, увеличивает продукцию гамма-интерферона и ФНО. Рекомбинантный интерлейкин-2 обладает такой же биологической активностью, что и эндогенный цитокин. Действие альдеслейкина включает активацию клеточного иммунитета с выраженным лимфоцитозом, эозинофилией и тромбоцитопенией. Самый эффективный препарат при метастатическом почечно-клеточном раке, повсеместно введен в стандарты лечения [20].
Лечение сопряжено с высокой токсичностью, что действительно ограничивает его применение наряду с крайне высокой стоимостью [21,97]. Альдеслейкин в результате повышения проницаемости капилляров вызывает дозозависимый синдром «подтекания» капилляров (СПК), приводящий к образованию экстравазата и способствующий снижению сосудистого сопротивления. Полагают, что с гипотензией и сниженной перфузией органов, возникающих в результате СПК, связаны многие токсические эффекты: аритмии, стенокардия и инфаркт миокарда; дыхательная недостаточность, требующая интубации; желудочно-кишечные кровотечения и инфаркты кишечника; почечная недостаточность и психические реакции. СПК развивается сразу после начала лечения, вызывая вначале снижение артериального давления до 2-12 часов. В результате образования экстравазата развиваются отеки и выпот, у некоторых больных возможен плеврит и асцит. Секрецией ФНО и интерлейкина-1 можно объяснить гемодинамические эффекты, сходные с регистрируемыми при септическом шоке.
Нарушение функции нейтрофилов может увеличить риск развития диссеминированной бактериальной инфекции. Лечение альдеслейкином в высоких дозах должно проводиться в стационарах, где оказывают высокоспециализированную помощь, имеющих оборудование для проведения интенсивной терапии врачами, обладающими опытом работы в кардиологии, пульмонологии.
Ронколейкин – отечественный рекомбинантный ИЛ-2, является полным структурным и функциональным аналогом эндогенного интерлейкина-2. Препарат оказывает прямые и опосредованные эффекты на иммунную систему [137]. Прямые: активация клональной пролиферации Т-лимфоцитов, стимуляция клеточной дифференцировки цитотоксических лимфоцитов, стимуляция клональной пролиферации В-лимфоцитов, увеличение функциональной активности фагоцитов, уменьшение уровня спонтанного апоптоза Т-хелперов. Непрямые: коррекция субполяции Т-хелперов, коррекция профиля цитокинов, интенсификация процессов дифференцировки эозинофилов и т.д.
Лекарственное средство обладает выраженной иммунокоррегирующей активностью всех видов бактериального, вирусного и противогрибкового иммунитетов [137].
Используется для профилактики иммунного дефицита однократно или дважды с интервалом 2-3 суток по 250 тыс. МЕ [137]. Для компенсации иммунодефицита – 2-3 раза с перерывом в 48 часов в дозе 250-500 тыс. МЕ. При инфекциях, в зависимости от тяжести, начиная с 500 тыс. МЕ до 2,5 млн. МЕ.
Токсические реакции – характерные для всех ИЛ-2.
ИЛ-1b (Беталейкин) повышает продукцию ИЛ-6 и эндогенного КСФ, при посредстве которых усиливается пролиферация и дифференцировка клеток, относящихся к различным росткам кроветворения, в том числе плюрипотентных стволовых клеток. Под действием Беталейкина восстанавливается число гранулоцитов, лимфоцитов и тромбоцитов, но только при наличии достаточного количества клеток-предшественников. Особенность Беталейкина – протекторный эффект с индукцией быстрого восстановления гранулоцитов: при лейкопении 2 степени – на 5 день, 4 степени – 12 день [72,132]. После прекращения стимуляции гранулоциты могут вернуться к исходному уровню.
Беталейкин мало изменяет уровень иммунитета, имевшаяся Т-клеточная иммунодепрессия может сохраниться. Но функциональная активность нейтрофильных гранулоцитов, а именно миграция, бактерицидность и фагоцитоз, возрастают существенно.
Препарат существенно ускоряет заживление ран при гнойно-септических хирургических инфекциях (на 3-4 дня раньше накладываются вторичные швы), снижается послеоперационная летальность, значительно улучшается состояние больных [133]. Беталейкин можно вводить в полость плевры при эмпиеме, в абсцессы, в том числе легочные, при этом не отмечается системной токсичности. Мазь беталейкина способствуют быстрому очищению и заживлению ран.
Стандартный режим терапии: 15-20 нг/кг веса тела больного один раз в сутки на 500 мл изотонического раствора внутривенно капельно в течение 5 дней.
Как и у большинства цитокинов, при лечении 60% больных отмечается гипертермия 2-3 степени, что в два раза чаще, чем при использовании лейкомакса; ознобы – у 80%; артралгии – у 10%, что сравнимо с лейкомаксом.
