Інтерферон

Видео: Интерферон

Роль інтерферону. Відкриття інтерферону — це новий розділ імунології - вчення про несприйнятливість організму до інфекцій. Інтерферон — особливий противірусний білок, який продукується зараженими клітинами чи цілим організмом. Відкрили його англійські вірусологи Айзекс і Лінденман (1957). Цьому відкриттю передувало велике число робіт з вірусної інтерференції. Власне, зі спостережень за цим біологічним феноменом і народилася ідея пошуку специфічного антивірусного білка.

Властивості інтерферону. Існує не один інтерферон, а інтерферони, тобто не єдиний білок, а клас білків, що розрізняються різною ММ й іншими параметрами. Інтерферони, індуковані вірусами, мають ММ 26— 38•103Д, а індуковані ліпополісахаридами бактерій — 89—90•103Д. По антигенній специфічності інтерферони поділяються на альфа (?), бета (?) і гама (?), що відповідає колишнім позначенням лейкоцитарного, фібробластного й імунного (тип II) інтерферону. Сироватки нейтралізують тільки гомологічний людський, мишачий чи курячий, але не нейтралізують перехресно - гетерологічний інтерферон.

Індукція інтерферону. У клітинах людини мається 27 генетичних локусів для інтерферонів, з яких 14 є функціонуючими. Інтерферони закодовані в генетичному апараті клітини. Гени, що кодують фібробластний (?) інтерферон, розташовуються в 2-у і 9-у довгому плечі 5-ї хромосоми, а ген, що регулює транскрипцію, — у короткому плечі тієї ж хромосоми. Ген, що детермінує сприйнятливість до дії інтерферону, локалізований у 21-й хромосомі. Ген для ?-інтерферону розташовується в 9-й хромосомі, для ? – інтерферону – в 11-й хромосомі.

Система інтерферону не має центрального органа, тому що здатністю виробляти інтерферон володіють усі клітини організму хребетних тварин, хоча найбільше активно виробляють його клітини білої крові. Інтерферон спонтанно не продукується інтактними клітинами, а для утворення його потрібні індуктори, якими можуть бути віруси, бактеріальні токсини, рикетсії, екстракти з бактерій і грибів, фітогемаглютиніни, синтетичні речовини - полікарбоксили, полісульфати, декстрани, але найбільш ефективними індукторами інтерферону є двоспіральні РНК, убиті і живі віруси. Індукція інтерферону відбувається внаслідок дерепресії його генів. Вірус ньюкаслської хвороби використовується для промислового і лабораторного виробництва лейкоцитарного інтерферону. Сьогодні коло індукторів інтерферону надзвичайно широке. Однак жоден з відомих інтерфероногенів у повному обсязі не відповідає всім критеріям, пропонованим до них у медичній і ветеринарній практиці. Одні інтерфероногени індукують утворення інтерферону in vivo, інші ж — in vivo і in vitro. Інші речовини індукують утворення ендогенного інтерферону in vivo при введенні в організм.

Гарним індуктором інтерферону є двоспіральна РНК, тоді як вірусна ДНК не володіє цими властивостями. До числа найбільш вивчених і перспективних не антигенних індукторів інтерферону in vivo і in vitro відноситься синтетична двоспіральна РНК. Як індуктор інтерферону в клітинних культурах тваринного походження використовують віруси рослин, що забезпечують більш тривалий термін інтерфероноутворення.

При індукції інтерферонів синтезується два чи більш його типи. Так, при індукції ІФН на лімфобластах утворюється 87% лейкоцитарного і 13% фібробластного інтерферону, а на фібробластах має місце зворотне співвідношення. З вірусів найбільш активні індуктори - міксо- і арбовіруси. Інтерфероногенність вірусів зростає зі зменшенням їхньої вірулентності для організму і цитоцидної дії на культуру клітин. Тому краще використовувати апатогенні живі вакцинні штами (проти грипу, свинки, поліомієліту, ньюкаслської хвороби й ін.). До слабких індукторів відносяться віруси герпесу, аденовіруси і ретровіруси. Індуктори інтерферону не вірусної природи (бактеріальні ендотоксини, полісахариди, нуклеїнові кислоти мікробного походження) стимулюють більш швидке і короткочасне нагромадження в організмі «важкого» інтерферону з ММ 20?103 Д. У тканинних культурах віруси індукують «легкі», а в організмі тварин—«важкі» інтерферони.

