بيت الجمهور 1 السيتوكينات في دم الأشخاص الأصحاء. السيتوكينات: معلومات عامة. الخصائص الوظيفية العامة

السيتوكينات في دم الأشخاص الأصحاء. السيتوكينات: معلومات عامة. الخصائص الوظيفية العامة

الخصائص العامة للسيتوكينات. السيتوكينات هي أكبر مجموعة من العوامل الخلطية في الجهاز المناعي وأكثرها أهمية وعالمية من الناحية الوظيفية، ولها نفس القدر من الأهمية لتنفيذ المناعة الفطرية والتكيفية. وتشارك السيتوكينات في العديد من العمليات؛ لا يمكن تسميتها عوامل مرتبطة حصريًا بجهاز المناعة، لأنها تلعب دورًا مهمًا في تكون الدم، وتوازن الأنسجة، ونقل الإشارات بين الأنظمة.

يمكن تعريف السيتوكينات على أنها عوامل بروتينية أو متعددة الببتيد تفتقر إلى خصوصية المستضدات، ويتم إنتاجها في الغالب عن طريق الخلايا المنشطة في الجهاز المكونة للدم والمناعة وتتوسط التفاعلات بين الخلايا أثناء تكون الدم والالتهاب والعمليات المناعية والاتصالات بين الأجهزة.

تختلف السيتوكينات في البنية والنشاط البيولوجي وخصائص أخرى. ومع ذلك، إلى جانب الاختلافات بينها، فإن السيتوكينات لها خصائص مشتركة مميزة لهذه الفئة من الجزيئات التنظيمية الحيوية:

تصنيف السيتوكينات. هناك عدة تصنيفات للسيتوكينات بناءً على مبادئ مختلفة. يعكس التصنيف التقليدي تاريخ دراسة السيتوكينات. نشأت فكرة أن السيتوكينات تلعب دور العوامل التي تتوسط النشاط الوظيفي لخلايا الجهاز المناعي بعد اكتشاف عدم تجانس مجموعة الخلايا الليمفاوية وفهم حقيقة أن بعضها فقط - الخلايا الليمفاوية البائية - مسؤول عن تكوين الخلايا الليمفاوية. الأجسام المضادة. في محاولة لمعرفة ما إذا كانت المنتجات الخلطية للخلايا التائية تلعب دورًا في تنفيذ وظائفها، بدأوا في دراسة النشاط البيولوجي للعوامل الموجودة في وسط زراعة الخلايا الليمفاوية التائية (خاصة تلك النشطة). أدى حل هذه المشكلة، بالإضافة إلى السؤال الذي ظهر سريعًا حول المنتجات الخلطية للوحيدات/البلاعم، إلى اكتشاف السيتوكينات. في البداية كانت تسمى اللمفوكينات والمونوكينات، اعتمادًا على الخلايا التي تنتجها - الخلايا اللمفاوية التائية أو الخلايا الوحيدة. وسرعان ما أصبح من الواضح أنه من المستحيل التمييز بوضوح بين الليمفوكينات والمونوكاينات، وتم تقديم المصطلح العام "السيتوكينات". في عام 1979، في ندوة حول الليمفوكينات في إنترلاكن (سويسرا)، تم وضع قواعد لتحديد عوامل هذه المجموعة، والتي أعطيت اسم المجموعة "إنترلوكينات" (IL). وفي الوقت نفسه، حصل أول عضوين في هذه المجموعة من الجزيئات، IL-1 و IL-2، على أسمائهما. منذ ذلك الحين، حصلت جميع السيتوكينات الجديدة (باستثناء الكيموكينات - انظر أدناه) على التصنيف IL والرقم التسلسلي.

تقليديا، وفقا للتأثيرات البيولوجية، من المعتاد التمييز بين مجموعات السيتوكينات التالية:

· الإنترلوكينات (IL-1-IL-33) هي بروتينات تنظيمية إفرازية للجهاز المناعي توفر تفاعلات وسيطة في الجهاز المناعي وارتباطه بأجهزة الجسم الأخرى. يتم تقسيم الإنترلوكينات حسب نشاطها الوظيفي إلى سيتوكينات مؤيدة ومضادة للالتهابات، وعوامل نمو الخلايا الليمفاوية، وسيتوكينات تنظيمية، وما إلى ذلك.
· إنترفيرون (IFNs) - السيتوكينات المشاركة في الدفاع المضاد للفيروسات، مع تأثير مناعي واضح (IFN type 1 - IFN b, c, d, k, ?, f؛ مجموعات من السيتوكينات المشابهة لـ IFN - IL-28A، IL-28B و IL-29؛ نوع IFN 2 - IFNg).
· عوامل نخر الورم (TNF) - السيتوكينات ذات التأثيرات السامة للخلايا والتنظيمية: TNFa والسموم اللمفاوية (LT).
عوامل نمو الخلايا المكونة للدم - عامل نمو الخلايا الجذعية (Kit-ligand)، IL-3، IL-7، IL-11، الإريثروبويتين، التروبوبويتين، عامل تحفيز مستعمرة الخلايا المحببة - GM-CSF، الخلايا المحببة CSF - G-CSF، البلاعم CSF - M-CSF).
· المركبات الكيميائية - C، CC، CXC (IL-8)، CX3C - منظمات الانجذاب الكيميائي لأنواع مختلفة من الخلايا.
· عوامل نمو الخلايا غير اللمفاوية - منظمات النمو والتمايز والنشاط الوظيفي للخلايا من أصول الأنسجة المختلفة (عامل نمو الخلايا الليفية - FGF، عامل نمو الخلايا البطانية، عامل نمو البشرة - EGF للبشرة) وعوامل النمو التحويلية (TGFb) ، TGFb).

من الصعب جدًا التمييز بين مفهوم "السيتوكينات" ومفهوم "عوامل النمو". تم تسهيل فهم أكثر دقة لمفهوم "الإنترلوكين" (الذي يتزامن فعليًا مع مفهوم "السيتوكين") من خلال تقديم لجنة التسميات التابعة للاتحاد الدولي لجمعيات المناعة في عام 1992 للمعايير التي تنظم تعيين إنترلوكين جديد. الرقم: يتطلب ذلك الاستنساخ الجزيئي، وتسلسل جين الإنترلوكين والتعبير عنه، مما يؤكد تفرد تسلسل النيوكليوتيدات الخاص به، بالإضافة إلى إنتاج الأجسام المضادة وحيدة النسيلة المعادلة. لتحديد الاختلافات بين الإنترلوكينات والعوامل المشابهة، من المهم الحصول على بيانات حول إنتاج هذا الجزيء بواسطة خلايا الجهاز المناعي (الكريات البيضاء) والأدلة على دوره في تنظيم العمليات المناعية. وبالتالي، يتم التأكيد على المشاركة الإلزامية للإنترلوكينات في عمل الجهاز المناعي. إذا افترضنا أن جميع السيتوكينات التي تم اكتشافها بعد عام 1979 (باستثناء الكيموكينات) تسمى إنترلوكينات، وبالتالي فإن هذه المفاهيم متطابقة تقريبًا، فيمكننا أن نفترض أن عوامل النمو مثل البشرة والأرومة الليفية والصفائح الدموية ليست سيتوكينات، ولكنها عوامل نمو محولة (TGF). ) ، بناءً على مشاركته الوظيفية في الجهاز المناعي، يمكن تصنيف TGFβ فقط على أنه سيتوكين. ومع ذلك، لا يتم تنظيم هذه المسألة بشكل صارم في الوثائق العلمية الدولية.

لا يوجد تصنيف هيكلي واضح للسيتوكينات. ومع ذلك، وفقا لخصائص بنيتها الثانوية، يتم تمييز عدة مجموعات:

· الجزيئات ذات الغلبة للخيوط الحلزونية ب. أنها تحتوي على 4 مجالات حلزونية ب (زوجان من الحلزونات ب تقع بزاوية لبعضها البعض). هناك خيارات قصيرة وطويلة (حسب طول الحلزونات b). تتضمن المجموعة الأولى معظم سيتوكينات الهيموبويتين - IL-2، IL-3، IL-4، IL-5، IL-7، IL-9، IL-13، IL-21، IL-27، IFNg وM-CSF؛ إلى الثاني - IL-6، IL-10، IL-11 و GM-CSF.
· الجزيئات ذات الهياكل ذات الصفائح بيتا الغالبة. وتشمل هذه السيتوكينات من عائلة عامل نخر الورم والسموم اللمفاوية ("B-trefoil")، وعائلة IL-1 (B-sandwich)، وعائلة TGF (عقدة السيتوكين).
· سلسلة b/v قصيرة (صفيحة b مع حلزونات b المجاورة) - كيموكينات.
· هياكل الفسيفساء المختلطة، على سبيل المثال IL-12.

في السنوات الأخيرة، وبسبب التعرف على عدد كبير من السيتوكينات الجديدة، التي ترتبط أحيانًا بالسيتوكينات الموصوفة سابقًا وتشكل مجموعات مفردة معها، أصبح التصنيف القائم على عضوية السيتوكينات في العائلات الهيكلية والوظيفية مستخدمًا على نطاق واسع.

يعتمد تصنيف آخر للسيتوكينات على السمات الهيكلية لمستقبلاتها. وكما هو معروف فإن السيتوكينات تعمل من خلال المستقبلات. بناءً على السمات الهيكلية لسلاسل البولي ببتيد، يتم تمييز عدة مجموعات من مستقبلات السيتوكينات. ينطبق التصنيف المحدد على وجه التحديد على سلاسل البولي ببتيد. قد يحتوي أحد المستقبلات على سلاسل تنتمي إلى عائلات مختلفة. ترجع أهمية هذا التصنيف إلى حقيقة أن الأنواع المختلفة من سلاسل المستقبلات متعددة الببتيد تتميز بجهاز إشارات معين يتكون من كيناز التيروزين وبروتينات المحول وعوامل النسخ.

النوع الأكثر عددًا هو مستقبلات السيتوكينات الهيماتوبويتين. تتميز مجالاتها خارج الخلية بوجود 4 بقايا سيستين ووجود تسلسل يحتوي على بقايا التربتوفان والسيرين - WSXWS. تشكل مجالات عائلة الفبرونكتين، التي تحتوي على 4 بقايا سيستين، أساس مستقبلات الإنترفيرون. السمة المميزة للمجالات التي تشكل الجزء خارج الخلية من عائلة مستقبلات TNFR هي المحتوى العالي من بقايا السيستين ("المجالات الغنية بالسيستين"). تحتوي هذه المجالات على 6 بقايا سيستين. تتضمن مجموعة المستقبلات، التي تنتمي مجالاتها خارج الخلية إلى فصيلة الغلوبولين المناعي الفائقة، مجموعتين - مستقبلات IL-1 والعديد من المستقبلات، الجزء السيتوبلازمي منها له نشاط التيروزين كيناز. نشاط التيروزين كيناز هو سمة من سمات الجزء السيتوبلازمي لجميع عوامل النمو تقريبًا (EGF، PDGF، FGF، إلخ). أخيرًا، يتم تشكيل مجموعة خاصة من مستقبلات كيموكين تشبه الرودوبسين، والتي تخترق الغشاء 7 أضعاف. ومع ذلك، لا تتوافق جميع سلاسل المستقبلات متعددة الببتيد مع هذا التصنيف. وبالتالي، لا تنتمي السلاسل b أو beta لمستقبل IL-2 إلى العائلات الواردة في الجدول 3 (تحتوي السلسلة b على مجالات التحكم التكميلية). المجموعات الرئيسية أيضًا لا تشمل مستقبلات IL-12، وسلسلة β المشتركة لمستقبلات IL-3، وIL-5، وGMCSF وبعض سلاسل المستقبلات متعددة الببتيد الأخرى.

تتكون جميع مستقبلات السيتوكينات تقريبًا (باستثناء المستقبلات الشبيهة بالجلوبيولين المناعي، والتي لها نشاط الكيناز) من عدة سلاسل ببتيدية. في كثير من الأحيان تحتوي المستقبلات المختلفة على سلاسل مشتركة. المثال الأكثر وضوحا هو سلسلة g، المشتركة في المستقبلات IL-2، IL-4، IL-7، IL-9، IL-15، IL-21، المعينة بـ g(c). تلعب العيوب في هذه السلسلة دورًا مهمًا في تطور أمراض نقص المناعة. تعد سلسلة β المشتركة جزءًا من مستقبلات GM-CSF وIL-3 وIL-5. السلاسل الشائعة هي IL-7 وTSLP (سلسلة b)، بالإضافة إلى IL-2 وIL-15 وIL-4 وIL-13 (في كلتا الحالتين، سلسلة b).

كقاعدة عامة، تظهر المستقبلات على سطح الخلايا الساكنة بأعداد صغيرة وغالبًا ما تكون في تكوين وحدات فرعية غير مكتمل. عادةً، في هذه الحالة، توفر المستقبلات استجابة كافية فقط عند تعرضها لجرعات عالية جدًا من السيتوكينات. عندما يتم تنشيط الخلايا، يزداد عدد مستقبلات السيتوكينات الغشائية حسب الحجم؛ علاوة على ذلك، يتم "تجديد" هذه المستقبلات بسلاسل متعددة الببتيد، كما هو موضح أعلاه في مثال مستقبل IL-2. تحت تأثير التنشيط، يزداد عدد جزيئات هذا المستقبل بشكل ملحوظ وتظهر في تركيبها سلسلة b، والتي يتم التعبير عن الجين الخاص بها أثناء عملية التنشيط. بفضل هذه التغييرات، تكتسب الخلايا الليمفاوية القدرة على التكاثر استجابة لعمل IL-2.

آليات عمل السيتوكينات

نقل الإشارات داخل الخلايا تحت تأثير السيتوكينات. يتضمن الجزء السيتوبلازمي الطرفي C لبعض مستقبلات السيتوكينات (التي تنتمي إلى فصيلة الغلوبولين المناعي الفائقة) مجالًا له نشاط التيروزين كيناز. تنتمي كل هذه الكينازات إلى فئة الجينات الورمية الأولية، أي. وعندما تتغير البيئة الجينية، فإنها تصبح جينات مسرطنة، مما يضمن تكاثر الخلايا بشكل غير منضبط. هذه الكينازات لها اسمها الخاص. وبالتالي، فإن الكيناز الذي يعد جزءًا من مستقبل M-CSF يُسمى c-Fms؛ SCF كيناز - ج-كيت؛ عامل كيناز الدم المعروف - Flt-3 (يشبه Fms الثيروزين كيناز 3). تؤدي المستقبلات التي لها نشاط كيناز خاص بها إلى إرسال الإشارة مباشرة، حيث أن كينازها يسبب فسفرة كل من المستقبل نفسه والجزيئات المجاورة له.

