immuny5.pdf

Cytokiny i czynniki wzrostowe

Cytokiny - peptydy lub niskocząsteczkowe białka, które wykazują działanie hormonopodobne.

Regulują wszystkie ważne procesy biologiczne:

• wzrost komórki i jej aktywację

• proces zapalenia

• odporność

• naprawę tkanek

Są zatem mediatorami reakcji zapalnych i immunologicznych oraz uczestniczą w regulacji krwiotworzenia.

Zidentyfikowano już ponad 100 cytokin. Są one produkowane głównie przez komórki układu odpornościowego,

a nazewnictwo jest tworzone w zależności od tego przez jaka komórkę są wytwarzane:

• limfokiny - wytwarzane przez limfocyty

• monokiny - przez monocyty

• pomiędzy leukocytami - interleukiny

jaką funkcję stymuluja:

• erytropoetyna reguluje erytropoezę

Podstawowe właściwości cytokin:

Charakterystyczne cechy cytokin:

• plejotropia -- zdolność określonej cytokiny do oddziaływania na wiele różnych komórek i wywoływania

różnych efektów

• redundancja - właściwość różnych cytokin do wywierania takiego samego efektu

• działanie antagonistyczne - blokowanie efektów biologicznych

• działanie synergistyczne - efekt silniejszy niż wynikałoby to z sumowania efektów działania poszczególnych

cytokin

• zdolność do indukowania sprzężeń zwrotnych dodatnich lub ujemnych

Cytokiny mogą działać na:

• komórki które je wydzielają (działanie autokrynowe )

• komórki znajdujące się w najbliższym sąsiedztwie (działanie parakrynowe)

• komórki znajdujące się w innych narządach (działanie endokrynowe)

Receptory dla cytokin:

Cytokiny mogą wywierać swoje działanie jedynie dzięki obecności na komórkach swoistych receptorów.

Cechą receptorów jest obecność :

1. zewnątrzkomórkowych fragmentów zbudowanych z domen, odpowiedzialnych za swoistość wiązania

ligandów oraz za sposób przekazywania sygnałów po związaniu cytokiny

2. wewnątrzkomórkowych domen, odpowiedzialnych za inicjow anie sygnałów w komórce

Receptory dla cytokin :

1. receptory o budowie immunoglobulinopodobnej

2. receptory dia cytokin klasy I (dla hematopoetyn)

3. receptory dla cytokin klasy II ( dla interferonów )

4. receptory dla cząsteczek nadrodziny TNF

5. receptory sprzężone z białkiem G (dla chemokin)

1. należą receptory dla cytokin rodziny IL-1, M-CSF,

2. mają w części zewnątrzkomórkowej 2 rodzaje domen:

a) zawierają 4 cysteiny

b) występuje sekwencja WSXWS (W - tryptofan. S - seryna, X - dowolny aminokwas )

3. obecne są 4 cysteiny, ale nie ma sekwencji WSXWS

4. tworzą trimery

5. obejmuje cząsteczki siedmiokrotnie przecinające błonę komórkową

Te receptory, które przecinają błonę komórkową ulegają odkształceniu po związaniu ligandu i bezpośrednio

przekazują sygnał komórce. Receptory, które tylko raz przenikają przez błonę komórkową muszą ulec di- lub

trimeryzacji, zanim rozpoczną przekazywanie sygnałów. W tym wypadku cytokina pełni rolę cząsteczki, która

tworzy rodzaj spoiwa umożliwiającego przesunięcie się podjednostek receptora. Dochodzi wówczas do

zainicjowania przekazywania sygnałów.

pomi

ędzy jakimi komórkami działają:

INTERLEUKINY

Są to substancje produkowane przez leukocyty i działające na leukocyty. Znanych jest 37 interleukin.

Interleukina 1

Pod nazwa tą kryje się cała rodzina cytokin, do której należy co najmniej 10 cząsteczek. Jako interleukina 1

rozumiana jest IL-1beta. Jest ona głównym regulatorem odpowiedzi immunologicznej i zapalnej. Geny

kodujące DNA dla IL-1a i IL-1beta znajdują się w chromosomiach. Jest wydzielana głównie przez monocyty i

makrofagi z różnych tkanek.

