А.Н. Моисеев, канд. вет. наук, ООО «БИОТЕХ-ФАРМ», г. Санкт-Петербург
П.И. Барышников, д-р вет. наук, профессор, Алтайский АГАУ, г. Барнаул
В семейство цитокинов входят интерфероны (далее — IFN), интерлейкины, хемокины, ростовые и колониестимулирующие факторы, представляющие собой сигнальные полипептидные молекулы иммунной системы. Обладая широким спектром биологической активности, они определяют не только адекватный уровень иммунного ответа, но и регулируют взаимодействия главных интегративных систем организма — нервной, иммунной и эндокринной.
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.
Так, противовирусное и антипролиферативное действие оказывают интерфероны первого типа (далее — IFN-α, IFN-β). Особое место в свете современных представлений о молекулярных механизмах иммунных реакций принадлежит интерферону гамма (далее — IFN-γ) — регуляторному цитокину иммунного ответа.
На основе рекомбинантных интерферонов различными компаниями разработаны лекарственные препараты для животных и человека, которые применяются для лечения и профилактики инфекционных заболеваний, в первую очередь вирусной этиологии.
Рекомбинантные IFN в организме животных и человека при терапии и профилактике заболеваний различной этиологии обеспечивают адекватную и целенаправленную медикаментозную коррекцию иммунных дисфункций, восполняя дефицит эндогенных регуляторных молекул и полностью воспроизводят их эффекты. Высокая иммунокорригирующая эффективность, прогнозируемость и селективность их действия обусловлены наличием на клетках специфических рецепторов и существованием природных механизмов их элиминации. Лекарственные препараты на основе рекомбинантных IFN являются мощными средствами патогенетической иммуноориентированной 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 интерферонов
Интерфероны (IFN, ИФН) — общее название, под которым в настоящее время объединяют ряд биологически активных белков или гликопротеидов со сходными свойствами, синтезируемых клетками организма в процессе защитной реакции в ответ на вторжение чужеродных агентов — вирусную инфекцию или антигенное воздействие. Благодаря интерферонам клетки становятся невосприимчивыми по отношению к вирусу.
Интерфероны — мультигенное семейство индуцибельных цитокинов, обладающих разнообразными функциями, включая противовирусную, антипролиферативную, противоопухолевую и иммуномодулирующую.
В настоящее время известно более 20 IFN, различающихся по структуре, биологическим свойствам и преобладающему механизму действия. IFN подразделяют на три типа:
• Тип I, известный как вирусный интерферон, включает IFN-α (лейкоцитарный, синтезируется активированными моноцитами и В-лимфоцитами), IFN-β (фибробластный, синтезируется фибробластами, эпителиальными клетками и макрофагами) и другие IFN. Первому типу (IFN-α, IFN-β) главным образом присущи антивирусный и антипролиферативный эффекты, в меньшей степени — иммуномодулирующий. Они вырабатываются непосредственно после встречи с патогеном — индуцируются в процессе вирусной инфекции, их действие направлено на локализацию возбудителя и предотвращение его распространения в организме. Индукторами IFN-α и -β являются вирусы, РНК (особенно двунитевая), липополисахариды (LPS), компоненты некоторых бактерий. Среди вирусов наиболее сильными индукторами интерферонов являются РНК-геномные. ДНК-содержащие вирусы — слабые индукторы (за исключением поксвирусов).
• Тип II, известный как иммунный, включает IFN-γ (синтезируется активированными Т-лимфоцитами и NK-клетками). Главное действие интерферонов второго типа (IFN-γ) — участие в реакциях иммунитета. Он начинает вырабатываться на последующих этапах инфекционного процесса уже сенсибилизированными Т-лимфоцитами и активно участвует в каскаде специфического иммунного ответа. Индуцировать выработку IFN-γ способны интерфероногенные вещества, антигены, Т-митогены и некоторые цитокины. Клетками-мишенями для действия IFN-γ являются макрофаги, нейтрофилы, естественные киллерные клетки, цитотоксические Т-лимфоциты, имеющие на своей поверхности рецепторы к IFN-γ Продукция IFN-γ находится под контролем цитокинов. IL-12 и IL-18 усиливают его экспрессию, а IL-2 способствует реализации функции CD4+ лимфоцитов, активируя выработку IFN-γ. Фоновое количество IFN-γ всегда есть в организме, даже если нет инфекции: например, анализ на интерфероновый статус показывает у здоровых людей и животных всегда определяемое количество IFN в крови, при стимуляции или инфекции оно многократно возрастает. Однако при герпесвирусной инфекции и на последних стадиях опухолевого процесса количество IFN-γ стремится к нулю, так как вирус герпеса и раковые клетки продуцируют белки, блокирующие синтез IFN-γ. Поэтому при герпесвирусной инфекции и раке индукторы интерферонов бессмысленны, их нужно вводить в организм извне.
• Тип III был обнаружен позже типа I и типа II; информация о нем свидетельствует о важности IFN типа III в некоторых видах вирусных инфекций.
Вирусные интерфероны (IFN-α/β) индуцируются в процессе вирусной инфекции, а синтез интерферонов II типа (IFN-γ) индуцируется митогенными или антигенными стимулами. Большинство типов вирусоинфицированных клеток способно синтезировать IFN-α/β в клеточной культуре. В противоположность этому IFN-γ синтезируется только некоторыми клетками иммунной системы, включая естественные киллерные (NK) клетки, CD4 Т-клетки и CDS цитотоксические супрессорные клетки.
Противовирусный эффект интерферонов
Интерфероны не действуют непосредственно на вирус. Под их влиянием клетка становится резистентной к инфекции. Интерфероны являются первой линией защиты от вирусной инфекции, поскольку начинают вырабатываться сразу же после контакта с вирусом. При этом выраженность ответа прямо пропорциональна заражающей дозе.
Некоторые вирусы способны блокировать противовирусное действие IFN. Так, например, аденовирусы продуцируют специфическую РНК, которая предотвращает активацию протеинкиназы.
Cвязывание IFN с рецептором индуцирует в клетке три одновременно протекающих процесса, которые заканчиваются:
• активацией латентной эндорибонуклеазы, приводящей к разрушению вирусной РНК;
• подавлением синтеза вирусной матричной РНК;
• подавлением синтеза белков вирусной оболочки.
Эти механизмы интегрально реализуют противовирусный эффект, приводя к подавлению репликации вируса.
Иммуномодулирующее действие интерферонов
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-γ 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, в том числе интерферонами, происходит по эстафетному принципу, воздействие цитокина на клетку вызывает образование ею других цитокинов (цитокиновый каскад).
Антипролиферативный эффект интерферонов
Антипролиферативный эффект IFN объясняется следующими механизмами:
• активацией цитотоксических клеток;
• усилением экспрессии опухольассоциированных антигенов;
• модуляцией продукции антител;
• ингибицией действия опухолевых ростовых факторов;
• ингибицией синтеза РНК и белков опухолевой клетки;
• замедлением клеточного цикла с переходом в фазу покоя;
• стимуляцией опухолевых клеток к созреванию;
• восстановлением сдерживающего контроля за пролиферацией;
• торможением образования новых сосудов в опухоли;
• ингибицией метастазирования;
• биомодуляцией активности цитостатиков: изменением метаболизма и снижением клиренса;
• преодолением лекарственной резистентности за счет ингибиции генов множественной лекарственной резистентности.
Антибактериальный эффект интерферонов
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-γ 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.
Таким образом, все интерфероны представляют собой группу полифункциональных белковых факторов с выраженным противовирусным и противоопухолевым эффектом разной степени. IFN-α обладает самой сильной противовирусной активностью среди всех интерферонов, а IFN-γ имеет более выраженную антипролиферативную активность. Все интерфероны обладают иммунорегуляторным действием разной степени выраженности (максимальной обладает IFN-γ) — повышают активность макрофагов, Т-лимфоцитов и NK-клеток.
