Интерфероны и интерлейкины

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. 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.

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.

Цитокины - низкомолекулярные гормоноподобные биомлекулы, продуцируемые активированными иммунокомпетентными клетками и являющиеся регуляторами межклеточных взаимодействий. Их несколько групп - интерлейкины (около 12), факторы роста (эпидермальный, фактор роста нервов), колониестимулирующие факторы, хемотаксические факторы, фактор некроза опухолей. Интерлейкины являются главными участниками развития иммунного ответа на внедрение микроорганизмов, формирования воспалительной реакции, осуществления противоопухолевого иммунитета и др.

Беталейкин - рекомбинантный интерлейкин-1b человека (ИЛ-1). Продукция ИЛ-1 осуществляется преимущественно моноцитами и макрофагами. Синтез ИЛ-1 начинается в ответ на внедрение микроорганизмов или повреждение тканей и запускает комплекс защитных реакций, составляющих первую линию обороны организма. Одно из главных свойств ИЛ-1, заключается в способности стимулировать функции и увеличивать число лейкоцитов. Беталейкин увеличивает продукцию интерферонов и интерлейкинов, увеличивает выработку антител, увеличивает число тромбоцитов, ускоряет репапаративные процессы в поврежденных тканях.

 Показанием  к применению Беталейкина в качестве иммуностимулятора являются вторичные иммунодефицитные состояния, развивающиеся после тяжелых травм в результате гнойно-септических и гнойно-деструктивных процессов, после обширных хирургических вмешательств, а также при хронических септических состояниях. Показанием к применению Беталейкина в качестве стимулятора лейкопоэза является токсическая лейкопения II-IV степени, осложняющая химио- и радиотерапию злокачественных опухолей.

 Ронколейкин - рекомбинантый интерлейкин-2 человека (ИЛ-2). ИЛ-2 продуцирует в организме Т-лимфоцитами хелперами и выполняет ключевую роль в процессе инициации и развития иммунного ответа. Препарат стимулирует пролиферацию Т-лимфоцитов, активирует их, в результате чего они превращаются в цитотоксические и киллерные клетки, способные уничтожать разнообразные патогенные микроорганизмы и малигнизированные клетки. ИЛ-2 усиливает образование иммуноглобулинов В-клетками, активизирует функцию моноцитов и тканевых макрофагов. В целом, ИЛ-2 обладает иммуномодулирующим действием, направленным на усиление противобактериального, противовирусного, противогрибкового и противоопухолевого иммунного ответа.

Ронколейкин применяется в комплексном лечении сепсиса и тяжелых инфекционно-воспалительных процессов различной локализации (перитонитов, эндометритов, абсцессов, менингитов, медиастенитов, остеомиелитов, панкреатитов, паранефритов, пиелонефритов, пневмоний, плевритов, сальпингитов, флегмон мягких тканей) а также, ожоговой болезни, туберкулеза, хронического гепатита С, микозов, хламидиоза, хронического герпеса. Ронколейкин в комбинации с альфа-интерфероном является эффективным иммунотерапевтическим средством в лечения диссеминированного рака почки. Установлена высокая эффективность препарата в лечении рака мочевого пузыря, колоректального рака III-IV стадии, опухолей головного мозга, злокачественной диссеминированной меланомы кожи, злокачественных новообразований молочных желез, рака предстательной железы, яичников.

 Интерфероны  - защитные вещества белковой  природы, которые вырабатываются  клетками в ответ на проникновение  вирусов, а также на воздействие  ряда других природных или  синтетических соединений (индукторов  интерферона). Интерфероны являются  факторами неспецифической защиты  организма от вирусов, бактерий, хламидий, патогенных грибов, опухолевых клеток, но в то же время они могут выступать и как регуляторы межклеточных взаимодействий системе иммунитета. С этой позиции они относятся к иммуномодуляторам эндогенного происхождения.

 Выделено  три типа интерферонов человека: a-интерферон (лейкоцитарный), b- интерферон (фибробластный) и g-интерферон (иммунный). g- Интерферон имеет меньшую противовирусную активность, но выполняет более важную иммунорегуляторную роль. Схематически механизм действия интерферона можно представить следующим образом: интерфероны связываются в клетке со специфическим рецептором, что ведет к синтезу клеткой около тридцати протеинов, которые и обеспечивают названные выше эффекты интерферона. В частности, синтезируются регуляторные пептиды, которые препятствуют проникновению вируса в клетку, синтезу новых вирусов в клетке, стимулируют активность цитотоксических Т-лимфоцитов и макрофагов.

  Представителем  нового поколения природных интерферонов  является препарат Лейкоцитарный  интерферон для инъекций, содержащий  все подтипы альфа-интерферонов в естественном, физиологическом соотношении. Применяется в онкологии в комплексном лечении меланомы, рака почки, яичника и др.

Лейкинферон - комплексный препарат содержащий 10.000 МЕ природного альфа-интерферона и комплекс цитокинов первой фазы иммунного ответа (интерлейкины 1,6 и 12, фактор некроза опухоли, факторы ингибиции миграции макрофагов и лейкоцитов). Помимо противовирусной активности препарат обладает широким спектром иммуномодулирующего действия, в частности способен активировать практически все стадии фагоцитарного процесса. Лейкинферон применяется для лечения многих вирусных заболеваний, бактериальной инфекции, включая сепсис и туберкулез, хамидийной, микоплазменной, герпетической инфекции, онкологических заболеваний.

