Что такое интерфероны в организме
Cобственный интерферон —
лучший из возможных
Как организм вырабатывает интерферон. Эффективность естественных интерферонов для иммунитета. Бактериальные лизаты как естественный активатор иммунной системы и стимуляции собственного интерферона.
Человек борется с вирусами с незапамятных времен. За миллионы лет эволюции наш организм выработал универсальную стратегию борьбы с неприятелем. Одним из ключевых игроков этого противостояния являются интерфероны. Это вещества, помогающие организму в короткий срок справиться с вирусами. Сегодня существует большое количество препаратов, содержащих в своем составе те или иные интерфероны. Но так ли они эффективны как собственный интерферон, вырабатываемый организмом?
Что такое интерферон?
В настоящее время известно более 20 интерферонов, которые подразделяются на три типа 3,4 :
Как работают собственные интерфероны человека?
Противовирусные свойства интерферонов вызывали у исследователей большой интерес с точки зрения терапии ряда заболеваний. И со временем благодаря различным медицинским и технологическим возможностям удалось получить лекарственные препараты, которые содержат в своем составе интерферон.
Использование препаратов интерферона в медицине
Препараты интерферона активно используются в лечении широкого спектра вирусных заболеваний. В частности, речь идет о вирусе папилломы человека, вирусных гепатитах, герпетической инфекции, а также гриппа и простудных заболеваний. Важным фактором выбора препаратов, содержащих интерферон для лечения того или иного заболевания, будет являться концентрация интерферона в препарате, то, каким способом он получен и какой тип интерферона (α, β, γ или λ) содержит в своем составе. Несмотря на то, что существуют препараты интерферона, которые отпускаются без рецепта, все же с врачом лучше заранее проконсультироваться, поскольку в отношении этих препаратов есть ряд противопоказаний. По способу получения препараты интерферона можно поделить на 4 типа 6,7 :
Преимущества и недостатки привнесенных интерферонов
К преимуществам препаратов, содержащих в своем составе интерфероны, можно отнести их доступность. Немаловажное преимущество интерферонов – возможное их применение против широкого спектра вирусов.
Сравнительно высокий уровень безопасности препаратов интерферона позволяет их применять и детям, которые, как известно, часто болеют гриппом и другими ОРВИ.
Экстренная иммунозащита от вирусов
Наш организм в процессе эволюции приспособился к борьбе с вирусами, однако при необходимости мы можем ему помочь, не сильно вмешиваясь в его работу.
Препараты, содержащие интерферон
Знакомы ли вы с одной из самых главных проблем современной фармации? Полагаете, что это отсутствие лекарственных препаратов, которые способны побеждать самые тяжелые заболевания? На самом деле это не так. Одна из основных проблем – это резистентность микроорганизмов к уже существующим препаратам. Это значит, что некоторые лекарства, которые ранее были эффективными, со временем могут перестать действовать, так как патогены «учатся» выживать при воздействии на них этих препаратов. Особенно остро сейчас стоит вопрос об антибиотикорезистентности, что подтверждается клинической практикой и многочисленными исследованиями.
Согласно данным ВОЗ, ежегодно миллионы людей сталкиваются с инфекциями, резистентными к одному и более антибиотикам. Тоже самое происходит и с другими группами препаратов. Одним из решений этой проблемы является поиск других универсальных лекарственных препаратов, которые были бы способны избежать появления к ним резистентности. Противовирусный иммунитет обеспечивают интерфероны – группа белковых молекул.
Что такое интерфероны
ИФН принимают участие в регуляции большого количества иммунных процессов, которые заключаются в повышении активности естественных киллерных клеток и стимуляции фагоцитоза – процесса захвата и поглощения микроорганизмов и инородных частиц, а также поддерживают угнетение пролиферации – процесса размножения поврежденных клеток. Все это направлено на максимально эффективную защиту от заболеваний. Ученым удалось доказать, что течение болезни и скорость выздоровления во многом зависят от способности системы интерферона максимально быстро реагировать на внедрение возбудителя.
История открытия интерферона
Впервые об ИФН научный мир заговорил более чем 60 лет назад, когда английские вирусологи Алик Айзекс и Жан Линденманн в одном из журналов опубликовали материалы, в которых подробно рассказали об открытии и изучении белка ИФН. Легенда гласит, что название «интерферон» для этих белков они придумали сами, и поначалу считали его шутливым.
Также стоит отметить, что задолго до работ этих вирусологов другие ученые пытались изучать явление интерференции, которое заключается во взаимном подавлении вирусов. Тогда речь шла о том, что организм, инфицированный вирусами одного типа, почему-то становился невосприимчивым к вирусам другого типа. Ученые пытались найти ответ на этот вопрос, но до начала исследований Айзека и Линденманна природа этого феномена оставалась покрытой тайной.
