Система цитокинов и их рецепторов при хронических вирусных инфекциях: молекулярные механизмы дизрегуляции 14. 00. 16 патологическая физиология 03. 00. 25 гистология, цитология, клеточная биология
Скачать 0.74 Mb.
|
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
персистенцией возбудителей семейства Flaviviridae Исследования особенностей реагирования системы иммунитета на различные антигенные структуры как в норме, так и при патологических процессах свидетельствуют о том, что существующий в организме баланс показателей клеточного звена иммунитета является одним из важнейших условий поддержания эффективного иммунного ответа на внедрение многообразных патогенов. Ключевая роль принадлежит иммунокомпетентным клеткам крови, в частности лимфоцитам и моноцитам/макрофагам [Кетлинский С.А., 2002; Симбирцев А.С., 2004; Ярилин А.А., 2004]. В проведенном нами исследовании была предпринята попытка выявить общие закономерности и особенности цитокинопосредованной межклеточной коммуникации иммунокомпетентных клеток крови при персистентном течении Flaviviridae-инфекции. При рассмотрении фундаментальной проблемы взаимоотношения вируса и организма человека посредством концентрации внимания на роли в этом процессе цитокинопосредованного взаимодействия иммунокомпетентных клеток на первый план выходят ряд вопросов: являются ли изменения системы цитокинов отражением реактивности организма (в т.ч. иммунной системы) на вторжение патогена или неполноценный противовирусный иммунный ответ может быть генетически детерминирован; каковы молекулярные механизмы предрасположенности организма человека к хроническому течению (бессимптомному вирусоносительству) флавивирусных инфекций; возможен ли в перспективе переход к персонализированной профилактике и терапии вирусных инфекций на основе идентификации молекулярных механизмов повреждения? Особенности состояния системы IFN–IFNR мононуклеарных лейкоцитов крови у пациентов с длительной персистенцией возбудителей семейства Flaviviridae. Известно, что ведущую роль в защите организма от вирусной агрессии играют интерфероны, обладающие противовирусным, иммуномодулирующим и антипролиферативным эффектами [Ершов Ф.И., 1998; Кузнецов В.П., 1998; Ройт А. и соавт., 2000; Samuel C.E., 2001; Кадагидзе З.Г., 2003; Maldonado R.A. et al, 2004]. Нами было установлено, что in vitro как в покое, так и при стимуляции ФГА мононуклеарные лейкоциты крови у пациентов с острой антигенемией TBEV секретировали значительно более высокие концентрации IFN, чем клетки у здоровых людей (рис. 2). Обнаруженный факт увеличения продукции IFNγ мононуклеарными лейкоцитами, на наш взгляд, мог быть обусловлен рядом причин. С одной стороны, возрастание синтеза IFN можно рассматривать как универсальную реакцию иммунной системы, направленную на элиминацию вируса путем нарушения работы вирусного генома и вирусных протеинов [Samuel C.E., 2001; Вершинина М.Ю. и соавт., 2003; Nobuhiro F. et al., 2004; Bonjardim C.A., 2005]. С другой стороны, протективный эффект IFNγ обусловлен в значительной степени его иммуномодулирующей активностью, нежели непосредственно противовирусным действием. Роль IFNγ в противовирусном иммунном ответе связана с его активирующим влиянием на фагоцитарную активность макрофагов, прямую цитотоксичность Т-лимфоцитов, антителоопосредованный лизис инфицированных клеток макрофагами и полиморфноядерными лейкоцитами [Samuel C. E., 1988, 1991, 2001; Павлова Л.Е. и соавт., 2000; Sun P. et al., 2006; Keller B.C. et al., 2006; Park G.S. et al., 2007]. Формирование иммунного ответа в условиях длительной персистенции вирусов является сложным и многокомпонентным процессом. Так, нами было установлено, что длительная персистенция HCV и TBEV сопровождается также повышением продукции IFN мононуклеарными лейкоцитами крови относительно соответствующих показателей у здоровых индивидов. При этом у больных с хронической HCV-инфекцией имело место возрастание и числа IFN-R+-лимфоцитов (рис. 2, 3). Таким образом, в остром периоде флавивирусной инфекции мы отмечали высокий потенциал иммунокомпетентных