 Глазные  капли Локферон также содержат очищенный и концентрированный человеческий лейкоцитарный интерферона с активностью 8.000 МЕ во флаконе. Применяется при лечении заболеваний глаз вирусной этиологии.

 Новым  направлением является ректальное  введение препаратов интерферона.  Применение интерферона в виде  суппозиториев обеспечивает простой,  безопасный и безболезненный  способ введения, способствует поддержанию  в крови высоких концентраций  интерферона более продолжительный  период. В России выпускаются  такие природные интерфероны,  Интерферон человеческий лейкоцитарный  в свечахс активностью 40.000 МЕ в свече и Суппозитоферон с активностью по10.000, 20.000 или 30.000 МЕ Данные препараты используются при различных иммунодефицитных состояниях, острых и хронических вирусных гепатитах, урогенитальных инфекциях, дисбактериозах, ОРВИ, кори, ветрянки у детей и взрослых.

 Технология  производства природных интерферонов  имеет определенные ограничения,  связанные с потребностью больших  количеств лейкомассы и сложностью получения в достаточном количестве интерферона с высокой активностью. Генно-инженерный метод получения рекомбинантного интерферона позволяет преодолеть эти препятствия, к тому же генно-инженерный метод дает возможность получать в чистом виде различные виды интерферонов. Выпускаются 5 отечественных препаратов рекомбинантного интерферона- альфа2b. В ГНЦ НПО "Вектор" под названием Реаферон-ЕC выпускается рекомбинантный интерферон- альфа-2b с активностью 1, 3 или 5 млн. МЕ а ампуле, предназначенный для внутримышечного введения. Здесь же выпускается интерфероновая мазь, содержащая в 1 г 10.000 МЕ интерферона-альфа2b. Рекомбинантный интерферон альфа-2 разработан также в ГНЦ "ГосНИИ особо чистых биопрепаратов". Препараты рекомбинатного аьфа-интерферона применяются для лечения вирусных инфекций (в основном хронических вирусных гепатитов), а также в лечении некоторых онкологических заболеваний (рака поки и меланомы).

Виферон, включающий в свой состав интерферон- альфа-2b,а также антиоксиданты витамин Е и аскорбиновую кислоту. Виферон выпускается в форме ректальных свечей в четырех дозировках: по 150.000 МЕ, 500.000 МЕ, 1 млн. МЕ и 3 млн. МЕ в свече, а также в форме мази содержащей в 1 г 200.000 МЕ активности интерферона. У Виферона значительно расширены показания к применению по сравнению с другими препаратами интерферона. Он может применяться практически при любой инфекционной патологии в любых возрастных группах. Виферон оказывает наиболее щадящее действие на иммунную систему у ослабленных больных, новорожденных и недоношенных детей с незрелыми и несовершенными механизмами противовирусной и противомикробной защиты. Поэтому Виферон единственный из препаратов интерферона рекомендован для лечения не только взрослых, но и новорожденных детей и беременных женщин. Особенно актуально это для лечения вирусной, бактериальной и хламидийной инфекции у беременных и новорожденных, когда использование других препаратов противопоказано.

Гриппферон - новая лекарственная форма интерферона- альфа-2b, предназначенного для использования в виде капель в нос. Гриппферон используется для профилактики и лечения гриппа и других острых респираторных вирусных инфекций .

Кипферон - комбинированный препарат, содержащий рекомбинантный интерферон- альфа-2b и Комплексный иммуноглобулиновый препарат (комлекс человеческих иммуноглобулинов классов М, А, G). Кипферон применяется вагинально или ректально в комплексной терапии хламидиоза, герпетической инфекции мочеполовых органов, папилом и кондилом половых органов, острых и хронических простатитов, бактериальных кольпитов различной этиологии (стафилококковой, трихомонадной, хламидийной и др.), дисбактериозов влагалища, сопровождающиих воспалительные процессы шейки, тела и придатков матки, подготовки к плановым гинекологическим операциям и родам с целью профилактики гнойно-септических осложнений.

Заболевания, при лечении которых интерфероны  наиболее эффективны делятся на 2 группы :

1. Вирусные  инфекции :

- наиболее  изучены (тысячи наблюдений) различные  герпетические и цитомегаловирусные поражения;

- менее  изучены (сотни наблюдений) острые  и хронические вирусные гепатиты;

- еще  менее изучены грипп и др. респираторные  заболевания. 

2. Онкологические  заболевания :

- волосатоклеточный лейкоз;

- ювенильная папиллома;

- саркома  Капоши (СПИД-маркерное заболевание);

- меланома;

- неходжкинские лимфомы.

В настоящее  время цитокины находят все более широкое применение в клинической практике для лечения различных онкологических, инфекционных и иммунодефицитных заболеваний. Этот новый класс регуляторных молекул создан природой в ходе миллионов лет эволюции и обладает неограниченными возможностями для употребления в качестве лекарственных препаратов. Нужно только научиться грамотно использовать эти мощные регуляторы на благо человека.