Цитокины и воспаление реферат

Цитокины и их биологические функции

Цитокины и воспаление реферат

Оглавление

Введение 1

Цитокины и их биологические функции 2

Заключение 9

Список использованной литературы: 10

Введение

В организме человека каждая клетка иммунной системы выполняет определенные функции. Согласованное действие этих клеток обеспечивают регуляторы – цитокины.

Совокупность цитокинов составляют «цитокиновую среду», меняющуюся совокупность сигналов.

Так как существует большое разнообразие цитокинов, то эти сигналы являются очень сложными, кроме того каждый из цитокинов может участвовать в нескольких процессах

Различные цитокины регулируют пролиферацию (разрастание ткани организма) и дифференцировку иммунокомпетентных клеток. Но если влияние цитокинов на указанные процессы изучено довольно хорошо, то данные по действию цитокинов на апоптоз появились сравнительно недавно. Их следует учитывать и при клиническом использовании цитокинов.

Чрезвычайно важно значение цитокиновых сигналов для функционирования многих процессов в организме человека, и дальнейшее изучение механизмов взаимодействия цитокинов и клеток мишеней будет способствовать их клиническому применению, в том числе в онкологии.

В данном реферате рассматриваются такие вопросы, как функции цитокинов, а также их  общая характеристика, классификация, механизм их действия.

Цитокины и их биологические функции

Цитокины – это продуцируемые клетками белково-пептидные факторы, осуществляющие короткодистантную регуляцию межклеточных и межсистемных взаимодействий. Основные функции цитокинов заключаются в обеспечении роста клеток, их выживаемости, дифференцировку и апоптоз.

Выполнение этих функций связано с тем, что взаимодействия цитокинов с комплементарными рецепторами на поверхности клеток, сигнал с помощью элементов внутриклеточной трансдукции поступает в ядро, в результате этого происходит активация генов.

В свою очередь гены продуцируют белки, которые и регулируют процессы в клетках.

Цитокины – гормоноподобные молекулы, действие которых на клетку-мишень опосредуется высокоспецифичными высокоаффинными мембранными рецепторами.

Эти рецепторы являются трансмембранными гликопротеинами, они включают в себя несколько субъединиц, причем высокоаффинное связывание является следствием взаимодействия с разными субъединицами, каждая из которых сама способна связывать соответствующий цитокин, но с более низкой аффинностью.

Во многих случаях клетки-мишени цитокинов имеют более чем один центр связывания, которые отличаются аффинностью по отношению к цитокину. За связывание цитокина отвечает внеклеточная часть трансмембранного гликопротеина. В клеточных мембранах имеются цепи, которые реагируют только с одним цитокином, однако есть и такие, которые могут связываться с различными цитокинами.

Также имеются так называемые групповые рецепторы, которые способствуют выделению избытка цитокинов из очага поражения. Синтез рецепторов является более длительным и интенсивным процессом, что приводит к более быстрой элиминации из сосудистого русла и более полной реализации эффекта в очаге поражения.

Основная биологическая функция цитокинов – регуляция иммунного ответа на всех этапах его развития, в котором они играют центральную роль. В целом вся эта большая группа эндогенных регуляторов обеспечивает самые разнообразные процессы, такие как:

  • пролиферация и дифференцировка предшественников функционально активных иммунокомпетентных клеток,
  • хемотаксис (направленное движение клеток вдоль градиента концентраций под действием химических реагентов),
  • изменение экспрессии антигенов и различных маркеров,
  • переключение синтеза иммуноглобулинов,
  • индукция цитотоксичности у макрофагов,
  • формирование очага воспаления.

Большинство цитокинов являются гормоноподобными молекулами локального действия. Клетки, которые из производят и утилизируют, находятся очень близко.

Кроме того, возможны случаи, когда цитокин действует на клетку, которая его продуцировала. Цитокины обладают достаточно коротким периодом полувыведения из кровотока, около 50% цитокинов выводится за 30 минут.

Выведение катаболизированных цитокинов происходит при помощи печени и почек.

В настоящее время известно около 200 цитокинов. Среди них наиболее изученными являются факторы роста и цитокины иммунной системы (ИС).

