0109; 06.05.2010, ćwiczenia nr 9., - Charakterystyka cytokin.; Paul Esz

CYTOKIN

–

informacje ogólne

–

cząsteczki białkowe

–

mogą wywierać swoje działanie jedynie dzięki obecności na kom. rec.

–

niektóre początkowo wytwarzane jako cz. błonowe (uczestniczą w
bezpośredniej aktywacji kom. docelowych np. TNF)

–

biorą udział w procesach wykraczających poza ukł. Odpornościowy

–

miano „hormonów układu odpornościowego”

–

wrażliwość lim. na cytokiny zależy od uprzedniego rozpoznania antygenu

–

nie działają na wszystkie lim. → jedynie na te które rozpoznały antygen →
gotowe do pełnienia funkcji efektorowych

–

wiele związanych z lokalnym wydzielaniem np. do synapsy immunologicznej
→ miejscowe duże i efektywne stężenie

–

wydzielane przez

–

leukocyty

–

monocyty

–

makrofagi

–

funkcja

–

regulacja wzrostu

–

regulacja proliferacji

–

regulacja ruchliwości

–

mediatory reakcji zapalnych

–

mediatory reakcji immunologicznych

–

regulacja krwiotworzenia

–

pobudzają komórki układu odpornościowego i hemopoetyczne

–

mogą pobudzać wybiórczo odpowiedź komórkową lub humoralną

–

tworzy czuły i skuteczny system powiązań w układzie odpornościowym (sieć
cytokin)

–

stymulują powstawanie gorączki

–

regulują morfogenezę komórek i tkanek

–

udział w procesach patologicznych

–

funkcje cytotoksyczne

–

oddziałują między sobą

–

działanie lokalne i ogólnoustrojowe

CECHY CYTOKIN

–

plejotropia

–

zdolność do oddziaływań na wiele różnych komórek i wywoływania różnych
efektów

–

redundancja

–

wywieranie tego samego efektu przez różne cytokiny

–

antagonizm

–

wzajemne blokowanie efektów biologicznych różnych cytokin

–

synergizm

–

wzajemne sumowanie efektów różnych cytokin na jedną komórkę

Regulacja aktywacji, proliferacji i różnicowania zależy także od bezpośredniego oddziaływania
międzykomórkowego.

Cytokiny mogą z jednej strony stymulować proliferację i różnicowanie, a z drugiej mogę
niekiedy indukować apoptozę komórek na które działają.

Aby uzyskać odpowiednie stężenie wokół kom. na które dana cytokina ma działać, trzeba
podawać duże dawki co powoduje ogólnoustrojową toksyczność.

CECHY CYTOKIN (WIKI)

–

plejotropowość

–

zdolność do wielokierunkowego działania. Plejotropowość objawia się tym,
że dana cytokina, w zależności od rodzaju komórki i innych czynników
obecnych w trakcie jej oddziaływania z komórką może wykazywać różny
wpływ na różne komórki. Przykład: IFN-γ hamuje rozwój limfocytów Th2,
przyśpiesza natomiast rozwój limfocytów Th1 i aktywuje makrofagi.

–

redundancja

–

polega ona na tym, że różne cytokiny wpływają jednakowo na daną populację
komórek, mogą jednak różnić się wpływem na inne komórki. Przykład:
zarówno IFN-α, jak i IFN-β pobudzają komórki NK.

–

synergizm

–

efekt polegający na dodatnim wpływie obu cytokin na dane zjawisko, przy
czym efekt obu cytokin działających jednocześnie jest większy niż w
przypadku ich osobnego działania. Efekt ten nie musi być prostą sumą
efektów każdej z cytokin. W skrajnych przypadkach cytokiny działając
osobno nie wywołują żadnego efektu, podczas gdy działając wspólnie
osiągają efekt niezwykle silny. Przykład: IL-6 i IL-7 razem pobudzają
limfopoezę silniej niż każda z osobna.

–

antagonizm

–

to efekt polegający na przeciwstawnym działaniu dwóch lub więcej cytokin.
Przykład: TNF jest cytokiną aktywującą wiele rodzajów komórek, zaś TGF-β
działa supresyjnie. Gdy zadziałają razem, efekt będzie zależał od tego, która z
cytokin występuje w większym stężeniu.

–

sprzężenie zwrotne dodatnie

–

efekt polegający na tym, że cytokina wydzielana przez jedną komórkę
stymuluje wydzielanie innej cytokiny z drugiej komórki. Z kolei ta druga
cytokina stymuluje wydzielanie pierwszej. Przykład: makrofagi wydzielają
IL-12, działając na komórki NK. Te z kolei w odpowiedzi wydzielają IFN-γ,
który pobudza makrofagi do dalszego wydzielania IL-12.

–

sprzężenie zwrotne ujemne

–

polega natomiast na tym, że jedna z cytokin powoduje wydzielanie innej
cytokiny, która z kolei hamuje wydzielanie pierwszej z nich. Przykład:
wydzielanie IFN-γ przez limfocyty Th1 pobudza makrofagi, które produkują IL-
10, hamującą wydzielanie IFN-γ przez komórki Th1.

Do tych efektów należy jeszcze dodać możliwość działania cytokin na komórkę je wytwarzającą
(autokrynia), na inną komórkę położoną w pobliżu (parakrynia) oraz na oddalone komórki
organizmu poprzez układ krwionośny (endokrynia).

