Цитокины и противоопухолевый иммунитет
Гены цитокинов применяются в экспериментах по вакцинации опухолевых клеток
для повышения противоопухолевого иммунитета. В экспериментах с вакциной из
опухолевых клеток проводится
трансфекция
этих клеток in vitro наряду с переносчиком инфекции, выделяющим
представляющий интерес цитокиновый ген. Трансфектируемые опухолевые клетки
облучались, чтобы предупредить последующее их деление, но опухолевые клетки
могут продолжать образовывать цитокины еще в течение нескольких дней, пока
не погибнут. Эти трансфектированные облученные опухолевые клетки затем
вводили в мышей. Через несколько недель после вакцинации опухоли мышам
вводились дикие (не мутантные, нетрансфектированные и необлученные)
опухолевые клетки, чтобы можно было оценить образование иммунитета,
специфического для данной опухоли. Наиболее впечатляющие результаты были
получены с опухолевыми клетками, трансфектируемыми при помощи
гранулоцит-макрофагального колониестимулирующего фактора (
GM-CSF
),
IL-2
,
IL-4
,
IL-6
и
IL-12
.
Экспериментальное лечение уже укоренившихся опухолей, обеспечивают более
строгую, клинически более важную оценку генной терапии рака, чем
эксперименты с применением вакцинации. Мышам вводились «дикие»
(не мутантного типа, немодифицированные) опухолевые клетки, которым
позволялось расти до тех пор, пока не образовывалась опухоль умеренных
размеров (от 7 до 14 дней). После этого мышам вводилась вакцина, содержащая
опухолевые клетки, для оценки ее действия на регрессию опухоли. При данных
условиях некоторые цитокиновые гены проявляли эффективность против
небольших укоренившихся опухолей, в том числе
IL-2
,
IL-4
,
IL-6
,
IL-12
и
GM-CSF
.
Ни один из этих цитокинов не проявил эффективность против большой опухоли,
что вызывает некоторые сомнения относительно конечной пользы такого вида
генной терапии для лечения рака у человека с большими опухолями. Причиной
отсутствия эффективности против больших опухолей, возможно, является
недостаточно мощный противоопухолевый иммунитет, неспособность эффекторных
клеток продвигаться в незначительно оснащенные сосудами громоздкие опухоли
или неспособность большой растущей опухоли преодолеть высокую степень
периферической иммунной толерантности. В некоторых случаях отсутствие
эффективности может быть связано с кинетикой роста опухоли. Во многих
экспериментальных опухолях у мышей быстрый рост опухоли просто опережает
развитие иммунной реакции. Поэтому циторедукция громоздких опухолей может
оказаться полезной, если ее провести до начала цитокинновой генной
терапии.
Производилась оценка экзогенных клеток почек зеленой мартышки («веро-
клеток»), трансфектированных вместе с человеческим IL-2-геном для
лечения
злокачественной меланомы
собак и
фибросаркомы
кошек. Животных сначала лечили хирургически и лучевой терапии, чтобы
уменьшить размеры опухоли до микроскопического заболевания. Затем пациентам
наугад делали повторные инъекции веро-клеток, трансфектированных вместе с
человеческой ДНК IL-2, или не проводили дальнейшего лечения. Через 16
месяцев после лечения у 69% контрольных кошек возник рецидив фибросаркомы,
в отличие от 31% в группе, где вводились веро-клетки. Через 12 месяцев
после лечения 6% контрольных собак все еще были живы, по сравнению с 37% из
группы с веро-клетками.
При введении экзогенных трансфектированных клеток вместе с человеческим
IL-2 в опухоль вызывалась
воспалительная реакция
против инородных клеток, и местная экспрессия IL-2 усиливала
воспалительную реакцию. Результат, очевидно, был следствием активации
NK-клеток
. В настоящее время в Швеции и во Франции в стадии разработок находится
фаза I испытаний на людях для оценки этого метода генной терапии рака.