Беталейкин в настоящее время практически не используется в связи с наличием более эффективных и менее токсичных колониестимулирующих препаратов, несмотря на то, что эффекты Беталейкина и КСФ несколько различаются [132]. В отличие от КСФ, использование которых приводит к тромбоцитопении, ИЛ-1b стимулирует тромбопоэз и усиливает фагоцитоз и хемотаксис лейкоцитов.
Все интерфероны – секреторные гликопептиды – подразделяются на три группы: alfa-, beta- и gamma- интерфероны. ИФН-аlfa (продуцируется лейкоцитами) и ИФН-beta (продуцируется фибробластами) образуются в ответ на обработку клеток вирусами и называются интерферонами I типа. Они обладают иммунорегуляторной, противоопухолевой, противовирусной, радиопротективной активностью. Основной биологический эффект интерферонов I типа – подавление синтеза вирусных белков (антивирусное) и опухолевых клеток (антипролиферативное) за счет взаимодействия со специфическими мембранными рецепторами, повышение активности цитотоксических лимфоцитов (иммуномодулирующее), стимуляция апоптоза, уменьшение образования фиброзной ткани [96,127]. Антипролиферативное действие препараты ИФН оказывают на клетки лимфоидного ряда, меньше – на миелоидные и совсем небольшое влияние – на эритроциты.
Интерфероны вырабатываются макрофагами и лимфоцитами. В норме макрофаги, Т-хелперы и нейтрофильные фагоциты последовательно с помощью цитокинов осуществляют неспецифический клеточный иммунитет. В физиологических концентрациях интерфероны являются активаторами эффекторов цитотоксичности и В-лимфоцитов, в высоких тормозят дифференцировку и активность всех иммунных эффекторов.
В терапии ряда опухолей человека ИФН I типа имеют главенствующую роль. Эндогенные интерфероны имеют высокую биодоступность, оказывая действие через специфические мембранные рецепторы, не кумулируются. Для интерферонов I типа существует один рецептор, для гамма-интерферонов имеется свой «персональный» мембранный рецептор. При ежедневном введении высоких доз (1 млн. ЕД) число рецепторов снижается и только через 2-3 суток приходит к норме. Поэтому высокие дозы ИФН следует вводить с интервалами, иначе позитивных результатов лечения не ожидается.
ИФН-gamma, вырабатываемый зрелыми и незрелыми Т-лимфоцитами, NK-клетками и, возможно, макрофагами, имеет другие иммунорегулирующие функции и обладает за счет этого меньшей противоопухолевой активностью. Но антипролиферативный потенциал интерферона-gamma в 10-20 раз выше, чем у ИФН-аlfa (не следует путать антипролиферативную и противоопухолевую активности). Основные функции: активация мононуклеарных фагоцитов, повышение экспрессии МНС I и II, активация нейтрофилов и NK-клеток, дифференцировка Т- и В-лимфоцитов [96]. ИФН-gamma относится ко II типу.
Из alfa-интерферонов в медицине применяются Интерферон Аlfa, Интерферон-alfa-2a (Роферон-А), Интерферон-alfa-2b (Интрон-А, Реальдирон, Виферон), Интерферон-alfa-2c (Берофор), интерферон-alfa-n1 (Веллферон), интерферон-alfa-n3 (Альферон N).
Все интерфероны-альфа классифицируются по способу получения на природные и рекомбинантные. Природные в свою очередь делятся на лимфобластоидные, лейкоцитарные (нативные, концентрированные) и диплоидные. Нативные имеют невысокую удельную активность, но сохраняют натуральные цитокины, за счет чего сохраняют иммунологические свойства. Концентрированные имеют более высокую активность, но из-за удаления цитокинов утрачивают иммунобиологические свойства.
Таблица 1. Лекарственные препараты интерферона-альфа.