Interleukinę 1 mogą również wydzielać:

• chondrocyty

• keratynocyty

• komórki Langerhansa

• komórki glejowe

• komórki mezangium

• komórki śródbłonka

• limfocyty B i T (w małych ilościach)

Najefektywniejszym czynnikiem indukującym jej powstawanie są liposacharydy ścian komórkowych

bakterii G (-). Innymi induktorami są:

• wirusy, bakterie, drożdże

• produkty mikroorganizmów: egzotoksyny

• sama IL-1, IL-2, IL-3, IL-12

• TNF

• fragment C5a dopełniacza

Wykryto 2 receptory dla IL-1 :

1 na limfocytach T i fibroblastach

2 na limfocytach B

Obydwa należą do nadrodzny immunoglobulin.

Procesy stymulowane przez IL-1:

1 limfocyty T - synteza IL-2 i receptorów dla niej

2 limfocyty B - synteza przeciwciał

3 powstawanie neutrofilów i monocytów

4 chemotaksja neutrofilów i monocytów

5 wydzielanie PAF, NO, PGD

6 synteza białek ostrej fazy w wątrobie

7 resorpcja i przebudowa kości

8 katabolizm w komórkach mięśniowych

9 wzrost temperatury ciała 10.senność I jadłowstręt

Aktywność biologiczna IL-1 i jej rola w patogenezie chorób

1. Wpływ na procesy odpornościowe

• aktywuje limfocyty

• receptory stwierdzono na spoczynkowych limfocytach TiB

• jest stymulatorem limfocytów T poprzez wydzielanie IL-2

• wpływ na limfocyty B mniej udokumentowany; poprzez IL-4 dochodzi do różnicowania limfocytów B

oraz wytwarzanie przeciwciał

Wpływ na układ krwiotwórczy:

• oddziałuje na układ krwiotwórczy pośrednio poprzez wytwarzanie czynników stymulujących wzrost

kolonii (G-CSF, GM-CSF), czynnika martwicy nowotworów (TNF), IL-2 i lL-6,

Działanie przeciwnowotworowe:

• jest to działanie pośrednie poprzez IL-2 oraz działanie bezpośrednie - efekt cytostatyczny a nawet

cytotoksyczny wobec niektórych komórek nowotworowych

• IL-1 jest czynnikiem wzrostowym w białaczkach szpikowych oraz czynnikiem stymulującym

tworzenie przerzutów w guzach litych.

• prowadzi do wystąpienia działań niepożądanych: gorączki, bólów mięśniowo-stawowych, bólów

głowy, kacheksji.

• próbuje się uzyskać fragmenty cytokiny o właściwościach immunostymulacyjnych i słabiej

indukujących zmiany zapalne - takim fragmentem jest pochodna obejmująca aminokwasy od 163-

171 IL-1.

Interleukina 2

Uwalniana jest przez limfocyty Th w mniejszym stopniu przez Tc

Czynność IL-2:

• Pobudza proliferację Iimfocytów T cytotoksycznych CD8, które rozpoznały antygen

• Pobudza różnicowanie limfocytów T w kierunku limfocytów Tc

• Pobudza prolifercję i różnicowanie limfocytów B

• Pobudza aktywację i proliferacje komórek NK Indukuje wytwarzanie innych cytokin: IFN-y, lL-2 (siebie

samej), lL-6 GM-CSF

Receptory dla IL-2 występują na:

• aktywowanych limfocytach T i B

• pobudzonych monocytach

Istnieją 3 formy receptorów dla IL-2:

1. niefunkcjonalny (nie przewodzący sygnału) o małym powinowactwie składaiący się z łańcucha alfa

2. Funkcjonalny o pośrednim powinowactwie złożony z łańcucha beta i gamma

3. Funkcjonalny o dużym powinowactwie złożony z łańcucha alfa, beta i gamma

Receptory o dużym powinowactwie występują tylko na pobudzonych limfocytach T i B i na ok. 10% komórek

spoczynkowych NK.