Цитокины обладают следующими общими свойствами:

– синтезируются в процессе реализации механизмов естественного или специфического иммунитета;

– обладают активностью при очень низких концентрациях (порядка 10-11 моль/л);

– являются медиаторами иммунной и воспалительной реакций и обладают аутокринной, паракринной и эндокринной активностью;

– действуют как факторы роста и факторы дифференцировки клеток (при этом вызывают преимущественно медленные клеточные реакции, требующие синтеза новых белков);

– образуют регуляторную сеть, в которой отдельные элементы обладают синергическим или антагонистическим дейст-вием;

– обладают плейотропной (полифункциональной) активностью.

Цитокины классифицируют по биохимическим, биологическим свойствам и по типу рецепторов.

В зависимости от того, какие клетки ИС преимущественно синтезируют тот или иной цитокин, различают интерлейкины, монокины и лимфокины.

В настоящее время 37 интерлейкинов имеют цифровые обозначения (IL-1 – IL-37), остальные цитокины буквенные: CSF (колониестимулирующие факторы), OSM (онкостатин М), LIF (фактор, ингибирующий лейкозные клетки), NGF (фактор роста нервов), CNTF (цилиарный нейротрофический фактор), TNF (фактор некроза опухолей), интерфероны (INF) и т.д.

Таблица 1. Классификация цитокинов по строению.

Таблица 2. Функциональная классификация цитокинов.

Цитокины ИС можно условно подразделить на 4 следующие группы:

  1. Гемопоэтические факторы (CSF-G,-M,-GM, IL-3 и IL-7, эритропоэтин) – стимуляторы роста и созревания незрелых кроветворных клеток.
  2. Регуляторы естественного иммунитета – провоспалительные цитокины (IFNα, β, IL-1 и IL-6, TNFα, хемокины – IL-8, MCP-1, RANTES и др.). Они участвуют в неспецифической защите организма от бактериальных и ви-русных инфекций. Их основными мишенями являются клетки-фагоциты – макрофаги и гранулоциты.
  3. Цитокины, регулирующие специфические иммунные реакции (IL-2 и IL-4, трансформирующий фактор роста (TGFβ) и др.). Эти белки участвуют в активации, росте и дифференцировке зрелых лимфоцитов.
  4. Цитокины, регулирующие воспалительные реакции, развивающиеся в процессе специфического иммунного ответа (INFγ, лимфотоксин,IL-5, IL-10 и др.). Их основная функция – активация неспецифических эффектор-ных клеток: цитотоксических макрофагов и естественных киллеров.

Таблица 3. Основные направления использования цитокинов

Действие цитокинов обладает синергизмом, бывают случаи, когда несколько цитокинов стимулируют один и тот же процесс в клетке.

Антигенная стимуляция приводит к секреции цитокинов “первого поколения” – IL-1 и IL-6, TNF- α, которые индуцируют биосинтез центрального регуляторного цитокина IL-2, а также IL-3, 4, 5, INF γ и др. В свою очередь, цитокины “второго поколения” влияют на биосинтез ранних цитокинов.

Такой принцип действия позволяет не только регулировать иммунный ответ, но и амплифицировать его, вовлекая в реакцию все возрастающее число клеток. IL-2 появляется в цитоплазме Т-клеток через 2 часа после стимуляции; IL-4 через 4 ч, IL-10 через 6 ч, IL-9 через 24 ч.

Пик выработки различных лимфокинов варьируется: 12 ч для IL-2, 48 ч для IL-4 и IL-5, 72 ч для IL-9 и INFγ.

Основными клетками-продуцентами цитокинов ИС являются Т-хелперы и макрофаги, которые выполняют главные функции в поддержке приобретенного и врожденного иммунитета. Т-хелперы 1 типа (Tх1) продуцируют IL-2 и INF-γ, тогда как Т-хелперы 2 типа (Tх2) – IL-4, IL-5, IL-6, IL-9, IL-10 и IL-13.

Tх1 осуществляет хелперную функцию в формировании клеточного иммунитета, а Tх2 – гуморального. Считается, что оба типа Т-хелперов образуются из Tх0, синтезирующих цитокины как Tх1, так и Tх2. Переход Tх0 в Tх1 опосредуется INFγ и IL-12. Th2 образуются под воздей-ствием IL-4.

Tх1 и Tх2 участвуют в различных ответных реакциях на патогенное воздействие инфекционных агентов. Это зависит от типа патогена и его локализации в клетке. Нарушение баланса цитокинпродуцирующей активности Тх1 и Tx2 типа играет значительную роль в развитии аутоиммунных состояний, хронизации, прогрессировании заболеваний.

Если при инфекциях, вызванных внутриклеточными вирусами и микробами, произойдет переключение защитного клеточного иммунитета на гуморальный, то будет наблюдаться осложнение течения заболевания.