| Подтип интерферона-альфа | Препарат | Отличительные особенности |
|---|---|---|
| Рекомбинантный aльфа-2а | Роферон А | Из бактериальных штаммов Escherichia coli |
| Рекомбинантный альфа-2b | Интрон А | Из бактериальных штаммов Escherichia coli |
| Реальдирон | Из бактериального штамма Pseudomonas putida | |
| Реаферон | Из бактериального штамма Pseudomonas pseudomallei | |
| Виферон | Из бактериального штамма Pseudomonas pseudomallei с мембраностабилизирующими добавками | |
| Рекомбинатный альфа-2с | Берофор | Из бактериальных штаммов Escherichia coli |
| Природный альфа-1n | Веллферон | Из культуры человеческих лимфобластоидных клеток Namalwa, индуцированных вирусом Сендай |
| Природный aльфа-3n | Альферон, Эгиферон | Из нормальных лейкоцитов человека, индуцированных вирусом Сендай |
| Природный альфа | Альфаферон | Из нормальных лейкоцитов крови человека |
| Лейкинферон | Из нормальных лейкоцитов крови человека в комплексе с цитокинами |
Интерферон Alfa (смесь различных подтипов натурального alfa-ИНФ из лейкоцитов крови человека) изменяет свойства мембран клеток, повышает активность макрофагов и NK-клеток, что позволяет применять интраназальную форму для профилактики и лечения гриппа и ОРВИ. Пожалуй, это самое «древнее» и повсеместно применяемое иммуностимулирующее средство. Эффективен также при вирусном гепатите, саркоме Капоши, лимфомах. Редко, но применяется при лечении интраэпителиальных поражений шейки матки [126]. Отмечена чувствительность к нему гипернефромы и меланомы, но в современной практической онкологии с появлением рекомбинантных форм утратил свою значимость и потому, что содержит примеси белков крови, продукты лимфоцитов, вирусы Синдай и протеины эмбриональных клеток, в которых культивировался вирус, и потому, что 20 литров клеточной суспензии получают от 100-200 доноров. Чтобы получить 1 грамм чистого интерферона, необходимо взять кровь у 200 тысяч доноров [68].
Под названием Альфаферон производится итальянской фирмой Ismunit, в России Человеческий лейкоцитарный интерферон (ЧЛИ) выпускается НПФ «Интеркор».
Имеет инъекционную форму и суппозитории, в основном для терапии вирусных гепатитов. Ингаляции защищают от гриппа, мазь эффективна при хроническом тонзиллите, афтозном стоматите, герпесе.
Натуральный альфа-интерферон из лейкоцитов человека в комплексе с цитокинами Лейкинферон производится в России. Интерлейкины: ИЛ1, ИЛ6, ИЛ12; фактор некроза опухоли, фактор ингибирования миграции макрофагов МИФ и фактор ингибирования миграции лейкоцитов ЛИФ – комплекс цитокинов I фазы иммунного ответа – содержится в лейкинфероне в естественных соотношениях, которые не нарушены в процессе очистки.
Препарат при парентеральном введении снижает уровень циркулирующих ИФН и восстанавливает ИФН-продуцирующую способность лейкоцитов, как для альфа-, так и для гамма-ИФН. Повышает дифференцировку и активность Т-лимфоцитов (на 3-4 сутки), стимулирует фагоцитарную функцию макрофагов, снижает число циркулирующих иммунных комплексов, стимулирует кроветворение на ранних этапах [129]. Максимальный гемопоэтический эффект достигается на второй неделе терапии.
Препарат существенно ускоряет заживление ран, почти в два раза ускоряет процессы восстановления при гнойных хирургических заболеваниях [117,119,120]. В 2-3 раза сокращает сроки постлучевой реабилитации, при химиотерапии улучшает качество жизни, снижает частоту оппортунистических и вирусных инфекций, нормализуя иммунные показатели [118,125].
Препарат, в зависимости от цели, используется в нескольких режимах: с целью профилактики иммунодефицита – трижды в течение года по 5 инъекций; через день – для предупреждения цитопении. У онкологических больных может использоваться короткими курсами на протяжении всей жизни. Дозировка препарата – 10 тыс. МЕ.
Противовирусный потенциал препарата невелик, но для профилактики гриппа можно применять мазь Лейкинферона или раствор для инъекций (закапывается в нос или глаза). Мазь также пригодна для лечения кожных вирусных поражений.
Роль Роферона-А (alfa-2a) и Интрона-А (alfa-2b) общеизвестна как высокоэффективного средства для лечения меланомы, рака почки, саркомы Капоши, базалиомы и т.д. [22, 71]. При трех гематологических заболеваниях – волосато-клеточный лейкоз, хронический миелолейкоз, эссенциальная тромбоцитемия – монотерапия интерфероном приводит к полным ремиссиям у 80-90% больных. При терапии множественной миеломы, хронического лимфолейкоза и неходжкинской лимфомы достоверно увеличивает продолжительность ремиссии, достигнутой в результате химиотерапии.
Интерфероны запускают каскад внутриклеточных реакций, обуславливающих антипролиферативное, иммуномодулирующее, антиангиогенное, противовирусное действия. Антипролиферативное действие проявляется в замедлении клеточного цикла, блокировании эссенциальных энзимов, экспрессии онкогенов. Экспрессия лейкоцитарных антигенов HLA1 класса под воздействием ИФН-альфа повышает чувствительность к цитотоксическим Т-лимфоцитам. Экспрессия антигенов HLA II класса ускоряет иммунный ответ. ИФН стимулирует макрофаги, их активность повышается, увеличивается продукция ими цитокинов.
