АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Продукция IL- 1

IL- 1 является индуцибельным белком, синтез которого начинается и ответ на внедрение микроорганизмов либо повреждение тканей и необходим для развития местного воспаления и осуществления всего комплекса защитных реакций, именуемых острофазовым ответом. Индукция синтеза IL- 1 может быть вызвана целым рядом биологически активных веществ, главными из которых являются компоненты клеточных стенок бактерий: липолисаха-риды (LPS) и пептидогликаны. Практически все структурные компоненты

Микроорганизмов индуцируют экспрессию гена и синтез IL- 1 посредством

Взаимодействия с группой Толл-подобных рецепторов (TCR).Минимальной структурой бактериальных пептидогликанов, активирующей продукцию IL- 1, является мурамилдипептид, способный в ряде экспериментальных моделей вызывать сравнимую с LPS продукцию IL- 1. Среди различных видов пептидогликанов и аналогов мурамилдипептипа Функция индукции синтеза IL- 1 коррелирует с их адъювантными свойствами.

Основными клетками-продуцентами и главными источниками IL- 1 в организме являются моноциты и макрофаги, а также клетки, имеющие с макрофагами общее происхождение, например, купферовские клетки в печени, клетки Лангерганса в эпидермисе и клетки микроглии. Продуцировать IL- 1 могуг также фибробласты, Т- и В- лимфоциты, NK-клетки, кератиноциты, клетки эндотелия, нейтрофильные лейкоциты и другие клетки.При адекватной стимуляции in vitro зкспрессия ядерных клеток организма, однако не все они секретируют IL- 1, равной мере, а в некоторых типах клеток по неизвестным причинам вообще не происходит трансляция mRNA либо отсyтствует механизм, обеспечивающий секрецию биологически активного IL- 1.

В продукции IL- 1 принимают участие до 90% моноцитов периферической крови человека и до 40-60% тканевых макрофагов. Доля клеток, вовлеченных в процесс синтеза IL- 1 зависит от дозы индуктора. Она прямо пропорциональна концентрации LPS и коррелирует с уровнем секреторного IL- 1, определяемого в кондиционированной клетками культурaльной среде. После активации клеток-продуцентов и экспрессии генов IL- 1 происходят последовательные взаимосвязанные этапы появления mRNA, внутриклеточного белка с последующей секрецией биологически активного IL- 1 в окружающую среду.Однако некоторые индукторы синтеза IL- 1, например С5а-компонент комплемента, вызывают прохождение только этапа транскрипции с накоплением mRNА, которая далее быстро подвергается деградации без последующей трансляции. Диссоциация процессов транскрипции и трансляции описана и при стимyляции клеток некоторыми другими индукторами либо при прикреплении моноцитов к пластику. Эти процессы регулируются независимо и могут в ряде случаев быть не связаны между собой.

Несмотря на гомологию в аминокислотной последовательности, похожую структурную организацию и практически одинаковую биологическую активность IL- 1 альфа и IL- 1 вета, регуляция их синтеза и секреции кардинально различается, как будто это совершенно разные вещества со своими уникальными функциями. Промотор гена IL- 1 альфа не имеет ТАТА участка, тогда как этот участок, характерный для индуцибельиых белков, есть в промоторной области гена IL- 1 вета. Регуляторные участки промоторной зоны гена IL- 1 вета расположены в нескольких районах в пределах нескольких тысяч пар оснований от сайта инициации транскрипции. Там находятся энхансерные участки,отвечающие действие цАМФ, а также ядерных факторов транскрипции.Кинетика накопления mRNA для IL- 1 IL- 1 альфа и IL- 1 вета различается. Стимуляция моноцитов человека LPS приводит к быстрому появлению mRNA IL- 1 вета, уровень которой достигает максимума через 3- 4 часа, тогда как содержание mRNA для IL- 1 альфа достигает максимума к 10-12 часам после стимуляции. У человека IL- 1 вета является главной формой секреторного IL- 1,что объясняется соотношением уровней экспрессии генов IL- 1 в виде мембранной формы. У мышей,напротив, стимулированны макрофаги продуцируют главым образом IL- 1 альфа и гораздо меньшие количества IL- 1 вета, т. е. у мышек главной формой секретируемого клетками IL- 1 служит IL- 1 альфа.

Регуляция синтеза и секреции IL- 1 альфа.

Предшественник IL- 1 альфа может быть фосфорилирован по аминокислотному остатку 90, находящемуся в С-концевой части молекулы, отщепляющейся при образовании формы белка. Поэтому IL- 1 альфа может связыватьсв1 с цитозольными белками и достигать мембраны, проделывая такой же путь, как в случае рециклирования рецепторов. Этим обусловлено его заякоривание на мембране клеток и экспрессия в виде мембранной формы.Предположение о существовании мембранной формы IL- 1 было связано с экспериментальными данными о том, что фиксированные макрофаги, а также выделенные мембраны макрофагов стимулируют IL- 1 зависимую пролиферацию Т-лимфоцитов и эта активность нейтрализуется антителами к IL- 1 альфа.