Действие цитокинов тесно связано с физиологическими и патофизиологическими реакциями организма. При этом происходит модуляция как локальных, так и системных механизмов защиты. Одной из важнейших функций системы цитокинов является обеспечение согласованного действия иммунной, эндокринной и нервной системы в ответ на стресс.

Усиление продукции определённых цитокинов воспаления или факторов, стимулирующих рост лимфоцитов, может лежать в основе некоторых заболеваний. В то же время снижение уровня ряда цитокинов также способно провоцировать заболевание. Так, CSF играет ведущую роль в нормальном гемопоэзе, и уменьшение его продукции нарушает механизмы защиты против инфекций.

Особенно большую роль цитокины играют в формировании патогенеза опухолевых заболеваний иммунной системы. Эти заболевания развиваются из клеток основных продуцентов и/или потребителей цитокинов. Гены цитокинов сопряженно активируются с онкогенами при хромосомных аберрациях и при ретровирусных инфекциях.

Вследствие этого опухолевые клетки продуцируют цитокины, стимулирующие пролиферацию неопластических иммунокомпетентных клеток.

Поскольку цитокины являются локальными медиаторами, более целесообразно измерять их уровни в соответствующих тканях после экстракции тканевых протеинов или в естественных жидкостях, например, в слезе, смывах из полостей, моче, спинномозговой жидкости и т.д.

Уровни цитокинов в сыворотке или других биологических жидкостях отражают текущее состояние работы иммунной системы, т.е. синтез цитокинов клетками организма in vivo. Определение уровней продукции цитокинов мононуклеарами периферической крови (МПК) in vitro показывает функциональное состояние клеток.

Спонтанная продукция цитокинов МПК в культуре свидетельствует, что клетки уже инактивированы in vivo. Индуцированный (различными стимуляторами, митогенами) синтез цитокинов отражает потенциальную, резервную способность клеток отвечать на антигенный стимул (в частности, на действие лекарственных препаратов).

Сниженная индуцированная продукция цитокинов in vitro может служить одним из признаков иммунодефицитного состояния.

При оценке уровней цитокинов необходимо помнить, что цитокины являются антигеннеспецифическими факторами. Поэтому специфическая диагностика инфекционных, аутоиммунных и аллергических заболеваний с помощью определения уровня тех или иных цитокинов невозможна.

Тем не менее, изучение уровней цитокинов позволяет получить информацию о функциональной активности различных типов иммунокомпетентных клеток; о тяжести воспалительного процесса, его переходе на системный уровень и прогнозе; о соотношении процессов активации Т-хелперов 1 и 2 типов, что очень важно при дифференциальной диагностике ряда инфекционных и иммунопатологических процессов; о стадии развития ряда аллергических и аутоиммунных заболеваний. Кроме того, определение уровней цитокинов используется при применении новых иммуномодулирующих препаратов на основе рекомбинантнных цитокинов и их антагонистов для изучения фармакокинетики этих препаратов, а также их способности индуцировать синтез других цитокинов.

Заключение

Основное назначение цитокинов заключено в их названии, они служат для обмена информацией между клетками.

Цитокины представляют собой своеобразный «язык», с помощью которого клетки общаются для объединения с внедрившимися в организм микробами.

  На такое внедрение в организме происходит мобилизация защитных клеток и активное производство защитных молекул. Роль цитокинов заключается в организации эффективного иммунного ответа, который будет прекращен за ненадобностью.

Цитокины вырабатываются клетками иммунной системы и некоторыми другими клетками в ответ на активирующий стимул и участвуют в иммунных и воспалительных реакциях, регулируя их силу и продолжительность.  Одни и те же цитокины вырабатываются клетками различных типов. Одни и те же цитокины могут действовать на различные клетки-мишени, регулируя их функцию.

Цитокины функционируют по принципу сети. Они могут действовать согласованно. Многие функции, приписываемые первоначально одному цитокину, как оказалось, обусловлены согласованным действием нескольких цитокинов (синергизм действия).

Одни цитокины индуцируют действие других цитокинов (каскад). Каскадность действия цитокинов необходима для развития воспалительных и иммунных реакций. Способность одних цитокинов усиливать или ослаблять продукцию других обусловливает важные позитивные и негативные регуляторные механизмы.

Действие цитокинов может быть антагонистическим: ИФН-у тормозит выработку lgE В-лимфоцитами, продукция ИЛ-6 в ответ на увеличение концентрации ФНО может быть негативным регуляторным механизмом контроля за продукцией этого медиатора при воспалении.