Гены, кодирующие цитокины, также могут вводиться in vivo непосредственно в
опухоль с использованием одной из нескольких систем доставки, включая
липосомы
, синтетические конъюгаты,
аденовирусные векторы
и
генную пушку
. Преимуществом метода является то, что экспрессия представляющего интерес
иммуностимулирующего гена производится непосредственно в окружение опухоли,
благодаря чему нет необходимости устанавливать опухолевые клеточные линии и
производить трансфекцию опухолевых клеток in vitro. Для противоопухолевого
эффекта обычно необходимо многократное введение цитокинового гена.
Доказано, что осуществленная с помощью генной пушки доставка ДНК IL-2 в
укоренившиеся кожные опухоли у мышей вызывала полную регрессию опухолей (
RENCA-карцинома
,
b5178Y-лимфома
), частичную регрессию опухолей (
MethA-саркома
,
SA-1-саркома
) или уменьшение роста опухолей (
Р815-мастоцитома
,
В16-меланома
). Это выдающиеся результаты, поскольку впервые было доказано, что
инъекция ДНК вызывает устойчивую регрессию укоренившихся опухолей у мышей.
В добавление к регрессии опухолей у принимавших лечение мышей развивался
системный противоопухолевый иммунитет
, что приводило к отсрочке начала метастаз, и у большинства мышей
увеличилась продолжительность жизни.
Есть сообщения о предварительных результатах лечения
собак с оральной злокачественной меланомой
, которым вводили серии внутриопухолевых инъекций
плазмидной ДНК
в комплексе с формулой катионных липидов. Злокачественная меланома у
собак является крайне активным заболеванием. Хирургическое вмешательство
увеличивает продолжительность жизни у собак с небольшими опухолями
(диаметром < 2 см), в то время как большинство собак с обширными
опухолями во время диагностики становятся жертвами метастаз в лимфатических
узлах и метастаз в легкие в течение 6 месяцев лечения. Лучевая терапия
бывает паллиативной для собак с запущенной формой опухоли. Химиотерапия не
дает значительного успеха в лечении меланомы у собак.
При генетических иммунотерапевтических исследований
меланомы
, проводимых на собаках, применялись в комбинации два иммуностимулирующих
гена: бактериальный суперантигенный ген (
Staphylococcus энтеротоксин В (SEB)
) плюс цитокиновый ген (или ген
GM-CSF
или ген
IL-2
). SEB является мощным активатором
CD4+ Т-лимфоцитов
и
CD8+ Т-лимфоцитов
и способствует выделению лимфоцитов из нескольких цитокинов, включая
интерферон-гамма (
IFN-гамма
),
TNF-aльфа
,
IL-2
и
IL-12
. SEB-активированные лимфоциты также развивают сильную противоопухолевую
цитолитическую активность и могут вызвать регрессию опухоли при переносе на
опухоли мышей. В исследованиях на собаках, цитокиновый ген увеличивал
противоопухолевое действие, вызванное суперантигенным геном. Лечение
животных производилось внутриопухолевыми инъекциями плазмидной ДНК в
комплексе с катионными липидами два раза в месяц, всего 12 и более сеансов
лечения.
Производилась оценка пациентов на вызванную лечением токсичность, реакцию
на опухоль и продолжительность жизни. Бактериальные суперантигены
представляют собой чрезвычайно мощные молекулы, и даже очень низкие их
концентрации (до 1 мг) способны вызывать токсичный шоковый синдром у людей
и у других млекопитающих, включая собак. Однако побочные эффекты
наблюдались лишь у 50 собак, которых лечили внутриопухолевыми инъекциями
суперантигена плюс ДНК цитокином. Такое отсутствие токсичности, вероятнее
всего, объясняется тем, что местная выработка суперантигенов в опухолевых
тканях была достаточной для того, чтобы вызвать местные Т-клеточные
реакции, но не достаточна для системной токсичности.
Лечение внутриклеточным
SEB
и цитокинами давало большой процент реакций опухолей у животных,
подвергшихся лечению. Степень реакции (полная или частичная ремиссия)
составляла 45% у собак с
III стадией опухолей (метастазы лимфоузлов)
. Биопсия опухолей, производимая после инъекции ДНК и оцениваемая по
иммуиогистохимическому анализу, показала значительный инфильтрат
CD4+ Т-клеток
и
CD8+ Т-клеток
и
макрофагов
. Таким образом, реакция суперантигена и цитокиновых генов была
достаточной для притягивания Т-клеток и макрофагов в окружение опухоли и
активации их. Предварительные исследования также выявили очевидность
Т-клеточной активации в осушении лимфоузлов у принимавших лечение собак.
У пролеченных собак оценивалась системная противоопухолевая реакция.
Степень противоопухолевой цитотоксичной Т-клеточной активности в
периферической крови у пролеченных животных на стадии III была высокой по
сравнению с теми же данными у не подвергавшихся лечению или не
восприимчивых к нему животных. Еще более важно, что продолжительность жизни
у принимавших лечение собак была значительно выше, чем у контрольных
животных. Таким образом, непосредственная внутриопухолевая экспрессия
мощных иммуностимулирующих генов позволяла не только обеспечивать местный
контроль над опухолью у собак со спонтанной и высокозлокачественной
опухолью, но обеспечить и системные противоопухолевые реакции. Можно
ожидать, что прогресс в генной инженерии в дальнейшем улучшит реакцию на
этот вид генетической иммунотерапии.
Ссылки:
- ПРИМЕНЕНИЕ ГЕННОЙ ТЕРАПИИ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 9 июля 2019;
проверки требуют 3 правки.
Цитокины — небольшие пептидные информационные молекулы.
Цитокины имеют молекулярную массу, не превышающую 30 кD.
Цитокин выделяется на поверхность клетки А и взаимодействует с рецептором находящейся рядом клетки В. Таким образом, от клетки А к клетке В передается сигнал, который запускает в клетке В дальнейшие реакции.
Их основными продуцентами являются лимфоциты.
Кроме лимфоцитов их секретируют макрофаги, гранулоциты, ретикулярные фибробласты, эндотелиальные клетки и другие типы клеток.
Они регулируют межклеточные и межсистемные взаимодействия, определяют выживаемость клеток, стимуляцию или подавление их роста, дифференциацию, функциональную активность и апоптоз, а также обеспечивают согласованность действия иммунной, эндокринной и нервной систем в нормальных условиях и в ответ на патологические воздействия.
Термин предложен Стэнли Коэном (англ. S. Cohen) в 1974 г.[1]
Цитокины активны в очень малых концентрациях. Их биологический эффект на клетки реализуется через взаимодействие со специфическим рецептором, локализованным на клеточной цитоплазматической мембране. Образование и секреция цитокинов происходит кратковременно и строго регулируется.
Все цитокины, а их в настоящее время известно более 30, по структурным особенностям и биологическому действию делятся на несколько самостоятельных групп. Группировка цитокинов по механизму действия позволяет разделить цитокины на следующие группы:
- провоспалительные, обеспечивающие мобилизацию воспалительного ответа (интерлейкины 1,2,6,8, ФНОα, интерферон γ);
- противовоспалительные, ограничивающие развитие воспаления (интерлейкины 4,10, TGFβ);
- регуляторы клеточного и гуморального иммунитета — (естественного или специфического), обладающие собственными эффекторными функциями (противовирусными, цитотоксическими).
Спектры биологических активностей цитокинов в значительной степени перекрываются: один и тот же процесс может стимулироваться в клетке более чем одним цитокином. Во многих случаях в действиях цитокинов наблюдается синергизм. Цитокины — антигеннеспецифические факторы, поэтому специфическая диагностика инфекционных, аутоиммунных и аллергических заболеваний с помощью определения уровня цитокинов невозможна. Но определение их концентрации в крови даёт информацию о функциональной активности различных типов иммунокомпетентных клеток; о тяжести воспалительного процесса, его переходе на системный уровень и о прогнозе заболевания.
Цитокины регулируют активность гормональной оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники:[2] например, Интерлейкин 1, воздействуя на гипоталамус, усиливает синтез кортиколиберина, что, в свою очередь, повышает выработку АКТГ.
См. также[править | править код]
- Фактор некроза опухоли (ФНО, англ. TNF)
- Остеопонтин
Примечания[править | править код]
Ссылки[править | править код]
- Научно-практический журнал «Цитокины и Воспаление»
- Цитокины — причина парадонтита (недоступная ссылка)
- Все о цитокинах — Иммунинфо
Роль цитокинов в регуляции иммунных реакций при онкологических заболеваниях
- Авторы
- Файлы работы
- Сертификаты
Файзуллин Э.Р. 1, Дьячук И.С. 1
1БГМУ
Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
Роль цитокинов в регуляции иммунных реакций при онкологических заболеваниях
Цитокинами называют биологически активные пептиды, обладающие гормоноподобным действием, обеспечивающим взаимодействие клеток иммунной, кроветворной, нервной и эндокринной систем. В отличие от гормонов, поддерживающих гомеостатический баланс, цитокины обеспечивают ответную реакцию на внедрение чужеродных тел, иммунные повреждения, а также воспаления, репарацию и регенерацию [1]. Цитокины являются обязательными медиаторами межклеточного взаимодействия, поскольку они формируют сеть коммуникационных сигналов между клетками иммунной системы и клетками других органов и тканей. Эти медиаторы, секретируемые лимфоцитами и моноцитами, получили следующие названия: «лимфокины» и «монокины». Kогда было обнаружено, что подобные белковые медиаторы могут секретировать не только иммунокомпетентные, но и другие клетки, эти молекулы стали называть цитокинами. Выявлено, что у больных меланомой наблюдалось низкое содержание провоспалительного цитокина ИЛ-1β по сравнению с контрольной группой [2].
Содержание ФНОα и ИЛ-4 достоверно не отличалось от донорской группы. В то же время у большей части больных (у 15 — ФНОα и у 18 — ИЛ-1β из 23 обследованных больных ) отмечалось крайне низкое содержание ФНОα и ИЛ-1β, что указывает на ограничение синтеза провоспалительных цитокинов. Результаты исследований [3] показали возможность выделения групп больных с отсутствием нормальной наработки противовоспалительных цитокинов, что имеет огромное диагностическое и прогностическое значение в оценивании развития иммунного ответа, в первую очередь, на инфекционные агенты.
Выделяют следующие группы цитокинов:
интерлейкины: секреторные регуляторные белки иммунной системы, которые обеспечивают медиаторное взаимодействие и связь её с другими системами организма;
факторы некроза опухоли: цитокины с цитотоксическим и регуляторным действием (ФНО-α, ФНО- β);
колониестимулирующие факторы: стимуляторы роста и дифференцировки гемопоэтических клеток;
хемокины: хемоаттарактанты для лейкоцитов;
факторы роста: регулируют рост, функциональную активность различных тканевых клеток и дифференцировку [4].
Механизмы действия цитокинов.
Рис.1.Участие белка gр130 в формировании высокоаффинных рецепторов для цитокинов
ИЛ-6К — рецептор для ИЛ-6;
Эффекты, оказываемые цитокинами, очень сходны с симптомами, проявляющимися у больных с острыми и хроническими заболеваниями инфекционного происхождения.
Это указывает на то, что цитокины являются главными
Факторами регуляции активности нейронов ЦНС
утилизации липидов, проницаемости сосудов, гемопоэза и уровня белков острой фазы. При местно протекающем воспалении цитокины увеличивают функциональную активность макрофагов и гранулоцитов, стимулируют синтез одного из основных медиаторов воспаления —гистамина, усиливают продукцию факторов свертываемости крови эндотелиоцитами сосудов, активируют систему остеокластов, стимулируют выработку хондролитических ферментов, способствуют заживлению ран и формированию рубцовой ткани.
Фактор некроза опухолей – ФНО –имеет особое значение среди цитокинов. Его название связано со способностью вызывать геморрагический некроз некоторых опухолей [5].