Препараты являются различными подтипами интерферона: Роферон А – альфа-2а, Интрон А – подтип 2b, то есть различаются двумя аминокислотными остатками при полутора сотнях одинаковых. Спектр заболеваний одинаков, токсичность тоже, но есть очень значимое отличие, определяющее их эффективность, – это реакция организма на присутствие препарата – выработка нейтрализующих антител.
Выработка антител существенно сказывается на результатах лечения, высокий титр может говорить о вероятности неблагоприятного ответа. Вырабатывается 2 типа антител: САТ (иммуноглобулин М) и НАТ (иммуноглобулин G); и если САТ не направлены против антигенов и, следовательно, не определяют биологическую активность ИФН, то НАТ существенно снижают противовирусную и антипролиферативную активности. Интрон А абсолютно идентичен человеческому ИФН, поэтому титр антител к Интрону А низкий [56]. Отмечено, что при лечении Рофероном НАТ вырабатывается в несколько раз больше, чем при лечении Интроном [60]. Так, при терапии карциноида эквивалентными дозами Роферона А и Интрона А у 50% больных первой группы выявлен высокий титр НАТ, во второй – 0%, эффективность терапии соответственно 17% и 60% [57]. При лечении рака почки Рофероном НАТ обнаруживают у 33-38%, Интроном – у 5% [58,59].
Оба препарата двумя путями модулируют активность применяемых совместно с ними химиопрепаратов, преимущественно повышая [123]. Прямой путь повышения эффективности связан с регуляцией активности генов при проникновении мембранного рецептора, связанного с интерфероном, внутрь клетки. Последующее количественное и качественное изменение мембранных рецепторов влияет на метаболизм клетки-мишени. Непрямой путь опосредуется через иммунокомпетентные клетки, которые в присутствии интерферонов повышают свою противоопухолевую активность.
Реальдирон и Реаферон, Реаферон ЕС (alfa-2b), по сравнению с Интроном-А, имеют преимущество не только по стоимости, но и спектр их действия несколько ограничен, в него не входят, в частности, меланома, рак яичников и толстой кишки. Препарат производится из бактериальных штаммов Pseudomonas, а не Escherichia сoli, как Интрон.
Продукция антител существенно снижает эффективность терапии [124]. При лечении ежедневно низкими дозами антитела образуются раньше и в большем количестве, чем при лечении высокими дозами с интервалами между введениями. Максимально долго (до 24 часов) препарат остается в сыворотке крови после внутримышечного и подкожного введения. При внутривенном введении – только 1,5-2 часа.
С целью усиления активности и снижения побочных реакций созданы мазевые формы Реаферона на основе ланолина и гидрогеля. Эти мази используются для лечения вирусных поражений кожи, герпеса, профилактики гриппа и ОРЗ. Ланолиновая мазь с противовирусной активностью 5 000 МЕ/г удерживается на коже и слизистых не более 6 часов, поэтому накладывается трижды в день. Мазь на гидрогелевой основе имеет активность 10 000 МЕ/г, образует пленку, удерживающуюся до 12 часов и не стираемую одеждой, соответственно накладывается только 2 раза в сутки [60].
Виферон – ректальные свечи Реаферона – содержит кроме интерферона токоферол ацетат и аскорбиновую кислоту, что повышает противовирусную активность за счет антиоксидантного и мембраностабилизирующего действия витаминов в 10-14 раз.
Спектр детских инфекций, при которых используется Виферон, поразителен: пневмонии различной этиологии, вирусные гепатит, герпес, цитомегаловирусная инфекция, токсоплазмоз, хламидиоз, дифтерия, паротит, клещевой энцефалит и пр.
Берофор (alfa-2c) – рекомбинантный альфа-2с интерферон из бактериальных штаммов E.сoli. Имеет сходный с рофероном, интроном и реафероном спектр противоопухолевого действия, но на практике используется преимущественно в терапии папилломатоза гортани и волосато-клеточного лейкоза. Обладает противовирусным действием.
В конце 90-х годов возникло подозрение, которое катастрофически сказалось на его использовании, что человеческий лимфобластоидный интерферон Веллферон (alfa-n1), по сравнению с рекомбинантными формами, полученными из бактерий, в генетический аппарат которых встроен ген человеческого интерферона, не может гарантировать абсолютную чистоту от внутриклеточных инфекций. Между тем контаминация лимфобластоидного интерферона вирусами полностью исключается тщательной обработкой. Степень очистки препарата достигает 98%.
Препарат получают, воздействуя индуктором интерферона парамиксовирусом Сендай на суспензию культуры клеток Namalwa, которые представляют собой трансформированные вирусом Эпштейна-Барра лимфобластоидные клетки человека. Впервые клеточная линия была получена из клеток лимфомы Беркитта африканского мальчика по имени Namalwa. В настоящее время существует стандартизованная культура клеток Namalwa клеточного банка Master Cell Bank.
Веллферон стимулирует активность макрофагов и NK-клеток, при волосато-клеточном лейкозе непосредственно действует на опухолевые клетки. При вирусном гепатите повышает резистентность не зараженных вирусом клеток, воздействует на РНК вируса и предотвращает его репликацию.
Препарат представляет собой смесь 18 подтипов интерферона, тогда как рекомбинантные формы – один подтип. Это различие, возможно, и обуславливает то, что при лечении Веллфероном нехарактерно образование антител (НАТ).
Спектр действия и токсические реакции практически идентичны роферону А и интрону А.
Альферон N (alfa-n3) получают из пула лейкоцитов человека, индуцированных в результате неполной инфекции птичьим вирусом Сендай. Процесс получения препарата включает иммуноаффинную, с использованием мышиных моноклональных антител, и гельфильтрационную хроматографии. Содержит 14 природных подтипов. Ингибирует репликацию вирусов в инфицированных клетках, повышает фагоцитарную активность макрофагов и усиливает специфическое цитотоксическое действие лимфоцитов на клетки-мишени. Под названием Эгиферон выпускается венгерской «EGIS».
Применяется для местной терапии больших остроконечных кондилом: дозу 250 000 МЕ дважды в неделю вводят в основание бородавки 8 недель. Для терапии множественных бородавок предпочтительнее Интрон А, когда под каждую бородавку вводится трижды в неделю 12-16 недель 1 млн. МЕ.
Иммуномодулирующая активность ИНФ Beta обусловлена активацией фагоцитоза, стимуляцией образования антител и лимфокинов. Оказывает умеренное антипролиферативное действие при внутриэпителиальном раке шейки матки, раке почки, глиобластоме, волосато-клеточном лейкозе.
При раке молочной железы можно использовать с целью индукции рецепторов стероидных гормонов. При прогрессировании на тамоксифене 67 больным 3 раза в неделю вводился В-интерферон по 3 млн. ЕД. Эффект достигнут у 67%, время до прогрессирования – 19,6 недель [73].
Имеется сообщение об использовании интерферона-Beta в качестве радиомодификатора при лучевой терапии анального рака у 5 больных. Препарат вводился трижды в неделю по 1-3 млн. ЕД. за 2 часа до лучевой терапии РОД 2 Гр, СОД 30-40 Гр. У всех больных достигнута регрессия разной степени без выраженных осложнений [94]. Но в основном препарат используют как противовирусное средство.
Авонекс связывается на поверхности клеток со специфическими рецепторами и запускает сложный каскад межклеточных взаимодействий, приводящий к экспрессии многочисленных генных продуктов и маркеров.
Бетаферон снижает образование gamma-интерферонов, активирует функцию Т-супрессоров, тем самым ослабляет действие антител против основного компонента миелина. Оба препарата используются при рассеянном склерозе.
Интерферон-gamma Имукин известен как иммунный интерферон. Активирует макрофаги, повышает активность NK-клеток, снижает экспрессию субпопуляции В-лимфоцитов, моноцитов и эозинофилов, стимулирует дифференцировку В-клеток, снижает продукцию IgE. Назначают при хронической гранулематозной болезни, псориазе, лепре.
Согласен Данный веб-сайт содержит информацию для специалистов в области медицины. В соответствии с действующим законодательством доступ к такой информации может быть предоставлен только медицинским и фармацевтическим работникам. Нажимая «Согласен», вы подтверждаете, что являетесь медицинским или фармацевтическим работником и берете на себя ответственность за последствия, вызванные возможным нарушением указанного ограничения. Информация на данном сайте не должна использоваться пациентами для самостоятельной диагностики и лечения и не может быть заменой очной консультации врача.
Сайт использует файлы cookies для более комфортной работы пользователя. Продолжая просмотр страниц сайта, вы соглашаетесь с использованием файлов cookies, а также с обработкой ваших персональных данных в соответствии с Политикой конфиденциальности.
Интерфероны
Цитокины.
Структура и механизм действия большинства цитокинов охарактеризованы достаточно полно. Благодаря использованию методов генной инженерии и современной биотехнологии многие цитокины в настоящее время производятся в виде рекомбинантных препаратов, идентичных эндогенным молекулам, в количестве достаточном для их клинического применения.
Многие микроорганизмы – бактерии, дрожжи, вирусы – используются в качестве реципиентов чужеродного генетического материала с целью получения рекомбинантных штаммов – продуцентов биотехнологической продукции. Так получены рекомбинантные штаммы Е. coli, продуцирующие интерфероны, инсулин, гормоны роста, разнообразные антигены; штаммы В.subtilis, вырабатывающие интерферон; дрожжи, продуцирующие интерлейкины и др.