И вот в середине XX века был открыт интерферон и было установлено, что образование ИФН является одной из самых первых реакций врожденного иммунитета на сигналы тревоги, связанные с проникновением в организм вирусных частиц. В настоящий момент ученые придерживаются версии, что система ИФН у позвоночных, включая рыб, сформировалась более 500 миллионов лет назад.
В 1959 году был создан Научный комитет по интерферону, где сразу же начались исследования этого мощного естественного средства в борьбе с вирусными заболеваниями. В список главных задач этого сообщества входило развитие наиболее экономически целесообразных и эффективных методов производства ИФН, а также его очистки.
Интерферонотерапия: вчера, сегодня и завтра
Для проведения первых исследований ИФН была набрана группа добровольцев, которые согласились ввести себе ИФН, полученные из крови обезьян. В те времена, когда ИФН были мало изучены, для принятия подобного решения требовалась определенная смелость. Поэтому можно сказать, что люди согласились пожертвовать собой ради науки. До введения ИФН их заразили вирусом Коксаки, который вызывает простуду.
По истечению некоторого периода времени было выяснено, что заболел всего лишь один человек из группы добровольцев, несмотря на то, что в назальных смывах вирус присутствовал у всех. При этом побочные эффекты обнаружены не были. Это исследование положило начало тысячам последующих экспериментов, благодаря которым ученые признали способность ИФН защищать человека от болезней.
Тогда же, в 1960-х гг., к исследованию влияния ИФН на организм человека подключились и советские вирусологи. Эпидемиолог Соловьев В.Д. предложил производить ИФН из плацентарной крови, взятой у родильниц. В 1969 году в СССР была зафиксирована эпидемия гриппа Гонконг, с которой впервые пытались бороться при помощи препаратов интерферона, полученных их человеческой крови. Было установлено, что эффективность подобных препаратов составляет почти 70%.
ИФН также широко применялись и в последующие годы – например, в 1973 году, когда за исследования этого вида белков взялся академик Смородинцев А.А. В научных работах тех лет были проанализированы наиболее эффективные методы применения ИФН. Таким образом, путем непрекращающегося изучения ИФН и его влияния на иммунную систему человека к концу XX века ученым удалось накопить колоссальный опыт применения человеческого лейкоцитарного ИФН для профилактики и лечения респираторных инфекций, в том числе гриппа, а также некоторых других вирусных заболеваний.
Интраназально препараты интерферонов широко применялись во многих странах мира, в том числе в Великобритании, США, Японии и Болгарии. В последние годы при лечении детей начинают широко применять интерферон. Для взрослых данная группа препаратов применяется уже более половины века. С началом применения ИФН эффективность защиты от ОРВИ у детей дошкольного возраста, включая новорожденных, значительно повысилась. Это указало ученым на то, что необходимо все глубже изучать ИФН и стремиться расширять область их воздействия, пытаться бороться с помощью ИФН с самыми разными заболеваниями.
Однако, к сожалению, после начала массового производства ИФН достаточно быстро выяснилось, что состав лекарств, содержащих интерферон, является непостоянным даже в рамках производства одной фармацевтической компании. К главным недостаткам препаратов, полученных из донорской крови, относится невозможность очистить препарат на высоком уровне. Оказалось непростым удалить из препарата вирусные частицы. Кроме того, донорская кровь – очень дорогой ингредиент, в больших объемах доступный только единицам фармацевтических компаний. Поэтому сейчас от производства лейкоцитарного ИФН компании почти отказались. Небольшой объем препаратов ИФН, полученных из крови доноров, применяют строго по жизненным показаниям, когда ожидаемая польза значительно превышает возможные риски.
Но неужели, узнав об особенностях лейкоцитарного ИФН, ученые отказались от производства препаратов с интерферонами? Конечно же, нет. В этом случае на помощь пришла биотехнология – наука о способах создания различных веществ с использованием естественных биологических компонентов. Благодаря ей сегодня фармацевты производят рекомбинантные ИФН, абсолютно идентичные природным по аминокислотному составу, для которых не требуется донорская кровь. Эти препараты производятся в больших количествах по всему миру и отличаются относительно низкой стоимостью, что в свою очередь делает цены в аптеках вполне доступными для большинства потребителей.
Препараты ИФН сегодня могут выпускаться в виде высушенного лиофизиата, используемого в дальнейшем для получения раствора, суппозиториев для ректального и вагинального применения, раствора для уколов и ингаляций, капель, мази, геля, аэрозоля, таблеток и микроклизм.
Лекарственные препараты ИФН могут содержать разное количество действующего вещества. На упаковках препаратов это количество чаще всего указывают в международных единицах, или МЕ. i
Форму выпуска и дозировку препарата ИФН подбирает лечащий врач, учитывая возраст пациента, его состояние и анамнез.