Биологический смысл существования мембранной формы IL- 1, по-видимому, заключается в создании наиболее эффективной системы передачи активирующих сигналов от макрофагов к Т-лимфоцитам, а возможно, и другим клеткам, способным взаимодействовать с макрофагами посредством межклеточного контакта. Практически весь IL-1альфа а остается внутри клетки или связанным с мембраной. Вероятно, биологически активный предшественник IL-1альфа может выполнять функцию регулятора экспрессии различных генов не выходя из цитоплазмы клеток, так как после синтеза он обнаруживается не только в цитоплазме и в составе клеточной мембраны, но и непосредственно в ядрах клеток, где может прямо взаимодействовать с DNA или с пока неустановленными ядерными регуляторными молекулами. IL-1 альфа частично может по являться во внеклеточном пространстве в виде зрелой формы, которая может образовываться путем воздействия внеклеточных протеолитических ферментов, способных расщеплять предшественник IL-1 альфа. Таким образом,IL-1 альфа может выполнять, по крайней мере, 3 функции: внутриклеточный регулятор, растворимый биологически активный цитокин и мембранная форма – из которых последняя, видимо, является основным вариантом выполнения- IL-1 альфа своих биологических функций в организме человека.

Фермент IL- 1 конвертаза (каспаза-1)

IL- 1 вета и IL-18, в отличие от IL- 1 альфа, активно секретируются клетками человека в окружающию среду. В настоящее время открыт фермент IL- 1 конвертаза, превращающий как предшественник IL- 1 вета, так и предшественник IL-18 в зрелые биологически активные секреторные формы с ММ около 18 кДа. IL- 1-конвертаза или каспаза-1, является сериновой протеазой и представляет собой гетеродимер, состоящий из двух различных полипептицных цепей с ММ 10 и 20 кДа. Данный фермент обнаружен в макрофагах и макрофагоподобных клетках. Он специфичен в отношении IL- 1 вета и IL-18 и не действует на предшественник IL- 1 альфа. В случае IL- 1 вета расщепление полипептидной цепи молекулы предшественника происходит между аминокислотными остатками аспарагина (116) и аланина (117).

IL-1-конвертаза является не единственным ферментом, способным расщеплять предшественник IL- 1. Через мембранные каналы из клетки может выходить как зрелая форма, так и непроцессированный предшественник IL- 1 вета. Показано, что ряд протеолитических внеклеточных ферментов, таких как химотрипсин, эластаза, протеиназа-3 и некоторые другие, способны расщеплять IL- 1 вета в области тех же аминокислотных остатков после выхода предшественника из клетки. Кроме того, существует возможность расщепления в другой области с образованием биологически активной формы с ММ 22 кДа, но это встречается гораздо реже. Важно, что в отличие от предшественника IL- 1 альфа, имеющего одинаковую со зрелой формой биологическую активность, предшественник IL- 1 вета на несколько порядков уступает в активности зрелой форме. Поэтому постгрансляционный процессинг с образованием зрелой формы с ММ 18 кДа является обязательным условием для формирования биологически активного IL- 1 альфа IL- 1 альфа.

IL-1-конвертаза и родственные ферменты играют существенную роль в активации процесса апоптоза клеток, и это еще раз указывает на древнее происхождение системы IL- 1 и его связь с ключевыми процессами биологии клетки. На сегодняшний день нет однозначных данных о прямой связи продукции IL- 1 вета с индукцией апоптоза, так как у IL- 1 -конвертазы есть еще ряд субстратов. Скорее, экспериментальные данные свидетельствуют о стилмyляции под влиянием IL- 1 функциональной активности клеток и блокировании естественного процесса программированной клеточной гибели.

Регуляция синтеза и секреции IL- 1 вета и IL-18 секретируются клетками- продуцентами не по классическому пути белковой секреции. Для обоих цитокинов, а также и для недавно открытого члена семейства IL-1 — IL-33, образование биологически активных секреторных форм проходит сходным образом. Биологически неактивная молекула предшественника сначала накапливается в цитозоле,а затем перемещается в специализированные лизосомы, где находится неактивная форма IL- 1 –конвертазы(каспазы-1) - прокаспаза- 1.Далее происходит активация прокаспазы-1 с образованием биологически активного фермента под влиянием нескольких цитоплазматический белков, формирующих так называемую инфламосому.Инфламасома не являетсявнутриклеточной органеллой, а представляет собой, скорее, функциональное образование из нескольких белков. Прежде всего, это внутриклеточные цитоплазматические белки, распознающие патоген-ассоциированные молекулярные паттерны и относящиеся к группе внутриклеточных паттерн распознающих рецепторов, цитоплазматических NOD-подобны к рецепторов(NOD-like гесерtоrs, NLR, известных также под названием CATERPILLER proteins). В их число входят цитоплазматические белки NОD1, иначе называемый также CАRD4 по своему главному функциональному домену, и NOD2 (другое название САRD15), цитоплазматические белки из группы NALP и некоторые другие. В данном случае LRR представляет собой участок взаимодействия с патоген-ассоциированными молекулярными паттернами.