IL-2 jest ważnym mediatorem w chorobach autoimmunizacyjnych.

Jej zwiększone stężenie może korelować z autoagresją. Natomiast w niedoborach odporności obserwuje się

zmniejszone wytwarzanie IL-2. Wytwarzanie jej hamują GS i cyklosporyna. Uczestniczy w wygaszaniu reakcji

immunologicznej po wyeliminowaniu antygenu poprzez przerwanie sygnałów przekazywanych przez TCR.

(Próbowano doguzowo podawać IL-2 lub kojarzyć ją z cytostatykami lub TNF-gamma).

Zastosowanie kliniczne:

leczenie raka nerki i czerniaka - IL-2 podawana jest łącznie z komórkami LAK (lymphokine activated killers) i

limfocytami TlL (tumor infiltrating lymphocytes). Przy otrzymaniu tych komórek wykorzystuje się zdolność IL-2

do stylmulowania i proliferazy komórek NK i limfocytów Tc.

Tolerancja lL-2 zależy od dawki i drogi podania (mniejsza przy i.v.)-

Objawy niepożądane:

• rzekomogrypowe

• zespół zwiększonej przepuszczalności naczyń: obrzęki, duszność, hipotonia, uszkodzenie mięśnia

sercowego: bradykardia, zaburzenia rytmu i przewodnictwa, ostra niewydolność nerek: oliguria lub anuria,

zwiększone stężenie kreatyniny w surowicy krwi.

• zaburzenia przewodu pokarmowgo: nudności, wymioty, wzrost aminotransferaz

• zmiany w układzie krwiotwórczym, leukopenia, niedokrwistość

Terapia polega na tym, że izoluje się limfocyty pacjęta które po kilkudniowej inkubacji in vitro z IL-2 podaję się

z dużymi dawkami IL-2. W trakcie inkubacji powstające? komórki LAC (NK) namnażają się i nabierają

zdolności zabijania komórek nowotworowych.

TNF

W roku 1975 Carswell i wsp. opisali swoiście działający czynnik zawarty w surowicy myszy, powodujący

krwotoczną martwicę guza nowotworowego. Wytwarzanie tego czynnika, nazwanego czynnikiem martwicy

nowotworów (ang. tumor necrosis factor, TNF-a, dalej nazywanego TNF) indukowano poprzez injekcję

zwierzętom doświadczalnym lipopolisacharydów (LPS) bakterii Gram-ujemnych i/lub BCG.

Aktywność biologiczna TNF:

TNF jest cytokiną o pleiotropowym zakresie działania. Jego podstawową właściwością jest działanie

cytotoksyczne/cytostatyczne wobec wielu typów komórek nowotworowych. Komórki prawidłowe nie są

niszczone pod wpływem cytokiny.

Jest jednym z podstawowych mediatorów reakcji zapalnych o charakterze ogólnym i miejscowym.

Oddziaływuje na wiele komórek, warunkując wzrost i/lub różnicowanie. Powoduje uszkodzenie tkanek i

narządów. Często określany jako kachektyna jest odpowiedzialny za proces wyniszczenia towarzyszący

chorobom nowotworowym i infekcyjnym.

TNF-a zwany jest TNF

TNF-beta to limfotoksyna a ( LT-a )

TNF wydzielany jest głównie przez monocyty i makrofagi.

TNF może być również produkowany przez :

• aktywowane limfocyty T

• limfocyty B

• komórki NK

• megakariocyty

• komórki mikrogleju

• komórki tuczne

• komórki mięśni gładkich naczyń

Najsilniejszym bodźcem do wytwarzania TNF jest liposacharyd ścian bakteryjnych bakterii G(-).

LPS działa na makrofagi 3- krotnie wzmaga ekspresję genu dla TNF. Gen ten zlokalizowany w obrębie

ramienia krótkiego chromosomu związany z genami głównego układu zgodności tkankowej MHC.