Виды интерферонов (типы). Их влияние на организм.
Ученые выделяют три типа ИФН: интерфероны первого, второго и третьего типа. В ИФН первого типа входят ИФН-α, которые в свою очередь подразделяются на несколько субтипов. К I типу ИФН относится также ИФН-β, ИФН-ε, ИФН-κ и ИФН-ω. Также известен один ИФН II типа – ИФН-γ. В начале XXI века был обнаружен новый класс интерферонов – третий тип, представленный ИФН-λ, в который входят ИФН-λ1, ИФН-λ2 и ИФН-λ3.
Система ИФН, куда входят интерфероны альфа, бета и гамма, способна максимально быстро реагировать на сигналы организма, свидетельствующие о проникновении инфекции и повреждении ДНК и РНК клеток. Вирусологи выделяют четыре основных звена функционирования системы этих белков.
Первое звено – это индукция. В организме человека идеально отлажена работа сигнальной системы, которая примерно в течение получаса регистрирует проникновение инфекции извне. Тут же немедленно формируется ответ клеточного генома и начинается вторая стадия – продукция, т.е. производство ИФН.
Продукция заключается в синтезе клетками иммунной системы интерферонов и их секреции в окружающую среду. Уже через несколько часов после заражения в периферической крови концентрация функционально активных ИФН достигает максимальных показателей. Таким образом организм становится полностью готовым к борьбе с инфекцией в том случае, если иммунная система функционирует без сбоев. Как правило, так происходит только в идеальном мире, где у человека нет проблем с экологической обстановкой, при этом он всегда правильно питается и у него отсутствуют хронические заболевания. В ином случае могут потребоваться препараты ИФН.
Третье звено – это действие. ИФН приступают к защите клеток организма от чужеродного влияния вирусов и бактерий. И далее, в качестве четвертого звена подключаются эффекты. Всего их более трехсот, среди них – антивирусный, иммуномодулирующий, антитоксический эффекты, а также активация естественных киллерных клеток, синтез простагландинов и многие другие активности, направленные на максимально быстрое выздоровление.
Препараты, содержащие интерферон, и спектр заболеваний, чувствительных к ИФН
Список заболеваний, чувствительных к ИФН, чрезвычайно широкий. Условно его можно разделить на три большие группы: вирусные заболевания, онкологические болезни и другие виды заболеваний.
Например, препараты интерферона применяются при лечении такого заболевания, как герпес. И в последние годы стало появляться все больше исследований, посвященных изучению эффективности применения ИФН в лечении этого недуга. Проведенные учеными исследования подтверждают, что применение ИФН в составе комплексной терапии ускоряют клиническое выздоровление и способствуют исчезновению субъективных и объективных симптомов болезни. ii Было отмечено заметное сокращение сроков рецидива при опоясывающем лишае и генитальном герпесе, уменьшение неприятных ощущений и увеличение межрецедивных периодов. Это позволяет говорить о высокой эффективности препаратов ИФН и рекомендовать их применение в практике врачей-дерматовенерологов.
ИФН также применяются при герпетических кератитах и кератоконъюнктивитах, что приводит к снижению тяжести и сокращению длительности заболевания.
ИФН широко применяются при лечении острых респираторных вирусных инфекций, включая простуду и грипп. Даже если заболевание осложнилось бактериальной инфекцией и пневмонией, ИФН также могут помочь быстрее выздороветь. Кроме того, интерферонотерапия применяется при заболеваниях, передающихся половым путем, в том числе при гарднереллезе, уреаплазмозе, хламидиозе, трихомониазе, кандидозе, вагинозе, микоплазмозе и других инфекциях.
Практически 80% существующих лекарственных препаратов не подходят для лечения новорожденных детей. Но некоторые препараты ИФН входят в 20% разрешенных лекарств, которые допустимо применять для терапии недавно родившихся малышей, в том числе недоношенных. В составе комплексной терапии у новорожденных ИФН применяются при воспалении оболочек головного и спинного мозга – менингите, а также при сепсисе и различных внутриутробных инфекциях.
Также ИФН применяются для борьбы с «ласковым убийцей». Именно так часто называют гепатит С, который умело маскируется под симптомы других заболеваний и при отсутствии лечения может привести к летальному исходу. Препараты ИФН в составе комплексного лечения улучшают биохимические и гистологические показатели, помогая избавить клетки от вируса. Обладают выраженным клиническим эффектом, уменьшают интенсивность и продолжительность периода интоксикации, снижают частоту летальных исходов и нормализуют показатели функционирования организма.