Список использованной литературы:

  1. Галактионов, В. Г. – Иммунологический словарь : учеб. пособие для вузов по спец. 012000 “Физиология” и другим биол. спец. рек. УМО РФ / В. Г. Галактионов. – М. : Академия, 2005.
  2. Ройт А. Основы иммунологии. М.: Мир, 1991, 328 с.
  3. Фрейдлин И.С. Цитокины и межклеточные контакты в противоинфекционной защите организма. – “Соросовский Образовательный журнал”, 1996г, №7, С. 19-25.
  4. Иммунология: В 3 т. пер. с англ./ под ред. У.Пола. – М.:Мир, 1989 – 1080 с.
  5. Кульберг А.Я. Молекулярная иммунология, Учебное пособ. – М.: Высшая школа, 1985 – 287 с.

Источник: https://www.stud24.ru/biology/citokiny-i-ih-biologicheskie-funkcii/387253-1288668-page1.html

Реферат: Понятие и роль в патологии цитокинов

Цитокины и воспаление реферат

ОГЛАВЛЕНИЕ

История

Общее понятие

Полная классификация

Свойства

Общий механизм действия

Основные свойства некоторых цитокинов

Провоспалительные цитокины

Роль

Литература

История

В процессе эволюции живых существ возникли многоклеточные организмы. По мере усложнения их строения происходила специализация функций разных клеток и состоящих из них органов: пищеварения, дыхания и других.

На определенном этапе эволюции в многоклеточном организме появились клетки, призванные защищать организм от микробов-паразитов.

Постепенно сформировалась особая система органов и клеток, обеспечивающих защиту (иммунитет) организма от микробов-паразитов, которая получила название иммунной системы. Клетки, входящие в состав иммунной системы, были названы иммунокомпетентными.

Все эти клетки происходят из единой родоначальной стволовой клетки костного мозга, которая дает начало разным линиям клеток: гранулоцитов, моноцитов, Т-лимфоцитов, В-лимфоцитов и других (рис. 1).

Т-лимфоциты для окончательного созревания перемещаются из костного мозга в тимус, а оттуда расселяются в селезенку и лимфоузлы, проходя через кровоток и лимфоток. В-лимфоциты, так же как гранулоциты и моноциты, проходят созревание в костном мозге, откуда зрелые клетки выходят в кровяное русло.

В-лимфоциты также могут покидать кровяное русло, оседая в селезенке и лимфоузлах, и превращаться в плазматические клетки. Моноциты, выходя из кровеносных сосудов, попадают в разные органы и ткани, превращаются в тканевые макрофаги.

Гранулоциты проходят свой жизненный цикл внутри сосудов, циркулируя в крови, а покидают сосудистое русло только в случае особой необходимости, то есть непосредственной угрозы вторжения и распространения по организму микробов-паразитов.

Такая угроза возникает, например, при ранении, когда нарушается целостность защитного барьера кожи или слизистой оболочки. Рана служит входными воротами для микробов-паразитов. Проникновение микробов через входные ворота, их размножение в тканях организма служат сигналом мобилизации защитных клеток на борьбу с микробами [ 1].

Каким образом защитные клетки, циркулирующие в крови или осевшие в органах и тканях иммунной системы, отдаленных от входных ворот, получают и воспринимают сигнал опасности микробной агрессии? Как обеспечивается строгая последовательность включения отдельных типов клеток в борьбу с инфекцией? Откуда узнает иммунная система, какие именно защитные механизмы следует использовать при данной инфекции?

Чтобы найти ответы на эти вопросы, необходимо познакомиться с семейством молекул, получивших название цитокины. Название отражает основное назначение этих молекул, которые являются переносчиками, передатчиками сигналов от клетки к клетке (по латыни клетка называется cytos).

В геноме клетки имеются специальные гены, ответственные за синтез определенных цитокинов. До поры до времени эти гены молчат, ничем не проявляя своего присутствия. Однако стоит только клетке распознать внедрение в организм микробов-паразитов, гены цитокинов переходят в активное состояние.

С этих генов считывается информация о структуре соответствующих молекул, идет белковый синтез, и готовые молекулы цитокинов начинают выделяться (секретироваться) клеткой в окружающую среду.