клеток крови продуцировать IFNγ. Однако иммуномодулирующая и антирепликативная способность этого противовирусного цитокина оказалась недостаточной для элиминации вируса. На наш взгляд, хроническое течение инфекции само по себе является доказательством того, что противовирусный иммунитет оказывается нерезультативным для естественного       % % %  Рис. 2. Цитокиновый статус мононуклеарных лейкоцитов крови у пациентов с персистенцией возбудителей семейства Flaviviridae 1 – относительные значения исследуемого показателя у пациентов с остаточными проявлениями клещевого энцефалита, 2 - с бессимптомным носительством антигена вируса клещевого энцефалита, 3 - с острой антигенемией вируса клещевого энцефалита, 4 - с хронической формой клещевого энцефалита, 5, 6 – с хроническим вирусным гепатитом С слабовыраженной и умеренной степени активности, соответственно, 7, 8 - с хроническим вирусным гепатитом С 1 и 2 стадией фиброза, соответственно  TNFα IFNγ IL2 IL10    Относительное количество ILR-позитивных лимфоцитов крови (% от значений у здоровых доноров) Содержание цитокина в супернатантах культур мононуклеарных лейкоцитов крови (% от значений у здоровых доноров)   % % IL4 завершения инфекции. Вероятно, неэффективность действия интерферонов является следствием нарушения трансдукции сигналов активации от цитокина. В последние годы в литературе появились сообщения, что вирусы семейства Flaviviridae обладают способностью ингибировать внутриклеточный каскад трансдукции сигнала (Jak/STAT) в ответ на действие IFN [Levy D.E., Darnell J.E., 2002; Best S.M. et al., 2005; Palmer D.R. et al., 2005; Lin R.J. et al., 2006; Park G.S. et al., 2007; Werme K. et al., 2008]. Высказываются предположения, что NS5 вирусов семейства Flaviviridae либо связывается с субъединицами рецептора к IFN, вызывая нарушение их пространственной конформации, и, следовательно, блокируя реализацию внутриклеточных эффектов, либо сам непосредственно выступает в роли вирусного эквивалента − негативного регулятора белковой фосфатазы тирозина, удаляя фосфатные группы от каталитических доменов JAK [Best S.M. et al., 2005]. B.G. Neel, N.K. Tonks [1997] и M.M. Brierley, E.N. Fish [2002] высказывалось предположение, что вирусы комплекса клещевого энцефалита активируют SOCS-белки, подавляя тем самым действие интерферонов. Особенности состояния системы TNFα–TNFR мононуклеарных лейкоцитов крови у пациентов с длительной персистенцией возбудителей семейства Flaviviridae. Особую роль в формировании специфического иммунного ответа, развивающегося при действии различных патогенных агентов – носителей чужеродной генетической информации, играет TNFα. Общеизвестно, что в физиологических условиях TNFα функционирует как иммунорегуляторный медиатор и обеспечивает пролиферацию и дифференцировку разных типов клеток, активирует нейтрофилы, Т- и В-лимфоциты, участвует в регуляции апоптоза [Кашкин К.П., 1998; Блохин Б.М. и соавт., 1999; Логинов А.С., 2001; Царегородцева Т.М., Серова Т.И., 2003; Симбирцев А.С., 2004; Собчак Д.М., Монакова Э.А., 2004; Wang L. et al., 2007]. TNFα, являясь одним из основных цитокинов, обладающих провоспалительной функцией, запускает "цитокиновый каскад" в очаге воспаления, увеличивая продукцию IL1, IL2, IL6, IL10 и INFγ, которые в свою очередь оказывают влияние на экспрессию TNFα и его рецептора [Zylberberg H. et al., 1999; Kim K. et al., 2000; Зубова С.Г., 2001; Barash J. et al., 2003]. Таким образом, TNFα опосредует не только реализацию неспецифического иммунного ответа, но и выступает в качестве индуктора дифференцировки Th0 в Th1, модулируя тем самым направление специфического иммунного ответа в сторону преобладания клеточного звена резистентности [Luster M.I. et al., 1994; Ihle J.N., 1995; Возианов А.Ф. и соавт., 1998; Roitt E.I. et al., 1998; Friedman S.L., 1999; Ивашкин В.Т. и соавт., 2003]. Учитывая одну из ведущих ролей TNFα в пара- и аутокринной цитокиновой регуляции функциональной активности иммунокомпетентных клеток, изучение аспектов кооперации иммуноцитов при участии TNFα является перспективным с точки зрения выявления маркеров хронизации и разработки патогенетически обоснованной терапии хронических вирусных инфекций. Проведенный нами иммуноферментный анализ содержания TNFα в супернатантах культур мононуклеарных лейкоцитов крови установил увеличение продукции исследуемого цитокина интактными иммунокомпетентными клетками, полученными у больных острым клещевым энцефалитом (рис. 2, 3). Оценка продукции TNFα лейкоцитами крови при длительном течении флави-     % % % Рис. 3. Цитокиновый статус ФГА-стимулированных мононуклеарных лейкоцитов крови у пациентов с персистенцией возбудителей семейства Flaviviridae 1 – относительные значения исследуемого показателя у пациентов с остаточными проявлениями клещевого энцефалита, 2 - с бессимптомным носительством антигена вируса клещевого энцефалита, 3 - с острой антигенемией вируса клещевого энцефалита, 4 - с хронической формой клещевого энцефалита, 5, 6 – с хроническим вирусным гепатитом С слабовыраженной и умеренной степени активности, соответственно, 7, 8 - с хроническим вирусным гепатитом С 1 и 2 стадией фиброза, соответственно   TNFα IFNγ IL2 IL10 IL4 Относительное количество ILR-позитивных лимфоцитов крови (% от значений у здоровых доноров) Содержание цитокина в супернатантах культур мононуклеарных лейкоцитов крови (% от значений у здоровых доноров) % % вирусных инфекций выявила иные закономерности. Проведенный нами детальный анализ позволил констатировать факт угнетения базальной и индуцированной in vitro ФГА продукции TNFα мононуклеарами крови у пациентов с длительной персистенцией вирусов семейства Flaviviridae (рис. 2, 3). Существует мнение, что гиперпродукция TNFα может являться одним из основных механизмов активации инфекционного процесса при переходе из латентного состояния в фазу клинических проявлений и свидетельствует о прогрессировании заболевания. Угнетение продукции TNFα в более поздних стадиях заболевания может быть связано с глубокой дизрегуляцией иммунного ответа [Хаитов Р.М., 2001; Ивашкин В.Т. и соавт., 2002; Царегородцева Т.М., Серова Т.И., 2003; Gelderblom H.C. et al., 2007; Wang L. et al., 2007]. Известно, что хроническая инфекция, индуцированная HCV, может сопровождаться изменением продукции TNFα. Это, вероятно, обусловлено свойствами самих вирусов и реализацией их онкогенного потенциала [Ягода А.В. и соавт., 2000; Ивашкин В.Т. и соавт., 2000; 2001; 2003; Логинов А.С. и соавт., 2001; Маммаев С.Н. и соавт., 2002; Царегородцева Т.М., Серова Т.И., 2003]. Однако следует отметить, что данные литературы, касающиеся продукции TNFα при флавивирусных инфекциях, носят весьма противоречивый характер. Так, рядом авторов установлено, что либо мононуклеарные клетки у больных хроническим вирусным гепатитом С in vitro продуцируют меньшее количество TNFα, чем у здоровых людей [Cohen M.C., Cohen S., 1996], либо уровень TNFα мало изменяется по сравнению с аналогичным показателем в контрольной группе [Корочкина О.В. и соавт., 2003]. Кроме того, известно, что нативный TNFα находится в биологических жидкостях в форме тримера, что характерно для всех лигандов и рецепторов семейства TNF. Существуют данные о возможности аномального фолдинга TNFα, приводящего к формированию димерных молекул вместо тримерных. Такой белок стабилен в растворе лишь непродолжительное время и не способен к спонтанному переходу в истинно нативную конформацию [Суровцева Е.В. и соавт., 2005]. Однако для формирования комплексного представления об участии TNFα в механизмах хронизации вирусных инфекций и систематизации уже имеющихся в настоящее время данных литературы необходима комплексная оценка взаимодействия этого цитокина с рецепторным комплексом иммунокомпетентных клеток. Известно, что растворимые рецепторы к TNFα являются важными регуляторами активности цитокина [Степанец О.В. и соавт., 2003; Алекперов Р.Т. и соавт., 2004; Wang M. et al., 2004]. Показано, что они могут как препятствовать связыванию TNFα с мембранными рецепторами и таким образом нарушать проведение сигнала, так и, выступая в роли переносчиков, защищать цитокин от разрушения протеазами, удлиняя время его пребывания в системном кровотоке [Itoh Y. et al., 1999; Barash J. et al., 2003; Chodorowska G. et al., 2003]. Установленное нами в ходе настоящего исследования достоверное увеличение средних величин базальной и индуцированной ФГА in vitro продукции мононуклеарными лейкоцитами sTNFR1 отмечалось у всех обследованных пациентов независимо от этиологического варианта инфекции и длительности антигенемии вируса. Нами также обнаружено наличие отрицательных корреляционных связей между содержанием sTNFR1 и TNFα в супернатантах культуры мононуклеарных лейкоцитов как у больных хроническим вирусным гепатитом С (r=-0,593, p<0,05 и r=-0,613, p<0,05 в интактной и ФГА-стимулированных культурах клеток, соответственно), так и у пациентов с длительной антигенемией вируса клещевого энцефалита (r=-0,593, p<0,05 и r=-0,613, p<0,05 в интактной и ФГА-стимулированных культурах клеток, соответственно). Исходя из полученных нами результатов, становится очевидным, что одним из возможных механизмов снижения уровня TNFα в культуральных жидкостях мононуклеарных лейкоцитов у пациентов с длительной HCV- и TBEV-инфекцией может быть возрастание содержания «ловушек» цитокина, в роли которых выступают растворимые формы рецептора [Ивашкин В.Т. и соавт., 2002; Анисимова Н.Ю. и соавт., 2003; Рязанцева Н.В. и соавт., 2005]. В настоящее время обсуждаются различные причины возрастания концентрации растворимых рецепторов цитокинов в биологических жидкостях. Согласно данным литературы, растворимые формы рецептора к TNFα могут быть результатом возрастания вирусиндуцированного шеддинга рецепторов с мембран клеток вследствие активации последних в процессе интернализации мембранассоциированных форм при связывании молекул TNFα, и, что особенно значимо, в результате деструктивных процессов в плазматической мембране (интенсификация перекисного окисления липидов и, как следствие, − изменение упорядоченности и микровязкости липидного бислоя мембран, ведущие к модификации их структуры) [Владимиров Ю.А., Добрецов Г.Е., 1980; Cohen M.C., Cohen S., 1996; Геннис Р., 1997; Игнатьева Г.А., 1997; Фрейдлин И.С., 1998; 2001; Анисимова Н.Ю. и соавт., 2003; Новицкий В.В. и соавт., 2003]. При вирусных инфекциях происходят существенные изменения физико-химических свойств плазматических мембран иммунокомпетентных клеток [Мищенко В.А. и соавт., 1994; Панин Л.Е. и соавт., 2003; Рязанцева Н.В. и соавт., 2003; Рязанцева Н.В., Новицкий В.В., 2004; Токарева Н.В., 2004]. Среди возможных механизмов возрастания концентрации растворимых рецепторов цитокинов называют также оверэкспрессию альтернативно сплайсированных мРНК мононуклеарных лейкоцитов, диссоциацию комплексов цитокин-рецептор [Степанец О.В. и соавт., 2003]. Реализация биологической роли TNFα осуществляется посредством его связывания со специфическими высокоаффинными мембранными рецепторами [Cohen M.C., Cohen S., 1996; Анисимова Н.Ю. и соавт., 2003; Степанец О.В. и соавт., 2003]. Однако действие TNFα на клетку, опосредованное TNFR1, не однозначно. Во-первых, TNFα активирует транскрипционные факторы NF-kB и JNK, ведущие к индукции провоспалительных и иммуномодулирующих генов. Во-вторых, TNFR1 служит сенсором внеклеточных сигналов к апоптозу [Nagata S., 1997; Simpson K.J. et al., 1997; Ramadori G., Christ B., 1999; Herbein G., O'brien W.A., 2000; Пальцев М.А., 2004; Holtmann M.H., Neurath M.F., 2004; Schneider-Brachert W. et al., 2004]. Для нас представлялась интересной, наряду с определением методом иммуноферментного анализа уровня TNFα и растворимого рецептора к нему в супернатантах культур мононуклеарных лейкоцитов крови, оценка с использованием проточной лазерной цитометрии количества TNFR1-несущих лимфоцитов крови (рис. 2, 3). Следует отметить, что у обследованных здоровых доноров были выявлены корреляционные связи между продукцией растворимых рецепторов мононуклеарными лейкоцитами крови и содержанием TNFR1-несущих лимфоцитов (r=-0,86, p<0,05 и r=-0,54, p<0,05 в интактной клеточной культуре, так и при стимуляции ФГА, соответственно). У пациентов с острой формой клещевого энцефалита количество TNFR1+-лимфоцитов в культуре мононуклеарных лейкоцитов соответствовало таковому у здоровых людей. При этом у больных, страдающих хроническим вирусным гепатитом С, у пациентов с длительной антигенемией TBEV и больных хроническим клещевым энцефалитом отмечалось снижение числа клеток, презентирующих на мембране рецепторы к TNFα (рис. 2, 3). Таким образом, нами был установлен выраженный дисбаланс продукции и рецепции TNFα мононуклеарными лейкоцитами крови у пациентов с длительной флавивирусной инфекцией. С одной стороны, угнетение продукции TNFα можно рассматривать как фактор дизрегуляции иммунного ответа, недостаточной противовирусной активности иммунитета, что негативно сказывается на течении заболевания. С другой стороны, ограничение продукции TNFα в условиях длительной вирусной персистенции может выступать в качестве адаптивной реакции системы иммунитета, направленной на предотвращение реализации проапоптотического потенциала клеток и развития необратимого повреждения тканей, обусловленного действием самого вирусного агента [Хаитов Р.М., 2001; Ивашкин В.Т. и соавт., 2003]. |
Похожие:
 | Программа вступительного экзамена «Клеточная биология, цитология, гистология» Экзамен проходит по традиционной форме, в соответствии с содержанием курса гистологии и клеточной биологии | | Структурно-функциональная организация хромосом описторхид 03. 03.... ... |
 | Программа вступительного экзамена по специальности «Клеточная биология, цитология, гистология» Программа вступительных испытаний при приеме на обучение по программам подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре сформирована... | | Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Цитология... «Биология», профили ботаника, зоология, физиология, генетика, биоэкология; форма обучения – очная |
| Учебной дисциплины «гистология, эмбриология, цитология» Специальность... Дисциплина «Гистология, эмбриология, цитология», относится к циклу математических, естественнонаучных дисциплин. Основные знания,... | | Рабочая программа учебной дисциплины Гистология, эмбриология, цитология-гистология... Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Патологическая физиология Как медико-биологическая дисциплина «Патологическая физиология» требует системных естественно-научных знаний, на основе среднего... | | Патологическая физиология Как медико-биологическая дисциплина «Патологическая физиология» требует системных естественно-научных знаний, на основе среднего... |
| Рабочая программа учебной дисциплины единство и разнообразие клеточных... Изучение данной дисциплины базируется на знании дисциплин профессионального блока «Ботаника», «Методы биологического эксперимента»,... | | Рабочая программа дисциплины «патологическая физиология» Минобрнауки РФ от 16. 03. 2011 г. №1365; паспорта специальности научных работников 14. 03. 03. «патологическая физиология», учебного... |
| Методические указания для самостоятельной работы по дисциплине «патологическая физиология» Цель методических указаний – повышение теоретической подготовки студентов по дисциплине «Патологическая физиология» за счет активизации... | | Осложнения беременности при острых респираторных вирусных инфекциях... О душе. Но все, чтобы ни представлялось необходимым исследовать, мы будем обсуждать, насколько способны, с помощью ума и доказательства,... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины сд. Дс. Ф. 4 Гистология сд... ... | | Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос во... Изучение данной дисциплины базируется на знании дисциплин профессионального блока «Ботаника», «Методы биологического эксперимента»,... |
| Гистология, эмбриология, цитология гистология полости рта Дать знания по цитологии, эмбриологии, общей и частной гистологии и умения их практического использования, необходимые для успешного... | | Медико-экономическая оценка моделей лечения хронических вирусных... Медико-экономическая оценка моделей лечения хронических вирусных гепатитов (на примере Самарской области)1 |