Исследования показали, что при остром гепатите С и состоянии пациентов, требующих переливания крови, препараты интерферон альфа-2b улучшают биохимические параметры печени и помогают клеткам бороться с вирусом. Препараты ИФН применяются также в комплексном лечении гепатитов В и D. Согласно проведенным исследованиям, при гепатите B сочетание приема глюкокортикоидов и ИФН альфа позволяет уменьшить количество вирусной ДНК в пробах пациентов. iii
Доказана эффективность применения ИФН при папилломавирусных инфекциях (остроконечные кондиломы, папилломатоз гортани, бородавки), гнойно-септических заболеваниях, цитомегаловирусной инфекции, эпидемическом паротите и ряде других заболеваний.
И конечно же, внимание всех ученых мира приковано к разработке лекарственных препаратов против онкологических заболеваний и ВИЧ-инфекции. При раковых болезнях ИФН применяются в виде дополнительной терапии, которая способствует объединению действия иммунитета и химиотерапии или других методов лечения. При ВИЧ препараты ИФН в составе комплексного лечения и в сочетании с анти-ВИЧ препаратами оказывают влияние на нормализацию иммунологических параметров. iv
Любые виды лечения, как с применением препаратов ИФН, так и без них должны применяться только после консультации с лечащим врачом.
Препараты на основе интерферона при профилактике ОРВИ
В большинстве стран северного полушария одними из самых массовых инфекционных заболеваний являются ОРВИ, то есть острые респираторные вирусные инфекции. Несмотря на популяризацию вакцинопрофилактики, направленной на защиту от гриппа, она не может в полной мере решить проблему ОРВИ. Все дело в том, что у привитых людей формируется антитела только к тем штаммам вируса гриппа, которые входят в состав вакцины. Но вирусы постоянно мутируют, поэтому вакцину вам могут предлагать от определенного ряда штаммов гриппа, а заболеете вы совсем от других штаммов. Ученые не успевают создавать вакцины так же быстро, как происходит мутация. Также необходимо учитывать тот факт, что вакцины не применяют в разгар эпидемии.
Превентивная защита от ОРВИ должна быть комплексной, включая проведение неспецифической профилактики, которая направлена не на определенные штаммы, а действует против большинства известных науке ОРВИ. Необходимо применять противовирусные препараты, оказывающие существенное влияние на предупреждение возникновения болезней и на благоприятный исход развившегося заболевания.
ВИФЕРОН – комплексный противовирусный иммуномодулирующий интерферон-препарат
ВИФЕРОН – это комплексный противовирусный иммуномодулирующий препарат широкого спектра действия для детей и взрослых. Оригинальная формула препарата включает в себя сочетание интерферона альфа-2b и высокоактивных антиоксидантов (витаминов С и Е). Препарат выпускается в форме суппозиториев, мази и геля. Он относится к неспецифическим противовирусным препаратам, способным бороться с различными видами вирусов на любой стадии их развития.
Препарат ВИФЕРОН разработан в результате фундаментальных исследований, показавших, что сочетание интерферона и антиоксидантов усиливает эффективность проводимого лечения. Широко применяется в педиатрии, неонатологии, гинекологии (в том числе и для лечения беременных женщин с 14-й недели гестации), дерматологии, урологии, терапии и инфектологии.
Доктором биологических наук и руководителем лаборатории «Онтогенез и коррекция системы интерферона» Малиновской В.В. совместно с группой ученых было проведено изучение состояния системы ИФН у детей до 1 года жизни, что позволило объяснить причину повышенной чувствительности детей к большинству заболеваний вирусной и бактериальной природы. Сравнительное определение ИФН-статуса у взрослых и детей продемонстрировало существенно меньшую способность лейкоцитов и лимфоцитов детей к продукции ИФН. При этом чем меньше гестационный возраст новорожденного, тем в большей степени снижены эти показатели.
Полученные результаты позволили сделать вывод о незрелости и несовершенстве систем иммунитета и ИФН в ранний период жизни и о необходимости их возрастной регуляции. Это обстоятельство делает препараты ВИФЕРОН значимой составляющей комплексной терапии ряда детских инфекций. Кроме гриппа, препараты ВИФЕРОН рекомендуется использовать для экстренной профилактики рино- и аденовирусных инфекций, кори, паротита и других заболеваний. У больных детей, получавших интерферон, отмечено сокращение длительности лихорадочного периода, а также синдромов ларингита, трахеита, бронхита по сравнению с больными, получавшими обычную терапию. v
ВИФЕРОН включен в перечень препаратов ЖНВЛП (жизненно необходимые и важнейшие лекарственные препараты) и в более 40 федеральных стандартов оказания медицинской помощи взрослым и детям, утвержденных Минздравом РФ, а также в более 30 клинических рекомендаций (протоколы лечения) оказания медицинской помощи взрослым, в т. ч. беременным женщинам и детям, разработанные ведущими профессиональными научно-медицинскими ассоциациями. vi
Справочно-информационный материал
Интерфероны
Цитокины.