Для восприятия и распознавания различных сигналов, в том числе от внедрившихся микробов-паразитов, клетки несут на своей поверхности специальные сложно устроенные молекулы-рецепторы. Для каждого цитокина существует свой особый рецептор, к которому молекула цитокина подходит, как ключ к замку.

Как только ключ-цитокин входит в скважину предназначенного для него замка-рецептора, с поверхности клетки к ядру передается соответствующий сигнал включения определенных генов в этой клетке: информация передана, воспринята и реализуется.

Цитокины, являясь своеобразным межклеточным языком, позволяют клеткам общаться, взаимодействовать, объединяя свои усилия в борьбе с микробами-паразитами.

На внедрение и размножение микробов организм отвечает мобилизацией защитных клеток и продукцией защитных молекул – иммунным ответом.

Чтобы иммунный ответ состоялся, оказался достаточно эффективным, выполнил свои защитные функции и был своевременно выключен за ненадобностью, необходимы четкие межклеточные взаимодействия, которые обеспечиваются цитокинами.

История изучения цитокинов началась в 40-е гг. ХХ века. Именно тогда были описаны первые эффекты кахектина — фактора, присутствовавшего в сыворотке крови и способного вызывать кахексию или снижение веса тела. В дальнейшем данный медиатор удалось выделить и показать его идентичность фактору некроза опухолей (TNF).

В то время изучение цитокинов проходило по принципу обнаружения какого-либо одного биологического эффекта, служившего отправной точкой для названия соответствующего медиатора. Так в 50-е гг. назвали интерферон (IFN) из-за способности интерферировать, т.е.

мешать размножению вируса, и тем самым повышать сопротивляемость при повторной вирусной инфекции.

Следующий этап изучения цитокинов, относящийся к 60–70 гг., связан с очисткой природных молекул и всесторонней характеристикой их биологического действия.

К этому времени относится открытие Т-клеточного ростового фактора, известного теперь как IL-2, и целого ряда других молекул, стимулирующих рост и функциональную активность Т-, В-лимфоцитов и других типов лейкоцитов. В 1979 г.

для их обозначения и систематизации был предложен термин “интерлейкины”, то есть медиаторы, осуществляющие связь между лейкоцитами.

Однако очень скоро выяснилось, что биологические эффекты цитокинов распространяются далеко за пределы иммунной системы, и поэтому более приемлемым стал ранее предложенный термин “цитокины”, сохранившийся и по сей день. Революционный поворот в изучении цитокинов произошел в начале 80-х гг.

после клонирования генов интерферона мыши и человека и получения рекомбинантных молекул, полностью повторявших биологические свойства природных цитокинов. Вслед за этим удалось клонировать гены и других медиаторов из данного семейства. Важной вехой в истории цитокинов стало клиническое применение рекомбинантных интерферонов и особенно рекомбинантного IL-2 для лечения рака. 90-е гг. ознаменовались открытием субъединичного строения рецепторов цитокинов и формированием понятия “цитокиновая сеть”, а также открытием новых цитокинов путем генетического анализа.

Общее понятие

Цитокины — небольшие пептидные информационные молекулы.

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 англ. S. Cohen в 1974 г.

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).

СВОЙСТВА

1. Цитокины являются полипептидами или белками, часто гликозилированными, с молекулярной массой (ММ) от 5 до 50 кДа. Для сравнения: ММ IgG составляет 160 кДа.

2. Цитокины не имеют антигенной специфичности биологического действия. Они влияют на функциональную активность клеток, принимающих участие в реакциях врожденного и приобретенного иммунитета. Тем не менее, воздействуя на Т- и В-лимфоциты, цитокины способны стимулировать антиген-зависимые процессы в иммунной системе.

3. Синтез цитокинов является индуцибельным процессом. Большинство цитокинов не синтезируется клетками вне воспалительной реакции и иммунного ответа.

Экспрессия генов цитокинов начинается в ответ на проникновение в организм патогенов, антигенное раздражение или повреждение тканей.

Одними из наиболее сильных индукторов синтеза цитокинов служат компоненты клеточных стенок бактерий: липополисахариды, пептидогликаны и мурамилдипептиды.

4. Цитокины синтезируются в ответ на стимуляцию через короткий промежуток времени. Синтез прекращается за счет разнообразных механизмов ауторегуляции, включая повышенную нестабильность РНК, и существования отрицательных обратных связей, опосредуемых простагландинами, кортикостероидными гормонами и другими факторами.

–>ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ

Источник: https://cwetochki.ru/ref-referat-poniatie-i-rol-v-patologii-tsitokinov.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.