SPOSOBY DZIAŁANIA NA KOMÓRKI (patrz też CYTOKINY → funkcja)

–

autokrynowe

–

działanie na te same komórki które ja wydzialą

–

parakrynowe

–

działanie na komórki znajdujące się w najbliższym sąsiedztwie

–

endokrynowe

–

działanie na komórki znajdujące się innych narządach

–

działanie pośrednie i bezpośrednie

–

działanie przeciwwirusowe (patrz INF)

–

działanie przeciwnowotworowe (patrz INF)

RECEPTORY DLA CYTOKIN

–

typy

–

rec. o budowie Ig-podobnej

–

rec. dla cytokin klasy I (hematopoetyn)

–

rec. dla cytokin klasy II (IFN, rodzina IL-10)

–

rec. dla cz. nadrodziny TNF

–

rec. sprzężone z białkami G (dla chemokin)

–

budowa

–

domeny zewnątrzkomórkowe

–

swoistość wiązania ligandów

–

wpływ na sposób przekazywania sygnału

–

fragmenty transbłonowe

–

domeny wewnątrzkomórkowe

–

inicjowanie sygnałów w komórce

PRZEKAZANIE SYGNAŁU Z RECEPTORÓW DLA CYTOKIN

–

związanie cytokiny z receptorem w bł. kom.

–

tworzenie „spoiwa” przez cytokinę

–

di- trimeryzacja receptorów

–

horyzontalne przesunięcie podjednostek

–

zbliżenie odcinków cytoplazmatycznych

–

aktywacja szlaków przekazywania sygnału

–

udział szlaków (zależy jaka działa cytokina)

–

GTPaz

–

kinaz MAP

–

kinaz tyrozynowych z rodziny Src- Tec- podobnych

–

kinaz 3-fosfotydyloinozytolu (PI-3K)

–

kinaz tyrozynowych JAK

–

białek STAT

KLASYFIKACJA CYTOKIN (ze względu na podobieństwo w budowie)

–

cytokiny typu I (hematopoetyny

–

cytokiny typu II (IFN oraz rodzina IL-10)

–

chemokiny

–

nadrodzina TNF

WSPÓŁCZESNA KLASYFIKACJA CYTOKIN (WIKI)

–

dawny podział

–

kategoria główna

–

limfokiny

–

wydzielane przez limfocyty

–

monokiny

–

wydzielane przez monocyty

–

wydzielane przez makrofagi

Ten podział jest obecnie mało używany, jako że limfokiny mogą być wydzielane także przez
monocyty i makrofagi, zaś monokiny - przez limfocyty. Nie uwzględnia on także pokrewieństw
pomiędzy białkami.

–

podział oparty na funkcji danej grupy

–

interleukiny
(są cytokinami, które umożliwiają komunikację leukocytów ze sobą i
pozwalają na wpływ jednych populacji leukocytów na inne i vice versa)

–

interleukina 1

–

niezwykle istotna w procesach inicjujących stan zapalny,
pobudza wytwarzanie Interleukiny 6

–

interleukina 2

–

bardzo ważna w pobudzeniu limfocytów T oraz komórek
NK

–

interleukina 3

–

zaliczana także do cytokin hemopoetycznych, silnie
stymuluje krwiotworzenie

–

interleukina 4

–

pobudza podział limfocytów B i kieruje procesem
przełączania klas

–

interleukina 6

–

indukuje zapalenie, bierze udział w krwiotworzeniu i
uczestniczy w wielu różnych mechanizmach

odpornościowych

–

interleukina 7

–

jedna z podstawowych cytokin w limfopoezie

–

interleukina 8

–

cytokina zaliczana również do chemokin, główna cytokina
aktywująca neutrofile

–

interleukina 10

–

cytokina immunosupresyjna, uczestniczy w wygaszaniu
odpowiedzi odpornościowej i wytwarzaniu immunotolerancji

–

interleukina 12

–

stymuluje komórki NK, limfocyty T oraz bierze udział w
polaryzacji immunologicznej

–

interleukina 18

–

efekty podobne do efektów IL-1, działa przez te same
receptory

Pozostałe interleukiny (znanych jest już ponad 25) pełnią mniej istotne funkcje lub ich działanie
wydaje się być problematyczne (np. IL-14 prawdopodobnie w ogóle nie istnieje, a obserwowane
efekty mogły być artefaktami)

–

cytokiny hemopoetyczne
(są czynnikami wpływającymi na procesy różnicowania komórek szlaku
krwiotworzenia)

–

GM-CSF

–

czynnik stymulujący tworzenie kolonii granulocytów i
makrofagów - pobudza powstawanie granulocytów i
makrofagów oraz wpływa na limfocyty

–

G-CSF

–

czynnik stymulujący powstawanie kolonii granulocytów -
pobudza tworzenie granulocytów w szpiku

–

M-CSF

–

czynnik stymulujący powstawanie kolonii makrofagów -
pobudza szlak tworzenia monocytów i wpływa na dojrzałe
monocyty i makrofagi

–

erytropoetyna (EPO)

–

pobudza rozwój erytrocytów

–

SCF

–

ang. stem cell factor = czynnik komórek macierzystych -
wpływa na komórki macierzyste hemopoezy

–

interferony
(grupa pięciu cytokin zaangażowanych w obronę przeciwwirusową)

–

interferony typu I

–

(oznaczone literami α, β, κ i ω) są wydzielane przez leukocyty
i inne komórki zakażone wirusem

–

interferon typu II (IFN-γ)

–

wydzielany przez limfocyty T, NKT i komórki NK po
pobudzeniu antygenem wirusowym

–

chemokiny
(cytokiny biorące udział w pobudzeniu leukocytów i wyznaczające gradient
chemotaktyczny, którego śladem leukocyty podążają do miejsca zapalenia)

–

interleukina 8

–

pobudza neutrofile

–

SDF-1

–

czynnik wzrostowy w szpiku kostnym dla prekursorów
limfocytów

–

chemokiny z grupy MCP

–

aktywują limfocyty NK, T, eozynofle, mastocyty i
monocyty

–

RANTES

–

aktywuje limfocyty T pamięci

–

eotaksyna

–

najsilniejsza chemokina działająca na eozynofile i biorąca
udział w patogenezie alergii

–

nadrodzina cząsteczek TNF
(stanowi ponad 20 cząsteczek białkowych o podobnej budowie, nie wszystkie
jednak są cytokinami (mogą to być białka błonowe)

–

TNF

–

czynnik martwicy nowotworów - jedna z najważniejszych
cytokin prozapalnych i cytotoksycznych

–

limfotoksyny

–

cytokiny wytwarzane w narządach limfatycznych i biorące
udział w sterowaniu swoistą odpowiedzią odpornościową

–

LIGHT

–

występuje jako cząsteczka błonowa i rozpuszczalna,
indukuje apoptozę komórek

–

pozostałe cytokiny
(do nich należą te, które nie mieszczą się w schemacie przedstawionym
powyżej i są z reguły cytokinami o mniejszym znaczeniu)

–

transformujący czynnik wzrostu (TGF-β)

–

będący obok IL-10 najważniejszą cytokiną hamującą
odpowiedź odpornościową.

Jak widać, także powyższy podział nie oddaje w pełni pokrewieństw pomiędzy cytokinami, gdyż
interleukiny i czynniki krwiotwórcze są zgrupowane ze względu na podobne funkcje, a nie na
podobną budowę. Należy także dodać, że wiele cytokin posiada od kilku do kilkunastu nazw
alternatywnych, co jest związane z tym, że ich różnorakie działania opisywano na podstawie
różnych eksperymentów, zanim poznano strukturę tych białek. Dlatego np. IL-1 ma ponad 40
alternatywnych nazw, gdyż w jednych doświadczeniach wykazano jej wpływ na limfocyty B, w
innych na tymocyty, a w jeszcze innych osteoklasty. Zanim więc opisano strukturę każdego z
tych białek i porównano te struktury ze sobą, naukowcy zdążali zwykle nadać już białku

własną, oryginalną nazwę.

OMÓWIENIE AKTYWNOŚCI WYBRANYCH CYTOKIN (IL-2, IL-10, INTERFERONY)

–

interferony

–

informacje ogólne

–

grupa cytokin

–

wytwarzane i uwalniane głównie w odpowiedzi na zakażenie wirusowe

–

rodzaje interferonów

–

typ I

–

α

–

13 rodzajów

–

β

–

1 rodzaj

–

ε

–

1 rodzaj

–

ω

–

1 rodzaj

–

ϰ

–

1 rodzaj

–

wytwarzane przez

–

plazmacytoidalne komórki dendrytyczne
–

α, ω

–

keratynocyty
–

ϰ

–

fibroblasty
–

β

–

łożysko

–

typ II

–

γ (immunologiczny)

–

1 rodzaj

–

wytwarzany przez

–

lim. T traktowane antygenami, cytokinami,
mitogenami

–

kom. NK (pobudzone cytokinami)

–

kom. NKT

–

aktywowane makrofagi

–

typ III (λ)

–

IL-28A

–

IL-28B

–

IL-29

–

powstawanie interferonów

–

priming
kom. traktowane IFN w niewielkich stężeniach wytwarzają go po

odpowiedniej stymulacji więcej, niż komórki nie traktowane IFN

–

IFN-α i IFN-β

–

w wyniku

–

zakażenia kom. przez wirusy

–

kontkat z bakteriami

–

kontakt z pierwotniakami

–

endotoksyna

–

wytwarzany przez

–

lim. T (w zależności od pobudzenia antygenem,
mitogenem, wirusem)

–

plazmacytoidalne kom. dendrytyczne (we krwi)
–

pobudzenie TLR7 i 9

–

w endosomach

–

→ wykrycie wirusowych kwasów
nukleinowych uwolnionych z
endocytowanego materiału

–

pobudzenie niezależne od zakażenia
(odporność na wirusy które hamują działanie
IFN) → bo komórka ulega pobudzeniu
niezależnie od tego czy wirus jest w stanie ją
zakazić

–

czynniki regulujące transkrypcję genów IFN typu I

–

IRF-1 (dla IFN-α także IRF-3, -7, -8)
–

czynnik regulujący gen dla IFN

–

indukuje ekspresję IFN

–

aktywowany przez IFN-α i IFN-β

–

pobudza ekspresję innych genów

–

właściwości antyonkogenne

–

IRF-2
–

czynnik hamujący gen dla IFN

–

rec. pobudzające syntezę (pobudzane przez wirusowe
kwasy nukleinowe)

–

TLR (gł. w kom. dendrytycznych)
–

TLR3

–

TLR 4 (poprzez endotoksynę)

–

TLR7

–

TLR8

–

TLR9

–

helikazy RNA
–

RIG-I

–

MDA5

–

białka NODD-LRR

–

IFN-γ

–

wytwarzany przez lim. T i kom NK (w zależności od

pobudzenia antygenem, mitogenem, wirusem)

–

–

receptory dla interferonów

–

informacje ogólne

–

heterodimery

–

2 różne podjednostki

–

rodzaje

–

rec. dla IFN-α, IFN-β, IFN-ω

–

podjednostki
–

IFNAR1

–

IFNAR2

–

różne działanie → różnice w przekazywaniu sygnału

–

rec. dla IFN-γ

–

oprócz ISRE występuje także GAS

–

(patrz poniżej) → poprzez fosforylację tworzą się
STAT1:STAT1

–

podjednostki
–

IFNGR1

–

IFNGR2

–

mechanizm przekaźnictwa

–

związanie z IFN z rec.

–

aktywacja tyrozynowych kinaz białkowych JAK

–

fosforylacja białka STAT

–

tworzenie przez STAT homo- lub heterodimerów

–

przejście dimerów do jądra komórkowego (np. STAT1:STAT2
+ IRF-9 )

–

aktywacja czynników transkrypcyjnych (np. czynnik ISGF-3)

–

łączenie ze specyficzną sekwencją regulatorową (ISRE –
region odpowiedzi stymulowanej przez IFN)

–

geny, których ekspresja stymulowana jest przez IFN (produkty ich
translacji)

–

MHC I

–

MHC II

–

łańcuch In uczestniczący w ekspresji MHC II

–

rec, dla frag. Fc IgG (FcγRI)

–

chemokiny IP10, MIG

–

podjednostka oksydazy NADPH komórek żernych

–

indukowana syntaza NO (iNOS)

–

kinaza białkowa R

–

białko Mx

–

działanie przeciwwirusowe

–

indukcja apoptozy zakażonych komórek lub pobudzenie innych kom.
ukł. odpornościowego

–

brak oddziaływania bezpośredniego

–

indukcja powstania czynników przeciwwirusowych i stanu
gotowości

–

IFN-α i IFN-β mają efektywniejsze działanie przewwirusowe

–

efekt przeciwwirusowy IFN-γ jest zależny od IFN-α

–

mechanizmy

–

pobudzenie syntezy syntetazy oligoizoadenylanowej

–

dwuniciowy RNA

–

powstanie oligonukleotydów adenylanowych

–

aktywacja endorybonukleazy – Rnazy-L

–

rozkładanie wirusowego mRNA

–

blokowanie cyklu rozwojowego

–

aktywacja kinazy białkowej R

–

autofosforylacja

–

fosforylacja podjednostki α czynnika inicjującego
syntezę biała (eIF-2)

–

fosforylacja innych białek

–

zahamowanie translacji i syntezy białek
wirusowych

–

aktywacja genu Mx

–

produkt genu → GTPaza (dynaminy)

–

blokowanie transportu wirusowych rybonuklein

–

hamowanie replikacji wirusa (grypy i innych
RNA)

–

aktywacja izoform deaminazy adenozynowej (ADA)

–

deaminacja adenozyny w obrębie dwuniciowego
RNA

–

redagowanie RNA

–

adenozyna → inozyna

–

wirusowy RNA → niefunkcjonalny

–

indukcja syntezy białka APOBEC3 (deaminaza
cytydyny)

–

ochrona przed retrowirusami

–

deaminacja

–

cytydyna → uracyl

–

powstanie niekorzystnych dla wirusa mutacji

–

DNA wirusa podatny na degradację przez
nukleazy

–

indukcja ekspresji białka p53 („strażnik genomu”)

–

indukcja apoptozy zakażonych komórek

–

hamowanie wiązania wirusów z komórkami

–

hamowanie penetracji

–

hamowanie uwalniania nukleokapsydu z otoczki

–

utrudnianie formowania wirionów

Istnieją wirusy, których produkty hamują działanie IFN (hamują działalność produktów, których
powstanie indukują IFN). Takie mechanizmy zabezpieczają wirusy na wielu poziomach.
Przeciwwirusowe działanie interferonów zależy także częściowo od ich wpływu pobudzającego na
układ odpornościowy, a to z kolei indukuje również odpowiedź immunologiczną przeciw
bakteriom i pierwotniakom.

–

działanie przeciwnowotworowe

–

bezpośrednie

–

hamowanie proliferacji

–

pobudzanie różnicowania komórek nowotworowych

–

oddziaływanie cytotoksyczne (rzadziej)

–

pośrednie

–

zwiększanie ekspresji MHC i antygenów związanych z
nowotworem na kom. nowotworowych

–

hamowanie angiogenezy

–

aktywacja mechanizmów cytotoksycznych

–

wzmożenie wytwarzania cytokin (np. TNF)

–

wpływ na układ odpornościowy

–

ogólnie

–

nasilenie cytotoksyczności lim. Tc, kom. N, kom. NK

–

wzmożenie ekspresji cz. MHC

–

wzmożenie ekspresji niektórych cząsteczek i rec.
powierzchniowych (CD80, FcR)

–

aktywacja makrofagów

–

wzmożenie fagocytozy

–

wzmożenie działania TNF

–

wzmożenie cytotoksyczności makrofagów

–

stymulują krzyżową prezentację antygenu

–

nasilają prezentację antygenów lim. T

–

indukcja wytwarzania innych cytokin

–

IL-6

–

TNF

–

CCL10/IP10

–

CCL9/MIG

–

IFN- γ

–

znacznie aktywniejszy od innych

–

ułatwia różnicowanie lim. Tc

–

potęguje ADCC (kom. K)

–

udział w immunofagocytozie

–

udział w różnicowaniu lim. B

–

zwiększa syntezę antygenów nowotworowych

–

pobudza ekspresję indukowanej syntetazy NO (iNOS)

–

wzmaga ekspresję MHC I i II oraz CD80 (cz. kostymulująca)

–

aktywuje makrofagi

–

wzmaga cytotoksyczność

–

hamuje migracje

–

zatrzymuje w miejscu odpowiedzi immuno.

–

pobudza do wytwarzania
–

reaktywnych form tlenu

–

TNF

–

IL-1

Bezpośredni wpływ IFN na ekspresję MHC może być czasami hamujący, co ułatwia wirusom
wymykanie się spod kontroli odpowiedzi immunologicznej. Zwiększając ekspresję cz. MHC na
kom. docelowych IFN zmniejszają ich wrażliwość na atak kom. NK.

–

wpływ na proliferację i różnicowanie komórek

–

ogólnie

–

hamują proliferację

–

indukują różnicowanie komórek

–

hamują proces krwiotowrzenia

–

hamują ekspresję protoonkogenów związanych ze
wzrostem komórek (myc, fos, ras)

–

IFN-γ

–

silniejsze działanie od pozostałych

–

wykazuje synergizm z innymi

–

hamuje kriwotowrzenie do tego stopnia → możliwość
niedokrwistości aplastycznej

–

stymuluje różnicowanie kom. mieloidalnych → monocyty

–

hamuje powstawanie naczyń krwionośnych

–

wzmaga ekspresję cząsteczek odhezyjnych

–

różnicowanie lim. B

–

stymulacja syn. przeciwciał jednych klas i
hamowanie syntezy innych klas

–

zastosowanie terapeutyczne

–

ogólnie

–

leczenie chorób wirusowych

–

leczenie chorób nowotworowych

–

szczepienia autogenicznymi komórkami nowotworowymi z
transfekowanym genem dla IFN-γ

–

choroby autoimmunizacyjne

–

choroby alergiczne

–

łączenie IFN z (w terapii)

–

TNF

–

limfotoksyną

–

chemioterapią

–

radioterapią

–

przeciwciałami nowotworowymi

–

IFN-α (podawane w terapii)

–

nowotowrów

–

białaczka włochatokomókowa

–

przewlekła białaczka szpikowa

–

szpiczak

–

czerniak złośliwy

–

rak nerki

–

rak pęcherza (podanie dopęcherzowe)

–

rak jajnika (podanie dootrzewnowe)

–

wirusowego zapalenia wątroby typu B, C i D

–

zakażeń narządów płciowych ludzkim wirusem brodawczaka
(HPV)

–

wirusowego zapalenia mózgu

–

wściekliźnie

–

zakażeń cytomegalowirusem

–

zakażeń wirusem opryszczki

–

IFN-α + pochodne kwasu retinowego (podawane w terapii)

–

rak skóry

–

rak szyjki macicy

–

IFN-γ (podawane w terapii)

–

przewlekłej choroby ziarnianiakowej

–

atopowego zapaleni skóry

–

gruźlicy opornej na leki

–

choroby kala-azar (leiszmanioza trzewna)

–

IFN-β (podawane w terapii)

–

stwardnienia rozsianego

–

komplikacje w terapiach

–

oporność (ze względu na pojawienie się przeciwciał)

–

objawy uboczne

–

grypopodobne
–

podwyższona temperatura

–

przyspieszona czynność serca

–

bóle głowy

–

bóle mięśniowe

–

bóle kostne

–

ze strony ośrodkowego układu nerwowego
–

zaburzenia koncentracji

–

zaburzenia pamięci

–

splątanie

–

depresja

–

ze strony przewodu pokarmowego
–

nudności

–

wymioty

–

biegunki

–

brak łaknienia

–

wyniszczenie

–

zaburzenia za strony nerek i krwiotworzenia

–

IL-10

–

informacje ogólne

–

należy do cytokin

–

receptory dla cytokin typu 2

–

budową przypomina interferon

–

wytwarzana przez

–

głównie limofcyty T (szczególnie Th2)

–

limofcyty B

–

monocyty

–

makrofagi

–

keratynocyty

–

właściwości immunosupresyjne

–

hamuje odpowiedź typu komórkowego

–

hamuje odpowiedź zapalną

–

funkcja

–

hamowanie wytwarzania cytokin przez limfocyty Th1, szczególnie
IFN-γ i IL-2

–

hamowanie powstawania limfocytów Th1 pobudzonych przez
antygen

–

hamowanie wytwarzania przez monocyty i makrofagi cytokin,
szczególnie: IL-1α , IL-6, IL-8, IL-12, G-CSF, GM-CSF, TNF, a
także reaktywnych związków tlenowych i tlenku azotu

–

hamowanie ekspresji czateczek MHC II na monocytach i
zmniejszenie tych komórek do prezentacji antygenów

–

stymulacja wytwarzania anagonisty receptora dla IL-1

–

zastosowanie

–

niektóre leki przeciwzapalne pobudzają synteze

–

gen BCRF1 = gen dla IL-10 -> białko BCRF1 = IL-10

–

większe szanse przeżycia dla wirusa

–

blokowanie IL-10 -> korzystne efekty w próbach leczenia SLE
(Toczeń rumieniowaty układowy)

–

próba stosowania IL-10 w leczeniu łuszczycy, choroby Crohna i w
hamowaniu odrzucania przeszczepów allogenicznych u ludzi (brak
skuteczności)

–

IL-2
–

informacje ogólne

–

uwalnia przez lim. Th i Tc (głównie przez Th1)

–

ekspresję wzmaga syg. Kostymulujący (CD28)

–

funkcja

–

regulacja aktywności limfocytów

–

ochrona przed autoimmunizacją

–

czynnik aktywujący lim. T regulatorowych

–

pobudzanie proliferacji lim. Tc CD8+ (rozpoznających antygen)

–

czynnik wzrostu dla lim. Th i kom. NK

–

indukcja wytwarzania innych cytokin

–

IFN-gamma

–

limfotoksyn

–

samej siebie

–

IL-6

–

GM-CSF

–

hamowanie odpowiedzi immunologicznej

–

wygaszanie odpowiedzi immunologicznej po eliminacji antygenu

–

indukuje ekspresję CTLA-4 (cząsteczka kostymulująca, hamująca) i FasL
(indukuje apoptozę)

–

receptor dla IL-2

–

występowanie

–

aktywne lim. T i B

–

pobudzone monocyty

–

budowa

–

trzy formy

–

trzy łańcuchy

–

alfa (CD25)

–

beta (CD122)

–

największa rola w przekazywaniu sygnału

–

gamma (CD132)

–

mutacja → brak ekspresji → ciężki złożony
niedobór odporności

–

występuje w receptorach dla innych cytokin (IL:
4, 7, 9, 15, 21)

–

formy

–

I → funkcjonalny receptor o dużym powinowactwie

–

łańcuchy - alfa, beta, gamma

–

występuje wyłącznie na pobudzonych lim. T i B oraz na
10% spoczynkowych kom. NK

–

II → funkcjonalny receptor o pośrednim powinowactwie

–

łańcuchy – beta, gamma

–

III → niefunkcjonalny (nie przewodzi sygnału) receptor o małym
powinowactwie

–

łańcuch - alfa

–

procesy pobudzane przez IL-2

–

proliferacja lim. Regulatorowych

–

proliferacja lim. T (głównie Tc)

–

różnicowanie lim. T w kierunku limfocytów Tc

–

proliferacja i różnicowanie lim. B w kooperacji z IL-4, IL-5

–

inhibicja syntezy IL-2

–

lek immunosupresyjny

–

cyklosporyna

–

takrolimus

–

zastosowanie kliniczne

–

leczenie nowotworów (rak nerki, czerniak złośliwy)

–

mała skuteczność

–

objawy uboczne

–

wysokie koszty leczenia

–

kojarzenie z chemioterapią, cytokinami (IFN-alfa, TNF)

–

immunoterapia

–

białaczka ATL

–

wysoka ekspresja rec. IL-2R na białaczkowych lim. T

–

sprzęganie przeciwciał z toksynami i radioizotopami przeciw IL-2R

–

w chorobach z ekspresją IL-2R na kom. nowotworowych

–

białaczka włochatokomórkowa

–

niektóre postacie chłoniaków

–

przewlekła białaczka limfatyczna

–

hamowanie ostrego odrzucania przeszczepu allogenicznego

–

leczenie chorób autoimmunizacyjnych (reumatoidalne zapalenie stawów)
(pobudzone lim. T i B → rec. o wysokim powinowactwie do IL-2)

TERAPEUTYCZNE ZASTOSOWANIE CYTOKIN
Cytokiny, ze względu na swoją immunomodulującą rolę, są coraz powszechniej stosowane w
terapii. Niestety, ich stosowanie nie jest tak proste, jak wydawało się dawniej. Ze względu na
złożoność sieci cytokin, wprowadzenie dodatkowej cytokiny lub zmiana stężenia jednej z nich w
ustroju może spowodować rozregulowanie całego systemu. Ponadto, plejotropowość cytokin
powoduje, że mogą one wykazywać silne efekty uboczne

–

przeciwwirusowe właściwości interferonów - leczenie zapalenia wątroby typu C

–

IL-1 nie może być stosowana bezpośrednio, gdyż jest silnym stymulatorem procesu
zapalnego, próbuje się jednak wykorzystywać jej fragmenty które wykazują zdolności
immunomodulujące bez indukowania zapalenia

–

immunosupresyjne efekty IL-10 próbuje się wykorzystać w chorobach o podłożu
zapalnym oraz w hamowaniu odrzucania przeszczepu

–

G-CSF może być stosowany w leczeniu niedoboru granulocytów

KOMÓRKI LAK I TIL

–

komórki LAK

–

duże ziarniste

–

komórki cytotoksyczne

–

subpopulacja komórek NK

–

populacja heterogenna

–

dominują kom. o cechach aktywnych kom. NK (CD3

-

CD16

+

)

–

cechy lim. T

–

cechy lim. NKT

–

aktywowane przez limfokiny

–

mechanizm cytotoksycznych podobny jak w kom. Tc czy NK

–

perforyny

–

ganzymy

–

uzyskiwane w warunkach doświadczalnych

–

powstają pod wpływem dużych stężeń IL-2 z kom. NK

–

wykazują zwiększoną potencję do niszczenia

–

wykazują szerszy zakres działania

–

wykazują efekt cytotoksyczny wobec świeżo izolowanych autologicznych
komórek nowotworowych

–

rola w zwalczaniu komórek nowotworowych

–

cechy charakterystyczne

–

cytotoksyczność jest niezależna od kompleksu MHC

–

cytotoksyczność jest bardziej efektywna w stosunku do komórek guza
niż własnych

–

fenotypowe markery powierzchniowe są charakterystyczne dla tzw.
non-MHC-killer cells i mogą być zarówno DC3

+

jak i CD3

-

–

prezentują antygeny CD16

+

CD56

+

, CD11b

–

komórki TIL (lim. TIL)

–

informacje ogólne

–

limfocyty naciekające guz

–

najskuteczniejsza działającą in vivo populacja limfocytów

–

migrują swoiście do guza

–

mogą rozpoznawać antygeny guza

–

możliwość wbudowania w genom genów dla TNF lub IL-2
(zwiększenie efektu cytotoksycznego)

–

ulegając aktywacji wyrażają na swojej powierzchni receptor Fas
(CD95)

–

wrażliwe na indukcję apoptozy

–

niektóre komórki nowotworowe wyrażają Fas - ligand przez co
prowadzą do apoptozy tych limfocytów, z kolei na powierzchni
aktywowanych limfocytów dochodzi również do ekspresji Fas - ligand,
co prowadzi do bratobójczej śmierci

–

komórki nowotworowe mogą wydzielać czynniki hamujące kom. TIL

–

mechanizm indukcji lizy guza

–

bezpośredni

–

pośredni

–

uwalnianie

–

IFN-γ

–

TNF-α

–

GM-CSF

–

wykazują bezpośrednie działanie cytotoksyczne

–

niszczenie błon cytoplazmy

–

penetracja lim. do wnętrza kom. i niszczenie jądra

–

cechy charakterystyczne

–

czas życia ponad 4 tygodnie

–

możliwość hodowli w obecności IL-2

–

przewaga lim. o fenotypie CD3

+

CD4

+

CD8

+

–

wzrost wrażliwości na lizę spowodowaną TIL po inkubacji komórek
guza z IFN-γ

–

zahamowanie lizy wywołanej przez TIL przeciwciała przeciwko
CD3

+

lub MHCII

–

liza autologicznego guza przez TIL in vitro

CHARAKTERYSTYKA METOD IMMUNOENZYMATYCZNYCH ELISA

–

metody oznaczania antygenów i przeciwciał z użyciem znaczników (zasada tych
metod)

–

podłoże zawierające przeciwciało (1) swoiste względem antygenu

–

nałożenie antygenu

–

związanie antygenu z przeciwciałami (1) podłoża

–

wprowadzenie przeciwciał (2) swoistych względem antygenu

–

znakowanych (metoda bezpośrednia)

–

nieznakowanych (metoda pośrednia)

–

wprowadzenie znakowanych przeciwciał (3) swoistych
względem przeciwciał (2)

–

efekt końcowy

–

fluorescencja

–

powstawanie barwnych produktów

–

określenie natężenia barwy → ustalenie stężenia antygenu

Kolejne etapy nakładanie powinny być poprzedzane płukaniem w celu usunięcia niezwiązanych
cząsteczek.

Najczęściej stosowane enzymy

–

fosfataza alkaliczna(substrat: fosforan p-nitrofenolu)

–

peroksydaza chrzanowa(substrat: tetrametylobenzydyna)

–

oksydaza glukozowa (substrat: kwas 5-aminosalicylowy).

–

podział i przebieg metod immunoenzymatycznych ELISA

–

pośredniej

–

tańsza, bardziej pracochłonna

–

przeciwciało monoklonalne rozpoznające swoiście antygen nie jest
znakowane

–

znakowane jest natomiast przeciwciało drugorzędowe przyłączające
się do przeciwciała pierwszorzędowego, rozpoznające dany izotyp

–

bezpośredniej

–

duża szybkość, wysoka cena

–

swoiste przeciwciało jest już wyznakowane enzymem

Jeżeli zatem do wykrycia antygenu używamy swoistego przeciwciała klasy IgG, to drugie
przeciwciało musi rozpoznawać właśnie przeciwciała klasy IgG, niezależnie od tego, jaką
wykazują one specyficzność. Zaletą tej metody jest to, że nie trzeba znakować specyficznych
względem antygenu przeciwciał. Pozwala to na użycie różnych przeciwciał pierwszorzędowych,
bez potrzeby dodatkowych manipulacji związanych z ich znakowaniem, po czym przeciwciała te
mogą zostać wykryte za pomocą zawsze takich samych przeciwciał znakowanych.

–

kanapkowej / podwójnego wiązania

–

określanie stężenia danego białka (antygenu) w badanej próbce

–

antygen wiązany jest pomiędzy dwiema "warstwami" przeciwciał

–

umieszczenie specyficznego względem danego antygenu przeciwciała
na fazie stałej, np. płytce

–

wypłukanie przeciwciał, które nie związały się z płytką

–

dodanie badanego materiału

–

związanie poszukiwanego białka z przeciwciałem związanym z płytką

Jak nietrudno zauważyć, jeśli w owym materiale znajduje się poszukiwane białko, będzie się ono
łączyć do przeciwciał związanych z płytką. Widać tutaj, jak ważna jest specyficzność przeciwciała,
od niej bowiem zależy, czy dany antygen zostanie związany i czy nie nastąpi sfałszowanie testu w
wyniku związania innych, podobnych białek.

–

ponowne przepłukanie

Teoretycznie więc na płytce powinny pozostać jedynie przeciwciała, a jeżeli badany antygen był
obecny - do niektórych przynajmniej przeciwciał powinien być przyłączony antygen. W tej chwili
antygen jest już wyodrębniony z mieszaniny, dzięki użyciu specyficznego przeciwciała, jednak
osoba przeprowadzająca badanie nie jest jeszcze w stanie stwierdzić, czy tak się rzeczywiście
stało.

–

dodanie kolejnego przeciwciała wyznakowanego enzymem
(specyficzne względem poszukiwanego antygenu, jednak rozpoznaje
inny region cząsteczki białkowej)

Dzięki temu przeciwciało użyte do wychwycenia antygenu nie blokuje przeciwciała znakowanego
enzymem.

–

ponowne przepłukanie

–

uzyskanie struktury kanapki

–

antygen pomiędzy dwiema warstwami przeciwciał

–

dodanie substratu dla enzymu związanego z przeciwciałem

–

konkurencyjnej

Wykrywanie swoistych przeciwciał testem ELISA

Wspomniany już test podwójnego wiązania służy do wykrywania danego antygenu za pomocą
przeciwciał. Sytuację można jednak odwrócić i wykryć przeciwciało za pomocą danego
antygenu, co ma duże znaczenie w diagnostyce (np. wykrywanie przeciwciał anty-HIV w
przypadku badań na obecność tego wirusa w organizmie chorego). W odróżnieniu jednak od
testu podwójnego wiązania, wykrywanie przeciwciał można wykonać jedynie testem pośrednim.

Wykrycie przeciwciał metodą ELISA

W celu wykrycia przeciwciał należy opłaszczyć fazę stałą antygenem (1), przeciwko któremu
skierowane są poszukiwane przeciwciała. W przypadku zastosowań diagnostycznych dostępne
są zwykle gotowe, opłaszczone antygenem płytki. Na tak przygotowane podłoże nanosi się
surowicę pacjenta i po odpowiednim czasie inkubacji płytkę się przepłukuje. Jeżeli przeciwciała
skierowane przeciwko antygenowi znajdowały się w surowicy, zwiążą się one z antygenem na
płytce (2). Za pomocą drugiego przeciwciała lub innego wyznakowanego ligandu można nie
tylko wykryć przeciwciała, ale nawet określić ich klasę (4, 5), co może dostarczyć dodatkowych
informacji o chorobie lub danych epidemiologicznych (np. obecność tylko przeciwciał IgM
świadczy o tym, że chory przechodzi pierwsze w życiu zakażenie danym drobnoustrojem, zaś
obecność IgG świadczy o kolejnym zakażeniu).

–

faza stała opłaszczona antygenem

–

dodanie mieszanki badanej surowicy i specyficznego względem
danego antygenu przeciwciała monoklonalnego wyznakowanego
enzymem

–

współzawodnictwo pomiędzy przeciwciałami w surowicy, a
przeciwciałem znakowanym

W odróżnieniu od poprzednich metod natężenie reakcji enzymatycznej będzie odwrotnie
proporcjonalne do stężenia przeciwciał w surowicy, gdyż im większe będzie ich stężenie, tym
mniej znakowanego przeciwciała przyłączy się do antygenu umieszczonego na fazie stałej.

Stosowana jest również alternatywna metoda, w której faza stała jest opłaszczona
przeciwciałem, natomiast rywalizacja o miejsca wiążące przeciwciał zachodzi między
standaryzowanym, wyznakowanym antygenem, a antygenem zawartym w badanym materiale.
Podobnie jak w wersji ze znakowanym przeciwciałem, także tutaj sygnał jest odwrotnie
proporcjonalny do stężenia badanego antygenu.

–

zastosowanie metod ELISA w immunodiagnostyce

–

diagnostyce chorób wirusowych.

–

HIV

–

wirusy zapalenia wątroby typu B i C

–

rozróżnianie poszczególnych serotypów wirusa grypy

–

wykrywanie zakażeń bakteryjnych

–

Helicobacter pylori (związana z powstawaniem wrzodów żołądka)

–

Treponema pallidum (krętka wywołującego kiłę)

–

wykrywanie specyficznych przeciwciała związanych z wystąpieniem chorób
autoimmunologicznych

–

autoimmunologiczne zapalenie wątroby

–

reumatoidne zapalenie stawów

–

diagnostyka nowotworów

WIKI
Sieć cytokin powstaje w wyniku istnienia szeregu cytokin i odpowiadających na ich działanie
komórek (lub tkanek) docelowych. Interakcja między nimi zachodzi poprzez łączenie się danej
cytokiny ze specyficznym dla niej błonowym receptorem. Receptory odznaczają się bardzo znaczną
czułością dlatego stężenia cytokin rzędu pikomoli już wywierają efekt w komórkach docelowych,
który polega na wpływie poprzez wewnątrzkomórkowe mechanizmy sygnałowe na ekspresję
pewnych genów.

Działanie sieci cytokin polega również na tym, że dana cytokina może wpływać z kolei na
wytwarzanie i działanie całego szeregu innych cytokin.

Nie każda komórka jest w stanie reagować na daną cytokinę, nie każda także może tę cytokinę
produkować. Działanie sieci cytokin jest zatem uzależnione od wielu czynników, będących
kombinacją ilości cytokin, receptorów dla cytokin i rodzajów komórek. Nawet drobne zmiany w
jednym miejscu sieci cytokinowej mogą wywoływać całkowicie inne reakcje układu
odpornościowego. Jeżeli będziemy mieli np. do czynienia z cytokinami, które wykazują efekt
redundancji w stosunku do trzech różnych typów komórek, ale w stosunku do czwartego typu
będą wykazywać antagonizm, to w rezultacie ten czwarty typ komórek może wydzielać zupełnie
inne cytokiny. One z kolei mogą wpływać na inne komórki, wywołując kolejne efekty. W ten
sposób różnica w działaniu na pojedynczy rodzaj komórek może w rezultacie doprowadzić do
kolejnej, nieco poważniejszej zmiany, co skutkuje powstaniem całkowicie innej sytuacji niż ta,
którą można by otrzymać, stosując na początku drugą cytokinę.