Использование рекомбинантных цитокинов, обеспечивающих адекватную и целенаправленную медикаментозную коррекцию иммунных дисфункций, повышает эффективность иммунотерапии и лечения в целом. Вводимые в организм цитокины восполняют дефицит эндогенных регуляторных молекул и полностью воспроизводят их эффекты. Это особенно важно в условиях тяжелой или хронической патологии, когда применение традиционных иммуномодуляторов или индукторов синтеза цитокинов бесполезно из-за истощения компенсаторных возможностей иммунной системы. В настоящее время терапия рекомбинантными цитокинами является одним из наиболее перспективных и постоянно расширяющихся направлений иммунофармакологии.
Особое место в свете современных представлений о молекулярных механизмах иммунных реакций принадлежит интерферону гамма (далее – интерферон-y, IFN-y) – регуляторному цитокину иммунного ответа.
На основе рекомбинантного IFN-y создан препарат РЕКОФЕРОН® ГАММА. Рекомбинантный IFN-y в организме животных и человека при терапии и профилактике заболеваний различной этиологии обеспечивает адекватную и целенаправленную медикаментозную коррекцию иммунных дисфункций, восполняя дефицит эндогенных регуляторных молекул и полностью воспроизводя их эффекты. Высокая иммунокорригирующая эффективность, прогнозируемость и селективность его действия обусловлены наличием на клетках специфических рецепторов, и существованием природных механизмов его элиминации. Лекарственные препараты на основе рекомбинантного IFN-y являются мощными средствами патогенетической иммуно-ориентированной терапии и обладают как прямым замещающим действием, так и оказывают различные индуктивные эффекты. В настоящее время они находят широкое применение в лечении инфекционных, онкологических и некоторых других заболеваний животных.
КЛАССИФИКАЦИЯ И РОЛЬ ИНТЕРФЕРОНОВ
В настоящее время известно более 20 интерферонов, различающихся по структуре, биологическим свойствам и преобладающему механизму действия. IFN подразделяют на три типа:
Вирусные интерфероны индуцируются в процессе вирусной инфекции, а синтез интерферонов II типа (IFN-y) индуцируется митогенными или антигенными стимулами. Большинство типов вирусоинфицированных клеток способно синтезировать IFN-a/b в клеточной культуре. В противоположность этому IFN-y синтезируется только некоторыми клетками иммунной системы, включая естественные киллерные (NK) клетки, CD4 Т-клетки и CDS цитотоксические супрессорные клетки.
| Характеристика | IFN-a | IFN-b | IFN-y |
|---|---|---|---|
| Химическое строение | Протеин | Гликопротеин | Гликопротеин |
| Молекулярный вес, кДа | 17,5-23,0 | 23,0 | 20,0-23,0 |
| Число кодирующих генов | более 20 | 1 | 1 |
| Количество подтипов | По крайней мере, 22 у человека, еще несколько определены у животных | 1 | 1 |
| Функциональная форма | Мономер | Димер | Димер |
| Кислотоустойчивость | Есть | Есть | Нет |
| Индукторы | Вирусы (РНК > ДНК), В-митогены | Вирусы (РНК > ДНК), В-митогены | Антигены, Т-митогены |
| Основные источники | Моноциты, В-лимфоциты | Эпителиоциты, моноциты | Т-лимфоциты, NK-клетки |
| Механизм действия | Угнетает синтез белка | Угнетает синтез белка | Усиливает антигены МНС, активизирует цитотоксические Т-клетки, макрофаги и NK-клетки |
МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНТЕРФЕРОНОВ
Противовирусное действие
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 вы-работки 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.
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.
Противовирусный эффект интерферонов обобщен и представлен на схеме ниже.
Эти механизмы интегрально реализуют противовирусный эффект, приводя к подавлению репликации вируса.
Иммуномодулирующее действие
IFN обладают не только противовирусным, но и иммуномодулирующим действием за счет влияния на экспрессию рецепторов главного комплекса гистосовместимости (МНС). 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-y 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 (см. рисунок ниже), в том числе интерферонами, происходит по эстафетному принципу, воздействие цитокина на клетку вызывает образование ею других цитокинов – цитокиновый каскад.
Антипролиферативное и противоопухолевое действие
Антипролиферативный и противоопухолевый эффекты IFN объясняются следующими механизмами:
Антибактериальное действие
В последние годы показано, что IFN обладают также антибактериальным эффектом, в основе которого лежит способность IFN индуцировать активность некоторых ферментов в пораженной клетке:
Кроме того, антибактериальная роль IFN-y 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.
ИММУНОБИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЭНДОГЕННОГО ИНТЕРФЕРОНА ГАММА
Индуцировать выработку IFN-y способны интерфероногенные вещества, антигены, Т-митогены и некоторые цитокины. Продукция IFN-y находится под контролем цитокинов. IL-12 и IL-18 усиливают его экспрессию, а IL-2 способствует реализации функции CD4+ лимфоцитов, активируя выработку IFN-y.
Синтез IFN-y подавляется IL-4, IL-10, дексаметазоном, циклоспорином А, вирусными белками-супрессорами, раковыми клетками.
Фоновое количество IFN-y всегда есть в организме, даже если нет ин-фекции, например, анализ на интерфероновый статус показывает у здоровых людей и животных всегда определяемое количество IFN в крови, оно при стимуляции или инфекции многократно возрастает. Однако при герпе-свирусной инфекции и на последних стадиях опухолевого процесса, количество IFN-y стремиться к нулю, так как вирус герпеса и раковые клетки продуцируют белки, блокирующие синтез IFN-y. Поэтому при герпесвирус-ной инфекции и раке индукторы интерферонов бессмысленны, их нужно вводить в организм извне.
IFN-y обладает сходным с другими IFN биологическим действием (подавление репликации вирусов, антипролиферативное действие, иммуномодулирующий эффект), но IFN-y теснее связан с системой цитокинов и вносит более существенный вклад в иммунорегуляцию.
Биологическая активность IFN-y реализуется через специфические клеточные рецепторы и внутриклеточный сигнальный протеинкиназный каскад, приводящий к активации соответствующих транскрипционных факторов и транскрипции целого семейства генов, кодирующих факторы резистентности к инфекционным агентам и комплементарные цитокины.
Т-лимфоциты и макрофаги. Важнейшей функцией IFN-y является его участие в опосредовании взаимосвязей между лимфоцитами и макрофагами и в регуляции соотношения клеточной и гуморальной составляющих адаптивного иммунного ответа (рис. 1). IFN-y служит стимулятором макрофагов, способствуя проявлению различных функций этих клеток, включая процессинг и презентацию антигенов, выработку цитокинов, генерацию активных форм кислорода и азота. К цитокинам, продукция которых усиливается под влиянием IFN-y, относятся ИЛ-1 и ИЛ-12 (этот цитокин усиливает синтез IFN-y и диффренцировку Т-хелперов в сторону Тх1).
IFN-y повышает экспрессию антигенов МНС I класса, которые играют важную роль в распознавании чужеродных клеток (вирусинфицированные, опухолевые) CD8+ цитотоксическими Т-лимфоцитами и повышает экспрессию антигенов МНС II класса на антигенпредставляющих клетках.
IFN-y снижает секреторную активность Th2, подавляя синтез IgE, IgG(2,4) и IgA. Одновременно IFN-y усиливает развитие Th1-зависимого адаптивного иммунного ответа. IFN-y вместе со своим антагонистом IL-4 поддерживает баланс Th1/Th2.
Цитотоксические Т-лимфоциты и NK-клетки с помощью IFN-y участвуют в реализации цитотоксического эффекта (противоопухолевая и противовирусная активность). При введении в организм IFN-y активность NK-клеток повышается уже через несколько часов.
Моноциты. IFN-y стимулируют экспрессию высокоаффинного рецептора IL-2 (IL-2R) на мембране моноцитов, повышая их восприимчивость к IL-2. В свою очередь IL-2 при воздействии на моноциты стимулирует их способность уничтожать опухолевые клетки и бактерии. В результате стимуляции IFN-y и IL-2 моноциты вырабатывают большое количество биологически активных веществ и медиаторов воспаления: свободные формы кислорода, H2O2, простагландин Е2, тромбоксан В2, TNF-a (фактор некроза опухоли a).
IFN-y активирует продукцию белков острой фазы воспаления, усиливает экспрессию генов С2 и С4 компонентов системы комплемента.
В-лимфоциты. IFN-y ингибирует В-клеточный ответ на IL-4, подавляет продукцию IgE и экспрессию CD23-антигена. Так, при синдроме гиперпродукции IgE и диффузном нейродермите у человека применяется IFN-y, он угнетает синтез IL-4 и IL-5 T-хелперами. IFN-y является индуктором апоптоза дифференцированных В-клеток, дающих начало аутореактивным клонам. Отменяет супрессивный эффект IL-4 на IL-2-зависимую пролиферацию и генерацию лимфокин-активированных киллеров.
Таким образом, играя важную роль в иммунорегуляции, IFN-y является ключевым цитокином клеточного и ингибитором гуморального адаптивного иммунного ответа.
IFN-y имеет решающее значение для врожденного и адаптивного иммунитета против вирусных, бактериальных и некоторых протозойных инфекций.
Противовирусное действие IFN-y заключается в том, что он блокирует репликацию вирусных ДНК и РНК, синтез вирусных белков и сборку зрелых вирусных частиц (схема).
IFN-y влияет на клеточный иммунный ответ, активируя Th1-клетки, NK-клетки, макрофаги, цитотоксические Т-лимфоциты. Он повышает как неспецифическую резистентность, так и антиген-специфический иммунный ответ. При этом IFN-y вызывает цитотоксическое действие на вирус-инфицированные клетки (рис. 3, 4).
Антибактериальное действие IFN-y заключается в его способности индуцировать активность некоторых ферментов в пораженной клетке, что приводит к нарушению метаболизма и разрушению бактериальной клетки. Кроме того, активированные IFN-y цитотоксические Т-лимфоциты и NK-клети реализуют цитотоксический эффект, а активированные макрофаги продуцируют провоспалительные цитокины, активные формы кислорода и азота, простагландины. Эти факторы способствуют развитию воспалительного процесса, ведущего к гибели бактерий.
Антипролиферативный эффект IFN-y 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.
Таким образом, все интерфероны представляют собой группу полифункциональных белковых факторов с выраженным противовирусным и противоопухолевым эффектом разной степени. IFN-a обладает самой сильной противовирусной активностью среди всех интерферонов, а IFN-y имеет более выраженную антипролиферативную активность. Все интерфероны обладают иммунорегуляторным действием разной степени выраженности (мак-симальной обладает IFN-y) – повышает активность макрофагов, Т-лимфоцитов и NK-клеток.
ПРОИЗВОДСТВО РЕКОМБИНАНТНЫХ ИНТЕРФЕРОНОВ
Генетическая инженерия является сердцевиной биотехнологии. Она по существу сводится к генетической рекомбинации, т.е. обмену генами между двумя хромосомами. 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.
Гены, кодирующие те или иные структуры, или выделяют (клонируют) как таковые (хромосомы, плазмиды), или прицельно выщепляют из этих генетических образований с помощью ферментов рестрикции. Эти ферменты, а их уже известно более тысячи, способны резать ДНК по многим определенным связям, что является важным инструментом генной инженерии. В последнее время обнаружены ферменты, расщепляющие по определенным связям РНК, наподобие рестриктаз ДНК. Эти ферменты названы рибозимами.
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-y) в виде рекомбинатной ДНК встраивается в бактериальную клетку Е. coli, которая приобретает новое свойство — продуцировать несвойственное этой клетке вещество (IFN-y), кодируемое экспрессируемым геном (рис. ниже).
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.
Одними из ключевых компонентов иммунного ответа являются Интерлейкин-2 (IL-2), Интерферон гамма (IFN-y) и Интерферон альфа (IFN-a). На их основе были созданы различные цитокиновые рекомбинантные препараты, которые нашли широкое применение в гуманной и ветеринарной медицине, в том числе:
ПРЕПАРАТЫ ИНТЕРФЕРОНОВ
Препараты интерферонов составляют отдельную группу противовирусных средств. Они были созданы на основе расшифровки биохимического строения природных IFN, которые вырабатываются многими клетками крови. IFN представляют собой группу низкомолекулярных пептидов, обладающих противовирусной, иммуномоделирующей и антипролиферативной активностью.
РЕКОФЕРОН® ГАММА – рекомбинантный интерферон гамма (IFN-y), обладает выраженной противовирусной эффективностью, относится к иммуномодуляторам.
IFN-y является регуляторным цитокином, продуцентом которого являются естественные киллерные клетки, CD4, Th1 клетки и CD8 цитотоксические супрессорные клетки. Рецепторы к интерферону гамма имеют макрофаги, нейтрофилы, естественные киллерные клетки, цитотоксические Т-лимфоциты. IFN-y активирует эффекторные функции этих клеток, в частности их микробицидностъ, цитотоксичность, продукцию цитокинов, супероксидных и нитрооксидных радикалов. IFN-y блокирует репликацию вирусных ДНК и РНК, синтез вирусных белков и сборку зрелых вирусных частиц. При этом вызывает цитотоксическое действие на вирус-инфицированные клетки.
Ингибирует В-клеточный ответ на интерлейкин-4, подавляет продукцию IgE и экспрессию CD23-антигена. Является индуктором апоптоза дифференцированных В-клеток, дающих начало аутореактивным клонам. Отменяет супрессивный эффект интерлейкина-4 на интерлейкин-2-зависимую пролиферацию и генерацию лимфокин активированных киллеров. Активирует продукцию белков острой фазы воспаления, усиливает экспрессию генов С2 и С4 компонентов системы комплемента.
Антипролиферативный эффект IFN-y заключается в подавлении роста клеток за счет подавления синтеза РНК и протеинов, а также ингибирования ростовых факторов стимулирующих пролиферацию клеток.