В даний час аерозольний спосіб введення індукторів інтерферону застосовується для профілактики респіраторних вірусних інфекцій у людини.

Крім застосування готових препаратів інтерферону, що вже знайшли застосування в медицині, зараз у клінічну практику впроваджуються перспективні індуктори ендогенного інтерферону, оскільки останні дають більш значний захисний ефект при вірусних хворобах, чим екзогенний.

Механізм утворення інтерферону в клітині. Генетично інформація для продукції інтерферону міститься в ДНК клітини, і для його утворення в клітині необхідний попередній синтез інформаційної РНК на матриці клітинної ДНК у перші години після зараження. Реплікацію іРНК для інтерферонів каталізує клітинна РНК-полімераза. Механізм інтерфероноутворення поділяють на кілька періодів:

I фаза — індукція інтерферону (процес чуттєвий до інгібіторів синтезу білка): 1) адсорбція індуктора на поверхні клітини- 2) «захоплення» індуктора клітиною- 3) процес ініціації індукції- 4) дерепресія генів інтерферону- 5) транскрипція іРНК для інтерферону-

II фаза-продукція інтерферону (процес чуттєвий до інгібіторів синтезу білка): 1) трансляція іРНК-інтерферону- 2) пост-трансляційні перетворення поліпептиду з утворенням інтерфероїда- 3) глікозилювання інтерфероїда з утворенням інтерферону- 4) виділення (секреція) інтерферону.

Весь інтерферон у клітках синтезується після індукції de novo. Практично всі клітини тією чи іншою мірою здатні утворювати інтерферон, крім кліток лінії Vero. Проміжок часу між початковою взаємодією індуктора і клітини (адсорбція індуктора) і появою інтерферону, розглядається як lag-період, залежить від характеру системи індуктор - клітина. При використанні як індуктор вірусу lag-період здебільшого триває 4 — 8 годин.

При деяких вірусних інфекціях інтерферон продукується в значних кількостях у тканинах, уражених тим чи іншим вірусом. Здатність продукувати інтерферон властива практично всім клітинам ссавців, однак велика роль у цьому належить імунокомпетентним клітинам. Лейкоцити його синтезують in vitro і in vivo у відповідь на дію вірусу. По характеру інтерферони поділяють на два типи: I тип — «класичний», чи кислотостійкий- II тип –імунний, чи нестійкий до кислоти.

Яка ж роль імунокомпетентних клітин у продукції інтерферону I і II типів? Інтерферони II типу продукуються лімфоцитами у відповідь на вплив мітогенів чи попередньо сенсибілізованими лімфоцитами у відповідь на відповідний антиген. Інтерферон I типу синтезують популяції лімфоцитів з периферичної крові, молозива і молока у відповідь на вірусну інфекцію. При цьому рівень утворення його прямо пропорційний кількості узятих у досвід як лімфоцитів, так і макрофагів. Однак дотепер немає ясності в питанні про те, які саме лімфоцити (Т чи В) є основними продуцентами інтерферону. Інтерферон II типу продукується не тільки у відповідь на дію мітогенів, але й антигенів, у тому числі і вірусних, лейкоцитами від донорів, попередньо сенсибілізованих даним антигенам. Тому продукція інтерферону у відповідь на повторні дії антигену послужила підставою для того, щоб назвати такий інтерферон імунним — IFN-?. Він синтезується Т-лімфоцитами, але не макрофагами. Однак макрофаги необхідні для стимуляції утворення інтерферону в суміші з лімфоцитами- кількість інтерферону II типу (IFN-?), що утворився в системі лімфоцити + макрофаги, у 3—5 разів перевищував його продукцію окремо узятими лімфоцитами. Носіями пам`яті для імуноспецифічної продукції інтерферону у відповідь на корпускулярний вірусний антиген є лімфоцити, але не макрофаги. Основним продуцентом імунного інтерферону є Т-лімфоцити, однак не заперечується при цьому роль і В-лімфоцитів.

Імуномодулююча активність інтерферону встановлена у всіх трьох типів інтерферонів. Інтерферон розглядається як регулятор усіляких механізмів імунної відповіді. Стимулюючий ефект складається в підвищенні резистентності клітин до вірусного інфікування, фагоцитозу, активності природних кілерів і продукції інтерферону. Поряд з цим інтерферон може пригнічуючи діяти на утворення антитіл, проліферацію лімфоцитів, ріст пухлинних клітин, реакцію на трансплантат, реакцію зв`язування комплементу і продукцію інтерферону. Для підвищення ефективності інактивованих вакцин застосовують імуномодулятори, наприклад двоспіральну РНК, що є індуктором інтерферону. Крім цих біологічних властивостей, інтерферон володіє також здатністю захищати клітини від проникаючої радіації.

Взаємодія інтерферону з клітинами — складний і багатоступінчастий процес. Як розвивається під впливом інтерферону антивірусний стан у клітинах? По-перше, щоб розвився такий стан, клітина повинна зберігати свій метаболізм. Спочатку інтерферон зв`язується рецепторами на поверхні клітки, що відбувається при 37 °С, але не на холоді, тому що розвиток противірусної резистентності клітин є температурозалежним процесом. Виразність противірусної дії інтерферону залежить від тривалості контакту клітина — інтерферон: чим він довше, тим у наступному буде вище противірусний ефект.

Процес взаємодії інтерферону з чуттєвими клітками можна розділити на наступні етапи: 1) адсорбція інтерферону на клітинах (клітинних рецепторах)- 2) індукція антивірусного стану- 3) розвиток антивірусної резистентності (нагромадження інтерфероніндукованих РНК і білків)- 4) виражена резистентність до вірусного інфікування.

Властивість інтерферону виявляти активність у надзвичайно малих кількостях, опосередкований його вплив на клітину через рецептори останньої, зміни клітинного метаболізму під дією інтерферону, необхідні для розвитку антивірусного стану, послужили підставою віднести інтерферон до клітинних гормонів.

Ендогенний інтерферон можна одержати через 4 години після внутрішньовенного введення інтерфероногенну. Для індукції ендогенного інтерферону використовують інтерфероногенноактивний вірус. Інтерферон утворюється швидко, але при гострих вірусних інфекціях виявляється протягом порівняно короткого часу і довше при хронічних інфекціях.

Противірусна резистентність клітин під впливом інтерферону розвивається у відповідній послідовності. Несприйнятливість клітин до вірусів настає через 30 хвилин після контакту з ?-інтерфероном і через 2 години після контакту з ?-інтерфероном. Далі резистентність підвищується і досягає найвищого значення через 7—9 годин, після чого зберігається на постійному рівні.

Механізм антивірусної дії інтерферону (Рис. 21). Інтерферон не впливає на адсорбцію вірусу, віропексис, депротеїнізацію віріонів, звільнення вірусної нуклеїнової кислоти, композицію віріонів і вихід їх із клітини. Він не діє на позаклітинний (екстрацеллюлярний) вірус, він придушує його репродукцію, тобто діє на вірус опосередковано через чуттєві клітини, у яких не порушений синтез клітинної РНК і клітинних білків. Тому актиноміцин Д, що придушує синтез клітинних РНК і білка, придушує і дію інтерферону.

Видео: Лечение рака и интерферон

Інтерферон не володіє видоспецифічною антивірусною дією. Наприклад, Рис. 21. Механізм противірусної дії інтенферонів.



будучи індукований вірусом ньюкаслської хвороби, він придушує репродукцію не тільки цього вірусу, але і цілого ряду інших. Однак він володіє видотканинною специфічністю, тобто більш активний у тій біологічній системі, у якій був репродукований. В останні роки накопичується усе більше даних, що суперечать представленням про видову специфічність інтерферону.

Інтерферон захищає клітини від вірусної інфекції лише в тому випадку, якщо впливає на них до контакту з вірусом. В організмі й у клітинних культурах він спричиняє як імуностимулюючу, так і імунодепресивну дію, причому остання особливо виражена при використанні концентрованого препарату. Інтерферон активізує ефекторні клітини імунного захисту, головним чином макрофаги і кілерні клітини, підвищуючи їхню здатність убивати пухлинні клітини. Він гальмує ріст проліферативних клітин, у тому числі пухлинних. Використання інтерферону для терапії вірусних інфекцій обмежується його здатністю захищати тільки неінфекційні клітини, тому необхідно його раннє застосування. Антивірусна дія інтерферону виявляється на дуже ранній стадії вірусної інфекції.

Вплив інтерферону на фагоцитоз. Одним з багатьох властивостей лейкоцитарного і фібробластного інтерферонів є їхня здатність підсилювати фагоцитуючу активність макрофагів. Інтерферон стимулює цей процес як in vitro, так і in vivo. Найбільша фагоцитарна активність виявляється через 7 годин після контакту макрофагів з інтерфероном

Вплив інтерферону на розмноження клітин. Препарати інтерферону пригнічують ріст клітин. У його присутності знижується не тільки швидкість росту клітин, але і щільність популяції клітин при розвитку моношару. Він придушує і ріст пухлинних кліток. ?-Інтерферон має в сотні разів більш виражену, чим ? - і ?-інтерферони, протипухлинну і імуномодулюючу дією. Він спричиняє пряму цитолітичну дію на трансформовані пухлинні клітки, у той час як ? - і ?-інтерферони діють цитостатично. Ця властивість ставить ?-інтерферон у ряд найбільш перспективних протипухлинних препаратів.

Вплив інтерферону на утворення антитіл. Він пригнічує антитілоутворення. Антивірусний ефект інтерферону корелює з його інгібуючим впливом на синтез антитіл. Він впливає на В-лімфоцити при відсутності відповідного впливу на макрофаги і Т-лімфоцити. Інтерферон впливає тільки на неактивовані попередники В-клітин, запобігаючи їх активізації, тобто менш диференційовані клітини більш чуттєві до інгібуючого впливу інтерферону.

Однак у деяких умовах інтерферон може стимулювати продукцію антитіл, наприклад, тоді, коли він додається в невеликій кількості до культури клітин селезінки миші через 2—3 дні після введення антигену.

Вплив інтерферону на кілерну активність клітин. Інтерферон сприяє або збільшенню кілерної активності сенсибілізованих Т-лімфоцитів, або індукує функцію в клітин, що до впливу інтерферону нею не володіли.

Фактори, що впливають на утворення ендогенного інтерферону. Організм реагує на вторгнення вірусу посиленим утворенням інтерферону в клітинах ураженої тканини і тим самим перешкоджає розмноженню вірусу, нейтралізує його дію. Одним з факторів, що визначають резистентність організму, і є здатність його тканин виробляти інтерферон. У різних тварин вона неоднакова і визначається уродженими особливостями організму і віком.

На вироблення інтерферону тканинами організму впливають і зовнішні умови, наприклад погода, температура повітря- узимку і восени організм виробляє менше інтерферону, чим у теплий час року. Очевидно, тому влітку люди значно рідше хворіють на грип.

Вікові особливості в становленні системи утворення інтерферону. Існують обумовлені віком закономірності утворення інтерферону як у людини, так і у тварин. Було доказано, що в процесі росту організму кількість інгібіторів інтерфероноутворення в плазмі крові зменшується, а кількість факторів, що активізують цей процес, зростає. Інтерферон новонароджених і статевозрілих тварин має різний поліпептидним склад- інтерферон немовлят виявляє меншу антивірусну дія в порівнянні з інтерфероном дорослих тварин. Причиною недосконалості системи інтерферону в організмі раннього постнатального періоду розвитку є знижена продукція інтерферону мононуклеарними фагоцитами.

Чутливість репродукції вірусів до інтерферону. Одне з основних властивостей інтерферон-придушувати розмноження багатьох гетерологічних вірусів. До інтерферону чуттєві усі відомі в даний час віруси, однак їх чутливість неоднакова. Найбільш чуттєві віруси, що мають зовнішню оболонку й утримуючі ліпіди (міксовіруси, група вірусів віспи, арбовіруси), тоді як пікорна- і аденовіруси, позбавлені зовнішньої оболонки, більш стійкі до дії інтерферону. Мається і певні виключення: віруси герпесу з добре розвинутою оболонкою стійкі до дії інтерферону. Найбільш чуттєві в тканевих культурах арбовіруси. Тому вони використовуються як модель для перевірки активності інтерферону.

Виділення ендогенного й екзогенного інтерферонів. Індукований ендогенний чи введений пасивно екзогенний інтерферон з ММ менше 30?103 Д виводиться з організму із сечею. «Важкий» інтерферон (з ММ 90?103 Д і вище), індукований бактеріальними токсинами, не проникає в сечу. Ендогенний інтерферон у людей, індукований протигрипозною вакциною, накопичується в титрі 1:16— 1 : 128 і виводиться із сечею протягом 3—4 днів.

Практичне застосування інтерферону. У формуванні противірусного імунітету значна роль приділяється неспецифічному фактору - ендогенному інтерферону. У практичному використанні інтерферону в даний час намічаються два шляхи: застосування готового екзогенного гомологічного інтерферону й індукція в організмі ендогенного інтерферону. Однак, з огляду на виражену видову специфічність інтерферону для профілактики і лікування вірусних інфекцій, практично може бути використаний тільки ендогенний інтерферон. При цьому найкращий захисний ефект одержують при меншій кількості введення в організм препарату, що викликає інтерфероноутворення в організмі. Досягається це при аерозольному способі його введення. Тому аерозольна вакцинація ссавців і птахів в ряді випадків більш ефективне, чим підшкірне і внутрішньом’язеве застосування.

Екзогенний інтерферон у терапевтичних дозах зовсім нешкідливий. Ні генетичних наслідків, ні алергійних реакцій цей препарат не викликає. Однак готовий лейкоцитарний інтерферон не знайшов широкого застосування через виражену його видову специфічність. Він активний, якщо його виготовляти на лейкоцитах крові людей. Застосування екзогенного лейкоцитарного інтерферону виявилося перспективним тільки при локальних вірусних інфекціях очей і шкіри. У перспективі є більш велика можливість клінічного використання інтерферону в зв`язку з успішними роботами по інтеграції гена людського інтерферону в геном Е. coli. Методом генної інженерії вже отриманий інтерферон з активністю 500000 ОД з 1 л бактеріальної культури. Інтерферон ? і ? можна вводити в організм різними шляхами, а інтерферон -? — тільки місцево і внутрішньовенно. Дані про застосування інтерферону для попередження грипу неоднозначні. Основні причини суперечливості оцінок обумовлені неоднаковою чутливістю різних штамів цього вірусу до інтерферону і відсутністю стандартних схем використання індукторів інтерферону.

Динаміка нагромадження ендогенного інтерферону й антитіл в однократно і повторно імунізованих тварин різна. Припускають, що ліквідація спалахів кору вакцинами відбувається не за рахунок підвищення рівня антитіл, а за рахунок ранньої появи в організмі неспецифічного фактора імунітету — інтерферону. Важлива роль інтерферону у видужанні організму. Максимальне нагромадження його виражене в період віремії. Він бере участь у період, що передує нагромадженню антитіл. Початок видужання збігається з підсиленням здатності лейкоцитів продукувати інтерферон. Інтенсивність продукції інтерферону лейкоцитами відбиває не тільки стійкість людей і тварин до вірусних інфекцій, але і функціональну активність лімфоїдної тканини взагалі.

Інтерферон є регулятором різних механізмів імунної відповіді, спричиняючи стимулюючу чи пригнічуючу дію на імунні реакції.

Місце інтерферону в ряді лімфокінів. Інтерферон можна віднести до лімфокінів, тобто медіаторів клітинного імунітету. За назвою «лімфокіни» прийнято розуміти розчинні біологічно активні речовини, синтезовані і секретовані лімфоцитами. Ці речовини впливають на інші клітини, викликаючи в них появу клітинного імунітету.

В даний час лімфокіни в залежності від їх здатності стимулювати і пригнічувати реакції клітинного імунітету поділяють на дві групи (стимулятори та інгібітори). Інтерферон з повною підставою можна віднести до обох груп лімфокінів. Інтерферони як індуктори, відрізняючись універсально широким спектром дії, дають, подібно хіміопрепаратам, короткочасний ефект.

Таким чином, сьогодні оцінити однозначно інтерферон у плані специфічної дії важко. В. М. Жданов (1979) представив концепцію про роль інтерферону в підтримці гомеостазу. Він припустив, що система інтерферону, що з`явилася в хребетних і досягла свого максимуму розвитку в ссавців, служить захистом організму від чужорідної генетичної інформації.<< ПредыдушаяСледующая >>
Внимание, только СЕГОДНЯ!