Czynnikami pobudzającymi syntezę TNF mogą być również:

• enterotoksyna A gronkowcowa

• egzotoksyna A paciorkowcowa

• streptolizyna O

• wirusy - Coxackie B3, opryszczki

• składowe dopełniacza gł. C5a

• antygeny grzybicze i pasożytnicze

• lL-1 i IL-2

• INF-γ

Receptory TNF

Na powierzchni komórek wrażliwych na oddziaływanie TNF i LT stwierdza się ekspresję białek receptorowych

zdolnych do wiązania obu cytokin. Przyjmuje się, że receptory dla TNF i LT są identyczne a powinowactwo obu

cytokin do receptora jest zbliżone. Na powierzchni komórek docelowych dla TNF stwierdza się ekspresję

dwóch typów receptora. Są one określane jako receptory typu I i II (TNFR-1 i TNFR-2).

Receptory te różnią się od siebie:

• masą

• stopniem glikozylacji

• powinowactwem do TNF

• budową części wewnątrzkomórkowej

Receptory dla TNF występują na powierzchni prawie każdej komórki jądrzastej. Limfocyty, fibroblasty, komórki

śródbłonka mają na powierzchni oba typy receptorów. Nie obserwuje się korelacji pomiędzy liczbą receptorów

a odpowiedzią komórki na TNF.

TNF-R2 wiąże formę błonową TNF

TNF-R1 wiąże formę błonową i rozpuszczalną TNF.

Część wewnątrzkomórkowa receptora TNP-R1 zawiera fragment (domenę) tzw. domenę śmierci, która

aktywuje szlak komórkowy prowadzący do apoptozy komórki, co wykorzystywane jest jako działanie

przeciwnowotworowe.

Wpływ TNF na układ odpornościowy:

Jest jedną z głównych cytokin odpowiedzi zapalnej i immunologicznej.

Gwałtowne wydzielanie dużych ilości TNF powoduje:

• objawy wstrząsu

• wzrost wydzielania hormonów katabolicznych

• objawy ostrej niewydolności oddechowej

• martwicę w obrębie przewodu pokarmowego

• krwotok do nadnerczy

• zespół śródnaczyniowego wykrzepiania

• wysoką gorączkę

Przewlekłe wydzielanie niewielkich ilości TNF powoduje:

• utratę masy ciała

• jadłowstręt - wpływ na ośrodkowe mechanizmy sytości i pragnienia

• katabolizm białek i lipidów

• powiększenie wątroby i śledziony

• insulinooporność - zaburza gospodarkę węglowodanową,

• powoduje uszkodzenie komórek beta trzustki

• zmiany w ścianie wewnętrznej tętnic prowadzące do zmian miażdżycowopodobnych

Działanie TNF na układ immunologiczny:

1. wzmaga proliferację i różnicowanie limfocytów B oraz limfocytów T

2. stymuluje proliferację i cytotoksyczność komórek NK

3. działa chemotaktycznie na monocyty i neutrofile

4. wzmaga cytotoksyczność monocytów i makrofagów

5. aktywuje neutrofile, zwiększając ich właściwości fagocytarne

6. stymuluje wytwarzanie przez neutrofile reaktywnych form tlenu - wzmaga właściwości bakteriobójcze i

cytotoksyczne neutrofili

7. aktywuje cytotoksyczność eozynofllów wobec pierwotniaków

W wyniku wielokrotnego podawania TNF może dojść do supresji odpowiedzi komórkowej i osłabienia

aktywności komórek NK.

Komórki docelowe dla TNF

Prawie wszystkie prawidłowe komórki organizmu żywego mogą wykazywać ekspresję receptorów dla TNF (za

wyjątkiem erytrocytów i płytek krwi) i odpowiadać na jego działanie.

Spośród całej gamy tych oddziaływań na większą uwagę wydają się zasługiwać oddziaływania TNF na:

• komórki śródbłonka naczyń,

• komórki hematopoetyczne szpiku kostnego

• osteoblasty i osteoklasty

• komórki maziówki

• fibroblasty

• komórki mięśni poprzecznie prążkowanych

• adipocyty

• leukocyty, ze szczególnym zakresem oddziaływań wobec neutrofilów.