Структура и механизм действия большинства цитокинов охарактеризованы достаточно полно. Благодаря использованию методов генной инженерии и современной биотехнологии многие цитокины в настоящее время производятся в виде рекомбинантных препаратов, идентичных эндогенным молекулам, в количестве достаточном для их клинического применения.
Многие микроорганизмы – бактерии, дрожжи, вирусы – используются в качестве реципиентов чужеродного генетического материала с целью получения рекомбинантных штаммов – продуцентов биотехнологической продукции. Так получены рекомбинантные штаммы Е. coli, продуцирующие интерфероны, инсулин, гормоны роста, разнообразные антигены; штаммы В.subtilis, вырабатывающие интерферон; дрожжи, продуцирующие интерлейкины и др.
Использование рекомбинантных цитокинов, обеспечивающих адекватную и целенаправленную медикаментозную коррекцию иммунных дисфункций, повышает эффективность иммунотерапии и лечения в целом. Вводимые в организм цитокины восполняют дефицит эндогенных регуляторных молекул и полностью воспроизводят их эффекты. Это особенно важно в условиях тяжелой или хронической патологии, когда применение традиционных иммуномодуляторов или индукторов синтеза цитокинов бесполезно из-за истощения компенсаторных возможностей иммунной системы. В настоящее время терапия рекомбинантными цитокинами является одним из наиболее перспективных и постоянно расширяющихся направлений иммунофармакологии.
Особое место в свете современных представлений о молекулярных механизмах иммунных реакций принадлежит интерферону гамма (далее – интерферон-y, IFN-y) – регуляторному цитокину иммунного ответа.
На основе рекомбинантного IFN-y создан препарат РЕКОФЕРОН® ГАММА. Рекомбинантный IFN-y в организме животных и человека при терапии и профилактике заболеваний различной этиологии обеспечивает адекватную и целенаправленную медикаментозную коррекцию иммунных дисфункций, восполняя дефицит эндогенных регуляторных молекул и полностью воспроизводя их эффекты. Высокая иммунокорригирующая эффективность, прогнозируемость и селективность его действия обусловлены наличием на клетках специфических рецепторов, и существованием природных механизмов его элиминации. Лекарственные препараты на основе рекомбинантного IFN-y являются мощными средствами патогенетической иммуно-ориентированной терапии и обладают как прямым замещающим действием, так и оказывают различные индуктивные эффекты. В настоящее время они находят широкое применение в лечении инфекционных, онкологических и некоторых других заболеваний животных.
КЛАССИФИКАЦИЯ И РОЛЬ ИНТЕРФЕРОНОВ
В настоящее время известно более 20 интерферонов, различающихся по структуре, биологическим свойствам и преобладающему механизму действия. IFN подразделяют на три типа:
Вирусные интерфероны индуцируются в процессе вирусной инфекции, а синтез интерферонов II типа (IFN-y) индуцируется митогенными или антигенными стимулами. Большинство типов вирусоинфицированных клеток способно синтезировать IFN-a/b в клеточной культуре. В противоположность этому IFN-y синтезируется только некоторыми клетками иммунной системы, включая естественные киллерные (NK) клетки, CD4 Т-клетки и CDS цитотоксические супрессорные клетки.
| Характеристика | IFN-a | IFN-b | IFN-y |
|---|---|---|---|
| Химическое строение | Протеин | Гликопротеин | Гликопротеин |
| Молекулярный вес, кДа | 17,5-23,0 | 23,0 | 20,0-23,0 |
| Число кодирующих генов | более 20 | 1 | 1 |
| Количество подтипов | По крайней мере, 22 у человека, еще несколько определены у животных | 1 | 1 |
| Функциональная форма | Мономер | Димер | Димер |
| Кислотоустойчивость | Есть | Есть | Нет |
| Индукторы | Вирусы (РНК > ДНК), В-митогены | Вирусы (РНК > ДНК), В-митогены | Антигены, Т-митогены |
| Основные источники | Моноциты, В-лимфоциты | Эпителиоциты, моноциты | Т-лимфоциты, NK-клетки |
| Механизм действия | Угнетает синтез белка | Угнетает синтез белка | Усиливает антигены МНС, активизирует цитотоксические Т-клетки, макрофаги и NK-клетки |
МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНТЕРФЕРОНОВ
Противовирусное действие
Блокада транскрипции генов, кодирующих IFN, осуществляется за счет выработки клеткой белка-супрессора, связывающего на цепи нуклеиновых кислот область, контролирующую транскрипцию данных генов. Кроме того, для запуска транскрипции необходим белок-активатор, разблокирующий и активирующий эту зону. Индукторы IFN могут влиять как на угнетение вы-работки белка-супрессора, так и на активацию синтеза белка-активатора. Активация генов приводит в действие синтезирующую белок систему клетки, в результате чего осуществляется синтез и секреция IFN.
Таким образом, под воздействием IFN в клетке синтезируется два фермента, один из которых расщепляет вирусную РНК, а другой тормозит синтез вирусных белков. В результате новые вирусные частицы либо вовсе не формируются, либо их число уменьшается в десятки или сотни раз.
Под влиянием IFN повреждается и синтезирующая белок система клетки, что может привести к ее гибели. Однако это касается только клеток, инфицированных вирусом. Неинфицированные клетки индифферентны к воздействию IFN, поскольку оба вышеуказанных белка активируются лишь в присутствии вирусной РНК. Некоторые вирусы способны блокировать противовирусное действие IFN. Так, например, аденовирусы продуцируют специфическую РНК, которая предотвращает активацию протеинкиназы.
Противовирусный эффект интерферонов обобщен и представлен на схеме ниже.
Эти механизмы интегрально реализуют противовирусный эффект, приводя к подавлению репликации вируса.
Иммуномодулирующее действие
IFN обладают не только противовирусным, но и иммуномодулирующим действием за счет влияния на экспрессию рецепторов главного комплекса гистосовместимости (МНС). IFN увеличивают экспрессию молекул 1-го класса МНС на всех видах клеток, тем самым улучшая распознавание инфицированных клеток цитотоксическими Т-лимфоцитами (CTL). Кроме того, IFN-y усиливает экспрессию молекул 2-го класса МНС на антигенпрезентирующих клетках, в результате чего улучшается презентация вирусных антигенов CD4+ лимфоцитам и активируются натуральные киллеры (NK-клетки). IFN также стимулируют фагоцитоз.
Регуляция иммунного ответа цитокинами (см. рисунок ниже), в том числе интерферонами, происходит по эстафетному принципу, воздействие цитокина на клетку вызывает образование ею других цитокинов – цитокиновый каскад.
Антипролиферативное и противоопухолевое действие
Антипролиферативный и противоопухолевый эффекты IFN объясняются следующими механизмами:
Антибактериальное действие
В последние годы показано, что IFN обладают также антибактериальным эффектом, в основе которого лежит способность IFN индуцировать активность некоторых ферментов в пораженной клетке:
Кроме того, антибактериальная роль IFN-y заключается в активации макрофагов, которые продуцируют провоспалительные цитокины, а также активные формы кислорода и азота, простагландины. Эти факторы способствуют развитию воспалительного процесса, ведущего к гибели бактерий.
ИММУНОБИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЭНДОГЕННОГО ИНТЕРФЕРОНА ГАММА
Индуцировать выработку IFN-y способны интерфероногенные вещества, антигены, Т-митогены и некоторые цитокины. Продукция IFN-y находится под контролем цитокинов. IL-12 и IL-18 усиливают его экспрессию, а IL-2 способствует реализации функции CD4+ лимфоцитов, активируя выработку IFN-y.
Синтез IFN-y подавляется IL-4, IL-10, дексаметазоном, циклоспорином А, вирусными белками-супрессорами, раковыми клетками.
Фоновое количество IFN-y всегда есть в организме, даже если нет ин-фекции, например, анализ на интерфероновый статус показывает у здоровых людей и животных всегда определяемое количество IFN в крови, оно при стимуляции или инфекции многократно возрастает. Однако при герпе-свирусной инфекции и на последних стадиях опухолевого процесса, количество IFN-y стремиться к нулю, так как вирус герпеса и раковые клетки продуцируют белки, блокирующие синтез IFN-y. Поэтому при герпесвирус-ной инфекции и раке индукторы интерферонов бессмысленны, их нужно вводить в организм извне.
IFN-y обладает сходным с другими IFN биологическим действием (подавление репликации вирусов, антипролиферативное действие, иммуномодулирующий эффект), но IFN-y теснее связан с системой цитокинов и вносит более существенный вклад в иммунорегуляцию.
Биологическая активность IFN-y реализуется через специфические клеточные рецепторы и внутриклеточный сигнальный протеинкиназный каскад, приводящий к активации соответствующих транскрипционных факторов и транскрипции целого семейства генов, кодирующих факторы резистентности к инфекционным агентам и комплементарные цитокины.
Т-лимфоциты и макрофаги. Важнейшей функцией IFN-y является его участие в опосредовании взаимосвязей между лимфоцитами и макрофагами и в регуляции соотношения клеточной и гуморальной составляющих адаптивного иммунного ответа (рис. 1). IFN-y служит стимулятором макрофагов, способствуя проявлению различных функций этих клеток, включая процессинг и презентацию антигенов, выработку цитокинов, генерацию активных форм кислорода и азота. К цитокинам, продукция которых усиливается под влиянием IFN-y, относятся ИЛ-1 и ИЛ-12 (этот цитокин усиливает синтез IFN-y и диффренцировку Т-хелперов в сторону Тх1).
IFN-y повышает экспрессию антигенов МНС I класса, которые играют важную роль в распознавании чужеродных клеток (вирусинфицированные, опухолевые) CD8+ цитотоксическими Т-лимфоцитами и повышает экспрессию антигенов МНС II класса на антигенпредставляющих клетках.
IFN-y снижает секреторную активность Th2, подавляя синтез IgE, IgG(2,4) и IgA. Одновременно IFN-y усиливает развитие Th1-зависимого адаптивного иммунного ответа. IFN-y вместе со своим антагонистом IL-4 поддерживает баланс Th1/Th2.
Цитотоксические Т-лимфоциты и NK-клетки с помощью IFN-y участвуют в реализации цитотоксического эффекта (противоопухолевая и противовирусная активность). При введении в организм IFN-y активность NK-клеток повышается уже через несколько часов.
Моноциты. IFN-y стимулируют экспрессию высокоаффинного рецептора IL-2 (IL-2R) на мембране моноцитов, повышая их восприимчивость к IL-2. В свою очередь IL-2 при воздействии на моноциты стимулирует их способность уничтожать опухолевые клетки и бактерии. В результате стимуляции IFN-y и IL-2 моноциты вырабатывают большое количество биологически активных веществ и медиаторов воспаления: свободные формы кислорода, H2O2, простагландин Е2, тромбоксан В2, TNF-a (фактор некроза опухоли a).
IFN-y активирует продукцию белков острой фазы воспаления, усиливает экспрессию генов С2 и С4 компонентов системы комплемента.
В-лимфоциты. IFN-y ингибирует В-клеточный ответ на IL-4, подавляет продукцию IgE и экспрессию CD23-антигена. Так, при синдроме гиперпродукции IgE и диффузном нейродермите у человека применяется IFN-y, он угнетает синтез IL-4 и IL-5 T-хелперами. IFN-y является индуктором апоптоза дифференцированных В-клеток, дающих начало аутореактивным клонам. Отменяет супрессивный эффект IL-4 на IL-2-зависимую пролиферацию и генерацию лимфокин-активированных киллеров.
Таким образом, играя важную роль в иммунорегуляции, IFN-y является ключевым цитокином клеточного и ингибитором гуморального адаптивного иммунного ответа.
IFN-y имеет решающее значение для врожденного и адаптивного иммунитета против вирусных, бактериальных и некоторых протозойных инфекций.
Противовирусное действие IFN-y заключается в том, что он блокирует репликацию вирусных ДНК и РНК, синтез вирусных белков и сборку зрелых вирусных частиц (схема).
IFN-y влияет на клеточный иммунный ответ, активируя Th1-клетки, NK-клетки, макрофаги, цитотоксические Т-лимфоциты. Он повышает как неспецифическую резистентность, так и антиген-специфический иммунный ответ. При этом IFN-y вызывает цитотоксическое действие на вирус-инфицированные клетки (рис. 3, 4).
Антибактериальное действие IFN-y заключается в его способности индуцировать активность некоторых ферментов в пораженной клетке, что приводит к нарушению метаболизма и разрушению бактериальной клетки. Кроме того, активированные IFN-y цитотоксические Т-лимфоциты и NK-клети реализуют цитотоксический эффект, а активированные макрофаги продуцируют провоспалительные цитокины, активные формы кислорода и азота, простагландины. Эти факторы способствуют развитию воспалительного процесса, ведущего к гибели бактерий.
Антипролиферативный эффект IFN-y заключается в подавлении роста опухолевых клеток за счет подавления синтеза РНК и протеинов, ингибирования опухолевых ростовых факторов, стимулирующих пролиферацию клеток, замедлении клеточного цикла с переходом в фазу «покоя», восстановлении сдерживающего контроля за пролиферацией, а также за счет активации цитотоксических Т-лимфоцитов и NK-клеток, которые участвуют в реализации цитотоксического эффекта.
Таким образом, все интерфероны представляют собой группу полифункциональных белковых факторов с выраженным противовирусным и противоопухолевым эффектом разной степени. IFN-a обладает самой сильной противовирусной активностью среди всех интерферонов, а IFN-y имеет более выраженную антипролиферативную активность. Все интерфероны обладают иммунорегуляторным действием разной степени выраженности (мак-симальной обладает IFN-y) – повышает активность макрофагов, Т-лимфоцитов и NK-клеток.
ПРОИЗВОДСТВО РЕКОМБИНАНТНЫХ ИНТЕРФЕРОНОВ
Генетическая инженерия является сердцевиной биотехнологии. Она по существу сводится к генетической рекомбинации, т.е. обмену генами между двумя хромосомами. Метод рекомбинации in vitro или генетической инженерии заключается в выделении или синтезе ДНК из отличающихся друг от друга организмов или клеток, получении гибридных молекул ДНК, введении рекомбинантных (гибридных) молекул в живые клетки, создании условий для экспрессии и секреции продуктов, кодируемых генами.
Гены, кодирующие те или иные структуры, или выделяют (клонируют) как таковые (хромосомы, плазмиды), или прицельно выщепляют из этих генетических образований с помощью ферментов рестрикции. Эти ферменты, а их уже известно более тысячи, способны резать ДНК по многим определенным связям, что является важным инструментом генной инженерии. В последнее время обнаружены ферменты, расщепляющие по определенным связям РНК, наподобие рестриктаз ДНК. Эти ферменты названы рибозимами.
Сравнительно небольшие гены могут быть получены с помощью химического синтеза. Для этого вначале расшифровывают число и последовательность аминокислот в белковой молекуле вещества, а затем по этим данным узнают очередность нуклеотидов в гене, поскольку каждой аминокислоте соответствуют три нуклеотида (кодон). С помощью синтезатора создают химическим путем ген, аналогичный природному гену.
Полученный одним из способов целевой ген с помощью ферментов лигаз сшивают с другим геном, который используется в качестве вектора, для встраивания гибридного гена в клетку. Вектором могут служить плазмиды, бактериофаги, вирусы человека, животных и растений.
Экспрессируемый ген (например, ген IFN-y) в виде рекомбинатной ДНК встраивается в бактериальную клетку Е. coli, которая приобретает новое свойство — продуцировать несвойственное этой клетке вещество (IFN-y), кодируемое экспрессируемым геном (рис. ниже).
В качестве реципиентов экспрессируемого гена чаще всего используют Е. coli, В. subtilis, псевдомонады, нетифоидные серовары сальмонелл, дрожжи, вирусы.
Методом генной инженерии созданы сотни препаратов медицинского и ветеринарного назначения, получены рекомбинантные штаммы-суперпродуценты, многие из которых нашли практическое применение. Уже используются в медицине полученные методом генной инженерии вакцины против гепатита В, интерлейкины-1, 2, 3, 6, инсулин, гормоны роста, интерфероны a, b, у, фактор некроза опухолей, пептиды тимуса, миелолептиды, тканевый активатор плазминогена, эритропоэтин, антигены ВИЧ, фактор свертывания крови, моноклональные антитела и многие антигены для диагностических целей.
Одними из ключевых компонентов иммунного ответа являются Интерлейкин-2 (IL-2), Интерферон гамма (IFN-y) и Интерферон альфа (IFN-a). На их основе были созданы различные цитокиновые рекомбинантные препараты, которые нашли широкое применение в гуманной и ветеринарной медицине, в том числе:
ПРЕПАРАТЫ ИНТЕРФЕРОНОВ
Препараты интерферонов составляют отдельную группу противовирусных средств. Они были созданы на основе расшифровки биохимического строения природных IFN, которые вырабатываются многими клетками крови. IFN представляют собой группу низкомолекулярных пептидов, обладающих противовирусной, иммуномоделирующей и антипролиферативной активностью.
РЕКОФЕРОН® ГАММА – рекомбинантный интерферон гамма (IFN-y), обладает выраженной противовирусной эффективностью, относится к иммуномодуляторам.
IFN-y является регуляторным цитокином, продуцентом которого являются естественные киллерные клетки, CD4, Th1 клетки и CD8 цитотоксические супрессорные клетки. Рецепторы к интерферону гамма имеют макрофаги, нейтрофилы, естественные киллерные клетки, цитотоксические Т-лимфоциты. IFN-y активирует эффекторные функции этих клеток, в частности их микробицидностъ, цитотоксичность, продукцию цитокинов, супероксидных и нитрооксидных радикалов. IFN-y блокирует репликацию вирусных ДНК и РНК, синтез вирусных белков и сборку зрелых вирусных частиц. При этом вызывает цитотоксическое действие на вирус-инфицированные клетки.
Ингибирует В-клеточный ответ на интерлейкин-4, подавляет продукцию IgE и экспрессию CD23-антигена. Является индуктором апоптоза дифференцированных В-клеток, дающих начало аутореактивным клонам. Отменяет супрессивный эффект интерлейкина-4 на интерлейкин-2-зависимую пролиферацию и генерацию лимфокин активированных киллеров. Активирует продукцию белков острой фазы воспаления, усиливает экспрессию генов С2 и С4 компонентов системы комплемента.
Антипролиферативный эффект IFN-y заключается в подавлении роста клеток за счет подавления синтеза РНК и протеинов, а также ингибирования ростовых факторов стимулирующих пролиферацию клеток.