المظهر الأكثر شيوعًا للنشاط هو سمة مستقبلات الهيماتوبويتين (السيتوكين) التي تحتوي على 4 مجالات حلزونية ب. الجزء السيتوبلازمي من هذه المستقبلات مجاور لجزيئات كيناز التيروزين من مجموعة جاك كيناز (كينازات عائلة يانوس المرتبطة). يوجد في الجزء السيتوبلازمي من سلاسل المستقبلات مواقع خاصة لربط هذه الكينازات (الصناديق القريبة والبعيدة). هناك 5 كينازات يانوس معروفة - Jak1 وJak2 وJak3 وTyk1 وTyk2. وهي تتعاون في مجموعات مختلفة مع مستقبلات السيتوكينات المختلفة، ولها ميل لسلاسل بولي ببتيد محددة. وبالتالي، يتفاعل كيناز Jak3 مع سلسلة r(c)؛ مع وجود عيوب في الجين الذي يشفر هذا الكيناز، تتطور مجموعة من الاضطرابات في الجهاز المناعي، مماثلة لتلك التي لوحظت مع عيوب في جين سلسلة البوليببتيد للمستقبل.

عندما يتفاعل السيتوكين مع أحد المستقبلات، يتم إنشاء إشارة، مما يؤدي إلى تكوين عوامل النسخ وتفعيل الجينات التي تحدد استجابة الخلية لعمل السيتوكين. وفي الوقت نفسه، تمتص الخلية مركب مستقبلات السيتوكينات وتتحلل في الإندوسومات. إن استيعاب هذا المجمع في حد ذاته لا علاقة له بنقل الإشارات. وهو ضروري للاستفادة من السيتوكينات، ومنع تراكمها في موقع تنشيط الخلايا المنتجة. يلعب تقارب مستقبل السيتوكين دورًا رئيسيًا في تنظيم هذه العمليات. فقط عند درجة عالية بما فيه الكفاية من الألفة (حوالي 10-10 م) يتم إنشاء إشارة ويتم امتصاص مجمع مستقبلات السيتوكينات.

يبدأ تحريض الإشارة بالفسفرة التحفيزية الذاتية لكينازات جاك المرتبطة بالمستقبل، والتي تنجم عن التغيرات التوافقية في المستقبل التي تحدث نتيجة لتفاعله مع السيتوكين. منشط جاك كيناز فسفوريلات السيتوبلازم STAT (محولات الإشارة ومنشطات النسخ) عوامل موجودة في السيتوبلازم في شكل أحادي غير نشط.

تكتسب المونومرات المفسفرة تقاربًا لبعضها البعض وتتضاءل. تنتقل ثنائيات STAT إلى النواة وتعمل كعوامل نسخ، وترتبط بالمناطق المعززة للجينات المستهدفة. تحت تأثير السيتوكينات المسببة للالتهابات يتم تنشيط جينات جزيئات الالتصاق والسيتوكينات نفسها وإنزيمات التمثيل الغذائي التأكسدي وما إلى ذلك، وتحت تأثير العوامل المسببة لتكاثر الخلايا، يتم تحريض الجينات المسؤولة عن مرور الخلية تحدث دورة، وما إلى ذلك.

يعد مسار إشارات السيتوكينات بوساطة Jak/STAT هو المسار الرئيسي، ولكنه ليس الوحيد. لا ترتبط كينازات جاك بالمستقبل فحسب، بل ترتبط أيضًا كينازات عائلة Src، بالإضافة إلى PI3K. يؤدي تنشيطها إلى إطلاق مسارات إشارات إضافية تؤدي إلى تنشيط AP-1 وعوامل النسخ الأخرى. لا تشارك عوامل النسخ المنشطة في نقل الإشارة من السيتوكينات فحسب، بل أيضًا في مسارات الإشارات الأخرى.

هناك مسارات إشارات تشارك في التحكم في التأثيرات البيولوجية للسيتوكينات. ترتبط هذه المسارات بعوامل مجموعة SOCS (مثبطات إشارات السيتوكينات)، التي تحتوي على عامل SIC و7 عوامل SOCS (SOCS-1 - SOCS-7). يحدث إدراج هذه العوامل عندما يتم تنشيط مسارات إشارات السيتوكينات، مما يؤدي إلى تكوين حلقة ردود فعل سلبية. تحتوي عوامل SOCS على مجال SH2، والذي يشارك في إحدى العمليات التالية:

· التثبيط المباشر لأنزيمات جاك نتيجة الارتباط بها وتحفيز نزع الفسفور منها.
· المنافسة مع عوامل STAT للارتباط بالجزء السيتوبلازمي لمستقبلات السيتوكينات.
· تسريع تدهور بروتينات الإشارة على طول مسار اليوبيكويتين.

يؤدي إيقاف جينات SOCS إلى خلل في السيتوكينات مع غلبة تخليق IFNγ وما يصاحبه من قلة اللمفاويات وزيادة موت الخلايا المبرمج.

ملامح عمل نظام السيتوكين. شبكة السيتوكين.

مما سبق، يترتب على ذلك أنه عندما يتم تنشيط الخلايا بواسطة عوامل أجنبية (حاملات PAMP أثناء تنشيط الخلايا النقوية والمستضدات أثناء تنشيط الخلايا الليمفاوية)، يتم تحفيز تخليق السيتوكينات والتعبير عن مستقبلاتها (أو تعزيزها إلى مستوى مهم وظيفيًا). ). وهذا يخلق الظروف الملائمة للظهور المحلي لتأثيرات السيتوكينات. في الواقع، إذا كان نفس العامل ينشط كلاً من الخلايا المنتجة للسيتوكينات والخلايا المستهدفة، يتم تهيئة الظروف المثالية للظهور المحلي لوظائف هذه العوامل.

عادة، ترتبط السيتوكينات، ويتم استيعابها، وتقسيمها بواسطة الخلية المستهدفة، مع انتشار قليل أو معدوم من الخلايا المنتجة المفرزة. في كثير من الأحيان، تكون السيتوكينات عبارة عن جزيئات عبر الغشاء (على سبيل المثال، IL-1β وTNFβ) أو يتم تقديمها للخلايا المستهدفة في حالة مرتبطة بالببتيدوغليكان في المصفوفة بين الخلايا (IL-7 وعدد من السيتوكينات الأخرى)، والتي تساهم أيضًا في التأثير الموضعي. طبيعة أفعالهم.

عادة، تكون السيتوكينات، إذا كانت موجودة في مصل الدم، بتركيزات غير كافية لإظهار آثارها البيولوجية. بعد ذلك، باستخدام مثال الالتهاب، سننظر في المواقف التي يكون فيها للسيتوكينات تأثير جهازي. ومع ذلك، فإن هذه الحالات هي دائما مظهر من مظاهر علم الأمراض، وأحيانا خطيرة للغاية. على ما يبدو، فإن الطبيعة المحلية لعمل السيتوكينات لها أهمية أساسية للأداء الطبيعي للجسم. ويتجلى ذلك من خلال ارتفاع معدل إفرازها عن طريق الكلى. عادة، يتكون منحنى التخلص من السيتوكين من مكونين - سريع وبطيء. T1/2 للمكون السريع لـ IL-1b هو 1.9 دقيقة، لـ IL-2 - 5 دقائق (T1/2 للمكون البطيء 30-120 دقيقة). إن خاصية العمل قصير المدى تميز السيتوكينات عن الهرمونات - العوامل طويلة المدى (وبالتالي فإن عبارة "السيتوكينات هي هرمونات الجهاز المناعي" غير صحيحة بالأساس).

يتميز نظام السيتوكين بالتكرار. وهذا يعني أن أي وظيفة يؤديها سيتوكين معين تقريبًا يتم تكرارها بواسطة سيتوكينات أخرى. هذا هو السبب في أن إيقاف عمل السيتوكين الفردي، على سبيل المثال، بسبب طفرة في جينه، لا يسبب عواقب وخيمة على الجسم. في الواقع، فإن حدوث طفرة في الجين الخاص بسيتوكين معين لا يؤدي أبدًا إلى الإصابة بنقص المناعة.

على سبيل المثال، يُعرف IL-2 بأنه عامل نمو الخلايا التائية؛ عند الإزالة الاصطناعية (عن طريق الضربة الجينية) للجين الذي يشفره، لم يتم الكشف عن أي اضطراب كبير في تكاثر الخلايا التائية، ولكن يتم تسجيل التغييرات الناجمة عن نقص الخلايا التائية التنظيمية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن تكاثر الخلايا التائية في غياب IL-2 يتم ضمانه بواسطة IL-15، IL-7، IL-4، بالإضافة إلى مجموعات من السيتوكينات المتعددة (IL-1b، IL-6، إيل-12، تنفب). وبالمثل، فإن الخلل في جين IL4 لا يؤدي إلى اختلالات كبيرة في نظام الخلايا البائية وتبديل نظير الجلوبيولين المناعي، حيث يُظهر IL-13 تأثيرات مماثلة. وفي الوقت نفسه، فإن بعض السيتوكينات ليس لها نظائرها الوظيفية. المثال الأكثر شهرة للسيتوكينات الأساسية هو IL-7، الذي يكون تأثيره اللمفاوي فريدًا من نوعه، على الأقل في مراحل معينة من اللمفاويات التائية، وبالتالي تؤدي العيوب في جينات IL-7 نفسه أو مستقبلاته إلى تطوره. - نقص المناعة المشترك الشديد (SCID).

بالإضافة إلى التكرار، يظهر نمط آخر في نظام السيتوكينات: السيتوكينات متعددة الخصائص (تعمل على أهداف مختلفة) ومتعددة الوظائف (تسبب تأثيرات مختلفة). وبالتالي، من الصعب حساب عدد الخلايا المستهدفة لـ IL-1β وTNFβ. التأثيرات التي تسببها متنوعة بنفس القدر، وتشارك في تكوين تفاعلات معقدة: الالتهاب، وبعض مراحل تكوين الدم، والتفاعلات العصبية وغيرها.

ميزة أخرى مهمة متأصلة في نظام السيتوكينات هي العلاقة والتفاعل بين السيتوكينات. من ناحية، يكمن هذا التفاعل في حقيقة أن بعض السيتوكينات، التي تعمل على خلفية المحفزات أو بشكل مستقل، تحفز أو تعزز (في كثير من الأحيان قمع) إنتاج السيتوكينات الأخرى. أبرز الأمثلة على التأثير المعزز هو نشاط السيتوكينات المسببة للالتهابات IL-1b وTNFb، والتي تعزز إنتاجها وتكوين السيتوكينات المسببة للالتهابات الأخرى (IL-6، IL-8، والكيموكينات الأخرى). يعد IL-12 و IL-18 من محفزات IFNγ. على العكس من ذلك، يقوم كل من TGFβ وIL-10 بقمع إنتاج السيتوكينات المختلفة. يُظهر IL-6 نشاطًا مثبطًا ضد السيتوكينات المسببة للالتهابات، كما يقوم IFNγ وIL-4 بقمع إنتاج بعضهما البعض والسيتوكينات من المجموعتين (Th1 وTh2) المقابلتين. يتجلى التفاعل بين السيتوكينات أيضًا على المستوى الوظيفي: فبعض السيتوكينات تعزز أو تثبط عمل السيتوكينات الأخرى. تم وصف التآزر (على سبيل المثال، ضمن مجموعة من السيتوكينات المسببة للالتهابات) وتضاد السيتوكينات (على سبيل المثال، بين السيتوكينات Th1 وTh2).

بتلخيص البيانات التي تم الحصول عليها، يمكننا أن نستنتج أنه لا يوجد أي من السيتوكينات ولا يظهر نشاطه في عزلة - على جميع المستويات، تتأثر السيتوكينات بممثلين آخرين لهذه الفئة من الجزيئات. قد تكون نتيجة مثل هذه التفاعلات المتنوعة غير متوقعة في بعض الأحيان. وبالتالي، عند استخدام جرعات عالية من IL-2 لأغراض علاجية، تحدث آثار جانبية تهدد الحياة، وبعضها (على سبيل المثال، صدمة شبيهة بالسموم دون تجرثم الدم) يمكن التخلص منها عن طريق الأجسام المضادة الموجهة ليس ضد IL-2، ولكن ضدها. TNFβ.

أدى وجود تفاعلات متقاطعة متعددة في نظام السيتوكين إلى إنشاء مفهوم "شبكة السيتوكين"، والذي يعكس بوضوح جوهر الظاهرة.

تتميز شبكة السيتوكينات بالخصائص التالية:

· تحفيز تخليق السيتوكينات والتعبير عن مستقبلاتها.
· موقع العمل بسبب التعبير المنسق للسيتوكينات ومستقبلاتها تحت تأثير نفس المحفز.
· التكرار، الذي يفسره تداخل أطياف عمل السيتوكينات المختلفة.
· العلاقات والتفاعلات التي تتجلى على مستوى تركيب وتنفيذ وظائف السيتوكينات.

يتم تنظيم السيتوكينات لوظائف الخلية المستهدفة باستخدام آليات الاستبداد أو الباراسرين أو الغدد الصماء. بعض السيتوكينات (IL-1، IL-6، TNF-β، وما إلى ذلك) قادرة على المشاركة في تنفيذ كل هذه الآليات.

تعتمد استجابة الخلية لتأثير السيتوكين على عدة عوامل:

· نوع الخلايا ونشاطها الوظيفي الأولي.
· على التركيز المحلي للسيتوكين.
· من وجود جزيئات وسيطة أخرى.

وهكذا، تشكل الخلايا المنتجة والسيتوكينات ومستقبلاتها المحددة على الخلايا المستهدفة شبكة وسيطة واحدة. إن مجموعة الببتيدات التنظيمية، وليس السيتوكينات الفردية، هي التي تحدد الاستجابة النهائية للخلية. حاليا، يعتبر نظام السيتوكين بمثابة نظام تنظيمي عالمي على مستوى الكائن الحي بأكمله، مما يضمن تطوير ردود الفعل الوقائية (على سبيل المثال، أثناء العدوى).

ظهرت في السنوات الأخيرة فكرة نظام السيتوكين الذي يجمع بين:

1) الخلايا المنتجة.
2) السيتوكينات القابلة للذوبان ومضاداتها؛
3) الخلايا المستهدفة ومستقبلاتها.

تؤدي الاضطرابات في مختلف مكونات نظام السيتوكين إلى تطور العديد من العمليات المرضية، وبالتالي فإن تحديد العيوب في هذا النظام التنظيمي مهم للتشخيص الصحيح ووصف العلاج المناسب.

المكونات الرئيسية لنظام السيتوكين.

الخلايا المنتجة للسيتوكين

I. المجموعة الرئيسية من الخلايا المنتجة للسيتوكينات في الاستجابة المناعية التكيفية هي الخلايا الليمفاوية. الخلايا المستريحة لا تفرز السيتوكينات. عند التعرف على المستضد وبمشاركة تفاعلات المستقبلات (CD28-CD80/86 للخلايا اللمفاوية التائية وCD40-CD40L للخلايا الليمفاوية البائية)، يحدث تنشيط الخلية، مما يؤدي إلى نسخ جينات السيتوكينات، وترجمة وإفراز الببتيدات الغليكوزيلاتدية في الفضاء بين الخلايا.

يتم تمثيل الخلايا المساعدة CD4 T من خلال مجموعات سكانية فرعية: Th0، Th1، Th2، Th17، Tfh، والتي تختلف عن بعضها البعض في طيف السيتوكينات المفرزة استجابةً لمستضدات مختلفة.

ينتج Th0 مجموعة واسعة من السيتوكينات بتركيزات منخفضة جدًا.

يحدد اتجاه تمايز Th0 تطور شكلين من الاستجابة المناعية مع غلبة الآليات الخلطية أو الخلوية.

إن طبيعة المستضد وتركيزه وتوطينه في الخلية ونوع الخلايا المقدمة للمستضد ومجموعة معينة من السيتوكينات تنظم اتجاه تمايز Th0.

تقدم الخلايا الجذعية، بعد امتصاص المستضد ومعالجته، الببتيدات المستضدية إلى خلايا Th0 وتنتج السيتوكينات التي تنظم اتجاه تمايزها إلى خلايا فعالة. يستحث IL-12 تخليق IFNg بواسطة الخلايا الليمفاوية التائية وhCG. يضمن الإنترفيرون تمايز Th1، الذي يبدأ بإفراز السيتوكينات (IL-2، IFN، IL-3، TNF-a، السموم اللمفاوية) التي تنظم تطور التفاعلات مع مسببات الأمراض داخل الخلايا (فرط الحساسية المتأخر (DTH) وأنواع مختلفة من السمية الخلوية).

يضمن IL-4 تمايز Th0 إلى Th2. ينتج Th2 المنشط السيتوكينات (IL-4، IL-5، IL-6، IL-13، وما إلى ذلك) التي تحدد تكاثر الخلايا الليمفاوية البائية، وتمايزها الإضافي إلى خلايا البلازما وتطوير تفاعلات الأجسام المضادة، بشكل رئيسي مع مسببات الأمراض خارج الخلية.

ينظم IFNg بشكل سلبي وظيفة خلايا Th2، وعلى العكس من ذلك، فإن IL-4، IL-10، الذي يفرز بواسطة Th2، يمنع وظيفة Th1. ترتبط الآلية الجزيئية لهذا التنظيم بعوامل النسخ. إن التعبير عن T-bet وSTAT4، الذي يحدده IFNu، يوجه تمايز الخلايا التائية على طول مسار Th1 ويمنع تطور Th2. يستحث IL-4 التعبير عن GATA-3 وSTAT6، والذي يضمن على التوالي تحويل خلايا Th0 الساذجة إلى خلايا Th2.

في السنوات الأخيرة، تم وصف مجموعة فرعية خاصة من الخلايا التائية المساعدة (Th17) المنتجة للإنترلوكين-17. يمكن التعبير عن أعضاء عائلة IL-17 بواسطة خلايا الذاكرة المنشطة (CD4CD45RO)، وخلايا γ5T، وخلايا NKT، والعدلات، والخلايا الوحيدة تحت تأثير IL-23، وIL-6، وTGFβ التي تنتجها الخلايا البلعمية والخلايا الجذعية. عامل التمايز الرئيسي في البشر هو ROR-C، وفي الفئران هو ROR-gl. لقد تم إثبات الدور الأساسي لـ IL-17 في تطور الالتهاب المزمن وأمراض المناعة الذاتية.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن للخلايا التائية الموجودة في الغدة الصعترية أن تتمايز إلى خلايا تنظيمية طبيعية (Tregs) معبرة عن علامات سطح CD4 + CD25 + وعامل النسخ FOXP3. هذه الخلايا قادرة على قمع الاستجابة المناعية التي تتوسطها خلايا Th1 وTh2 من خلال الاتصال المباشر من خلية إلى أخرى وتخليق TGFβ وIL-10.

الخلايا التائية السامة للخلايا (CD8+)، الخلايا القاتلة الطبيعية، هي منتجة ضعيفة للسيتوكينات مثل الإنترفيرون، TNF-a والسموم اللمفاوية.

يمكن أن يؤدي التنشيط المفرط لإحدى المجموعات السكانية الفرعية إلى تحديد تطور أحد متغيرات الاستجابة المناعية. يمكن أن يؤدي الخلل المزمن في تنشيط Th إلى تكوين حالات مرضية مناعية مرتبطة بمظاهر الحساسية وأمراض المناعة الذاتية والعمليات الالتهابية المزمنة وما إلى ذلك.

ثانيا. في الجهاز المناعي الفطري، المنتج الرئيسي للسيتوكينات هو الخلايا النخاعية. باستخدام مستقبلات تول (TLRs)، يتعرفون على الهياكل الجزيئية المماثلة لمسببات الأمراض المختلفة، ما يسمى الأنماط الجزيئية المرتبطة بمسببات الأمراض (PAMPs)، على سبيل المثال، عديد السكاريد الدهني (LPS) للبكتيريا سالبة الجرام، والأحماض الدهنية الدهنية، والببتيدوغليكان من الجرام. الكائنات الحية الدقيقة الإيجابية، السوط، الحمض النووي الغني بتكرارات CpG غير الميثيلية، وما إلى ذلك. نتيجة لهذا التفاعل مع TLR، يتم تشغيل سلسلة من نقل الإشارة داخل الخلايا، مما يؤدي إلى التعبير عن جينات مجموعتين رئيسيتين من السيتوكينات: المؤيدة للالتهابات والنوع 1 الإنترفيرون: بشكل رئيسي هذه السيتوكينات (IL-1، -6، -8، -12، TNFa، GM-CSF، IFN، الكيموكينات، وما إلى ذلك) تحفز تطور الالتهاب وتشارك في حماية الجسم من الالتهابات البكتيرية والفيروسية .

ثالثا. الخلايا غير المرتبطة بالجهاز المناعي (خلايا النسيج الضام، الظهارة، البطانة) تفرز بشكل أساسي عوامل النمو الاستبدادية (FGF، EGF، TGFr، إلخ). والسيتوكينات التي تدعم تكاثر الخلايا المكونة للدم.

التعبير المفرط للسيتوكينات غير آمن للجسم ويمكن أن يؤدي إلى تطور تفاعل التهابي مفرط، وهو استجابة المرحلة الحادة. تشارك مثبطات مختلفة في تنظيم إنتاج السيتوكينات المسببة للالتهابات. وهكذا، تم وصف عدد من المواد التي تربط بشكل غير محدد السيتوكين IL-1 وتمنع ظهور تأثيره البيولوجي (a2-macroglobulin، C3-component of التكميلي، uromodulin). تشمل مثبطات IL-1 المحددة مستقبلات خادعة قابلة للذوبان، والأجسام المضادة، ومضاد مستقبل IL-1 (IL-1RA). مع تطور الالتهاب، يزداد التعبير عن جين IL-1RA. لكن حتى في الحالة الطبيعية، يتواجد هذا المضاد في الدم بتركيزات عالية (تصل إلى 1 نانوجرام/مل أو أكثر)، مما يعيق عمل الإنترلوكين 1-1 الداخلي.

الخلايا المستهدفة

يتم التوسط في تأثيرات السيتوكينات على الخلايا المستهدفة من خلال مستقبلات محددة تربط السيتوكينات بألفة عالية جدًا، وقد تستخدم السيتوكينات الفردية وحدات فرعية من المستقبلات المشتركة. يرتبط كل سيتوكين بمستقبله المحدد.

مستقبلات السيتوكين هي بروتينات عبر الغشاء وتنقسم إلى 5 أنواع رئيسية. الأكثر شيوعًا هو ما يسمى بنوع مستقبلات الهيماتوبويتين، والذي يحتوي على مجالين خارج الخلية، يحتوي أحدهما على تسلسل مشترك لبقايا الأحماض الأمينية المكونة من تكرارين من التربتوفان والسيرين، مفصولة بأي حمض أميني (شكل WSXWS). قد يحتوي النوع الثاني من المستقبلات على مجالين خارج الخلية مع عدد كبير من السيستينات المحفوظة. هذه هي مستقبلات عائلة IL-10 وIFN. أما النوع الثالث فيتمثل بمستقبلات السيتوكينات التي تنتمي إلى مجموعة TNF. النوع الرابع من مستقبلات السيتوكين ينتمي إلى فصيلة مستقبلات الجلوبيولين المناعي، التي لها مجالات خارج الخلية تشبه مجالات جزيئات الجلوبيولين المناعي في بنيتها. يتم تمثيل النوع الخامس من المستقبلات التي تربط جزيئات عائلة الكيموكين ببروتينات الغشاء التي تعبر غشاء الخلية في 7 أماكن. يمكن أن توجد مستقبلات السيتوكين في شكل قابل للذوبان مع الاحتفاظ بالقدرة على ربط الروابط.

يمكن أن تؤثر السيتوكينات على تكاثر الخلايا المستهدفة وتمايزها ونشاطها الوظيفي وموت الخلايا المبرمج. يعتمد مظهر النشاط البيولوجي للسيتوكينات في الخلايا المستهدفة على مشاركة الأنظمة المختلفة داخل الخلايا في نقل الإشارات من المستقبل، والذي يرتبط بخصائص الخلايا المستهدفة. يتم تنفيذ إشارة موت الخلايا المبرمج، من بين أمور أخرى، باستخدام منطقة معينة من عائلة مستقبلات TNF، ما يسمى بنطاق "الموت". تنتقل إشارات التمايز والتنشيط من خلال البروتينات داخل الخلايا Jak-STAT - محولات الإشارة ومنشطات النسخ. تشارك بروتينات G في نقل الإشارة من الكيموكينات، مما يؤدي إلى زيادة هجرة الخلايا والتصاقها.

تم وصف المكون الأخير، السيتوكينات ومضاداتها، أعلاه.

السيتوكينات عبارة عن حوالي 100 بروتين معقد يشارك في العديد من العمليات المناعية والالتهابية في جسم الإنسان. وهي لا تتراكم في الخلايا التي تنتجها ويتم تصنيعها وإفرازها بسرعة.

تضمن السيتوكينات التي تعمل بشكل صحيح الأداء السلس والفعال للجهاز المناعي. السمة المميزة لها هي تعدد استخدامات العمل. في معظم الحالات، تظهر تأثيرًا متسلسلًا، يعتمد على التوليف المستقل المتبادل للسيتوكينات الأخرى. يتم التحكم في العملية الالتهابية النامية عن طريق السيتوكينات المسببة للالتهابات المترابطة.

ما هي السيتوكينات

السيتوكينات هي مجموعة كبيرة من البروتينات التنظيمية التي يتراوح وزنها الجزيئي من 15 إلى 25 كيلو دالتون (كيلودالتون هي وحدة ذرية للكتلة). أنها بمثابة وسطاء الإشارات بين الخلايا. السمة المميزة لها هي نقل المعلومات بين الخلايا عبر مسافات قصيرة. يشاركون في التحكم في عمليات الحياة الرئيسية للجسم. وهم مسؤولون عن البداية الانتشار، أي. عملية تكاثر الخلايا، يليها تمايزها ونموها ونشاطها وموت الخلايا المبرمج. تحدد السيتوكينات المراحل الخلطية والخلوية للاستجابة المناعية.

يمكن اعتبار السيتوكينات نوعًا من هرمونات الجهاز المناعي. وتشمل الخصائص الأخرى لهذه البروتينات، على وجه الخصوص، القدرة على التأثير على توازن الطاقة في الجسم من خلال التغيرات في الشهية ومعدل الأيض، والتأثيرات على الحالة المزاجية، وعلى وظائف وهياكل نظام القلب والأوعية الدموية وزيادة النعاس.

وينبغي إيلاء اهتمام خاص ل السيتوكينات المؤيدة للالتهابات والمضادة للالتهابات. غلبة الأول يؤدي إلى رد فعل التهابي مع الحمى وزيادة معدل التنفس وزيادة عدد الكريات البيضاء. البعض الآخر لديه ميزة توليد استجابة مضادة للالتهابات.

مميزات السيتوكينات

الخصائص الرئيسية للسيتوكينات:

وفرة- القدرة على إنتاج نفس التأثير
بليوتروبيا– القدرة على التأثير على أنواع مختلفة من الخلايا وإحداث أفعال مختلفة فيها
التعاضد- تفاعل
تعريفيردود فعل إيجابية وسلبية متتالية
عداوة- الحجب المتبادل لآثار العمل

السيتوكينات وتأثيرها على الخلايا الأخرى

تعمل السيتوكينات بشكل خاص على:

الخلايا الليمفاوية البائية هي خلايا الجهاز المناعي المسؤولة عن الاستجابة المناعية الخلطية، أي. إنتاج الأجسام المضادة.
الخلايا الليمفاوية التائية هي خلايا الجهاز المناعي المسؤولة عن الاستجابة المناعية الخلوية. أنها تنتج، على وجه الخصوص، الخلايا الليمفاوية Th1 و Th2، والتي لوحظت العداء بينها؛ استجابة الخلايا الداعمة Th1 والاستجابة الخلطية Th2؛ تؤثر السيتوكينات Th1 سلبًا على تطور Th2، والعكس صحيح؛
الخلايا القاتلة الطبيعية هي مجموعة من خلايا الجهاز المناعي المسؤولة عن ظاهرة السمية الخلوية الطبيعية (التأثيرات السامة على السيتوكينات التي لا تتطلب تحفيز آليات محددة على شكل أجسام مضادة)؛
الخلايا الوحيدة هي عناصر مورفولوجية للدم، وتسمى خلايا الدم البيضاء؛
البلاعم هي مجموعة من الخلايا الموجودة في الجهاز المناعي والتي تنشأ من سلائف وحيدات الدم. يتصرفون في عمليات المناعة الفطرية والمكتسبة (التكيفية)؛
الخلايا المحببة هي نوع من خلايا الدم البيضاء التي تظهر خصائص الخلايا البالعة، والتي ينبغي فهمها على أنها القدرة على امتصاص وتدمير البكتيريا والخلايا الميتة وبعض الفيروسات.

السيتوكينات المؤيدة للالتهابات

السيتوكينات المؤيدة للالتهاباتالمشاركة في تنظيم الاستجابة المناعية وتكون الدم (عملية إنتاج وتمايز عناصر الدم المتشكلة) والبدء في تطوير التفاعل الالتهابي. وغالبا ما يطلق عليهم الناقلات المناعية.

تشمل السيتوكينات الرئيسية المؤيدة للالتهابات ما يلي:

TNF أو عامل نخر الورم، كانت تسمى سابقًا كيكتشينغ. تحت هذا الاسم توجد مجموعة من البروتينات التي تحدد نشاط الخلايا الليمفاوية. يمكن أن تسبب موت الخلايا المبرمج، وهي العملية الطبيعية للموت المبرمج للخلايا السرطانية. تم عزل TNF-α وTNF-β.
إيل-1، أي. انترلوكين 1. وهو أحد المنظمين الرئيسيين للاستجابة المناعية الالتهابية. نشط بشكل خاص في ردود الفعل الالتهابية المعوية. من بين 10 أصناف، تتميز IL-1α و IL-1β و IL-1γ. ويوصف حاليًا باسم إنترلوكين 18.
IL-6، أي إنترلوكين 6، والذي له تأثير متعدد الاتجاهات أو متعدد الاتجاهات. ويزداد تركيزه في مصل مرضى التهاب القولون التقرحي. إنه يحفز تكون الدم، مما يدل على التآزر مع إنترلوكين 3. ويحفز تمايز الخلايا الليمفاوية البائية إلى خلايا البلازما.

السيتوكينات المضادة للالتهابات

تعمل السيتوكينات المضادة للالتهابات على تقليل الاستجابة الالتهابية عن طريق تثبيط إنتاج السيتوكينات المؤيدة للالتهابات بواسطة الخلايا الوحيدة والبلاعم، وخاصة IL-1 وIL-6 وIL-8.

من بين السيتوكينات الرئيسية المضادة للالتهابات، تم ذكر، على وجه الخصوص، IL-10، أي إنترلوكين 10 (عامل يثبط تخليق السيتوكينات)، IL 13، IL 4، والذي نتيجة لتحفيزه إفراز السيتوكينات التي تؤثر على تكون الدم، له تأثير إيجابي على إنتاج خلايا الدم.

مقدمة

معلومات عامة

تصنيف السيتوكينات

مستقبلات السيتوكين

السيتوكينات وتنظيم الاستجابة المناعية

خاتمة

الأدب

مقدمة

السيتوكينات هي واحدة من أهم أجزاء جهاز المناعة. يحتاج الجهاز المناعي إلى نظام إنذار من خلايا الجسم، مثل صرخة الاستغاثة. ربما يكون هذا هو أفضل تعريف للسيتوكينات. عندما تتضرر الخلية أو تتعرض للهجوم من قبل كائن مسبب للأمراض، تقوم الخلايا البلعمية والخلايا التالفة بإطلاق السيتوكينات. وتشمل هذه العوامل مثل الإنترلوكين والإنترفيرون وعامل نخر الورم ألفا. ويثبت هذا الأخير أيضًا أن تدمير أنسجة الورم يتم التحكم فيه عن طريق جهاز المناعة. عندما يتم إطلاق السيتوكينات، فإنها تقوم بتجنيد خلايا مناعية محددة، مثل خلايا الدم البيضاء والخلايا التائية والبائية.

تشير السيتوكينات أيضًا إلى هدف محدد يجب على هذه الخلايا تحقيقه. تختلف السيتوكينات والأجسام المضادة تمامًا، نظرًا لأن الأجسام المضادة هي التي ترتبط بالمستضدات، فهي تسمح لجهاز المناعة بالتعرف على الكائنات الغريبة الغازية. وبالتالي، من الممكن إجراء تشبيه: السيتوكينات هي إشارة الإنذار الرئيسية للغزاة، والأجسام المضادة هي الكشافة. تسمى عملية تحليل السيتوكينات تحديد السيتوكينات.

معلومات عامة

السيتوكينات (السيتوكينات) [يونانية. kytos - الوعاء، هنا - الخلية والحركة - التحرك والتشجيع] - مجموعة كبيرة ومتنوعة من الوسطاء الصغار الحجم (الوزن الجزيئي من 8 إلى 80 كيلو دالتون) ذات الطبيعة البروتينية - الجزيئات الوسيطة ("بروتينات الاتصال") المشاركة في الخلايا بين الخلايا نقل الإشارات بشكل رئيسي في الجهاز المناعي.

تشمل السيتوكينات عامل نخر الورم، والإنترفيرون، وعدد من الإنترلوكينات، وما إلى ذلك. وتسمى السيتوكينات، التي يتم تصنيعها بواسطة الخلايا الليمفاوية وهي منظمات الانتشار والتمايز، ولا سيما الخلايا المكونة للدم وخلايا الجهاز المناعي، بالليمفوكينات.

جميع خلايا الجهاز المناعي لها وظائف محددة وتعمل في تفاعل منسق بشكل واضح، والذي توفره مواد نشطة بيولوجيًا خاصة - السيتوكينات - منظمات التفاعلات المناعية. السيتوكينات هي بروتينات محددة يمكن من خلالها لخلايا الجهاز المناعي المختلفة تبادل المعلومات مع بعضها البعض وتنسيق الإجراءات.

تمثل مجموعة وكميات السيتوكينات التي تعمل على مستقبلات سطح الخلية - "بيئة السيتوكينات" - مصفوفة من الإشارات المتفاعلة والمتغيرة بشكل متكرر. هذه الإشارات معقدة بسبب التنوع الكبير لمستقبلات السيتوكينات ولأن كل سيتوكين يمكنه تنشيط أو قمع العديد من العمليات، بما في ذلك تخليقه الخاص وتوليف السيتوكينات الأخرى، بالإضافة إلى تكوين وظهور مستقبلات السيتوكين على سطح الخلية.

يتم تنفيذ الإشارات بين الخلايا في الجهاز المناعي من خلال تفاعل الاتصال المباشر بين الخلايا أو بمساعدة وسطاء التفاعلات بين الخلايا. عند دراسة التمايز بين الخلايا ذات الكفاءة المناعية والخلايا المكونة للدم، وكذلك آليات التفاعل بين الخلايا التي تشكل الاستجابة المناعية، تم اكتشاف مجموعة كبيرة ومتنوعة من الوسطاء القابلين للذوبان ذوي الطبيعة البروتينية - الجزيئات الوسيطة ("بروتينات الاتصال") المشاركة في الخلايا بين الخلايا. نقل الإشارات - السيتوكينات.

يتم استبعاد الهرمونات بشكل عام من هذه الفئة على أساس طبيعة عمل الغدد الصماء (وليس نظير الصم أو الاستبداد). (انظر السيتوكينات: آليات نقل الإشارات الهرمونية). جنبًا إلى جنب مع الهرمونات والناقلات العصبية، فإنها تشكل أساس لغة الإشارات الكيميائية التي يتم من خلالها تنظيم عملية التشكل وتجديد الأنسجة في كائن متعدد الخلايا.

أنها تلعب دورا مركزيا في التنظيم الإيجابي والسلبي للاستجابة المناعية. وحتى الآن تم اكتشاف ودراسة أكثر من مائة سيتوكينات في البشر بدرجات متفاوتة، كما ذكرنا أعلاه، وتظهر باستمرار تقارير عن اكتشاف جديدة. بالنسبة للبعض، تم الحصول على نظائرها المعدلة وراثيا. تعمل السيتوكينات من خلال تنشيط مستقبلات السيتوكينات.

سينظر هذا الفصل في نهج متكامل لتقييم نظام السيتوكينات باستخدام طرق البحث الحديثة الموصوفة مسبقًا.

أولاً، سوف نلخص المفاهيم الأساسية لنظام السيتوكينات.

تعتبر السيتوكينات حاليًا بمثابة جزيئات بروتين ببتيد تنتجها خلايا الجسم المختلفة وتقوم بالتفاعلات بين الخلايا وبين الأجهزة. السيتوكينات هي منظمات عالمية لدورة حياة الخلية، فهي تتحكم في عمليات التمايز والتكاثر والتنشيط الوظيفي وموت الخلايا المبرمج.

تسمى السيتوكينات التي تنتجها خلايا الجهاز المناعي بالسيتوكينات المناعية. إنها تمثل فئة من وسطاء الببتيد القابل للذوبان في الجهاز المناعي، والضرورية لتطوره وعمله وتفاعله مع أجهزة الجسم الأخرى (Kovalchuk L.V. et al., 1999).

باعتبارها جزيئات تنظيمية، تلعب السيتوكينات دورًا مهمًا في تنفيذ التفاعلات المناعية الفطرية والتكيفية، وضمان تفاعلها، والتحكم في تكون الدم، والالتهابات، والتئام الجروح، وتكوين أوعية دموية جديدة (تكوين الأوعية) والعديد من العمليات الحيوية الأخرى.

يوجد حاليًا عدة تصنيفات مختلفة للسيتوكينات، مع الأخذ في الاعتبار بنيتها ونشاطها الوظيفي وأصلها ونوع مستقبلات السيتوكينات. تقليديا، وفقا لآثارها البيولوجية، من المعتاد التمييز بين المجموعات التالية من السيتوكينات.

1. انترلوكين(IL-1-IL-33) - البروتينات التنظيمية الإفرازية للجهاز المناعي، التي توفر تفاعلات وسيطة في الجهاز المناعي وارتباطه بأنظمة الجسم الأخرى. يتم تقسيم الإنترلوكينات حسب نشاطها الوظيفي إلى سيتوكينات مؤيدة ومضادة للالتهابات، وعوامل نمو الخلايا الليمفاوية، وسيتوكينات تنظيمية، وما إلى ذلك.

3. عوامل نخر الورم (TNF)- السيتوكينات ذات التأثيرات السامة للخلايا والتنظيمية: TNFa والسموم اللمفاوية (LT).

4. عوامل نمو الخلايا المكونة للدم- عامل نمو الخلايا الجذعية (كيت - يجند)، IL-3، IL-7، IL-11، الإريثروبويتين، التروبوبويتين، عامل تحفيز مستعمرة البلاعم المحببة - GM-CSF، المحببة CSF - G-CSF، البلاعم-

نيويورك CSF - M-CSF).

5. الكيموكينات- C، CC، CXC (IL-8)، CX3C - منظمات التسمم الكيميائي لأنواع مختلفة من الخلايا.

6. عوامل نمو الخلايا غير اللمفاوية- منظمات النمو والتمايز والنشاط الوظيفي لخلايا الأنسجة المختلفة (عامل نمو الخلايا الليفية - FGF، عامل نمو الخلايا البطانية، عامل نمو البشرة - EGF للبشرة) وعوامل النمو التحويلية (TGFβ، TGFα).

من بين أمور أخرى، في السنوات الأخيرة، تمت دراسة العامل الذي يمنع هجرة البلاعم (عامل تثبيط الهجرة - MIF)، والذي يعتبر هرمونًا عصبيًا مع نشاط السيتوكين والإنزيم، بشكل نشط (Suslov A.P., 2003; Kovalchuk L.V. et al. ,

تختلف السيتوكينات في البنية والنشاط البيولوجي وخصائص أخرى. ومع ذلك، جنبا إلى جنب مع الاختلافات، السيتوكينات لديها الخصائص العامة،سمة من سمات هذه الفئة من الجزيئات التنظيمية الحيوية.

1. السيتوكينات هي، كقاعدة عامة، عديدات ببتيدات غليكوزيلاتد ذات وزن جزيئي متوسط (أقل من 30 كيلو دالتون).

2. يتم إنتاج السيتوكينات بواسطة خلايا الجهاز المناعي والخلايا الأخرى (على سبيل المثال، البطانة، الخلايا الليفية، إلخ) استجابة لمحفز منشط (الهياكل الجزيئية المرتبطة بالعوامل الممرضة، المستضدات، السيتوكينات، إلخ) وتشارك في التفاعلات المناعية الفطرية والتكيفية، وتنظيم قوتها ومدتها. يتم تصنيع بعض السيتوكينات بشكل أساسي.

3. إفراز السيتوكينات عملية قصيرة. لا يتم تخزين السيتوكينات كجزيئات مُشكَّلة مسبقًا، بل يتم تخزينها

يبدأ التوليف دائمًا بنسخ الجينات. تنتج الخلايا السيتوكينات بتركيزات منخفضة (بيكوجرام لكل مليلتر).

4. في معظم الحالات، يتم إنتاج السيتوكينات وتؤثر على الخلايا المستهدفة الموجودة على مسافة قريبة (تأثير قصير المدى). الموقع الرئيسي لعمل السيتوكينات هو المشبك بين الخلايا.

5. وفرةويتجلى نظام السيتوكينات في أن كل نوع من الخلايا قادر على إنتاج العديد من السيتوكينات، ويمكن إفراز كل سيتوكين بواسطة خلايا مختلفة.

6. تتميز جميع السيتوكينات بـ تعدد الأشكال,أو تعدد وظائف العمل. وبالتالي، فإن ظهور علامات الالتهاب يرجع إلى تأثير IL-1، TNFα، IL-6، IL-8. ازدواجية الوظائف تضمن التشغيل الموثوق لنظام السيتوكينات.

7. يتم التوسط في عمل السيتوكينات على الخلايا المستهدفة بواسطة مستقبلات غشائية محددة للغاية وعالية الألفة، وهي عبارة عن بروتينات سكرية عبر الغشاء، وتتكون عادةً من أكثر من وحدة فرعية واحدة. الجزء خارج الخلية من المستقبلات مسؤول عن ربط السيتوكينات. هناك مستقبلات تقضي على السيتوكينات الزائدة في التركيز المرضي. هذه هي ما يسمى مستقبلات الشرك. المستقبلات القابلة للذوبان هي مجال خارج الخلية لمستقبل غشائي مفصول بواسطة إنزيم. المستقبلات القابلة للذوبان قادرة على تحييد السيتوكينات والمشاركة في نقلها إلى موقع الالتهاب وإزالتها من الجسم.

8. السيتوكينات العمل على مبدأ الشبكة.يمكنهم العمل في حفل موسيقي. يبدو أن العديد من الوظائف المنسوبة في البداية إلى سيتوكين واحد ترجع إلى العمل المنسق للعديد من السيتوكينات. (التعاضدأجراءات). من أمثلة التفاعل التآزري للسيتوكينات تحفيز التفاعلات الالتهابية (IL-1 وIL-6 وTNFa)، بالإضافة إلى تخليق IgE.

(ايل-4، إيل-5 و إيل-13).

بعض السيتوكينات تحفز تخليق السيتوكينات الأخرى (تتالي).يعد العمل المتتالي للسيتوكينات ضروريًا لتطوير التفاعلات الالتهابية والمناعية. تحدد قدرة بعض السيتوكينات على تعزيز أو إضعاف إنتاج السيتوكينات الأخرى آليات تنظيمية إيجابية وسلبية مهمة.

التأثير المضاد للسيتوكينات معروف، على سبيل المثال، قد يكون إنتاج IL-6 استجابة لزيادة تركيز TNFa

آلية تنظيمية سلبية للتحكم في إنتاج هذا الوسيط أثناء الالتهاب.

يتم تنظيم السيتوكينات لوظائف الخلية المستهدفة باستخدام آليات الاستبداد أو الباراسرين أو الغدد الصماء. بعض السيتوكينات (IL-1، IL-6، TNFα، إلخ) قادرة على المشاركة في تنفيذ كل هذه الآليات.

تعتمد استجابة الخلية لتأثير السيتوكين على عدة عوامل:

على نوع الخلايا ونشاطها الوظيفي الأولي؛

من التركيز المحلي للسيتوكين.

من وجود جزيئات وسيطة أخرى.

ظهرت في السنوات الأخيرة فكرة نظام السيتوكين الذي يجمع بين:

1) الخلايا المنتجة.

2) السيتوكينات القابلة للذوبان ومضاداتها؛

3) الخلايا المستهدفة ومستقبلاتها (الشكل 7.1).

أولاً، دعونا نلقي نظرة على المكونات الرئيسية لنظام السيتوكينات.

الخلايا المنتجة للسيتوكين

أرز. 7.1.نظام السيتوكين

ينتج Th0 مجموعة واسعة من السيتوكينات بتركيزات منخفضة جدًا.

اتجاه التمايز Th0يحدد تطور شكلين من الاستجابة المناعية مع غلبة الآليات الخلطية أو الخلوية.

تقدم الخلايا الجذعية، بعد امتصاص المستضد ومعالجته، الببتيدات المستضدية إلى خلايا Th0 وتنتج السيتوكينات التي تنظم اتجاه تمايزها إلى خلايا فعالة. يظهر دور السيتوكينات الفردية في هذه العملية في الشكل 1. 7.2. يستحث IL-12 تخليق IFNγ بواسطة الخلايا الليمفاوية التائية وhGC. يضمن الإنترفيرون تمايز Th1، الذي يبدأ بإفراز السيتوكينات (IL-2، IFN، IL-3، TNFa، السموم اللمفاوية) التي تنظم تطور التفاعلات مع مسببات الأمراض داخل الخلايا

(فرط الحساسية المتأخر (DTH) وأنواع مختلفة من السمية الخلوية).

يضمن IL-4 تمايز Th0 إلى Th2. يقوم Th2 المنشط بإنتاج السيتوكينات (IL-4، IL-5، IL-6، IL-13، وما إلى ذلك) التي تحدد تكاثر الخلايا الليمفاوية البائية، وتمايزها الإضافي إلى خلايا البلازما، وتطور تفاعلات الأجسام المضادة، بشكل رئيسي مع مسببات الأمراض خارج الخلية .

ينظم IFN بشكل سلبي وظيفة خلايا Th2، وعلى العكس من ذلك، فإن IL-4، IL-10، الذي يفرز بواسطة Th2، يمنع وظيفة Th1 (الشكل 7.3). ترتبط الآلية الجزيئية لهذا التنظيم بعوامل النسخ. إن التعبير عن T-bet وSTAT4، الذي يحدده IFNu، يوجه تمايز الخلايا التائية على طول مسار Th1 ويمنع تطور Th2. يستحث IL-4 التعبير عن GATA-3 وSTAT6، والذي يضمن وفقًا لذلك تحويل Th0 الساذج إلى خلايا Th2 (الشكل 7.2).

في السنوات الأخيرة، تم وصف مجموعة فرعية خاصة من الخلايا التائية المساعدة (Th17) المنتجة للإنترلوكين-17. يمكن التعبير عن أعضاء عائلة IL-17 بواسطة خلايا الذاكرة المنشطة (CD4CD45RO)، وخلايا γ5T، وخلايا NKT، والعدلات، والخلايا الوحيدة تحت تأثير IL-23، وIL-6، وTGFβ التي تنتجها الخلايا البلعمية والخلايا الجذعية. عامل التمايز الرئيسي في البشر هو ROR-C، وفي الفئران هو ROR-γ لتم توضيح الدور الأساسي لـ IL-17 في تطور الالتهاب المزمن وأمراض المناعة الذاتية (انظر الشكل 7.2).

يتم عرض مخططات التمايز بين الحيوانات المستنسخة Th0 والسيتوكينات التي تفرزها في الشكل 1. 7.2 و7.3 (انظر أيضًا إدراج اللون).

الخلايا التائية السامة للخلايا (CD8 +)، الخلايا القاتلة الطبيعية، هي منتجة ضعيفة للسيتوكينات مثل الإنترفيرون، TNF-a والسموم اللمفاوية.

الحساسية، وأمراض المناعة الذاتية، والعمليات الالتهابية المزمنة، وما إلى ذلك.

أرز. 7.2.مجموعات فرعية مختلفة من الخلايا الليمفاوية التائية التي تنتج السيتوكينات

يؤدي هذا التفاعل مع TLR إلى إطلاق سلسلة من نقل الإشارة داخل الخلايا، مما يؤدي إلى التعبير عن الجينات لمجموعتين رئيسيتين من السيتوكينات: المؤيدة للالتهابات والنوع 1 IFN (الشكل 7.4، انظر أيضًا إدراج اللون). بشكل رئيسي هذه السيتوكينات (IL-1، -6، -8، -12، TNFa، GM-CSF، IFN، chemokines، إلخ) تحفز تطور الالتهاب وتشارك في حماية الجسم من الالتهابات البكتيرية والفيروسية.

أرز. 7.3.طيف السيتوكينات التي تفرزها خلايا Th1 و Th2

السيتوكينات ومضاداتهاتم وصفها بالتفصيل في عدد من الدراسات (Kovalchuk L.V. et al., 2000; Ketlinsky S.A., Simbirtsev A.S.,

أرز. 7.4.تحريض TLR لإنتاج السيتوكينات بواسطة الخلايا المناعية الفطرية

الخلايا المستهدفة

يتم التوسط في عمل السيتوكينات على الخلايا المستهدفة من خلال مستقبلات محددة تربط السيتوكينات بألفة عالية جدًا، ويمكن أن تستخدم السيتوكينات الفردية

وحدات فرعية للمستقبل المشترك. يرتبط كل سيتوكين بمستقبله المحدد.

مستقبلات السيتوكين هي بروتينات عبر الغشاء وتنقسم إلى 5 أنواع رئيسية. الأكثر شيوعًا هو ما يسمى بنوع مستقبلات الهيماتوبويتين، والذي يحتوي على مجالين خارج الخلية، يحتوي أحدهما على تسلسل مشترك لبقايا الأحماض الأمينية المكونة من تكرارين من التربتوفان والسيرين، مفصولة بأي حمض أميني (شكل WSXWS). قد يحتوي النوع الثاني من المستقبلات على مجالين خارج الخلية مع عدد كبير من السيستينات المحفوظة. هذه هي مستقبلات عائلة IL-10 وIFN. أما النوع الثالث فيتمثل بمستقبلات السيتوكينات التي تنتمي إلى مجموعة TNF. النوع الرابع من مستقبلات السيتوكين ينتمي إلى فصيلة مستقبلات الجلوبيولين المناعي، التي لها مجالات خارج الخلية تشبه مجالات جزيئات الجلوبيولين المناعي في بنيتها. يتم تمثيل النوع الخامس من المستقبلات التي تربط جزيئات عائلة الكيموكين ببروتينات الغشاء التي تعبر غشاء الخلية في 7 أماكن. يمكن أن توجد مستقبلات السيتوكين في شكل قابل للذوبان، مع الاحتفاظ بالقدرة على ربط الروابط (Ketlinsky S.A. et al., 2008).

يمكن أن تؤثر السيتوكينات على تكاثر الخلايا المستهدفة وتمايزها ونشاطها الوظيفي وموت الخلايا المبرمج (انظر الشكل 7.1). يعتمد مظهر النشاط البيولوجي للسيتوكينات في الخلايا المستهدفة على مشاركة الأنظمة المختلفة داخل الخلايا في نقل الإشارات من المستقبل، والذي يرتبط بخصائص الخلايا المستهدفة. يتم تنفيذ إشارة موت الخلايا المبرمج، من بين أمور أخرى، باستخدام منطقة معينة من عائلة مستقبلات TNF، ما يسمى بنطاق "الموت" (الشكل 7.5، انظر إدراج اللون). تنتقل إشارات التمايز والتنشيط من خلال البروتينات داخل الخلايا Jak-STAT - محولات الإشارة ومنشطات النسخ (الشكل 7.6، انظر إدراج اللون). تشارك بروتينات G في نقل الإشارة من الكيموكينات، مما يؤدي إلى زيادة هجرة الخلايا والتصاقها.

يتضمن التحليل الشامل لنظام السيتوكين ما يلي.

I. تقييم الخلايا المنتجة.

1. تحديد التعبير:

مستقبلات تتعرف على العامل الممرض أو المستضد TCR، TLR) على مستوى الجينات وجزيئات البروتين (PCR، طريقة قياس التدفق الخلوي)؛

جزيئات المحول التي تنقل الإشارة التي تؤدي إلى نسخ جينات السيتوكين (PCR، وما إلى ذلك)؛

أرز. 7.5.نقل الإشارة من مستقبل TNF

أرز. 7.6. Jak-STAT - مسار إشارات مستقبل السيتوكين من النوع الأول

جينات السيتوكين (PCR)؛ جزيئات البروتين من السيتوكينات (تقييم وظيفة تخليق السيتوكينات للخلايا أحادية النواة البشرية).

2. التحديد الكمي للمجموعات السكانية الفرعية للخلايا التي تحتوي على السيتوكينات معينة: Th1، Th2 Th17 (طريقة تلطيخ السيتوكينات داخل الخلايا)؛ تحديد عدد الخلايا التي تفرز سيتوكينات معينة (طريقة ELISPOT، انظر الفصل 4).

ثانيا. تقييم السيتوكينات ومضاداتها في البيئات البيولوجية للجسم.

1. اختبار النشاط البيولوجي للسيتوكينات.

2. التحديد الكمي للسيتوكينات باستخدام تقنية ELISA.

3. الصبغ المناعي الهيستوكيميائي للسيتوكينات في الأنسجة.

4. تحديد نسبة السيتوكينات المعاكسة (المؤيدة والمضادة للالتهابات) والسيتوكينات ومضادات مستقبلات السيتوكينات.

ثالثا. تقييم الخلايا المستهدفة.

1. تحديد التعبير عن مستقبلات السيتوكين على مستوى الجينات وجزيئات البروتين (PCR، طريقة قياس التدفق الخلوي).

2. تحديد جزيئات الإشارة في المحتويات داخل الخلايا.

3. تحديد النشاط الوظيفي للخلايا المستهدفة.

حاليًا، تم تطوير العديد من الأساليب لتقييم نظام السيتوكينات، والتي توفر معلومات متنوعة. من بين هؤلاء:

1) الطرق البيولوجية الجزيئية.

2) طرق التحديد الكمي للسيتوكينات باستخدام المقايسة المناعية؛

3) اختبار النشاط البيولوجي للسيتوكينات.

4) تلطيخ السيتوكينات داخل الخلايا؛

5) طريقة ELISPOT، التي تسمح باكتشاف السيتوكينات حول خلية واحدة منتجة للسيتوكينات؛

6) التألق المناعي.

نحن نقدم وصفا موجزا لهذه الأساليب.

باستخدام الطرق البيولوجية الجزيئيةيمكنك دراسة التعبير عن جينات السيتوكينات ومستقبلاتها وجزيئات الإشارة ودراسة تعدد أشكال هذه الجينات. في السنوات الأخيرة، تم إجراء عدد كبير من الدراسات التي كشفت عن وجود ارتباطات بين الأليلات المتغيرة للجينات لجزيئات نظام السيتوكينات والاستعداد

لعدد من الأمراض. يمكن أن توفر دراسة المتغيرات الأليلية لجينات السيتوكين معلومات حول الإنتاج المبرمج وراثيًا لسيتوكين معين. ويعتبر التفاعل الأكثر حساسية هو تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الحقيقي - RT-PCR (انظر الفصل 6). طريقة التهجين فى الموقعيسمح لك بتوضيح توطين الأنسجة والخلوية للتعبير الجيني للسيتوكين.

يمكن وصف التحديد الكمي للسيتوكينات في السوائل البيولوجية وفي مزارع خلايا الدم وحيدة النواة المحيطية بواسطة ELISA على النحو التالي. بما أن السيتوكينات هي وسطاء محليين، فمن الأفضل قياس مستوياتها في الأنسجة ذات الصلة بعد استخلاص بروتينات الأنسجة أو في السوائل الطبيعية، مثل الدموع، والتجاويف، والبول، والسائل الأمنيوسي، والسائل النخاعي، وما إلى ذلك. تعكس مستويات السيتوكين في المصل أو سوائل الجسم الأخرى الحالة الحالية لجهاز المناعة، أي. تخليق السيتوكينات بواسطة خلايا الجسم في الجسم الحي.

يُظهر تحديد مستويات إنتاج السيتوكين بواسطة خلايا الدم وحيدة النواة المحيطية (PBMCs) الحالة الوظيفية للخلايا. يشير الإنتاج التلقائي للسيتوكينات بواسطة الشركات المتعددة الجنسيات في الثقافة إلى أن الخلايا قد تم تنشيطها بالفعل في الجسم الحي.يعكس تخليق السيتوكينات المستحثة (بواسطة المنشطات المختلفة والمخففات) الإمكانات والقدرة الاحتياطية للخلايا على الاستجابة لمحفز مستضدي (على وجه الخصوص، لعمل الأدوية). قد يكون انخفاض إنتاج السيتوكينات المستحثة بمثابة إحدى علامات حالة نقص المناعة. السيتوكينات ليست محددة لمستضد معين. ولذلك، فإن التشخيص المحدد للأمراض المعدية وأمراض المناعة الذاتية والحساسية عن طريق تحديد مستوى بعض السيتوكينات أمر مستحيل. في الوقت نفسه، يتيح لنا تقييم مستويات السيتوكينات الحصول على بيانات حول شدة العملية الالتهابية، وانتقالها إلى المستوى النظامي والتشخيص، والنشاط الوظيفي لخلايا الجهاز المناعي، ونسبة خلايا Th1 وTh2، وهو أمر مهم للغاية في التشخيص التفريقي لعدد من العمليات المعدية والمناعية.

في الوسائط البيولوجية، يمكن قياس كمية السيتوكينات باستخدام مجموعة متنوعة من طرق المقايسة المناعية،باستخدام الأجسام المضادة متعددة النسيلة وحيدة النسيلة (انظر الفصل 4). يتيح لك اختبار ELISA معرفة التركيزات الدقيقة للسيتوكينات الموجودة في الجسم الحيوي.

السوائل المنطقية للجسم. يتميز الكشف عن السيتوكينات المناعي المرتبط بالإنزيم بعدد من المزايا مقارنة بالطرق الأخرى (الحساسية العالية، والنوعية، والاستقلال عن وجود الخصوم، وإمكانية التسجيل الآلي الدقيق، وتوحيد التسجيل). ومع ذلك، فإن هذه الطريقة لها أيضًا حدودها: لا يميز ELISA النشاط البيولوجي للسيتوكينات ويمكن أن يعطي نتائج خاطئة بسبب الحواتم المتفاعلة.

الاختبارات البيولوجيةتم إجراؤها على أساس معرفة الخصائص الأساسية للسيتوكينات وتأثيراتها على الخلايا المستهدفة. أدت دراسة التأثيرات البيولوجية للسيتوكينات إلى تطوير أربعة أنواع من اختبارات السيتوكينات:

1) عن طريق تحفيز انتشار الخلايا المستهدفة؛

2) عن طريق التأثير السام للخلايا.

3) عن طريق تحفيز تمايز سلائف نخاع العظم؛

4) للعمل المضاد للفيروسات.

يتم تحديد IL-1 من خلال تأثيره المحفز على تكاثر الخلايا الثيموسية الفأرية التي ينشطها الميتوجين في المختبر؛ IL-2 - من خلال قدرته على تحفيز النشاط التكاثري للخلايا الليمفاوية. يتم اختبار TNF-α والسموم اللمفاوية بحثًا عن التأثيرات السامة للخلايا على الخلايا الليفية الفأرية (L929). يتم تقييم العوامل المحفزة للمستعمرة من خلال قدرتها على دعم نمو سلائف نخاع العظم كمستعمرات في الأجار. تم الكشف عن النشاط المضاد للفيروسات للإنترفيرون عن طريق تثبيط تأثير الاعتلال الخلوي للفيروسات في ثقافة الخلايا الليفية البشرية ثنائية الصيغة الصبغية وخط الورم للخلايا الليفية الفأرية L-929.

تم إنشاء خطوط خلوية يعتمد نموها على وجود سيتوكينات معينة. في الجدول يوفر الجدول 7.1 قائمة بخطوط الخلايا المستخدمة لاختبار السيتوكينات. استنادًا إلى القدرة على تحفيز تكاثر الخلايا المستهدفة الحساسة، يتم إجراء الاختبار الحيوي لـ IL-1، وIL-2، وIL-4، وIL-6، وIL-7، وIL-15، وما إلى ذلك. ومع ذلك، تتميز طرق الاختبار هذه بسبب عدم كفاية الحساسية ومحتوى المعلومات. يمكن للجزيئات المثبطة والمضادة أن تحجب النشاط البيولوجي للسيتوكينات. تظهر بعض السيتوكينات نشاطًا بيولوجيًا عامًا. ومع ذلك، هذه الأساليب مثالية لاختبار النشاط المحدد للسيتوكينات المؤتلفة.

الجدول 7.1.خطوط الخلايا المستخدمة لاختبار النشاط البيولوجي السيتوكين

نهاية الجدول. 7.1

مختبر 7-1

تحديد النشاط البيولوجي لـ IL-1 من خلال تأثيره المسبب للسرطان على تكاثر خلايا ثيموسيت الفأرية

تعتمد طريقة الاختبار البيولوجي لـ IL-1 على قدرة السيتوكين على تحفيز تكاثر الخلايا الثيموسية الفأرية.

يمكن تحديد IL-1 في مزرعة الخلايا الوحيدة المحفزة باستخدام LPS، وكذلك في أي سائل بيولوجي في الجسم.من الضروري الانتباه إلى عدد من التفاصيل.

1. للاختبار، يتم استخدام الخلايا الصعترية من الفئران من خط C3H/HeJ، وتحفيزها على الانتشار باستخدام المخففات (كونكانافالين A - ConA وphytohemagglutinin - PHA). لم يتم اختيار الخلايا الثيموسية C3H/HeJ بشكل عشوائي: الفئران من هذه السلالة الفطرية لا تستجيب لـ LPS، والتي قد تكون موجودة في مادة الاختبار وتتسبب في إنتاج IL-1.

2. تستجيب الخلايا الصعترية لـ IL-2 ومولدات التخفيض، لذلك، يجب أيضًا تحديد وجود IL-2 ومولدات التخفيض في المستحضرات التي تم اختبارها لـ IL-1.

إجراءات التشغيل

1. يتم الحصول على معلق من الخلايا الثيموسية بتركيز 12×106/مل من وسط RPMI 1640 الذي يحتوي على 10% مصل بقري جنيني و2-ميركابتوإيثانول (5×10 -5 م).

2. إعداد سلسلة من التخفيفات التسلسلية ذات الشقين للعينات التجريبية (سوائل الجسم البيولوجية) وعينات المراقبة. يتم استخدام السوائل البيولوجية التي تحتوي على IL-1 أو العينات التي تم الحصول عليها عن طريق احتضان الخلايا وحيدة النواة بدون LPS ومستحضر مختبري قياسي يحتوي على IL-1 كعناصر تحكم. في 96 لوحة مستديرة القاع، يتم نقل 50 ميكرولتر من كل تخفيف إلى 6 آبار.

3. أضف 50 ميكرولتر من PHA (Wellcome) المنقى المذاب في وسط كامل بتركيز 3 ميكروجرام/مل إلى ثلاثة آبار من كل تخفيف، و50 ميكرولتر من الوسط إلى الآبار الثلاثة الأخرى.

4. أضف 50 ميكرولتر من معلق الغدة الصعترية إلى كل بئر واحضنها لمدة 48 ساعة عند 37 درجة مئوية.

6. قبل استكمال الزراعة، يضاف 50 ميكرولتر من محلول (1 μCi/ml) من ["3H] - الثيميدين إلى الآبار ويتم حضنها لمدة 20 ساعة أخرى.

7. لتحديد مستوى النشاط الإشعاعي، يتم نقل الخلايا المزروعة إلى ورق الترشيح باستخدام مجمع الخلايا الآلي، وتجفف المرشحات ويتم تحديد إدراج الملصق باستخدام عداد التلألؤ السائل.

8. يتم التعبير عن النتائج كعامل تحفيز.

حيث m cp هو متوسط عدد النبضات في 3 آبار.

إذا استجابت الخلايا الصعترية للتحفيز باستخدام IL-1 القياسي، فإن مؤشر التحفيز لعينة الاختبار الذي يتجاوز 3 يشير بشكل موثوق إلى نشاط IL-1.

الاختبار الحيوي هو الطريقة الوحيدة لتقييم عمل السيتوكين، ولكن يجب استكمال هذه الطريقة بأنواع مختلفة من المراقبة المناسبة للخصوصية باستخدام الأجسام المضادة وحيدة النسيلة. تؤدي إضافة بعض الأجسام المضادة وحيدة النسيلة إلى السيتوكين إلى المزرعة إلى منع النشاط البيولوجي للسيتوكين، مما يثبت أن إشارة تكاثر الخط الخلوي هي السيتوكين القابل للاكتشاف.

استخدام المقايسات الحيوية للكشف عن الإنترفيرون.يعتمد مبدأ تقييم النشاط البيولوجي للإنترفيرون على تأثيره المضاد للفيروسات، والذي يتم تحديده من خلال درجة تثبيط تكاثر فيروس الاختبار في مزرعة الخلايا.

يمكن استخدام الخلايا الحساسة لعمل الإنترفيرون في العمل: الخلايا الليفية الجنينية الأولية للدجاج والخلايا الليفية البشرية، والخلايا المستمرة للخلايا الليفية ثنائية الصيغة الصبغية البشرية وثقافة خلايا الفأر (L929).

عند تقييم التأثير المضاد للفيروسات للإنترفيرون، يُنصح باستخدام الفيروسات ذات دورة التكاثر القصيرة والحساسية العالية لعمل الإنترفيرون: فيروس التهاب الدماغ والنخاع الفأري، وفيروس التهاب الفم الحويصلي الفأري، وما إلى ذلك.

مختبر 7-2

تحديد نشاط الإنترفيرون

1. يتم صب معلق من الخلايا الليفية الجنينية البشرية ثنائية الصيغة الصبغية على وسط يحتوي على 10% من مصل الجنين البقري (تركيز الخلية - 15-20×10 6 / مل) في أطباق معقمة ذات قاع مسطح ذات 96 بئر، 100 ميكرولتر لكل بئر وتوضع في حاضنة ثاني أكسيد الكربون عند درجة حرارة 37 درجة مئوية.

2. بعد تكوين طبقة أحادية كاملة، تتم إزالة وسط النمو من الآبار ويتم إضافة 100 ميكرولتر من وسط الصيانة إلى كل بئر.

3. تم إجراء معايرة نشاط الإنترفيرون في العينات المدروسة باستخدام طريقة التخفيفات المزدوجة على طبقة أحادية من الخلايا الليفية.

بالتزامن مع العينات، يتم إدخال فيروس التهاب الدماغ والنخاع الفأري (MEV) إلى الآبار بجرعة تسبب تلف الخلايا بنسبة 100% بعد 48 ساعة من الإصابة.

4. للتحكم، استخدم الآبار التي تحتوي على خلايا سليمة (غير معالجة) مصابة بالفيروس.

في كل دراسة، يتم استخدام عينات الإنترفيرون المرجعية ذات النشاط المعروف كأدوية مرجعية.

5. يتم تحضين الأطباق التي تحتوي على تخفيفات العينة لمدة 24 ساعة عند درجة حرارة 37 درجة مئوية في جو يحتوي على 5% من ثاني أكسيد الكربون.

6. يتم تحديد مستوى نشاط الإنترفيرون بمقلوب التخفيف الأقصى لعينة الاختبار، مما يؤخر التأثير الخلوي للفيروس بنسبة 50%، ويتم التعبير عنه بوحدات النشاط لكل 1 مل.

7. لتحديد نوع الإنترفيرون، تتم إضافة مصل مضاد ضد IFNα أو IFNβ أو IFNγ إلى النظام. يلغي المصل المضاد عمل السيتوكين المقابل، مما يجعل من الممكن تحديد نوع الإنترفيرون.

تحديد النشاط البيولوجي لهجرة العامل المثبط.حاليًا، تم تشكيل أفكار جديدة تمامًا حول طبيعة وخصائص MIF، التي تم اكتشافها في الستينيات من القرن الماضي كوسيط للمناعة الخلوية والتي ظلت دون الاهتمام الواجب لسنوات عديدة (Bloom B.R., Bennet B., 1966; David جي آر، 1966). فقط في السنوات العشر إلى الخمس عشرة الماضية أصبح من الواضح أن MIF هو أحد أهم الوسطاء البيولوجيين في الجسم مع مجموعة واسعة من الوظائف البيولوجية مثل السيتوكين والهرمون والإنزيم. يتم تحقيق تأثير MIF على الخلايا المستهدفة من خلال مستقبل CD74 أو من خلال مسار الالتقام غير التقليدي.

يعتبر MIF وسيطًا مهمًا للالتهاب، حيث ينشط وظيفة البلاعم (إنتاج السيتوكين، والبلعمة، والسمية الخلوية، وما إلى ذلك)، بالإضافة إلى هرمون مناعي داخلي ينظم نشاط الجلايكورتيكويد.

تتراكم المزيد والمزيد من المعلومات حول دور MIF في التسبب في العديد من الأمراض الالتهابية، بما في ذلك تعفن الدم، والتهاب المفاصل الروماتويدي (RA)، والتهاب كبيبات الكلى، وما إلى ذلك. في RA، يزداد تركيز MIF في سائل المفاصل المصابة بشكل ملحوظ، والذي يتناسب مع شدة المرض. تحت تأثير MIF، يزداد إنتاج السيتوكينات المؤيدة للالتهابات بواسطة كل من الخلايا البلعمية والخلايا الزليلية.

هناك طرق مختلفة معروفة لاختبار نشاط MIF، حيث يتم وضع الخلايا المهاجرة (الخلايا المستهدفة لـ MIF) في وعاء شعري زجاجي (اختبار الشعيرات الدموية)، أو في قطرة من الاغاروز، أو في بئر الاغاروز.

نقدم طريقة فحص بسيطة نسبيًا تعتمد على تكوين مزارع الخلايا الدقيقة (كريات الدم البيضاء أو الخلايا البلعمية)، القياسية في المساحة وعدد الخلايا، في الجزء السفلي من آبار صفيحة مسطحة القاع مكونة من 96 بئرًا، تليها زراعتها في الوسط الغذائي وتحديد التغيرات في منطقة هذه الزراعات الدقيقة تحت تأثير MIF (Suslov A.P.، 1989).

مختبر 7-3

تعريف نشاط MIF

يتم تحديد النشاط البيولوجي لـ MIF باستخدام جهاز لتشكيل المزارع الدقيقة للخلايا (الشكل 7.7) - MIGROSKRIN (معهد أبحاث NF Gamaleya لعلم الأوبئة والأحياء الدقيقة التابع للأكاديمية الروسية للعلوم الطبية).

1. أضف 100 ميكرولتر من العينة المخففة في وسط استنباتي، حيث يتم تحديد نشاط MIF (كل تخفيف في 4 متوازيات، عينات تجريبية)، في آبار لوحة 96 بئرًا (التدفق، المملكة المتحدة أو ما شابه ذلك). يشتمل وسط الاستزراع على RPMI 1640، 2 ملي مولار من الجلوتامين، 5% من مصل الأبقار الجنيني، 40 ميكروجرام/مل من الجنتاميسين.

2. إضافة وسط الثقافة (في 4 أوجه التشابه) من 100 ميكرولتر للسيطرة على الآبار.

3. يتم تحضير معلق خلية من البلاعم البريتونية، حيث يتم حقن 2 فأر هجين (CBAxC57B1/6)F1 داخل الصفاق مع 10 مل من محلول هانكس مع الهيبارين (10 وحدة / مل)، ويتم تدليك البطن بلطف لمدة 2-3. دقائق. ثم يتم قتل الحيوان بقطع رأسه، ويتم ثقب جدار البطن بعناية في منطقة الفخذ، ويتم امتصاص الإفرازات من خلال إبرة بحقنة. يتم غسل خلايا الإفراز البريتوني مرتين بمحلول هانكس، ثم يتم طردها بالطرد المركزي لمدة 10-15 دقيقة عند 200 جرام. ثم يتم تحضير معلق الخلية بتركيز 10±1 مليون/مل من وسط RPMI 1640. ويتم العد في غرفة جوراييف.

4. قم بتجميع نظام MIGROSKRIN، وهو عبارة عن حامل للتثبيت الاتجاهي والمعياري للنصائح مع مزارع الخلايا في وضع رأسي تمامًا على ارتفاع معين فوق مركز بئر لوحة الثقافة المكونة من 96 بئرًا، ويتضمن أيضًا 92 نصيحة لـ الماصات الأوتوماتيكية من كوستار، الولايات المتحدة الأمريكية (الشكل 7.7).

أدخل أرجل الحامل ثلاثي القوائم في فتحات زاوية الجهاز اللوحي. يتم سحب تعليق الخلية إلى الأطراف باستخدام ماصة أوتوماتيكية - 5 ميكرولتر لكل منها، ثم يتم شطفها لإزالة الخلايا الزائدة عن طريق إسقاطها مرة واحدة في الوسط وإدخالها عموديًا في مقابس حامل النظام. يُحفظ الحامل المملوء بالنصائح في درجة حرارة الغرفة لمدة ساعة واحدة على سطح أفقي تمامًا. خلال هذا الوقت، تستقر الخلايا المعلقة في قاع الآبار، حيث يتم تشكيل الثقافات الدقيقة للخلايا القياسية.

5. تتم إزالة الحامل ذو الأطراف بعناية من الجهاز اللوحي. يتم وضع لوحة الاستزراع الدقيق للخلية في وضع أفقي تمامًا في حاضنة ثاني أكسيد الكربون، حيث يتم استزراعها لمدة 20 ساعة. وأثناء الزراعة، تهاجر الخلايا على طول قاع البئر.

6. يتم التسجيل الكمي للنتائج بعد الحضانة باستخدام عدسة مكبرة مجهر، وتقييم حجم المستعمرة بصريًا على مقياس داخل العدسة. الثقافات الصغيرة لها شكل دائرة. ثم يحدد الباحثون متوسط قطر المستعمرة عن طريق قياس المستعمرات في 4 آبار اختبار أو مراقبة. خطأ القياس هو ±1 مم.

يتم حساب مؤشر الهجرة (MI) باستخدام الصيغة:

تحتوي العينة على نشاط MIF إذا كانت قيم MI متساوية

تعتبر الوحدة التقليدية (AU) لنشاط MIF هي القيمة العكسية التي تساوي قيمة أعلى تخفيف للعينة (العينة)، حيث يكون مؤشر الهجرة 0.6 ± 0.2.

النشاط البيولوجي للPEOيتم تقييم α من خلال تأثيره السام للخلايا على خط الخلايا الليفية المحولة L-929. يتم استخدام المؤتلف TNF-α كعنصر تحكم إيجابي، وتستخدم الخلايا الموجودة في وسط الثقافة كعنصر تحكم سلبي.

حساب مؤشر السامة للخلايا (CI):

أين أ- عدد الخلايا الحية في السيطرة؛ ب- عدد الخلايا الحية في التجربة .

أرز. 7.7.مخطط MIGROSKRIN - أجهزة للتقييم الكمي لهجرة ثقافات الخلايا

يتم تلوين الخلايا بصبغة (أزرق الميثيلين)، والتي يتم تضمينها فقط في الخلايا الميتة.

تعتبر الوحدة القياسية لنشاط TNF هي التخفيف المتبادل للعينة المطلوبة للحصول على 50% من السمية الخلوية. النشاط النوعي للعينة هو نسبة النشاط بوحدات اختيارية لكل 1 مل إلى تركيز البروتين الموجود في العينة.

تلوين السيتوكينات داخل الخلايا.التغيرات في نسبة الخلايا التي تنتج السيتوكينات المختلفة قد تعكس التسبب في المرض وتكون بمثابة معيار لتشخيص المرض وتقييم العلاج.

يتم استخدام طريقة التلوين داخل الخلايا لتحديد تعبير السيتوكين على مستوى الخلية المفردة. يتيح لك قياس التدفق الخلوي حساب عدد الخلايا التي تعبر عن سيتوكين معين.

دعونا ندرج المراحل الرئيسية لتحديد السيتوكينات داخل الخلايا.

تنتج الخلايا غير المحفزة كميات صغيرة من السيتوكينات، والتي، كقاعدة عامة، لا يتم تخزينها، لذا فإن خطوة مهمة في تقييم السيتوكينات داخل الخلايا هي تحفيز الخلايا الليمفاوية ومنع إطلاق هذه المنتجات من الخلايا.

محفز السيتوكين الأكثر استخدامًا هو بروتين كيناز سي المنشط فوربول 12-ميريستات 13-أسيتات (PMA) بالاشتراك مع أيونوميسين الكالسيوم (IN). يؤدي استخدام هذا المزيج إلى تخليق مجموعة واسعة من السيتوكينات: IFN، IL-4، IL-2، TNFα. عيب استخدام FMA-IN هو مشكلة تحديد جزيئات CD4 على سطح الخلايا الليمفاوية بعد هذا التنشيط. أيضًا، يتم تحفيز إنتاج السيتوكينات بواسطة الخلايا الليمفاوية التائية باستخدام الميتوجينات (PHA). تحفز الخلايا البائية والوحيدات

يتم تحضين الخلايا وحيدة النواة في وجود محفزات إنتاج السيتوكينات ومانع نقلها داخل الخلايا، بريفيلدين أ أو مونينسين، لمدة 2-6 ساعات.

ثم يتم إعادة تعليق الخلايا في محلول عازل. للتثبيت، أضف 2٪ فورمالدهايد واحتضنه لمدة 10-15 دقيقة في درجة حرارة الغرفة.

ثم تتم معالجة الخلايا بمادة السابونين، مما يزيد من نفاذية غشاء الخلية، ويتم صبغها بأجسام مضادة وحيدة النسيلة خاصة بالسيتوكينات المكتشفة. يؤدي التلوين الأولي للعلامات السطحية (CD4، CD8) إلى زيادة كمية المعلومات التي تم الحصول عليها حول الخلية ويجعل من الممكن تحديد انتمائها السكاني بشكل أكثر دقة.

هناك بعض القيود في تطبيق الأساليب المذكورة أعلاه. وبالتالي، بمساعدتهم، من المستحيل تحليل تخليق السيتوكينات بواسطة خلية واحدة، ومن المستحيل تحديد عدد الخلايا المنتجة للسيتوكينات في مجموعة سكانية فرعية، ومن المستحيل تحديد ما إذا كانت الخلايا المنتجة للسيتوكينات تعبر عن علامات فريدة، وما إذا كانت يتم تصنيع السيتوكينات المختلفة بواسطة خلايا مختلفة أو بواسطة نفس الخلايا. يتم الحصول على الإجابة على هذه الأسئلة باستخدام طرق البحث الأخرى. لتحديد تواتر الخلايا المنتجة للسيتوكينات في مجتمع ما، يتم استخدام طريقة التخفيف المحدود ومتغير مقايسة الامتصاص المناعي المرتبط بالإنزيم ELISPOT (انظر الفصل 4).

طريقة التهجين في الموقع.تتضمن الطريقة:

2) التثبيت مع بارافورمالدهيد.

3) الكشف عن مرنا باستخدام [كدنا] المسمى. في بعض الحالات، يتم تحديد mRNA السيتوكيني على المقاطع باستخدام النظائر المشعة PCR.

التألق المناعي.تتضمن الطريقة:

1) تجميد الجهاز وإعداد أقسام ناظم البرد؛

2) التثبيت.

3) علاج المقاطع باستخدام الأجسام المضادة للسيتوكينات المسمى بالفلورسين؛

4) المراقبة البصرية للأسفار.

هذه التقنيات (التهجين فى الموقعوالتألق المناعي) سريعان ولا يعتمدان على التركيزات العتبية للمنتج المفرز. ومع ذلك، فهي لا تقيس كمية السيتوكينات المفرزة ويمكن أن تشكل تحديًا تقنيًا. من الضروري إجراء مراقبة وثيقة مختلفة للتفاعلات غير المحددة.

باستخدام الطرق المقدمة لتقييم السيتوكينات، تم تحديد العمليات المرضية المرتبطة بالاضطرابات في نظام السيتوكينات على مختلف المستويات.

وبالتالي، فإن تقييم نظام السيتوكين مهم للغاية لتوصيف حالة الجهاز المناعي في الجسم. تتيح لنا دراسة المستويات المختلفة لنظام السيتوكين الحصول على معلومات حول النشاط الوظيفي لأنواع مختلفة من الخلايا ذات الكفاءة المناعية، وشدة العملية الالتهابية، وانتقالها إلى المستوى الجهازي والتشخيص للمرض.

الأسئلة والمهام

1. اذكر الخصائص العامة للسيتوكينات.

2. إعطاء تصنيف السيتوكينات.

3. اذكر المكونات الرئيسية لنظام السيتوكينات.

4. قم بإدراج الخلايا التي تنتج السيتوكينات.

5. وصف عائلات مستقبلات السيتوكينات.

6. ما هي آليات عمل شبكة السيتوكينات؟

7. شرح إنتاج السيتوكينات في جهاز المناعة الفطري.

8. ما هي الطرق الرئيسية لإجراء تقييم شامل لنظام السيتوكينات؟

9. ما هي طرق فحص السيتوكينات في سوائل الجسم؟

10. ما هي العيوب في نظام السيتوكين في الأمراض المختلفة؟

11. ما هي الطرق الرئيسية للاختبار البيولوجي لـ IL-1، IFN، MIF، TNFa في السوائل البيولوجية؟

12. وصف عملية تحديد محتوى السيتوكينات داخل الخلايا.

13. صف عملية تحديد السيتوكينات التي تفرزها الخلية الواحدة.

14. وصف تسلسل الطرق المستخدمة لتحديد الخلل على مستوى مستقبل السيتوكين.

15. صف تسلسل الطرق المستخدمة لتحديد الخلل على مستوى الخلايا المنتجة للسيتوكينات.

16. ما هي المعلومات التي يمكن الحصول عليها من خلال دراسة إنتاج السيتوكينات في مزرعة الخلايا وحيدة النواة في مصل الدم؟

يتجلى تنشيط الخلايا في المنطقة الالتهابية في حقيقة أن الخلايا تبدأ في تصنيع وإفراز العديد من السيتوكينات التي تؤثر على الخلايا القريبة وخلايا الأعضاء البعيدة. ومن بين كل هذه السيتوكينات، هناك تلك التي تعزز (مؤيدة للالتهابات) وتلك التي تمنع تطور العملية الالتهابية (مضادة للالتهابات). تسبب السيتوكينات تأثيرات مشابهة لمظاهر الأمراض المعدية الحادة والمزمنة.

السيتوكينات المؤيدة للالتهابات

90% من الخلايا الليمفاوية (نوع من خلايا الدم البيضاء) و60% من الخلايا البلعمية الأنسجة (الخلايا القادرة على التقاط البكتيريا وهضمها) قادرة على إفراز السيتوكينات المسببة للالتهابات. منبهات إنتاج السيتوكينات هي مسببات الأمراض والسيتوكينات نفسها (أو عوامل التهابية أخرى).

يؤدي الإطلاق المحلي للسيتوكينات المسببة للالتهابات إلى تكوين بؤرة الالتهاب. بمساعدة مستقبلات محددة، ترتبط السيتوكينات المؤيدة للالتهابات وتشرك أنواعًا أخرى من الخلايا في العملية: الجلد، والنسيج الضام، والجدران الداخلية للأوعية الدموية، والخلايا الظهارية. تبدأ كل هذه الخلايا أيضًا في إنتاج السيتوكينات المؤيدة للالتهابات.

أهم السيتوكينات المسببة للالتهابات هي IL-1 (إنترلوكين -1) وTNF-alpha (عامل نخر الورم ألفا). إنها تسبب تكوين بؤر الالتصاق (الالتصاق) على البطانة الداخلية لجدار الأوعية الدموية: أولاً، تلتصق الكريات البيض بالبطانة ثم تخترق جدار الأوعية الدموية.

تحفز هذه السيتوكينات المؤيدة للالتهابات تخليق وإطلاق السيتوكينات الأخرى المؤيدة للالتهابات (IL-8 وغيرها) بواسطة الكريات البيض والخلايا البطانية وبالتالي تنشيط الخلايا لإنتاج وسطاء التهابات (الليوكوترين والهستامين والبروستاجلاندين وأكسيد النيتريك وغيرها).

عندما تدخل العدوى إلى الجسم، يبدأ إنتاج وإطلاق IL-1، IL-8، IL-6، TNF-alpha في موقع إدخال الكائنات الحية الدقيقة (في خلايا الغشاء المخاطي والجلد والغدد الليمفاوية الإقليمية) ) - أي أن السيتوكينات تنشط التفاعلات الوقائية المحلية.

كل من TNF-alpha و IL-1، بالإضافة إلى التأثيرات المحلية، لهما أيضًا تأثير نظامي: فهما ينشطان الجهاز المناعي والغدد الصماء والجهاز العصبي وجهاز المكونة للدم. يمكن أن تسبب السيتوكينات المسببة للالتهابات حوالي 50 تأثيرًا بيولوجيًا مختلفًا. يمكن أن تكون جميع الأنسجة والأعضاء تقريبًا أهدافًا لها.

على سبيل المثال، فقر الدم في الأمراض المعدية الحادة والمزمنة هو نتيجة التعرض للسيتوكينات المسببة للالتهابات (إنترلوكين -1، إنترفيرون بيتا، إنترفيرون جاما، TNF، نيوبترين) على الجسم. إنها تمنع تكاثر سلالة الكريات الحمر، وإطلاق الحديد من الخلايا البلعمية وتمنع إنتاج الإريثروبويتين في الكلى. تعمل السيتوكينات بشكل فعال وسريع للغاية.

السيتوكينات المضادة للالتهابات

يتم التحكم في عمل السيتوكينات المؤيدة للالتهابات عن طريق السيتوكينات المضادة للالتهابات، والتي تشمل IL-4، IL-13، IL-10، وTGF-beta. لا يمكنها تثبيط تخليق السيتوكينات المؤيدة للالتهابات فحسب، بل يمكنها أيضًا تعزيز تخليق مضادات مستقبلات الإنترلوكينات (RAIL).

تعد العلاقة بين السيتوكينات المضادة للالتهابات والمؤيدة للالتهابات نقطة مهمة في تنظيم حدوث وتطور العملية الالتهابية. يعتمد مسار المرض ونتائجه على هذا التوازن. إنها السيتوكينات التي تحفز إنتاج عوامل تخثر الدم في الخلايا البطانية الوعائية، وإنتاج الإنزيمات الغضروفية، وتعزيز تكوين الأنسجة الندبية.

السيتوكينات والاستجابة المناعية

جميع الخلايا في الجهاز المناعي لها وظائف معينة مميزة. يتم تنفيذ تفاعلهم المنسق بواسطة السيتوكينات - منظمات التفاعلات المناعية. أنها تضمن تبادل المعلومات بين خلايا الجهاز المناعي وتنسيق أعمالها.

مجموعة السيتوكينات وكميتها عبارة عن مصفوفة من الإشارات (غالبًا ما تتغير) التي تعمل على مستقبلات الخلية. يتم تفسير الطبيعة المعقدة لهذه الإشارات من خلال حقيقة أن كل سيتوكين يمكنه قمع أو تنشيط العديد من العمليات (بما في ذلك تخليق السيتوكينات الخاصة به أو السيتوكينات الأخرى) وتكوين المستقبلات على سطح الخلية.

توفر السيتوكينات علاقة داخل الجهاز المناعي بين المناعة النوعية ورد الفعل الدفاعي غير النوعي للجسم، بين المناعة الخلطية والخلوية. وهي السيتوكينات التي تتواصل بين الخلايا البالعة (التي توفر المناعة الخلوية) والخلايا الليمفاوية (خلايا المناعة الخلطية)، وكذلك بين الخلايا الليمفاوية ذات الوظائف المختلفة.

من خلال السيتوكينات، تنقل الخلايا التائية المساعدة (الخلايا الليمفاوية التي "تتعرف" على البروتينات الأجنبية للكائنات الحية الدقيقة) أمرًا إلى الخلايا التائية القاتلة (الخلايا التي تدمر البروتينات الأجنبية). وبنفس الطريقة، وبمساعدة السيتوكينات، تتحكم الخلايا التائية الكابتة (نوع من الخلايا الليمفاوية) في وظيفة الخلايا التائية القاتلة وتنقل المعلومات إليها لوقف تدمير الخلايا.

إذا تم كسر هذا الاتصال، فسوف يستمر موت الخلايا (الأصلية بالفعل في الجسم، وليس الأجنبية). هذه هي الطريقة التي تتطور بها أمراض المناعة الذاتية: لا يتم التحكم في تخليق IL-12، وستكون الاستجابة المناعية الخلوية مفرطة النشاط.

يعتمد مسار ونتائج المرض المعدي على قدرة العامل الممرض (أو مكوناته) على تحفيز تخليق السيتوكين IL-12. على سبيل المثال، يمكن للأنواع الفطرية Candida albicans تحفيز تخليق IL-12، مما يساهم في تطوير دفاع خلوي فعال ضد هذا العامل الممرض. تمنع الليشمانيا تخليق IL-12 - وتتطور عدوى مزمنة. يثبط فيروس نقص المناعة البشرية تخليق IL-12، وهذا يؤدي إلى عيوب في المناعة الخلوية في مرض الإيدز.

تنظم السيتوكينات أيضًا الاستجابة المناعية المحددة للجسم لإدخال العامل الممرض. إذا فشلت ردود الفعل الوقائية المحلية، فإن السيتوكينات تعمل على المستوى النظامي، أي أنها تؤثر على جميع الأنظمة والأعضاء المشاركة في الحفاظ على التوازن.

عندما تؤثر على الجهاز العصبي المركزي، تتغير مجموعة التفاعلات السلوكية بأكملها، ويتغير تخليق معظم الهرمونات، وتخليق البروتين وتكوين البلازما. لكن جميع التغييرات التي تحدث ليست عشوائية: فهي إما ضرورية لزيادة ردود الفعل الوقائية، أو المساهمة في تبديل طاقة الجسم لمحاربة التأثيرات المسببة للأمراض.

إن السيتوكينات التي تتواصل بين الغدد الصماء والجهاز العصبي وجهاز المكونة للدم والجهاز المناعي هي التي تشرك كل هذه الأنظمة في تكوين تفاعل وقائي معقد للجسم تجاه إدخال العامل الممرض.

البلاعم تبتلع البكتيريا وتطلق السيتوكينات (نموذج ثلاثي الأبعاد) - فيديو

تحليل تعدد الأشكال الجيني السيتوكين

تحليل تعدد أشكال جينات السيتوكين هو دراسة وراثية على المستوى الجزيئي. توفر مثل هذه الدراسات مجموعة واسعة من المعلومات التي تجعل من الممكن تحديد وجود الجينات متعددة الأشكال (المتغيرات المؤيدة للالتهابات) في الشخص الذي يتم فحصه، والتنبؤ بالاستعداد للأمراض المختلفة، وتطوير برنامج للوقاية من مثل هذه الأمراض لهذا الشخص بالذات. ، إلخ.

وعلى النقيض من الطفرات الفردية (المتفرقة)، توجد الجينات متعددة الأشكال في حوالي 10% من السكان. زاد حاملو هذه الجينات متعددة الأشكال من نشاط الجهاز المناعي أثناء التدخلات الجراحية والأمراض المعدية والتأثيرات الميكانيكية على الأنسجة. غالبًا ما يكشف المخطط المناعي لهؤلاء الأفراد عن تركيز عالٍ من الخلايا السامة للخلايا (الخلايا القاتلة). غالبًا ما يعاني هؤلاء المرضى من مضاعفات إنتانية وقيحية للأمراض.

ولكن في بعض الحالات، يمكن أن يتداخل هذا النشاط المتزايد لجهاز المناعة: على سبيل المثال، أثناء الإخصاب في المختبر ونقل الأجنة. كما أن الجمع بين الجينات المؤيدة للالتهابات إنترلوكين-1 أو إنترلوكين-1 (IL-1)، ومضاد مستقبلات إنترلوكين-1 (RAIL-1)، وعامل نخر الورم ألفا (TNF-alpha) هو عامل مؤهب للإجهاض أثناء الحمل. حمل. إذا كشف الفحص عن وجود جينات السيتوكينات المسببة للالتهابات، فيجب تحضيرات خاصة للحمل أو التلقيح الاصطناعي (التخصيب في المختبر).

يتضمن تحليل ملف تعريف السيتوكين الكشف عن 4 متغيرات جينية متعددة الأشكال:

إنترلوكين 1-بيتا (IL-بيتا)؛
مضاد مستقبلات إنترلوكين -1 (ILRA-1)؛
إنترلوكين-4 (IL-4)؛
عامل نخر الورم ألفا (TNF-alpha).

لا يلزم إعداد خاص لإجراء الاختبار. المادة المستخدمة في الدراسة هي كشط من الغشاء المخاطي الشدقي.

وقد أظهرت الدراسات الحديثة أنه مع الإجهاض المتكرر، غالبا ما توجد العوامل الوراثية للتخثر (الميل إلى تكوين جلطات الدم) في أجساد النساء. هذه الجينات يمكن أن تؤدي ليس فقط إلى الإجهاض، ولكن أيضا إلى قصور المشيمة، وتأخر نمو الجنين، والتسمم المتأخر.

في بعض الحالات، يكون تعدد أشكال جينات أهبة التخثر في الجنين أكثر وضوحًا منه في الأم، حيث يتلقى الجنين أيضًا جينات من الأب. تؤدي طفرات جين البروثرومبين إلى وفاة الجنين داخل الرحم بنسبة مائة بالمائة تقريبًا. لذلك فإن حالات الإجهاض المعقدة بشكل خاص تتطلب الفحص والزوج.

لن يساعد الفحص المناعي للزوج في تحديد تشخيص الحمل فحسب، بل سيحدد أيضًا عوامل الخطر على صحته وإمكانية استخدام التدابير الوقائية. إذا تم تحديد عوامل الخطر لدى الأم، فمن المستحسن إجراء فحص للطفل - سيساعد ذلك في تطوير برنامج فردي للوقاية من الأمراض لدى الطفل.

في حالة العقم، فمن المستحسن التعرف على جميع العوامل المعروفة حالياً والتي يمكن أن تؤدي إلى ذلك. تتضمن الدراسة الجينية الكاملة لتعدد أشكال الجينات 11 مؤشرًا. يمكن أن يساعد الفحص في تحديد الاستعداد لخلل المشيمة وارتفاع ضغط الدم وتسمم الحمل. التشخيص الدقيق لأسباب العقم سيسمح بإجراء العلاج اللازم وسيجعل من الممكن الحفاظ على الحمل.

يمكن أن يوفر مخطط الدم الموسع معلومات ليس فقط لممارسة التوليد. باستخدام دراسة تعدد الأشكال الجيني، من الممكن تحديد العوامل الوراثية للاستعداد لتطور تصلب الشرايين وأمراض القلب التاجية، والتنبؤ بمسارها واحتمال الإصابة باحتشاء عضلة القلب. وحتى احتمال الموت المفاجئ يمكن حسابه باستخدام البحث الجيني.

تمت أيضًا دراسة تأثير تعدد الأشكال الجيني على معدل تطور التليف لدى مرضى التهاب الكبد الوبائي المزمن، والذي يمكن استخدامه في التنبؤ بمسار ونتائج التهاب الكبد المزمن.

تساعد الدراسات الوراثية الجزيئية للأمراض متعددة العوامل ليس فقط في إنشاء تشخيص صحي فردي وإجراءات وقائية، ولكن أيضًا في تطوير طرق علاج جديدة باستخدام الأدوية المضادة للسيتوكينات والسيتوكينات.

العلاج بالسيتوكين

علاج أمراض الأورام

يمكن استخدام العلاج بالسيتوكين في أي مرحلة (حتى IV) من المرض الخبيث، في ظل وجود أمراض مصاحبة حادة (فشل كبدي كلوي أو فشل القلب والأوعية الدموية). تقوم السيتوكينات بتدمير الخلايا السرطانية الخبيثة بشكل انتقائي ولا تؤثر على الخلايا السليمة. يمكن استخدام العلاج بالسيتوكين كطريقة علاج مستقلة أو كجزء من العلاج المعقد.

أظهرت الدراسات المناعية لدى مرضى السرطان أن معظم الأمراض الخبيثة تكون مصحوبة بضعف الاستجابة المناعية. تعتمد درجة القمع على حجم الورم والعلاج الذي يتم إجراؤه (العلاج الإشعاعي والعلاج الكيميائي). تم الحصول على بيانات عن التأثيرات البيولوجية للسيتوكينات (الإنترفيرون 2، الإنترفيرون، عامل نخر الورم وغيرها).

تم استخدام العلاج بالسيتوكين في علاج الأورام لعدة عقود. ولكن في السابق، تم استخدام إنترلوكين-2 (IL-2) وإنترفيرون ألفا (IFN-alpha) بشكل أساسي - وهو فعال فقط في علاج سرطان الجلد وسرطان الكلى. في السنوات الأخيرة، تم إنشاء أدوية جديدة، وتوسعت مؤشرات استخدامها الفعال.

يعمل أحد أدوية السيتوكين، وهو عامل نخر الورم (TNF-alpha)، من خلال مستقبلات موجودة على الخلية الخبيثة. يتم إنتاج هذا السيتوكين في جسم الإنسان عن طريق الخلايا الوحيدة والبلاعم. عند التفاعل مع مستقبلات الخلية الخبيثة، يطلق السيتوكين برنامج موت هذه الخلية.

بدأ استخدام TNF-alpha في علاج الأورام في الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا في الثمانينيات. انها لا تزال تستخدم حتى اليوم. لكن السمية العالية للدواء تحد من استخدامه فقط في الحالات التي يمكن فيها عزل العضو المصاب بعملية الورم من مجرى الدم العام (الكلى والأطراف). في هذه الحالة، يدور الدواء باستخدام آلة القلب والرئة في العضو المصاب فقط، ولا يدخل إلى مجرى الدم العام.

في روسيا، في عام 1990، تم إنشاء عقار ريفنوت (TNF-T) نتيجة اندماج جينات ثيموسين ألفا وعامل نخر الورم. وهو أقل سمية بمقدار 100 مرة من TNF، وقد خضع لتجارب سريرية ومنذ عام 2009 تمت الموافقة على استخدامه في علاج أنواع ومواقع مختلفة من الأورام الخبيثة.

نظرًا لانخفاض سمية الدواء، يمكن إعطاؤه عن طريق العضل أو تحت الجلد. الدواء له تأثير على كل من موقع الورم الرئيسي والنقائل (بما في ذلك البعيدة)، على عكس عقار TNF-alpha، الذي يمكن أن يكون له تأثير فقط على الموقع الأساسي.

عقار السيتوكينات الواعد الآخر هو Interferon-gamma (IFN-gamma). على أساسه، تم إنشاء عقار Ingaron في روسيا في عام 1990. له تأثير مباشر على الخلايا السرطانية أو يطلق برنامج موت الخلايا المبرمج (الخلية نفسها تبرمج وتنفذ موتها)، وتزيد من كفاءة الخلايا المناعية.

وقد خضع الدواء أيضًا لتجارب سريرية ومنذ عام 2005 تمت الموافقة على استخدامه في علاج الأورام الخبيثة. يقوم الدواء بتنشيط تلك المستقبلات الموجودة على الخلية الخبيثة، والتي يتفاعل معها ريفنوت بعد ذلك. ولذلك، غالبا ما يتم الجمع بين العلاج السيتوكيني مع Refnot مع استخدام Ingaron.

تسمح طريقة إعطاء هذه الأدوية (العضل أو تحت الجلد) بإجراء العلاج في العيادة الخارجية. يمنع استخدام العلاج بالسيتوكينات فقط أثناء الحمل وأمراض المناعة الذاتية. بالإضافة إلى التأثير المباشر على الخلايا الخبيثة، فإن Ingaron وRefnot لهما تأثير غير مباشر - حيث يقومان بتنشيط خلايا الجهاز المناعي الخاصة بهما (الخلايا اللمفاوية التائية والخلايا البلعمية) ويزيدان مناعة الجسم بشكل عام.

لسوء الحظ، فإن فعالية العلاج بالسيتوكينات لا تتجاوز 30-60%، اعتمادًا على مرحلة الورم وموقعه، ونوع الورم الخبيث، ومدى العملية، والحالة العامة للمريض. كلما ارتفعت مرحلة المرض، كان تأثير العلاج أقل وضوحا.

ولكن حتى في وجود نقائل متعددة وبعيدة واستحالة العلاج الكيميائي (بسبب شدة الحالة العامة للمريض)، يتم ملاحظة نتائج إيجابية في شكل تحسن في الصحة العامة وتوقف في مزيد من تطوير المرض. المرض.

الاتجاهات الرئيسية لعمل أدوية السيتوكينات الحديثة:

التأثير المباشر على خلايا الورم نفسه والانبثاث.
تعزيز التأثير المضاد للورم للعلاج الكيميائي.
الوقاية من النقائل وانتكاسات الورم.
الحد من ردود الفعل السلبية للعلاج الكيميائي عن طريق تثبيط تكون الدم وكبت المناعة؛
العلاج والوقاية من المضاعفات المعدية أثناء العلاج.

النتائج المحتملة لاستخدام العلاج السيتوكين:

الاختفاء الكامل للورم أو انخفاض حجمه (بسبب بدء موت الخلايا المبرمج - الموت المبرمج للخلايا السرطانية) ؛
استقرار العملية أو الانحدار الجزئي للورم (عندما يتم إيقاف دورة الخلية في الخلايا السرطانية)؛
نقص التأثير - يستمر نمو الورم والانتشار النقيلي (إذا كانت الخلايا السرطانية غير حساسة للدواء بسبب الطفرات).

مما سبق يتضح أن النتيجة السريرية لاستخدام العلاج بالسيتوكينات تعتمد على خصائص الخلايا السرطانية لدى المريض نفسه. لتقييم فعالية استخدام السيتوكينات، يتم إجراء 1-2 دورات علاجية ويتم تقييم ديناميكيات العملية باستخدام طرق فحص مفيدة مختلفة.

إن إمكانية استخدام العلاج السيتوكيني لا تعني التخلي عن طرق العلاج الأخرى (الجراحة أو العلاج الكيميائي أو العلاج الإشعاعي). كل واحد منهم له مزاياه الخاصة على الورم. يجب استخدام جميع طرق العلاج المشار إليها والمتاحة في كل حالة محددة.

تسهل السيتوكينات بشكل كبير تحمل العلاج الإشعاعي والكيميائي، وتمنع حدوث قلة العدلات (انخفاض عدد الكريات البيض) وتطور الالتهابات أثناء العلاج الكيميائي. بالإضافة إلى ذلك، يزيد ريفنوت من فعالية معظم أدوية العلاج الكيميائي. إن استخدامه مع إنجارون قبل أسبوع من بدء العلاج الكيميائي والاستمرار في استخدام السيتوكين بعد العلاج الكيميائي سيحمي من الالتهابات أو يعالجها بدون مضادات حيوية.

يوصف نظام العلاج بالسيتوكينات لكل مريض على حدة. كلا العقارين لا يظهران أي سمية تقريبًا (على عكس أدوية العلاج الكيميائي)، وليس لهما أي آثار جانبية ويتحملهما المرضى جيدًا، وليس لهما تأثير مثبط على تكون الدم، ويزيدان مناعة محددة مضادة للأورام.

علاج الفصام

أثبتت الأبحاث أن السيتوكينات تشارك في التفاعلات المناعية النفسية العصبية وتضمن الأداء المشترك للجهاز العصبي والمناعي. ينظم توازن السيتوكينات عملية تجديد الخلايا العصبية المعيبة أو التالفة. وهذا هو الأساس لاستخدام طرق جديدة لعلاج الفصام - العلاج بالسيتوكين: استخدام الأدوية المحتوية على السيتوكينات المناعية.

إحدى الطرق هي استخدام الأجسام المضادة لـ TNF-alpha والأجسام المضادة لـ IFN-gamma (الأجسام المضادة لعامل نخر الورم ألفا والأجسام المضادة للإنترفيرون-غاما). يتم إعطاء الدواء في العضل لمدة 5 أيام، مرتين في اليوم. في يوم.

هناك أيضًا تقنية لاستخدام محلول مركب من السيتوكينات. يتم إعطاؤه على شكل استنشاق باستخدام البخاخات 10 مل لكل حقنة واحدة. اعتمادا على حالة المريض، يتم إعطاء الدواء كل 8 ساعات في أول 3-5 أيام، ثم لمدة 5-10 أيام - 1-2 ص / يوم ثم تقليل الجرعة إلى 1 ص. في 3 أيام لفترة طويلة (تصل إلى 3 أشهر) مع الإلغاء الكامل للمؤثرات العقلية.

يساعد الاستخدام داخل الأنف لمحلول السيتوكين (الذي يحتوي على IL-2 و IL-3 و GM-CSF و IL-1beta و IFN-gamma و TNF-alpha و erythropoietin) على زيادة فعالية العلاج لدى مرضى الفصام (بما في ذلك خلال الفترة الأولى من العلاج). هجوم المرض)، ومغفرة أطول وأكثر استقرارا. وتستخدم هذه الأساليب في العيادات في إسرائيل وروسيا.

المزيد عن الفصام