TNF działając na komórki czy tkanki docelowe powoduje ich aktywację, zmianę funkcji, pobudza lub hamuje

ekspresję genów warunkujących syntezę białek, enzymów, receptorów lub antygenów powierzchniowych.

Komórki śródbłonka

Następstwem działania TNF na komórki śródbłonka jest zmiana ich właściwości antykoagulacyjnych.

Niestymulowne komórki śródbłonka naczyniowego stale syntetyzują i uwalniają międzykomórkowe molekuły

adhezyjne 1 i 2 (intercellular adhesion molecule, ICAM-1 i ) ale ich ekspresja ulega znacznemu zwiększeniu

pod wpływem TNF, LT, a także IL-2 i INF-gamma.

Wykazano zdolność komórek śródbłonka do syntezy IL-1 pod wpływem TNF.

TNF stymuluje komórki śródbłonka do wytwarzania śródbłonkowej molekuły adhezji leukocytów (endothelial

leukocyte adhesion molecule-1, ELAM-1) i białka ziarnistości błonowych (granule membran protein, cGMP-

140). Są to glikoproteiny, przy udziale których neutrofile preferencyjne wiążą się z powierzchnią śródbłonka.

Komórki śródbłonka odpowiadają na TNF wytwarzaniem czynnika aktywującego płytki krwi (platelet-activating

factor, PAF), endoteliny-1, redukują syntezę trombomoduliny. Potęgowanie właściwości prokoagulacyjnych

odbywa się poprzez wytwarzanie inhibitorów aktywatora plazminogenu (plasminogen activator inhibitor, PAl-1 i

PAI-2).

W komórkach śródbłonka dochodzi także pod wpływem TNF do wzrostu ekspresji antygenów MHC klasy 1,

syntezy GM-CSF i czynnika chemotaktycznego neutrofilów (neutrophil chemotactic factor, NCF).

Pod wpływem TNF dochodzi w śródbłonku naczyniowym do wzrostu syntezy bioaktywnych lipidów,

przyśpieszenia procesów metabolicznych, głównie wzrostu syntezy białek, a także powiększenia objętości

komórek

Komórki krwi obwodowej i hematopoetyczne szpiku

Wykazano hamujący wpływ TNF na wzrost komórek macierzystych wielopotencjalnych, jak i komórek

zróżnicowanych w kierunku szeregu granulocytarno-makrofagalnego oraz komórek szeregu erytrotdalnego

pozyskanych od zdrowych dawców

Zahamowaniem wzrostu reagują również na TNF komórki uzyskane z biopsji szpiku od chorych na ostrą

białaczkę szpikową. Po ekspozycji in vitro na TNF w dawce 2 ug/ml hodowli ponad połowa komórek

białaczkowych wykazywała cechy uszkodzenia oceniane metodą fluorymetrii przepływowej. Wykazano

również, że TNF w dawce 10 ng/ml z dodatkiem IL-3 potęgował wzrost komórek białaczkowych (leukemie

colony-fomiing units, L-CFU) otrzymanych od chorych na ostrą białaczkę szpikową. Zastosowany w wyższych

stężeniach stymulował L-CFU do wzrostu bez dodatku IL-3. Wyjaśniając mechanizm tego działania autorzy

wykazali, że TNF pobudza komórki białaczkowe do uwalniania endogennych hemopoetycznych czynników

wzrostu: GM-CSF, G-CSF oraz IL-1alfa, IL-1beta i IL-6. Neutralizacja ww przez przeciwciała monoklonalne

znacznie zmniejszała synergistyczny efekt działania TNF i IL-3. Opisano stymulujący efekt TNF na wzrost

komórek, białaczkowej linii megakarioblastycznej - cytokina działa bezpośrednio poprzez wiązanie się ze

swoistym receptorem. Wykazano zależność pomiędzy stopniem zróżnicowania komórek a wrażliwością na

działanie TNF. Komórki o mniejszym stopniu dojrzałości są bardziej wrażliwe na cytotoksyczne działanie TNF.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: