Cytokiny i czynniki wzrostowe

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

Regulują wszystkie ważne procesy biologiczne:

•

wzrost komórki i jej aktywację

•

proces zapalenia

•

odporność

•

naprawę tkanek

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

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

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

•

limfokiny - wytwarzane przez limfocyty

•

monokiny - przez monocyty

pomi

ędzy jakimi komórkami działają:

•

pomiędzy leukocytami - interleukiny

jaką funkcję stymuluja:

•

erytropoetyna reguluje erytropoezę

Podstawowe właściwości cytokin:

Charakterystyczne cechy cytokin:

•

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

•

redundancja - właściwość różnych cytokin do wywierania takiego samego efektu

•

działanie antagonistyczne - blokowanie efektów biologicznych

•

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

•

zdolność do indukowania sprzężeń zwrotnych dodatnich lub ujemnych

Cytokiny mogą działać na:

•

komórki które je wydzielają (działanie autokrynowe )

•

komórki znajdujące się w najbliższym sąsiedztwie (działanie parakrynowe)

•

komórki znajdujące się w innych narządach (działanie endokrynowe)

Receptory dla cytokin:

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

Cechą receptorów jest obecność :

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

ligandów oraz za sposób przekazywania sygnałów po związaniu cytokiny

2.

wewnątrzkomórkowych domen, odpowiedzialnych za inicjow

anie sygnałów w komórce

Receptory dla cytokin :

1.

receptory o budowie immunoglobulinopodobnej

2.

receptory dia cytokin klasy I (dla hematopoetyn)

3.

receptory dla cytokin klasy II ( dla interferonów )

4.

receptory dla cząsteczek nadrodziny TNF

5.

receptory sprzężone z białkiem G (dla chemokin)

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

2. mają w części zewnątrzkomórkowej 2 rodzaje domen:

a) zawierają 4 cysteiny
b) występuje sekwencja WSXWS (W - tryptofan. S - seryna, X - dowolny aminokwas )

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

4. tworzą trimery

5. obejmuje cząsteczki siedmiokrotnie przecinające błonę komórkową

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

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

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

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

zainicjowania przekazywania sygnałów.

INTERLEUKINY

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

Interleukina 1

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

rozumiana jest IL-1beta. Jest ona głównym regulatorem odpowiedzi immunologicznej i zapalnej. Geny
kodujące DNA dla IL-1a i IL-1beta znajdują się w chromosomiach. Jest wydzielana głównie przez monocyty i
makrofagi z różnych tkanek.

Interleukinę 1 mogą również wydzielać:

•

chondrocyty

•

keratynocyty

•

komórki Langerhansa

•

komórki glejowe

•

komórki mezangium

•

komórki śródbłonka

•

limfocyty B i T (w małych ilościach)

Najefektywniejszym czynnikiem indukującym jej powstawanie są liposacharydy ścian komórkowych
bakterii G (-). Innymi induktorami są:

•

wirusy, bakterie, drożdże

•

produkty mikroorganizmów: egzotoksyny

•

sama IL-1, IL-2, IL-3, IL-12

•

TNF

•

fragment C5a dopełniacza

Wykryto 2 receptory dla IL-1:

.

1

na limfocytach T i fibroblastach

.

2

na limfocytach B

Obydwa należą do nadrodzny immunoglobulin.

Procesy stymulowane przez IL-1:

.

1

limfocyty T - synteza IL-2 i receptorów dla niej

.

2

limfocyty B - synteza przeciwciał

.

3

powstawanie neutrofilów i monocytów

.

4

chemotaksja neutrofilów i monocytów

.

5

wydzielanie PAF, NO, PGD

.

6

synteza białek ostrej fazy w wątrobie

.

7

resorpcja i przebudowa kości

.

8

katabolizm w komórkach mięśniowych

.

9

wzrost temperatury ciała 10.senność I jadłowstręt

Aktywność biologiczna IL-1 i jej rola w patogenezie chorób

1. Wpływ na procesy odpornościowe

:

•

aktywuje limfocyty

•

receptory stwierdzono na spoczynkowych limfocytach TiB

•

jest stymulatorem limfocytów T poprzez wydzielanie IL-2

•

wpływ na limfocyty B mniej udokumentowany; poprzez IL-4 dochodzi do różnicowania limfocytów B
oraz wytwarzanie przeciwciał

2.

Wpływ na układ krwiotwórczy:

•

oddziałuje na układ krwiotwórczy pośrednio poprzez wytwarzanie czynników stymulujących wzrost
kolonii (G-CSF, GM-CSF), czynnika martwicy nowotworów (TNF), IL-2 i lL-6,

3.

Działanie przeciwnowotworowe:

•

jest to działanie pośrednie poprzez IL-2 oraz działanie bezpośrednie - efekt cytostatyczny a nawet
cytotoksyczny wobec niektórych komórek nowotworowych

•

IL-1 jest czynnikiem wzrostowym w białaczkach szpikowych oraz czynnikiem stymulującym
tworzenie przerzutów w guzach litych.

•

prowadzi do wystąpienia działań niepożądanych: gorączki, bólów mięśniowo-stawowych, bólów
głowy, kacheksji.

•

próbuje się uzyskać fragmenty cytokiny o właściwościach immunostymulacyjnych i słabiej
indukujących zmiany zapalne - takim fragmentem jest pochodna obejmująca aminokwasy od 163-

171 IL-1.

Interleukina 2

Uwalniana jest przez limfocyty Th w mniejszym stopniu przez Tc

Czynność IL-2:

•

Pobudza proliferację Iimfocytów T cytotoksycznych CD8, które rozpoznały antygen

•

Pobudza różnicowanie limfocytów T w kierunku limfocytów Tc

•

Pobudza prolifercję i różnicowanie limfocytów B

•

Pobudza aktywację i proliferacje komórek NK Indukuje wytwarzanie innych cytokin: IFN-y, lL-2 (siebie
samej), lL-6 GM-CSF

Receptory dla IL-2 występują na:

•

aktywowanych limfocytach T i B

•

pobudzonych monocytach

Istnieją 3 formy receptorów dla IL-2:

1. niefunkcjonalny (nie przewodzący sygnału) o małym powinowactwie składaiący się z łańcucha alfa
2. Funkcjonalny o pośrednim powinowactwie złożony z łańcucha beta i gamma
3. Funkcjonalny o dużym powinowactwie złożony z łańcucha alfa, beta i gamma

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

spoczynkowych NK.

IL-2 jest ważnym mediatorem w chorobach autoimmunizacyjnych.

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

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

immunologicznej po wyeliminowaniu antygenu poprzez przerwanie sygnałów przekazywanych przez TCR.
(Próbowano doguzowo podawać IL-2 lub kojarzyć ją z cytostatykami lub TNF-gamma).

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

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

do stylmulowania i proliferazy komórek NK i limfocytów Tc.

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

•

rzekomogrypowe

•

zespół zwiększonej przepuszczalności naczyń: obrzęki, duszność, hipotonia, uszkodzenie mięśnia
sercowego: bradykardia, zaburzenia rytmu i przewodnictwa, ostra niewydolność nerek: oliguria lub anuria,

zwiększone stężenie kreatyniny w surowicy krwi.

•

zaburzenia przewodu pokarmowgo: nudności, wymioty, wzrost aminotransferaz

•

zmiany w układzie krwiotwórczym, leukopenia, niedokrwistość

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

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

zdolności zabijania komórek nowotworowych.

TNF

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

krwotoczną martwicę guza nowotworowego. Wytwarzanie tego czynnika, nazwanego czynnikiem martwicy
nowotworów (ang. tumor necrosis factor, TNF-a, dalej nazywanego TNF) indukowano poprzez injekcję
zwierzętom doświadczalnym lipopolisacharydów (LPS) bakterii Gram-ujemnych i/lub BCG.

Aktywność biologiczna TNF:
TNF jest cytokiną o pleiotropowym zakresie działania. Jego podstawową właściwością jest działanie
cytotoksyczne/cytostatyczne wobec wielu typów komórek nowotworowych. Komórki prawidłowe nie są
niszczone pod wpływem cytokiny.
Jest jednym z podstawowych mediatorów reakcji zapalnych o charakterze ogólnym i miejscowym.

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

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

chorobom nowotworowym i infekcyjnym.

TNF-a zwany jest TNF
TNF-beta to limfotoksyna a ( LT-a )
TNF wydzielany jest głównie przez monocyty i makrofagi.

TNF może być również produkowany przez :

•

aktywowane limfocyty T

•

limfocyty B

•

komórki NK

•

megakariocyty

•

komórki mikrogleju

•

komórki tuczne

•

komórki mięśni gładkich naczyń

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

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

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

Czynnikami pobudzającymi syntezę TNF mogą być również:

•

enterotoksyna A gronkowcowa

•

egzotoksyna A paciorkowcowa

•

streptolizyna O

•

wirusy - Coxackie B3, opryszczki

•

składowe dopełniacza gł. C5a

•

antygeny grzybicze i pasożytnicze

•

lL-1 i IL-2

•

INF-γ

Receptory TNF

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

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

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

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

Receptory te różnią się od siebie:

•

masą

•

stopniem glikozylacji

•

powinowactwem do TNF

•

budową części wewnątrzkomórkowej

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

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

a odpowiedzią komórki na TNF.
TNF-R2 wiąże formę błonową TNF
TNF-R1 wiąże formę błonową i rozpuszczalną TNF.

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

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

przeciwnowotworowe.

Wpływ TNF na układ odpornościowy:

Jest jedną z głównych cytokin odpowiedzi zapalnej i immunologicznej.
Gwałtowne wydzielanie dużych ilości TNF powoduje:

•

objawy wstrząsu

•

wzrost wydzielania hormonów katabolicznych

•

objawy ostrej niewydolności oddechowej

•

martwicę w obrębie przewodu pokarmowego

•

krwotok do nadnerczy

•

zespół śródnaczyniowego wykrzepiania

•

wysoką gorączkę

Przewlekłe wydzielanie niewielkich ilości TNF powoduje:

•

utratę masy ciała

•

jadłowstręt - wpływ na ośrodkowe mechanizmy sytości i pragnienia

•

katabolizm białek i lipidów

•

powiększenie wątroby i śledziony

•

insulinooporność - zaburza gospodarkę węglowodanową,

•

powoduje uszkodzenie komórek beta trzustki

•

zmiany w ścianie wewnętrznej tętnic prowadzące do zmian miażdżycowopodobnych

Działanie TNF na układ immunologiczny:

1. wzmaga proliferację i różnicowanie limfocytów B oraz limfocytów T

2. stymuluje proliferację i cytotoksyczność komórek NK

3. działa chemotaktycznie na monocyty i neutrofile

4. wzmaga cytotoksyczność monocytów i makrofagów

5. aktywuje neutrofile, zwiększając ich właściwości fagocytarne

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

cytotoksyczne neutrofili

7. aktywuje cytotoksyczność eozynofllów wobec pierwotniaków

W wyniku wielokrotnego podawania TNF może dojść do supresji odpowiedzi komórkowej i osłabienia
aktywności komórek NK.

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

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

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

•

komórki śródbłonka naczyń,

•

komórki hematopoetyczne szpiku kostnego

•

osteoblasty i osteoklasty

•

komórki maziówki

•

fibroblasty

•

komórki mięśni poprzecznie prążkowanych

•

adipocyty

•

leukocyty, ze szczególnym zakresem oddziaływań wobec neutrofilów.

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

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

Komórki śródbłonka

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

Niestymulowne komórki śródbłonka naczyniowego stale syntetyzują i uwalniają międzykomórkowe molekuły

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

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

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

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

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

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

Komórki śródbłonka odpowiadają na TNF wytwarzaniem czynnika aktywującego płytki krwi (platelet-activating
factor, PAF), endoteliny-1, redukują syntezę trombomoduliny. Potęgowanie właściwości prokoagulacyjnych

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

PAI-2).

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

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

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

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

komórek

Komórki krwi obwodowej i hematopoetyczne szpiku

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

zróżnicowanych w kierunku szeregu granulocytarno-makrofagalnego oraz komórek szeregu erytrotdalnego

pozyskanych od zdrowych dawców

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

białaczkę szpikową. Po ekspozycji in vitro na TNF w dawce 2 ug/ml hodowli ponad połowa komórek
białaczkowych wykazywała cechy uszkodzenia oceniane metodą fluorymetrii przepływowej. Wykazano

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Komórki kości, maziówki i fibroblasty

W przebiegu choroby nowotworowej często obserwuje się hiperkalcemię, zespół kliniczny spowodowany

zaburzeniami w wymianie wapnia pomiędzy tkanką kostną, nerkami i przewodem pokarmowym. TNF jest

jednym z czynników odpowiedzialnych za pobudzenie osteoklastów, co hamuje proces budowy kości i nasila

ich resorpcję. TNF stymuluje powstawanie komórek podobnych do osteoklastów z komórek progenitorowych

układu krwiotwórczego W płynie maziowkowym chorych na RZS oraz inne artropatie stwierdzono obecność

TNF, INF-alfa i -gamma.
Dowodzi to udziału cytokiny w procesach zapalnych toczących się w obrębie stawów. TNF biorąc udział w

procesach zapalnych oddziaływuje na komórki tkanki łącznej, głównie fibroblasty i jest odpowiedzialny za

degradację substancji międzykomórkowej w wielu kolagenozach.

Komórki tkanki tłuszczowej
Podstawowym efektem oddziaływania TNF na komórki tkanki tłuszczowej jest zahamowanie syntezy lipazy

lipoproteinowej, kluczowego enzymu metabolizmu tłuszczów. Stanowi to jedną z przyczyn wyniszczenia

obserwowanego w przebiegu przewlekłych procesów zapalnych czy zaawansowanych chorób nowotworowych.

Pod wpływem TNF w dojrzałych adipocytach dochodzi również do supresji kilku innych enzymów biorących

udział w przemianach lipidów, w tym dehydrogenazy , karboksylazy acetylo-CoA, syntetazy kwasów

tłuszczowych, oraz białka wiążącego kwasy tłuszczowe. Supresja lipazy lipoproteinowej odbywa się na

poziomie transkrypcji jest procesem odwracalnym i zachodzi nie tylko w tkance tłuszczowej. W badaniach in

vitro wykazano, że mysie makrofagi otrzewnowe hodowane w obecności TNF po upływie 48 godz. redukują o

69% aktywność lipazy lipoproteinowej. Natomiast usunięcie TNF z układu doświadczalnego powoduje po

upływie 60 godz. powrót aktywności enzymu do wartości wyjściowych. Efektem działania TNF jest nasilanie

procesu lipolizy wewnątrzkomórkowej w adipocytach.

Oddziaływanie TNF na neutrofile
Opisując spektrum aktywności biologicznej TNF należy zwrócić uwagę na szczególną rolę, jaką cytokina
spełnia oddziaływując na granulocyty, głównie neutrofile.

Są to komórki, które biorą udział w nieswoistych reakcjach odpornościowych, procesach zapalnych,

niedokrwiennym uszkadzaniu tkanek i narządów. Neutrofile określane jako pierwsza linia obrony w walce
organizmu z czynnikami inwazyjnymi pełnią swoją funkcję przede wszystkim we wczesnej fazie reakcji
zapalnej. Po upływie 12-24 godz. w nacieku zapalnym ich udział ulega znacznemu ograniczeniu na rzecz
limfocytów i monocytów/makrofagów. Neutrofile odgrywają główną rolę jako komórki efektorowe w

odpowiedzi ustroju na wniknięcie drobnoustrojów. Reakcja zapalna zachodzi w wyniku interakcji neutrofilów z

innymi komórkami, głównie monocytami/makrofagami i limfocytami. Ich aktywność biologiczna jest wspierana

poprzez bezpośrednie oddziaływania międzykomórkowe, mediatory uwalniane w miejscu reakcji lub w wyniku

działania wielu cytokin, które mogą działać pobudzająco lub modyfikować ich reaktywność.

Bezpośredni wpływ TNF na neutrofile manifestuje się:

•

ekspresją molekuł adhezyjnych

•

wzrostem zdolności do adhezji, adherencji, agregacji i fagocytozy

•

degranulacją

•

aktywacją wybuchu tlenowego

Zmiany ilościowe (limfocytów i neutrofili)

Pod wpływem TNF obserwowane są istotne zmiany w ilości leukocytów krwi obwodowej. Podanie dożylne TNF
szczurom powoduje po upływie 90 min limfocytopenię i neutrofilię we krwi obwodowej. Neutrofilia poprzedzona

jest przejściową neutropenią, obserwowaną po 30 min. od podania TNF i powodowana jest wzrostem

wytwarzania i uwalniania neutrofilów w szpiku kostnym. Po upływie 6 godz, od podania TNF obserwuje się

drugą fazę neutrofilii o mniejszym nasileniu.

Adhezja i adherencja
Na modelu in vitro wykazano, że TNF zwiększa adherencję ludzkich neutrofilów krwi obwodowej do komórek

śródbłonka. Wzrost adhezji neutrofilów do komórek śródbłonka jest zależny od zwiększonej pod wpływem TNF

ekspresji molekuł adhezyjnych. Syntetyzowana przez neutrofila molekuła CD11b związana jest z

ziarnistościami pierwotnymi, ulegającymi degranulacji po stymulacji komórki. Proces adherencji neutrofilów,

głównie in vivo należy rozpatrywać w kontekście zmian zachodzących jednocześnie w komórkach śródbłonka,

ekspresji molekuły ICAM-1 i/lub zmian powinowactwa w układzie ligand-receptor. Hamowanie ekspresji

molekuł adhezyjnych na powierzchni neutrofila, głównie podjednostki beta (CD18) obserwuje się pod wpływem

deksametazonu.

Procesowi adherencji neutrofilów towarzyszy obniżenie poziomu wewnątrzkomórkowego cAMP.

Nasilenie zjawiska adherencji neutrofilów do komórek śródbłonka naczyń z następową neutropenią obserwuje

się w przebiegu wstrząsu septycznego i septycznego uszkodzenia narządów, szczególnie w przebiegu zespołu

błon szklistych u dorosłych.

Chemotaksja

Proces adherencji neutrofilów do komórek śródbłonka jest wstępem do opuszczania przestrzeni naczyniowej.

Zjawisko jest upośledzone przy braku gradientu czynnika chemotaktycznego lub gdy komórki śródbłonka nie

są pobudzone. Wpływ cytokiny na chemotaksję neutrofilów nie jest ostatecznie wyjaśniony.

Wykazano, że TNF silnie hamuje chemotaksję neutrofilów wobec gradientu C5a, LTB4 czy lL-8,

Wybuch tlenowy

Proces wybuchu tlenowego jest jednym z mechanizmów uruchamianych przez neutrofila dla niszczenia

czynników obcych, głównie drobnoustrojów.

Jego produkty, wysoce reaktywne wolne rodniki i aktywne postacie tlenu powodują również utlenianie lipidów,

inaktywację białek i enzymów, a w konsekwencji zmiany destrukcyjne komórek i narządów.

Indukowanie wybuchu tlenowego i generowanie wolnych rodników oraz aktywnych postaci tlenu zachodzi

bezpośrednio pod wpływem TNF.

Posługując się metodą chemiluminescencji wykazano ponad 20-krotny wzrost odpowiedzi neutrofilów po

stymulacji TNF. Stwierdzano wzrost właściwości grzybobójczych neutrofilów jako następstwo stymulacji TNF i
zwiększenia wytwarzani (O2

-)

TNF jako mediator wstrząsu septycznego
W roku 1986 Tracey i Beutler wykazali, że wstrząs i uszkodzenie tkanek u szczurów może być wywołane

injekcją ludzkiego rekombinowanego TNF.

Zastosowany w ilościach podobnych do wytwarzanych w odpowiedzi na endotoksynę TNF powodował:

•

hipotensję

•

kwasicę metaboliczną

•

zagęszczenie krwi

•

śmierć zwierząt

Badaniem anatomopatologicznym wykazywano rozlaną martwice krwotoczną i zmiany zapalne w płucach,

niedokrwienie 1 pokrwotoczne uszkodzenie przewodu pokarmowego oraz ostrą martwicę cewek nerkowych.

Następnie stwierdzono całkowity brak różnic pomiędzy zmianami powodowanymi zastosowaniem TNF a LPS u

myszy. Wstrzyknięcie szympansom żywych bakterii Escherichia coli powodowało szybko rozwój objawów
wstrząsu septycznego z uszkodzeniem narządów: niewydolność nerek z bezmoczem i obrzęk płuc, a w

konsekwencji śmierć zwierząt. Zmiany w płucach pod wpływem TNF są opisywane jako typowe dla zespołu

ARDS. Czynnikiem etiologicznym wstrząsu septycznego są nie tylko drobnoustroje Gram-ujemne. wiele uwagi

poświęca się również infekcjom ziarniniakowym, głównie powodowanym przez zdolną do wydzielania

endotoksyny Neisseria meningitides.

TNF wykrywano w surowicy ponad połowy chorych, u których rozpoznano infekcję meningokokową i
współistniejący wstrząs septyczny. Badania nad przebiegiem infekcji meningokokowej dostarczją dodatkowych

informacji o znaczeniu TNF w tym procesie. U chorych na meningokokowe zapalenie opon mózgowych
wykazano bardzo wysoki poziom TNF w płynie mózgowo - rdzeniowym. Powyższe obserwacje dowodzą, ze
TNF może być obecny tylko w pewnych, ograniczonych przestrzeniach gdzie indukuje reakcję zapalną lub

wykrywany jest w krwiobiegu jako mediator wstrząsu septycznego.
Dodatnią korelację pomiędzy stężeniem TNF i IL-6 w surowicy krwi a śmiertelnością obserwowano również u
dzieci z posocznicą bakteryjną powikłaną wstrząsem.

Zastosowanie kliniczne TNF i inhibitorów TNF

1. ograniczone działanie przeciwnowotworowe: łączne stosowanie TNF z chemioterapią lub z IFN-y w leczeniu

czerniaka lub mięsaka (podawanie miejscowe).

2. przeciwciała monoklonalne blokujące TNF zastosowano w leczeniu RZS oraz choroby Crohna

Cytokiny o działaniu przeciwzapalnym:

Interleukina 4

Wytwarzana przez:

•

pobudzone antygenem limfocyty Th2

•

limfocyty NKT (limfocyty T mające markery typowe dla komórek NK)

•

komórki tuczne

•

bazofile

Receptory dla IL-4 występują na:

•

limfocytach T i B

•

komórkach tucznych

•

monocytach

•

makrofagach

•

fibroblastach

•

komórkach krwiotwórczych

Wszystkie oddziaływania IL-4 hamuje IFN-γ. IL-4 hamuje wydzielanie przeciwciał, których wytwarzanie

pobudza IFN-γ.

Interleukina 6

Główny udział w :

•

odpowiedzi immunologicznej

•

reakcjach zapalnych

•

krwiotworzeniu

Wytwarzana jest przez:

•

monocyty i makrofagi

•

fibroblasty

•

komórki śródbłonka

•

limfocyty T i B

•

keratynocyty i chondrocyty

Głównym induktorem jej wytwarzania jest:

•

IL-1

•

Interferony TNF

•

LPS wirusy

należy do cytokin o podobnym działaniu, mających receptory złożone z 2 łańcuchów a, wiążących ligand i

łańcucha beta, nie wiążącego ligandu ale przenoszącego sygnał.

Do grupy tej należą:

•

interleukina 6

•

interleukina 11

•

czynnik hamujący białaczkę (LIF)

•

onkostatyna M ( OSM )

•

rzęskowy czynnik neurotrofowy (CNTF)

•

kardiotropina 1 (CT-1)

•

neurotrofina 1 (BSF3)

Rozpuszczalny receptor dla IL-6 wzmaga działanie IL-6 wiążąc się z nią, a następnie z obecnym w błonie

komórkowej łańcuchem beta.

Wspólne cechy wymienionych cytokin:

1. pobudzenie syntezy białek ostrej fazy w wątrobie

2. pobudzenie komórek progenitorowych szpiku i wytwarzania płytek krwi

3. regulacja metabolizmu i stymulacja resorpcji kości

Reakcja ostrej fazy to najwcześniej zachodzące zmiany w odpowiedzi na uszkodzenie tkanek. Dochodzi do

wzrostu wytwarzania wielu białek (CRP może wzrosnąć nawet 1 000 krotnie)

Interleukina 10

Wytwarzana przez:

•

pobudzone limfocyty T (Th2)

•

limfocyty B

•

monocyty/makrofagi

•

keratynocyty

Hamuje odpowiedź immunologiczną typu komórkowego i odpowiedź zapalną.

1. hamuje wytwarzanie cytokin przez limfocyty Thi (IFN-y IL-2)

2. hamuje powstawanie limfocytów Th1 pobudzonych przez antygen

3. hamuje wytwarzanie cytokin przez monocyty i makrofagi (IL-1. IL-6, IL-8. TNF)

4. hamuje ekspresję cząsteczek MHC klasy II na monocytach i zmniejszenie zdolności tych komórek do

prezentacji antygenów

5. pobudza różnicowanie limfocytów B oraz aktywowanych komórek NK

W badaniach klinicznych próbuje się stosować IL-10 w leczeniu łuszczycy.

Cytokiny hematopoetyczne

Stymulują proliferację i dojrzewanie komórek macierzystych lub ukierunkowanych prekursorów odpowiednich

linii hematopoetycznych.
Do czynników krwiotwórczych zalicza się:

•

czynnik wzrostu komórek pnia - SCF

•

interieukinę 3

•

czynnik stymulujący kolonie granulocytarno - makrofagowe - GM-CSF

•

czynnik stymulujący kolonie granulocytarne - G-CSF

•

erytropoetynę – EPO

SCF
Działa na najniżej zróżnicowane komórki macierzyste. Wywiera wpływ na:

•

wczesne i pośrednie komórki krwiotwórcze

•

komórki tuczne

•

metanocyty

Wpływa najsilniej na proliferację komórek macierzystych na których znajduje się antygen CD 34.

W przyszłości może być lekiem przyspieszającym regenerację układu krwiotwórczego po przeszczepie szpiku,

radioterapii i chemioterapii.

IL-3
Jest wytwarzana przez aktywowane limfocyty T. Gen kodujący znajduje się na chromosomie 5. komórek

Stymuluje proliferację i różnicowanie wielopotencjalnych i ukierunkowanych (szeregu granulocytarno-

monocytarnego, erytroidalnego, megakariocytarnego). Wykazano skuteczność leczniczą w polekowej i

idiopatycznej aplazji szpiku oraz w zwalczaniu mielotoksycznych powikłań chemio i radioterapii nowotworów.
GM-CSF. Jest czynnikiem wzrostowym wpływającym ukierunkowane komórki szeregu granulocytarno-
makrofagowego.

Cytokina ta wytwarzana jest przez:

•

limfocyty T

•

makrofagi

•

fibroblasty

•

komórki śródbłonka

Receptor dla GM-CSF jest strukturalnie zbliżony do receptora IL-3 i składa się z 2 podjednostek. Podjednostka
alfa jest receptorem o małym powinowactwie. Podjednostka beta jest identyczna jak w receptorze dla IL-3 i w
połączeniu z podjednostka alfa tworzy receptor o dużym powinowactwie. Aktywacja tych receptorów powoduje

fosforylację tyrozynową odpowiednich białek. Cytokina stymuluje powstanie z komórki macierzystej kolonii

składających się z dojrzałych granulocytów i monocytów.

Stosowana jest obecnie jako lek w :

•

neutropeniach

•

niedokrwistościach aplastycznych

•

zespołach mielodysplastycznych

•

mielosupresyjnym działaniu leków p-nowotworowych i radioterapii

ERO

Czynnik wzrostowy odpowiedzialny za proces erytropoezy

Produkowana wyłącznie w nerkach.
Produkcja jej wzrasta w stanach niedotlenienia.

Receptor dla EPO znajduje się na komórkach krwiotwórczych układu erytroidalnego.

EPO używana jest głównie w leczeniu niedokrwistości towarzyszącej przewlekłej niewydolności nerek.

Interferony

Są to cytokiny uwalniane przez komórki w odpowiedzi na zakażenie wirusowe.

Podział interferonów:

1. interferon typu I

•

interferon a - wytwarzany przez leukocyty indukowane wirusem

•

interferon

K

- wytwarzany przez keratynocyty

•

interferon beta - wytwarzany przez fibroblasty

•

interferon omega

2. interferon typu II

•

interferon γ - wytwarzany przez: limfocyty T pod wpływem antygenów, cytokin, mitogenów komórki
NK pobudzone cytokinami

Powstawanie:

Interferony a i beta powstają pod wpływem.

•

zakażenia komórek przez wirusy

•

endotoksyny

•

polisacharydów

•

kontaktu z niektórymi bakteriami i pierwotniakami

Głównym źródłem interferonu we krwi obwodowej są niedojrzałe komórki dendrytyczne. Interferon gamma
wytwarzany jest przez limfocyty T i komórki NK pod wpływem; IL-2, IL-12, IL-15, IL-18, IL-21

Receptory dla interferonów

Receptory dla interferonów są heterodimerami składającymi się z2 podjednostek.
interferon a, beta, omega wiążą się z tym samym receptorem zbudowanym z podjednostek; IFNAR-1 i IFNAR-
2
Interferon y - wiąze się z innym receptorem zbudowanym z 2 podjednostek IFNGR-1 i lFNGR-2 Mimo, że
interferony a i beta używają tego samego receptora, ich działanie jest różne. Istnieją zatem różnice w

przekazywaniu sygnału. Po związaniu IFN z odpowiednim receptorem następuje przekazanie sygnału z

powierzchni komórki do jądra i pobudzenie transkrypcji niektórych genów a także hamowanie reakcji

zapoczątkowanych przez inne cytokiny

INF nie ma bezpośredniego działania przeciwwirusowego. Oddziaływuje na inne komórki, indukując w nich

powstanie czynników przeciwwirusowych.

Do białek hamujących replikację wirusów zalicza się:

•

syntetazę oligonukleotydową

•

kinazę białkową

•

2-5 - fosfatazę

•

białko Mx

•

antygeny HLA

•

beta - mikroglobulinę

•

receptor dla TNF

Przeciwwirusowe działanie INF wiąże się z wpływanie na:

•

przenikanie wirusa przez błonę komórkową

•

jego replikację

•

translację genomu wirusa do specyficznych białek wirusowych

Translację wirusowego m-RNA hamuje INF przez:

•

wzmorzoną degradację wirusowego m-RNA

•

hamowanie inicjacji syntezy łańcucha białkowego

•

hamowanie wydłużanie łańcucha białkowego

Najlepiej poznane grupy enzymatyczne o działaniu przeciwwirusowym aktywowane przez INF to układy:

1. Kinazy białkowej - dochodzi do zachamowania translacji i syntezy białek wirusowych

2. 2-5- oligo- A syntetazy - dochodzi do enzymatycznej degradacji RNA wirusów

3. Białka Mx - blokowanie replikacji wirusów poprzez hamowanie transkrypcji

Interferony alfa i beta działają przeciwwirusowo efektywniej niż interferon gamma.

Działanie p-wirusowe wiąże się z wpływem INF na układ odpornościowy:

1. wzmagają aktywność komórek cytotoksycznych ( K, NK, limfocytów Tc )

2. aktywują makrofagi (działanie cytotoksyczne i fagocytame)

3. wzmagają ekspresję cząsteczek MHC (wszystkie IFN klasy I, a INF γ dodatkowo jeszcze klasy II)

4. indukują ekspresję innych cytokin (IL-1, lL-6, TNF)

IFN γ bardziej aktywnie wpływa na układ odpornościowy niż IFN alfa i beta. zwiększając ekspresję cząsteczek

MHC na komórkach docelowych zmniejszają ich wrażliwość na atak komórek NK. Wrażliwość komórek

nowotworowych na cytotoksyczne działanie komórek NK jest odwrotnie proporcjonalne do poziomu ekspresji
cząsteczek MHC. IFN γ wybitnie aktywuje makrofagi (właściwości cytotoksyczne przeciw komórkom

nowotworowym, niszczenie drobnoustrojów). IFN beta 1000 X słabiej aktywuje makrofagi.

Interferony mają działanie antyproliferacyjne —> są inhibitorami krwiotworzenia (IFN y udział w patogenezie

niedokrwistości aplastycznej).

Zastosowanie terapeutyczne IFN a stosuje się w leczeniu:

1. białaczki włochatokomórkowej

2. przewlekłej białaczki szpikowej

3. szpiczaka

4. czerniaka

5. kłykcin kończystych

6. raka nerki

7. raka pęcherza

Interferony wykazują działanie p-nowotworowe :

•

bezpośrednie - hamowanie proliferacji komórek nowotworowych, działanie cytotoksyczne na komórki
nowotworowe

•

pośrednie - wpływ interferonów na układ odpornościowy: aktywacja cytotoksycznych mechanizmów
komórkowych, wzmożone wytwarzanie cytokin o działaniu p-nowotworowym (TNF)

IFN-a stosuje się w leczeniu przewlekłego wirusowego zapalenia wątroby typu B, C, D. W PZW-B stosowano

IFN-a (Intron-A) codziennie w dawce 5mln j.

Po 4 miesiącach stwierdzono:

•

zanik DNA wirusa HB\/ i antygenu HBV Ag w surowicy u 32% chorych

•

zmniejszenie aktywności ALAT

•

poprawę w obrazie hist-pat. wątroby

Chemokiny
Są to cytokiny, które oddziałują chemotaktycznie a także aktywujące na różne populacje leukocytów.

Zidentyfikiwano ok.50 chemokin odgrywających rolę w:

•

reakcjach zapalnych

•

odporności przeciwzakażnej

•

krwiotworzeniu

•

limfopoezie

•

odpowiedzi przeciwnowotworowej

•

mechanizmach odrzucania przeszczepów

Większość chemokin zbudowana jest z 4 cystein, tworzących 2 mostki dwusiarczkowe.

W zależności od liczby cystein i liczby aminokwasów dzielących dwie pierwsze cysteiny chemokiny dzieli się na
4 podrodziny:

a) chemokiny C - limfotaktyna alfa i limfotaktyna beta
b) chemokiny CC - oddziałują na limfocyty, monocyty, komórki tuczne i eozynofile
c) chemokiny CXC - oddziałują gł. na neutrofile i limfocyty

d) chemokiny CX3C – fraktalkina

Ze względu na właściwości fizjologiczne chemokiny klasyfikuje się jako:
• prozapalne – indukowane.Ekspresja kodujących je genów indukowana jest przez inne cytokiny lub

bezpośrednio przez drobnoustroje. Przyciągają do miejsca objętego zapaleniem komórki efektorowe

odpowiedzi immunologicznej ( w zakażeniach bakteryjnych najpierw neutrofile potem monocyty i limfocyty).

• limfoidalne – konstytutywne. Wytwarzane stale w narządach limfatycznych i tkankach obwodowych.

Funkcje:
• regulują krążenie różnych populacji limfocytów
• biorą udział w przemieszczaniu dojrzewających tymocytów w grasicy (z kory do rdzenia)

Głównym źródłem chemokin są monocyty i makrofagi. Wiele chemokin indukowanych jest przez cytokiny
prozapalne TNF, IL-1oraz lNF-γ. Wydzielanie cytokin hamuje: IL-10 i TGFbeta.

Receptory dla cytokin
Chemokiny oddziałują na komórki poprzez receptory związane z białkiem Gi. Zidentyfikowano ok. 20

receptorów dla chemokin.

Niektóre receptory wiążą tylko 1 chemokinę. Niektóre wiążą tylko chemokiny podrodziny CC lub CXC. Są tez

takie receptory, które wiążą chemokiny obydwu grup

Regulacja wrażliwości receptorów na działanie cytokin:

Mechanizmem regulującym wrażliwość na chemokiny jest desensytyzacja receptorów (po zadziałaniu

chemokiny jej receptor traci wrażliwość na dalsze pobudzenie przez tę chemokinę). Dzięki temu możliwe jest

regulowanie migracji leukocytów.

Rola chemokin:

•

wpływ na różnicowanie monocytów i granulocytów

•

regulowanie migracji leukocytów do narządów krwiotwórczych

•

aktywacja mechanizmów efektorowych odporności p-zakaźnej ( IL-8 zwiększa fagocytozę )

•

stymulują proliferację limfocytów

•

aktywują cytotoksyczność limfocytów Tc i komórek NK

•

biorą udział w odrzucaniu przeszczepu przyciągając i aktywując leukocyty

•

biorą udział w patogenezie chorób alergicznych przyciągając chemotaktycznie eozynofile do zmian
zapalnych w oskrzelach

Interleukina jako chemokina CXC
Jest to najlepiej poznana chemokina- Składa się z 2 polipeptydów.
Wydzielanie jej wzmaga IL-1 i TNF.
Wydzielana jest gównie przez monocyty i komórki śródbłonka.

Aktywuje na neutrofile pobudzając:

•

chemotasję

•

procesy oddechowe

•

degranulację

•

uwolnienie enzymów lizosomalnych

•

działanie cytotoksyczne