Внутриклеточные NLR,как мембранные Toll-like receptors(TLR) взаимодействуют смолекулярными структурами микроорганизмов, что при-водит к активации двух принципиально важных путей внутриклеточного сигналинга:

l) активация транскрипционного фактора NFкВ, его транслокация в ядро и запуск экспрессии генов цитокинов семейства IL-1 и других провоспалительны х цитокинов;

2) активация внутриклеточных белков, входящих в состав инфламмасомы, приводящая к образованию биологически активной каспазы-1.

Каспаза-1 расщепляет предшественник IL- 1 вета в результате чего формируется биологически активный зрелый, готовый к секреции IL- 1 вета, который высвобождается из секреторных лизосом в межклеточное пространство. Процессинг и секреция IL- 1 вета находятся в зависимости от активности мембранного нуклеотидного рецептора Р2Х7, связывающего внеклеточный АТФ и обеспечивающего выход калия из клетки.

Гиперэкспрессия ит рецептора Р2Х7 приводит к увеличению секреции зрелого IL- 1 вета, тогда как его отсутствие нарушает продукцию цитокина Таким образом, для оптимальной активации каспазы-1, процессинга предшественников цитокинов семейства IL- 1 и секреции их биологически активтых форм требуется два сигнала. Первый сигнал генерируется при взаимодействии компонентов патогена с мембранными или внутриклеточными паттерн-распознающими рецепторами, а второй обеспечивается и при активации мембранных рецепторов Р2Х7 (рис. 4.1).

Интерлейкин 33 (IL-33) относится к семейству IL-1. Он может функционировать в качестве негистонового ДНК-связывающего белка, стабилизирующего формирование нуклеосомы (внутриклеточная функция). IL-33 также стимулирует выработку, преимущественно, провоспалительных цитокинов различными по происхождению клетками организма (внеклеточная функция). IL-33 — ключевой посредник в реализации иммунного ответа, он мобилизует антигенпредставляющие клетки и Т-лимфоциты. В процессе иммунного воспаления этот цитокин активирует эозинофилы, базофилы, тучные клетки и инвариантные NK T-клетки. Имеющиеся к настоящему времени данные свидетельствуют о том, что IL-33 участвует в развитии иммунного ответа с преимущественным высвобождением провоспалительных цитокинов Т-хелперов 2 типа (IL-5, IL-9, IL-13).

Интерлейкин 33 (IL-33, interleukin 33, IL1-F11) — цитокин, принадлежащий к семейству провоспалительного интерлейкина 1 (IL-1) и обладающий иммунорегуляторными свойствами; имеет структурное сходство с интерлейкином 1 и фактором роста фибробластов.

Первоначально IL-33 был назван ядерным фактором клеток высокого эндотелия венул (NF-HEV) из-за выполняемой им роли репрессора транскрипции, не характерной для цитокинов функции. IL-33 связывается с поверхностью нуклеосомы в области кармана, образованного гистонами Н2А и Н2В. Показано, что данный цитокин может функционировать как негистоновый хромосомный белок, вовлеченный в сборку нуклеопротеиновых комплексов, поддерживая и укрепляя структуру хроматина.

Помимо внутриклеточной функции были выявлены и внеклеточные эффекты IL-33. Они связаны со стимулированием данным интерлейкином выработки провоспалительных цитокинов различными по происхождению клетками организма, среди которых обнаружены производные эктодермы — клетки глии центральной нервной системы и производные мезодермы — синовиальные фибробласты, CD34⁺ гемопоэтические клетки-предшественники, клетки иммунной системы (Т-хелперы 2 типа (Тh2), естественные киллеры (NK), инвариантные NK T-клетки), гранулоциты (эозинофилы, базофилы), макрофаги и тучные клетки. Установлено, что эндотелиальные и эпителиальные клетки invivo являются основными источниками данного цитокина, хотя избирательно IL-33 у человека обнаружен в гладкомышечных клетках, эпителии бронхов, а под влиянием IL-1β и фактора некроза опухоли α (TNFα) он экспрессируется в фибробластах легких и кожи.

Комплексный подход к пониманию патогенеза многокомпонентных патологических процессов представляет собой изучение всех известных механизмов в их взаимодействии. Это положение наглядно продемонстрировано при исследовании IL-33, вовлеченного в развитие бронхиальной астмы, ревматоидного артрита, болезни Крона, периодонтита, кардиоваскулярных заболеваний,системного склероза [, фиброза печени, гипертрофии и гиперплазии тканей — патологических состояний, унифицировать механизмы манифестации и прогрессирования которых можно лишь до определенной степени. Центральным звеном механизма функционирования IL-33 является поддержка цепи последовательных процессов активации Т-хелперов для обеспечения иммунного ответа, что и прослеживается в указанных состояниях.

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 457 | Нарушение авторских прав