Выделяют следующие механизмы влияния ФНО:
Цитотоксическое действие как на опухолевые клетки, так и на клетки, пораженные вирусами.
Стимулирует выработку других активных веществ — лейкотриенов, простагландинов, тромбоксана.
Обладает иммуномодулирующим и противовоспалительным действием (при активации макрофагов и нейтрофилов).
Увеличение проницаемости мембран.
Усиление инсулинорезистентности (эффект приводящий к развитию гипергликемии, возможно вследствие замедления активности тирозинкиназы рецептора инсулина, а также стимуляции липолиза и увеличения концентрации свободных жирных кислот).
Повреждение эндотелия сосудов и повышение проницаемости капилляров.
Активация системы гемостаза.
Особенности противоопухолевого действия ФНО:
ФНО действует не на все опухолевые клетки; устойчивые к цитотоксическому действию клетки сами продуцируют эндогенный ФНО и активный ядерный транскрипционный фактор NF-kB (ядерный фактор каппа-легкой цепи-энхансер активированных B-клеток). Ряд клеток обнаруживает зависимое действие ФНО, совместное применение цитокинов ФНО и ИФН-гамма дает намного более усиленный эффект, чем при лечении одним из этих препаратов; ФНО оказывает воздействие на опухолевые клетки, невосприимчивые к химиопрепаратам, а терапия на базе ФНО в сочетании с химиотерапией позволяет эффективно уничтожать пораженные клетки.
Рис.2.Участие цитокинов в регуляции иммунных реакций
1 — действие иммуномодуляторов; 2 — направление дифференцировки клеток.
Рис.3 Клетки воспаления экспрессируют на своей поверхности фактор некроза опухолей-альфа (ФНО-α) и усиливают продукцию интерферона-гамма (ИФ-γ). Совместное действие цитокинов обеспечивает эффективное образование фаголизосом, накопление кислородных радикалов и окиси азота, которые обладают бактерицидными свойствами, усиливают экспрессию молекул II класса МНС, повышают продукцию ФНО-α. Подобная активация биохимических процессов в макрофагах способствует внутриклеточному уничтожению бактерий и определяет дополнительное включение Т-клеток в иммунный ответ.
В заключение хочется сказать о том, что продукция различных цитокинов обычно сопровождается развитием иммунного ответа, воспалительных реакций и процессов гемопоэза. Опыты клинического применения показали, что эти белки имеют чрезвычайно многообразные биологические и фармакологические свойства, порядок цитокинов может индуцировать экспрессию, а взаимодействие нескольких цитокинов приводит к различным биологическим эффектам. Представление о физиологической роли и о механизмах действия различных цитокинов, их дальнейшее изучение будет способствовать более успешному клиническому применению цитокинов, в том числе в онкологиии.
Список литературы
1.Князева, О.А. Иccлeдoвaниe влияния кoмплeкcoв иoнoв 3d-мeтaллoв c глюкoнoвoй киcлoтoй нa синтез цитoкинoв при экспериментальном иммунoдeфицитe / О.А. Князева, С.И. Уразаева // «Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова». – 2018. – Т. 26, № 4. – С. 459-465.
2.Князева О.А., Уразаева С.И., Саптарова Л.М. Иммуномодулирующее действие глюконата цинка / Научный взгляд в будущее. 2017. Т.6. № 5. С.24-33
3.Долгих Т.И,Бычкова Е,Галиулин Р.Х.СОДЕРЖАНИЕ ЦИТОКИНОВ И ЛАКТОФЕРРИНА У ОНКОЛОГИЧЕСКИХ БОЛЬНЫХ//Медицинская иммунология. 2008. Т. 10. № 1. С. 67-70.
4.Телетаева Г.М. ЦИТОКИНЫ И ПРОТИВООПУХОЛЕВЫЙ ИММУНИТЕТ//Практическая онкология. 2007. Т. 8. № 4 (32). С. 211-218.
5.Кадагидзе З.Г. ЦИТОКИНЫ //«Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН ,Москва». — 2003. С.131-139
Просмотров работы: 173
Код для цитирования: