Sistemul imunitar
- Introducere
- Anticorpii
- Apărarea împotriva bacteriilor
- Apărarea împotriva virușilor
- Celulele NK
- Citokinele
- Hipersensibilitatea
- Imunitatea dobandita (specifica)
- Imunitatea innascuta (nespecifica)
- Limfocitele
- Macrofagele
- PMN - Polimorfonucleare
- Reacția autoimună
- Reacția imună
- Sistemul complement
- Toxinele
Citokinele
©
Autor: Dr. Dolfi Alexandra
Termenul de „citokine” este un termen generic care grupează o serie de glicoproteine și proteine cu rol de mediatori în comunicarea intercelulară. Ele sunt secretate de celulele activate după stimulare și se leagă de receptori de membrană specifici, prezenți fie pe altă celulă fie pe celula care le-a secretat. Au masă moleculară cuprinsă între 15 și 30 de kilodaltoni. Sunt mediatori ai imunității, inflamației, proliferării și diferențierii unor linii celulare. Din acest grup de proteine fac parte: interleukinele, interferonii, factorii de creștere hematopoietici, factorii de necroză tumorală și chemokinele.
Citockinele sunt proteine inductibile care pot fi secretată de orice celulă din organism cu excepția eritrocitelor, indiferent că aparține sau nu sistemului imunitar. Au activitate biologică în concentrații foarte mici, dar suficiente pentru a induce un răspuns specific al celulelor sensibile la acțiunea citokinelor, celule care au receptori de mare afinitate pentru citokine și răspund la stimulare prin modificarea ratei de sinteză a ARN și implicit a proteinelor.
Citokinele au fost denumite și imunohormoni sau hormoni reglatori ai răspunsului imun, întrucât sunt foarte active la concentrații foarte mici, fapt dovedit atât in vivo cât și in vitro. Diferența față de hormoni este aceea că citokinele acționează la nivel local, în timp ce hormonii acționează la distanță.
Citokinele secretate de limfocite se numesc limfokine iar cele secretate de monocite se numesc monokine. Alături de limfokine și monokine vin prostaglandinele produse pe calea ciclooxigenazei care degradează acidul arahidonic și interferonii.
1. Pleiotropia - fiecare citokină are activități biologice multiple
2. Redundanța - citokine din grupuri diferite pot avea efecte biologice și biochimice asemănătoare
3. Sunt active în concentrații foarte mici și secreția lor este de scurtă durată
4. Reacțiile modulate de citokine sunt produse în cascadă
5. Au receptori specifici de mare afinitate
6. Acțiunea lor se poate produce autocrin, paracrin sau endocrin
Proprietatea citokinelor de a acționa autocrin se referă la faptul că ele au efect numai asupra celulei care le-a produs. Acțiunea paracrină este acțiunea asupra celulelor aflate în imediata proximitate și acțiunea endocrină este acțiunea la distanță care se produce nu numai asupra celulelor aparținând sistemului imun, cât și asupra altor tipuri de celule cum ar fi cele epiteliale.
Termenul de interleukină se referă la faptul că citokinele aparținând acestei categorii mediază comunicarea dintre limfocite, care sunt celule ale sistemului imunitar. Termenul de interferoni se referă la abilitatea acestui grup de citokine de a interfera cu o infecție virală produsă în organism, reprezentând un mecanism de apărare antivirală.
Se cunosc momentan peste 50 de specii moleculare de citokine dar numărul de citokine care se descoperă este în continuă creștere, actualmente s-au descoperit peste 20 de interferoni și peste 18 tipuri de interleukine, funcția unora dintre ele nefiind încă pe deplin cunoscută.
În uz se află deja medicamente bazate pe citokine, un exemplu relevant este reprezentat de interferonii care constituie terapia antivirală în hepatite, și numeroase substanțe medicamentoase pe bază de citokine sunt încă în studiu.
Spectrul de acțiune al citokinelor este foarte larg, ele sunt implicate în numeroase aspecte patologice. Citokinele nu au activitate enzimatică, ele sunt active numai după ce se leagă de receptorii specifici, de mare afinitate pentru citokine ai celulelor sensibile la acțiunea lor. Pentru ca rezultatul stimulării citokinice să fie maxim, un anumit procent din receptorii pentru citokine ai unei celule trebuie să se lege de moleculele citokinice specifice. Rezultă astfel activarea căilor de semnalizare intercelulară și/sau intracelulară și are loc comutarea unui set de gene cu rol în codificarea diferitelor proteine, molecule de aderență intercelulară, proteaze, enzime de fază acută, proteine ale catabolismului lipidic, NO-sintaza (enzima care produce oxidul nitric) și alte citokine.
Acțiunea citokinelor este în general limitată, autocrină, paracrină sau intracrină, foarte rar acționează endocrin, deși în timpul infecțiilor generalizate unele dintre ele se găsesc în sânge.
Sunt produse în principal de limfocitele T, limfocitele B, macrofage și celule endoteliale. Pot acționa asupra celulelor sistemului imun dar și asupra a numeroase celule ale organismului care nu sunt responsabile de imunitate precum celule sangvine, osoase, hepatice sau precursori medulari. Principalele caracteristici ale interleukinelor:
- Interacționează cu receptori de mare afinitate pentru interleukine prezenți pe membranele celulare
- Pot acționa autocrin, paracrin sau endocrin (rareori)
- Sunt molecule proteice glicozilate, hidrosolubile cu rol reglator
- Au greutate moleculară mică, sub 80 de kilodaltoni.
În funcție de efectul pe care îl produc asupra altor celule, interleukinele se grupează în felul următor:
• Chemokine sau interleukine care stimulează mobilitatea orientată a celulelor sistemului imun către anumite locații unde are loc inflamația, proces care se numește chemotactism. De exemplu chemotactismul neutrofilelor și macrofagelor activate către zona de inflamație activă pe care le recrutează și le atrag către procesul inflamator
• Interleukine stimulatoare sau inhibitoare, care modifică rata de diviziune și de diferențiere a celulelor stimulate
• Interleukine stimulatoare sau inhibitoare ale funcțiilor specifice ale unor celule
• Interleukine care induc apoptoza prin capacitatea de a modifica viabilitatea anumitor celule
Acțiunea interleukinelor poate fi sinergică sau antagonică, ele putându-se stimula sau inhiba reciproc. Acțiunea lor este în relație specifică cu cea a interferonilor, a factorilor de creștere sau a altor biomolecule. Prin studierea acestor procese de sinergism și antagonism se va putea înțelege mai bine răspunsul organismului la stress-ul cauzat de inflamație și realizarea de medicamente specifice. Cele mai importante interleukine, cu rol definitor în realizarea reacției imune în organismul atacat de antigene endogene sau exogene sunt următoarele:
Anumiți stimuli biologici declanșează sinteza acestei interleukine, stimuli reprezentați de: endotoxinele bacteriilor Gram-negative, exotoxinele, mureina care este proteina din peretele celular al bacteriilor Gram pozitive, zimosanul din peretele celular al levurilor, complexele imune antigen-anticorp, fracțiunea C3a cu rol de anafilotoxină din cadrul sistemului complement și citokinele limfocitelor activate. Și stimuli non-biologici pot declanșa sinteza de interleukină 1, printre ei numărându-se particulele de siliciu și cristalele de urați.
Două gene distincte codifică sinteza a două tipuri distincte de interleukină 1, rezultă astfel interleukina 1 de tip alfa și interleukina 1 de tip beta.
IL-1 este produsă local de către celulele stimulate având un spectru larg de acțiune cu efect fie autocrin fie paracrin, acțiune care stimulează răspunsul inflamator și răspunsul imun specific. Astfel IL-1 este un mediator pleiotropic, adică are efecte multiple în cadrul răspunsului imun al gazdei la infecții sau leziuni. IL-1 stimulează activitatea citotoxică a celulelor Natural Killer, activează metabolismul celulelor leucocitare polimorfonucleare și chemotactismul leucocitelor către locul inflamației, induce expresia moleclelor de aderență a leucocitelor la endoteliu și crește permeabilitatea endotelială cu favorizarea procesului de diapedeză și de asemenea, stimulează chemotactismul și funcția citotoxică a macrofagelor cu favorizarea fagocitozei. Alte funcții, pe scurt ale interleukinei 1 sunt:
- Inducerea sintezei proteinei C reactive de fază acută de către ficat, nivelul seric crescut al acestei proteine fiind un indicator al faptului că organismul se luptă cu un proces inflamator. Un nivel al proteinei C reactive mai mare de 20 miligrame pe decilitru ar trebui să dea de bănuit faptul că infecția este de natură bacteriană.
- Stimularea diferențierii și activării limfocitelor B și stimularea proliferării limfocitelor T
- Creșterea sintezei de interleukină 2 și exprimarea receptorilor pentru interleukină 2 de pe limfocitele T
- Induce exprimarea moleculelor MHC II ale sistemului major de histocompatibilitate pe suprafața membranei celulelor prezentatoare de antigen
- Activează bucla autocrină de creștere a producției de interleukină 1 prin stimularea producției acesteia de către monocite
- Induce sinteza moleculelor de aderență ale leucocitelor la endoteliu cu favorizarea diapedezei și a chemotactismului leucocitar și macrofagic la situsul de declanșare al procesului inflamator
- Reglează hematopoieza în măduva osoasă hematogenă
- Induce sinteza de hormoni glucocorticoizi de către glanda suprarenală, hormoni care au rol inhibitor asupra acțiunii interleukinei 1 dar care produc creșterea exprimării receptorilor membranari pentru interleukină 1 pe membranele celulelor sistemului imun
- Are rol de factor pirogen endogen, declanșând procesul de febră prin stimularea sintezei prostaglandinelor de tip 3 care sunt active asupra centrului hipotalamic al termogenezei care determină creșterea temperaturii centrale
- Stimulează producția altor citokine precum: G- CSF (factorul de creștere al coloniilor granulocitare), TNF- alfa (Tumoral Necrosis Factor alfa), Interleukinele 6, 8 și 11 și PDGF (factorul de creștere derivat din trombocite).
- Prin inhibarea acțiunii limfocitelor T supresoare are rol de factor contrasupresor.
Interleukina 2 are o conformație tridimensională fiind structurată sub forma unui alfa-helix alcătuit din 4 catene polipeptidice.
Receptorul pentru IL-2 este format din trei catene polipeptidice codificate de o genă specifică.
Receptorii pentru interleukina 2 se împart în trei clase:
- Receptor de mică afinitate format dintr-o catenă alfa
- Receptor de afinitate medie format din două catene, alfa și beta
- Receptor de mare afinitate format din trei catene, alfa, beta și gamma.
Limfocitele care nu sunt stimulate antigenic prezintă numai receptorul de mică afinitate pentru IL-2, după stimularea antigenică primară exprimându-se și receptorul de afinitate medie în timp ce receptorul de mare afinitate se exprimă numai după stimularea antigenică secundară. Prin urmare, intensitatea răspunsului imun este condiționată de disponibilitatea receptorilor pentru IL-2.
Expansiunea clonală a limfocitelor este efectul principal al acestei interleukine, întrucât limfocitele stimulate proliferează și exprimă pe suprafața lor receptori pentru IL-2 în cantitate foarte mare. Prin urmare toate limfocitele care au recunoscut un anumit antigen (antigen-specifice) se expansionează clonal (proliferează și numărul lor crește foarte mult) deoarece interacțiunea IL-2 cu receptorul său specific de pe membrana limfocitară declanșează activarea și proliferarea celulară a limfocitelor stimulate de către respectiva interleukină. Se produce astfel expansiunea clonală a limfocitelor T din categoriile CD 4 și CD 8 deoarece numai expansiunea lor depinde de acțiunea IL-2.
Un alt rol de bază al IL-2 în cadrul răspunsului imun este dat de faptul că ea determină diferențierea limfocitelor T helper în limfocite T helper de tip 1 și T helper de tip 2. IL-2 acționează autocrin asupra limfocitelor T helper 1 și paracrin asupra limfocitelor T helper 2. Activitatea citotoxică a limfocitelor T din clasa CD8 este stimulată de către IL-2.
Activarea limfocitelor B se produce datorită acțiunii IL-2 deoarece și limfocitele B posedă receptori de mare afinitate pentru acest tip de citokină. Prin urmare ele proliferează, se transformă în plasmocite și determină secreția de anticorpi din clasele IgG, IgA și IgM. Tot interleukina 2 determină comutarea izotipică cu transformarea anticorpilor de tip IgM în anticorpi de tip IgG cu transformarea răspunsului imun nespecific în răspuns imun specific cu anticorpi specifici pentru antigenul declanșator.
Celulele Natural Killer sunt stimulate de către IL-2 care determină creșterea acțiunii lor citotoxice, însă nu și proliferarea lor. Și macrofagele sunt stimulate de către IL- 2 prin faptul că activitatea lor citotoxică față de celulele tumorale și bacteriile intracelulare este mult amplificată. Crește de asemenea și activitatea antifungică a granulocitelor.
Interleukina 1 stimulează sinteza IL-2 și la rândul ei IL-2 stimulează sinteza interleukinelor 4, 5 și 6. Se intensifică de asemenea producția de lactoferină și TNF alfa.
Aplicațiile IL-2 sunt în principal bazate pe terapia antitumorală în cancerele care au o componentă imunologică importantă precum carcinomul renal cu celule clare și melanomul malign în care s-au obținut rezultate semnificative din punct de vedere al remisiunii. Însă utilizarea IL-2 în practica medicală are efecte adverse extrem de supărătoare și toxice date de tulburări gastro-intestinale (greață, vomă, diaree), mialgii, febră ridicată, hipotensiune, aritmii și tulburări neurologice din categoria crizelor comițiale.
Factorii care induc producția de factor de necroză tumorală sunt reprezentați de bacterii, peptidoglicanii din peretele bacterian, complexele imune antigen-anticorp, celulele maligne, virusuri, zimosanul din peretele levurilor și ionii de zinc.
Efectele sale sunt date de inhibarea replicării virale și stimularea diferențierii monocitelor în macrofage active capablie de fagocitoză, sinteza moleculelor MHC I și MHC II, creșterea proliferării fibroblastelor, creșterea activității fagocitare.
De asemenea determină pirogenie (stimularea centrilor termogenezei din hipotalamus cu apariția febrei), determină hipotensiune, stimulează regenerarea ficatului, induce sinteza proteinelor de fază acută precum proteina C reactivă, induce apoptoza celulelor țintă și activează celulele endoteliale, stimulează limfocitele B și T și mărește aderența acestora la endoteliul vascular.
Se mai numește și cașectină datorită efectului său stimulator asupra catabolismului care determină slăbirea exagerată a organismului cu epuizarea rezervelor energetice aducându-l în stare de cașexie cu predominența sindromului de epuizare care se manifestă clinic prin scădere excesivă în greutate fapt evident la uni pacienți neoplazici și la cei cu infecții cronice precum tuberculoza. Este cauzat de faptul că trigliceridele sunt mobilizate din depozite și sinteza enzimelor lipogene este inhibată.
Cel mai bun și mai puternic stimulator al producției interferonilor este ARN dublu catenar, indiferent dacă originea sa este naturală sau sintetică, prin urmare în cazul virusurilor cu genom ARN dublu catenar, genomul viral este el însuși stimulatorul producției de interferon. Virusurile cu genom ADN sunt slab inductoare ale producției de interferon, sinteza lui fiind stimulată și de virusurile inactivate din vaccinuri.
Actinomicina D care este un inhibitor al sintezei proteinelor inhibă și producția de interferon.
Interferonii sunt prima linie de apărare împotriva infecțiilor virale, sinteza lor fiind declanșată de ARN dublu catenar care constituie genomul majorității virusurilor. Interferonul produs de către o celulă infectată de un virus nu are niciodată acțiune autocrină, adică asupra celulei care l-a produs ci acționeză pe celulele încă neinfectate inducându-le o stare antivirală care determină inhibarea sintezei proteinelor virale cu imposibilitatea de multiplicare a virusului. Această acțiune antivirală este foarte puternică, rapidă și nespecifică (acționează asupra tuturor virusurilor, nu numai asupra anumitor categorii de virusuri) însă este tranzitorie și dependentă de doză întrucât starea de protecție indusă de interferon durează doar câteva zile și apoi dispare putând fi indusă din nou după câteva zile de absență. Acțiunea virală a interferonilor nu este directă, întrucât aceștia induc o stare de protecție antivirală asupra celulelor neinfectate de către virus.
Interferonul este produs de către celulele infectate în același timp în care se desfășoară ciclul de replicare al virusului care a infectat oganismul. Imediat după ce a fost sintetizat, este eliberat de către celulele infectate și ajunge paracrin la celulele învecinate care nu au fost infectate de virus, inducându-le o stare de protecție antivirală prin urmare virusul va întâlni o barieră în momentul în care va încerca să le invadeze și pe acestea. Nivelul activității antivirale este dependent de concentrația extracelulară a interferonului, prin urmare cele mai rezistente celule la infecția virală vor fi cele imediat învecinate celulei secretoare de interferon. Celulele îndepărtate sunt mai puțin protejate sau nu au protecție deloc.
Efectul imunomodulator
Interferonii sunt implicați în răspunsul imun umoral și în răspunsul imun celular, fapt dovedit prin experimente realizate atât in vivo cât și in vitro. Sunt responsabili de diminuarea reacțiilor de hipersensibilitate și diminuarea fenomenului de respingere a grefelor post-transplant.
Efectul antiproliferativ și antitumoral
Acțiunea antiproliferativă are efect atât asupra celulelor tumorale cât și asupra ceulelor normale ale organismului. Acest efect este cel mai bine evidențiat în cadrul terapiei cu interferon, când s-a constatat reversibilitatea acțiunii antiproliferative la întreruperea tratamentului precum și dependența sa de doză, tipul tumoral și tipul de interferon utilizat. Efectul asupra celulelor normale a fost dovedit de evidențierea mielosupresiei indusă de tratamentele anticanceroase cu interferon, care se produce prin acțiunea asupra celulelor stem hematopoietice cu inhibarea formării de elemente figurate sanguine și intrarea măduvei în aplazie. Interferonul Gamma are cea mai puternică activitate antiproliferativă.
Efectul antitumoral a fost pus în evidență de acțiunea interferonilor asupra tumorilor cu creștere lentă. S-a dovedit că celulele tumorale cele mai sensibile la interferoni sunt de asemenea și cele mai sensibile la acțiunea altor agenți citotoxici precum citostaticele anticanceroase.
Terapia cu interferon se utilizează pe scară largă în tratamentul hepatitelor cu virus B și C, în care și-au dovedit extraordinara utilitate inducând remisiuni pe termen lung ale bolii. Sunt utilizați și în infecțiile cu virus rabic și cu virusurile care determină encefalite. S-a observat ameliorarea sau chiar vindecarea infecțiilor în cazul infectării organismului cu virusurile hepatiei B și C, virusuri herpes-zoster sau citomegalovirus.
Datorită proprietăților lor antiproliferative și antitumorale interferonii sunt folosiți în tratamentul unor neoplazii, cele mai sensibile la tratament fiind tumorile originare în limfocitele B și în plasmocite. Interferonul alfa are cea mai eficientă activitate antiproliferativă dovedită clinic, iar interferonul Gamma are o activitate antiproliferativă foarte crescută în limfoamele Hodgkin.
Reacțiile adverse sunt însă numeroase, printre reacțiile adverse ale interferonului alfa numărându-se: anorexie, greață, vomă, diaree, sindrom pseudogripal, reacții la nivelul sistemului nervos central cu tulburări senzoriale auditive, vizuale și tactile, palpitații, aritmii, dureri toracice, alopecie, uscăciunea pielii și a mucoaselor, exacerbarea herpesului labial, leucopenie și trombocitopenie, sindrom nefrotic, proteinurie, steatoză hepatică, creșterea ureei și creatininei și creșterea transaminazelor.
Interferonul gamma determină sindrom pseudogripal a cărui gravitate este proporțională cu doza administrată. De asemenea deprimă măduva hematogenă producând leucopenie și trombocitopenie.
Injecțiile cu interferon se administrează intramuscular.
Citockinele sunt proteine inductibile care pot fi secretată de orice celulă din organism cu excepția eritrocitelor, indiferent că aparține sau nu sistemului imunitar. Au activitate biologică în concentrații foarte mici, dar suficiente pentru a induce un răspuns specific al celulelor sensibile la acțiunea citokinelor, celule care au receptori de mare afinitate pentru citokine și răspund la stimulare prin modificarea ratei de sinteză a ARN și implicit a proteinelor.
Citokinele au fost denumite și imunohormoni sau hormoni reglatori ai răspunsului imun, întrucât sunt foarte active la concentrații foarte mici, fapt dovedit atât in vivo cât și in vitro. Diferența față de hormoni este aceea că citokinele acționează la nivel local, în timp ce hormonii acționează la distanță.
Citokinele secretate de limfocite se numesc limfokine iar cele secretate de monocite se numesc monokine. Alături de limfokine și monokine vin prostaglandinele produse pe calea ciclooxigenazei care degradează acidul arahidonic și interferonii.
Proprietățile citokinelor
Deși au structuri proteice diferite și acționează diferit în procesul imun, citokinele ca grup au anumite proprietăți comune precum:1. Pleiotropia - fiecare citokină are activități biologice multiple
2. Redundanța - citokine din grupuri diferite pot avea efecte biologice și biochimice asemănătoare
3. Sunt active în concentrații foarte mici și secreția lor este de scurtă durată
4. Reacțiile modulate de citokine sunt produse în cascadă
5. Au receptori specifici de mare afinitate
6. Acțiunea lor se poate produce autocrin, paracrin sau endocrin
Proprietatea citokinelor de a acționa autocrin se referă la faptul că ele au efect numai asupra celulei care le-a produs. Acțiunea paracrină este acțiunea asupra celulelor aflate în imediata proximitate și acțiunea endocrină este acțiunea la distanță care se produce nu numai asupra celulelor aparținând sistemului imun, cât și asupra altor tipuri de celule cum ar fi cele epiteliale.
Termenul de interleukină se referă la faptul că citokinele aparținând acestei categorii mediază comunicarea dintre limfocite, care sunt celule ale sistemului imunitar. Termenul de interferoni se referă la abilitatea acestui grup de citokine de a interfera cu o infecție virală produsă în organism, reprezentând un mecanism de apărare antivirală.
Se cunosc momentan peste 50 de specii moleculare de citokine dar numărul de citokine care se descoperă este în continuă creștere, actualmente s-au descoperit peste 20 de interferoni și peste 18 tipuri de interleukine, funcția unora dintre ele nefiind încă pe deplin cunoscută.
În uz se află deja medicamente bazate pe citokine, un exemplu relevant este reprezentat de interferonii care constituie terapia antivirală în hepatite, și numeroase substanțe medicamentoase pe bază de citokine sunt încă în studiu.
Spectrul de acțiune al citokinelor este foarte larg, ele sunt implicate în numeroase aspecte patologice. Citokinele nu au activitate enzimatică, ele sunt active numai după ce se leagă de receptorii specifici, de mare afinitate pentru citokine ai celulelor sensibile la acțiunea lor. Pentru ca rezultatul stimulării citokinice să fie maxim, un anumit procent din receptorii pentru citokine ai unei celule trebuie să se lege de moleculele citokinice specifice. Rezultă astfel activarea căilor de semnalizare intercelulară și/sau intracelulară și are loc comutarea unui set de gene cu rol în codificarea diferitelor proteine, molecule de aderență intercelulară, proteaze, enzime de fază acută, proteine ale catabolismului lipidic, NO-sintaza (enzima care produce oxidul nitric) și alte citokine.
Acțiunea citokinelor este în general limitată, autocrină, paracrină sau intracrină, foarte rar acționează endocrin, deși în timpul infecțiilor generalizate unele dintre ele se găsesc în sânge.
Interleukinele
Ca structură sunt glicoproteine sau proteine solubile produse în principal de către limfocite. Denumirea veche era cea de limfokine la care se adăuga cea de monokine însă actualmente cele două tipuri sunt înglobate sub denumirea de interleukine deoarece această denumire sintetizează activitatea lor esențială, și anume aceea de a realiza cooperarea intercelulară între diferitele celule ale sistemului imunitar. Prin urmare ele inițiază, întrețin, amplifică sau blochează activitatea, creșterea, multiplicarea și funcțiile celulelor sistemului imun, deci sunt practic imunomodulatori.Sunt produse în principal de limfocitele T, limfocitele B, macrofage și celule endoteliale. Pot acționa asupra celulelor sistemului imun dar și asupra a numeroase celule ale organismului care nu sunt responsabile de imunitate precum celule sangvine, osoase, hepatice sau precursori medulari. Principalele caracteristici ale interleukinelor:
- Interacționează cu receptori de mare afinitate pentru interleukine prezenți pe membranele celulare
- Pot acționa autocrin, paracrin sau endocrin (rareori)
- Sunt molecule proteice glicozilate, hidrosolubile cu rol reglator
- Au greutate moleculară mică, sub 80 de kilodaltoni.
În funcție de efectul pe care îl produc asupra altor celule, interleukinele se grupează în felul următor:
• Chemokine sau interleukine care stimulează mobilitatea orientată a celulelor sistemului imun către anumite locații unde are loc inflamația, proces care se numește chemotactism. De exemplu chemotactismul neutrofilelor și macrofagelor activate către zona de inflamație activă pe care le recrutează și le atrag către procesul inflamator
• Interleukine stimulatoare sau inhibitoare, care modifică rata de diviziune și de diferențiere a celulelor stimulate
• Interleukine stimulatoare sau inhibitoare ale funcțiilor specifice ale unor celule
• Interleukine care induc apoptoza prin capacitatea de a modifica viabilitatea anumitor celule
Acțiunea interleukinelor poate fi sinergică sau antagonică, ele putându-se stimula sau inhiba reciproc. Acțiunea lor este în relație specifică cu cea a interferonilor, a factorilor de creștere sau a altor biomolecule. Prin studierea acestor procese de sinergism și antagonism se va putea înțelege mai bine răspunsul organismului la stress-ul cauzat de inflamație și realizarea de medicamente specifice. Cele mai importante interleukine, cu rol definitor în realizarea reacției imune în organismul atacat de antigene endogene sau exogene sunt următoarele:
Interleukina 1
Este produsă în principal de celulele din seria fagocitelor mononucleare reprezentate de monocite și macrofage, însă orice celulă nucleată matură din organism o poate sintetiza.Anumiți stimuli biologici declanșează sinteza acestei interleukine, stimuli reprezentați de: endotoxinele bacteriilor Gram-negative, exotoxinele, mureina care este proteina din peretele celular al bacteriilor Gram pozitive, zimosanul din peretele celular al levurilor, complexele imune antigen-anticorp, fracțiunea C3a cu rol de anafilotoxină din cadrul sistemului complement și citokinele limfocitelor activate. Și stimuli non-biologici pot declanșa sinteza de interleukină 1, printre ei numărându-se particulele de siliciu și cristalele de urați.
Două gene distincte codifică sinteza a două tipuri distincte de interleukină 1, rezultă astfel interleukina 1 de tip alfa și interleukina 1 de tip beta.
IL-1 este produsă local de către celulele stimulate având un spectru larg de acțiune cu efect fie autocrin fie paracrin, acțiune care stimulează răspunsul inflamator și răspunsul imun specific. Astfel IL-1 este un mediator pleiotropic, adică are efecte multiple în cadrul răspunsului imun al gazdei la infecții sau leziuni. IL-1 stimulează activitatea citotoxică a celulelor Natural Killer, activează metabolismul celulelor leucocitare polimorfonucleare și chemotactismul leucocitelor către locul inflamației, induce expresia moleclelor de aderență a leucocitelor la endoteliu și crește permeabilitatea endotelială cu favorizarea procesului de diapedeză și de asemenea, stimulează chemotactismul și funcția citotoxică a macrofagelor cu favorizarea fagocitozei. Alte funcții, pe scurt ale interleukinei 1 sunt:
- Inducerea sintezei proteinei C reactive de fază acută de către ficat, nivelul seric crescut al acestei proteine fiind un indicator al faptului că organismul se luptă cu un proces inflamator. Un nivel al proteinei C reactive mai mare de 20 miligrame pe decilitru ar trebui să dea de bănuit faptul că infecția este de natură bacteriană.
- Stimularea diferențierii și activării limfocitelor B și stimularea proliferării limfocitelor T
- Creșterea sintezei de interleukină 2 și exprimarea receptorilor pentru interleukină 2 de pe limfocitele T
- Induce exprimarea moleculelor MHC II ale sistemului major de histocompatibilitate pe suprafața membranei celulelor prezentatoare de antigen
- Activează bucla autocrină de creștere a producției de interleukină 1 prin stimularea producției acesteia de către monocite
- Induce sinteza moleculelor de aderență ale leucocitelor la endoteliu cu favorizarea diapedezei și a chemotactismului leucocitar și macrofagic la situsul de declanșare al procesului inflamator
- Reglează hematopoieza în măduva osoasă hematogenă
- Induce sinteza de hormoni glucocorticoizi de către glanda suprarenală, hormoni care au rol inhibitor asupra acțiunii interleukinei 1 dar care produc creșterea exprimării receptorilor membranari pentru interleukină 1 pe membranele celulelor sistemului imun
- Are rol de factor pirogen endogen, declanșând procesul de febră prin stimularea sintezei prostaglandinelor de tip 3 care sunt active asupra centrului hipotalamic al termogenezei care determină creșterea temperaturii centrale
- Stimulează producția altor citokine precum: G- CSF (factorul de creștere al coloniilor granulocitare), TNF- alfa (Tumoral Necrosis Factor alfa), Interleukinele 6, 8 și 11 și PDGF (factorul de creștere derivat din trombocite).
- Prin inhibarea acțiunii limfocitelor T supresoare are rol de factor contrasupresor.
Interleukina 2
Denumirea mai veche a acestei interleukine era aceea de TDGF (factorul de creștere derivat din celulele limfocitele T). Este citokina principală implicată în declanșarea unui răspuns imun eficient, fiind și factorul esențial al reglării răspunsului imun. Responsabile de producția ei sunt limfocitele T CD 4 activate. T CD 4 aflate în repaus nu sunt capabile să producă IL-2, dar în momentul în care se produce activarea limfocitelor T helper de tip 1 după recunoașterea antigenului cuplat cu moleculele MHC II, acestea vor produce interleukină 2 și interferon gamma. Limfocitele T helper de tip 2 produc după activare interleukinele 4, 5 și 6.Interleukina 2 are o conformație tridimensională fiind structurată sub forma unui alfa-helix alcătuit din 4 catene polipeptidice.
Receptorul pentru IL-2 este format din trei catene polipeptidice codificate de o genă specifică.
Receptorii pentru interleukina 2 se împart în trei clase:
- Receptor de mică afinitate format dintr-o catenă alfa
- Receptor de afinitate medie format din două catene, alfa și beta
- Receptor de mare afinitate format din trei catene, alfa, beta și gamma.
Limfocitele care nu sunt stimulate antigenic prezintă numai receptorul de mică afinitate pentru IL-2, după stimularea antigenică primară exprimându-se și receptorul de afinitate medie în timp ce receptorul de mare afinitate se exprimă numai după stimularea antigenică secundară. Prin urmare, intensitatea răspunsului imun este condiționată de disponibilitatea receptorilor pentru IL-2.
Efectele interleukinei 2
Realizează o buclă autocrină prin stimularea limfocitelor care au produs-o inițial cu creșterea continuă a concentrației de interleukină 2 din sistem, precum și o buclă paracrină stimulând producerea de IL-2 și de către alte limfocite aflate local, în contact cu limfocitul primar care a declanșat producția inițială de IL-2.Expansiunea clonală a limfocitelor este efectul principal al acestei interleukine, întrucât limfocitele stimulate proliferează și exprimă pe suprafața lor receptori pentru IL-2 în cantitate foarte mare. Prin urmare toate limfocitele care au recunoscut un anumit antigen (antigen-specifice) se expansionează clonal (proliferează și numărul lor crește foarte mult) deoarece interacțiunea IL-2 cu receptorul său specific de pe membrana limfocitară declanșează activarea și proliferarea celulară a limfocitelor stimulate de către respectiva interleukină. Se produce astfel expansiunea clonală a limfocitelor T din categoriile CD 4 și CD 8 deoarece numai expansiunea lor depinde de acțiunea IL-2.
Un alt rol de bază al IL-2 în cadrul răspunsului imun este dat de faptul că ea determină diferențierea limfocitelor T helper în limfocite T helper de tip 1 și T helper de tip 2. IL-2 acționează autocrin asupra limfocitelor T helper 1 și paracrin asupra limfocitelor T helper 2. Activitatea citotoxică a limfocitelor T din clasa CD8 este stimulată de către IL-2.
Activarea limfocitelor B se produce datorită acțiunii IL-2 deoarece și limfocitele B posedă receptori de mare afinitate pentru acest tip de citokină. Prin urmare ele proliferează, se transformă în plasmocite și determină secreția de anticorpi din clasele IgG, IgA și IgM. Tot interleukina 2 determină comutarea izotipică cu transformarea anticorpilor de tip IgM în anticorpi de tip IgG cu transformarea răspunsului imun nespecific în răspuns imun specific cu anticorpi specifici pentru antigenul declanșator.
Celulele Natural Killer sunt stimulate de către IL-2 care determină creșterea acțiunii lor citotoxice, însă nu și proliferarea lor. Și macrofagele sunt stimulate de către IL- 2 prin faptul că activitatea lor citotoxică față de celulele tumorale și bacteriile intracelulare este mult amplificată. Crește de asemenea și activitatea antifungică a granulocitelor.
Interleukina 1 stimulează sinteza IL-2 și la rândul ei IL-2 stimulează sinteza interleukinelor 4, 5 și 6. Se intensifică de asemenea producția de lactoferină și TNF alfa.
Relevanță în patologie
IL-2 a fost intens studiată cu privire la implicațiile sale în patologia unor boli imunologice umane. În anumite boli cu componentă imunologică precum artrita reumatoidă, scleroza multiplă, diabetul juvenil, lupusul eritematos sistemic sau hepatita cronică reactivă se produc cantități excesive de IL-2. Tot o cantitate excesivă de interleukină 2 este responsabilă de declanșarea reacției de respingere a grefei post-transplant.Aplicațiile IL-2 sunt în principal bazate pe terapia antitumorală în cancerele care au o componentă imunologică importantă precum carcinomul renal cu celule clare și melanomul malign în care s-au obținut rezultate semnificative din punct de vedere al remisiunii. Însă utilizarea IL-2 în practica medicală are efecte adverse extrem de supărătoare și toxice date de tulburări gastro-intestinale (greață, vomă, diaree), mialgii, febră ridicată, hipotensiune, aritmii și tulburări neurologice din categoria crizelor comițiale.
Interleukina 3
Este formată din 133 de aminoacizi și produsă de limfocitele T și celulele natural killer. În timpul reacțiilor alergice este produsă și de către eozinofile. Efectele ei se produc în general autocrin și paracrin, iar efectele endocrine sau sistemice pot apărea în cadrul infecțiilor în care se produce o activare masivă a limfocitelor, cum este infecția gripală. Are funcții de apărare și reparare în focarul inflamator și stimulează activarea celulelor inflamației și anume granulocitele, fagocitele și trombocitele. Este responsabilă și de repararea măduvei osoase consecutiv tratamentului cu citostatice care sunt toxice asupra măduvei hematogene determinând inhibarea formării de celule sangvine și scăderea accentuată a numărului acestora în sânge, proces numit pancitopenie. Efectul reparator al interleukinei 3 se produce prin stimularea diferențierii celulelor stem hematopoietice din măduva osoasă hematogenă.Interleukina 4
Este produsă în majoritate de către limfocitele T helper 2 și are acțiune autocrină activând bucla autocrină și stimulează exprimarea moleculelor MHC II pe suprafața limfocitelor B precum și secreția de IgE și IgG. Se mai numește astfel și factorul stimulator al limfocitelor B. Este o citokină antiinflamatorie deoarece inhibă producția de citokine inflamatorii precum IL-1, TNF alfa și a prostaglandinelor produse pe calea ciclooxigenazei care acționează asupra acidului arahidonic. Induce și diferențierea limfocitelor T CD4 către limfocite T helper 2 care vor secreta la rândul lor interleukinele 5 și 10.TNF alfa
Sau factorul alfa al necrozei tumorale este o glicoproteină formată din 156 de aminoacizi produsă în cea mai mare parte de macrofage dar și de către adipocite, limfocite B, fibroblaste, granulocite, monocite, celule natural Killer, celule musculare netede și limfocite T. Este o citokină pro-inflamatorie.Factorii care induc producția de factor de necroză tumorală sunt reprezentați de bacterii, peptidoglicanii din peretele bacterian, complexele imune antigen-anticorp, celulele maligne, virusuri, zimosanul din peretele levurilor și ionii de zinc.
Efectele sale sunt date de inhibarea replicării virale și stimularea diferențierii monocitelor în macrofage active capablie de fagocitoză, sinteza moleculelor MHC I și MHC II, creșterea proliferării fibroblastelor, creșterea activității fagocitare.
De asemenea determină pirogenie (stimularea centrilor termogenezei din hipotalamus cu apariția febrei), determină hipotensiune, stimulează regenerarea ficatului, induce sinteza proteinelor de fază acută precum proteina C reactivă, induce apoptoza celulelor țintă și activează celulele endoteliale, stimulează limfocitele B și T și mărește aderența acestora la endoteliul vascular.
Se mai numește și cașectină datorită efectului său stimulator asupra catabolismului care determină slăbirea exagerată a organismului cu epuizarea rezervelor energetice aducându-l în stare de cașexie cu predominența sindromului de epuizare care se manifestă clinic prin scădere excesivă în greutate fapt evident la uni pacienți neoplazici și la cei cu infecții cronice precum tuberculoza. Este cauzat de faptul că trigliceridele sunt mobilizate din depozite și sinteza enzimelor lipogene este inhibată.
Interferonii
Sunt glicoproteine alcătuite din 146- 166 de aminoacizi, care fac parte din familia citokinelor, având rol principal în apărarea antivirală, în modificarea răspunsului imun și în controlul proliferării și diferențierii celulare. Există mai multe forme de inteferoni datorită difernțelor legate de gradul de antigenicitate, masa moleculară și gradul de glicozilare. Există la om cinci tipuri de interferoni: alfa, beta, gamma, tau și omega, toți interferonii fiind codificați de gene situate pe cromozomul 9, cu excepția interferonului gamma care este codificat de gene situate pe cromozomul 12. Secvența aminoacizilor din diferitele tipuri de IFN este diferită, însă unele părți sunt comune tuturor interferonilor.Sinteza interferonilor
Celulele obișnuite nu sintetizează cantități detectabile de interferoni în mod normal, deoarece genele care codifică sinteza lor nu sunt transcrise. Inducerea sintezei interferonilor are loc sub acțiunea anumitor agenți precum: virusurile infecțioase sau inactivate, endotoxinele produse de bacteriile gram negative, infecția cu micoplasme, rickettsii sau chlamidii, polimeri sintetici din clasa polizaharidelor, sau moleculele de ARN dublu catenar. Și agenții non-microbieni din clasa hidrocarburilor aromatice policiclice precum antrachinonele pot stimula sinteza de interferoni.Cel mai bun și mai puternic stimulator al producției interferonilor este ARN dublu catenar, indiferent dacă originea sa este naturală sau sintetică, prin urmare în cazul virusurilor cu genom ARN dublu catenar, genomul viral este el însuși stimulatorul producției de interferon. Virusurile cu genom ADN sunt slab inductoare ale producției de interferon, sinteza lui fiind stimulată și de virusurile inactivate din vaccinuri.
Actinomicina D care este un inhibitor al sintezei proteinelor inhibă și producția de interferon.
Efectele biologice ale interferonilor
Activitatea antiviralăInterferonii sunt prima linie de apărare împotriva infecțiilor virale, sinteza lor fiind declanșată de ARN dublu catenar care constituie genomul majorității virusurilor. Interferonul produs de către o celulă infectată de un virus nu are niciodată acțiune autocrină, adică asupra celulei care l-a produs ci acționeză pe celulele încă neinfectate inducându-le o stare antivirală care determină inhibarea sintezei proteinelor virale cu imposibilitatea de multiplicare a virusului. Această acțiune antivirală este foarte puternică, rapidă și nespecifică (acționează asupra tuturor virusurilor, nu numai asupra anumitor categorii de virusuri) însă este tranzitorie și dependentă de doză întrucât starea de protecție indusă de interferon durează doar câteva zile și apoi dispare putând fi indusă din nou după câteva zile de absență. Acțiunea virală a interferonilor nu este directă, întrucât aceștia induc o stare de protecție antivirală asupra celulelor neinfectate de către virus.
Interferonul este produs de către celulele infectate în același timp în care se desfășoară ciclul de replicare al virusului care a infectat oganismul. Imediat după ce a fost sintetizat, este eliberat de către celulele infectate și ajunge paracrin la celulele învecinate care nu au fost infectate de virus, inducându-le o stare de protecție antivirală prin urmare virusul va întâlni o barieră în momentul în care va încerca să le invadeze și pe acestea. Nivelul activității antivirale este dependent de concentrația extracelulară a interferonului, prin urmare cele mai rezistente celule la infecția virală vor fi cele imediat învecinate celulei secretoare de interferon. Celulele îndepărtate sunt mai puțin protejate sau nu au protecție deloc.
Efectul imunomodulator
Interferonii sunt implicați în răspunsul imun umoral și în răspunsul imun celular, fapt dovedit prin experimente realizate atât in vivo cât și in vitro. Sunt responsabili de diminuarea reacțiilor de hipersensibilitate și diminuarea fenomenului de respingere a grefelor post-transplant.
Efectul antiproliferativ și antitumoral
Acțiunea antiproliferativă are efect atât asupra celulelor tumorale cât și asupra ceulelor normale ale organismului. Acest efect este cel mai bine evidențiat în cadrul terapiei cu interferon, când s-a constatat reversibilitatea acțiunii antiproliferative la întreruperea tratamentului precum și dependența sa de doză, tipul tumoral și tipul de interferon utilizat. Efectul asupra celulelor normale a fost dovedit de evidențierea mielosupresiei indusă de tratamentele anticanceroase cu interferon, care se produce prin acțiunea asupra celulelor stem hematopoietice cu inhibarea formării de elemente figurate sanguine și intrarea măduvei în aplazie. Interferonul Gamma are cea mai puternică activitate antiproliferativă.
Efectul antitumoral a fost pus în evidență de acțiunea interferonilor asupra tumorilor cu creștere lentă. S-a dovedit că celulele tumorale cele mai sensibile la interferoni sunt de asemenea și cele mai sensibile la acțiunea altor agenți citotoxici precum citostaticele anticanceroase.
Terapia cu interferoni
Producția artificială de interferoni se face prin biotehnologii moderne de către celule manipulate genetic prin izolarea genelor codificatoare ale structurilor proteice ale interferonilor și inserarea lor în vectori de clonare astfel au fost obținuți interferoni utilizabili în terapie care sunt sintetizați prin manipularea genetică a unor celule bacteriene, celule de levuri și celule de mamifere.Terapia cu interferon se utilizează pe scară largă în tratamentul hepatitelor cu virus B și C, în care și-au dovedit extraordinara utilitate inducând remisiuni pe termen lung ale bolii. Sunt utilizați și în infecțiile cu virus rabic și cu virusurile care determină encefalite. S-a observat ameliorarea sau chiar vindecarea infecțiilor în cazul infectării organismului cu virusurile hepatiei B și C, virusuri herpes-zoster sau citomegalovirus.
Datorită proprietăților lor antiproliferative și antitumorale interferonii sunt folosiți în tratamentul unor neoplazii, cele mai sensibile la tratament fiind tumorile originare în limfocitele B și în plasmocite. Interferonul alfa are cea mai eficientă activitate antiproliferativă dovedită clinic, iar interferonul Gamma are o activitate antiproliferativă foarte crescută în limfoamele Hodgkin.
Reacțiile adverse sunt însă numeroase, printre reacțiile adverse ale interferonului alfa numărându-se: anorexie, greață, vomă, diaree, sindrom pseudogripal, reacții la nivelul sistemului nervos central cu tulburări senzoriale auditive, vizuale și tactile, palpitații, aritmii, dureri toracice, alopecie, uscăciunea pielii și a mucoaselor, exacerbarea herpesului labial, leucopenie și trombocitopenie, sindrom nefrotic, proteinurie, steatoză hepatică, creșterea ureei și creatininei și creșterea transaminazelor.
Interferonul gamma determină sindrom pseudogripal a cărui gravitate este proporțională cu doza administrată. De asemenea deprimă măduva hematogenă producând leucopenie și trombocitopenie.
Injecțiile cu interferon se administrează intramuscular.
Data actualizare: 29-05-2013 | creare: 30-10-2012 | Vizite: 32157
Bibliografie
1. Guyton C Arthur- Tratat de fiziologie a omului, editura Callisto, 20072. Esentialul in Imunologie, Bara Constantin, Editura ALL
3. Curs de Imunologie, Universitatea Bucuresti, facultatea de Biologie
Link:https://ebooks.unibuc.ro/biologie/mihaiescu/index.htm
4. University of South Carolina
Link: https://pathmicro.med.sc.edu/mhunt/interferon.htm
©
Copyright ROmedic: Articolul se află sub protecția drepturilor de autor. Reproducerea, chiar și parțială, este interzisă!
Alte articole din aceeași secțiune:
Din Ghidul de sănătate v-ar putea interesa și:
Forumul ROmedic - întrebări și răspunsuri medicale:
Pe forum găsiți peste 500.000 de întrebări și răspunsuri despre boli sau alte subiecte medicale. Aveți o întrebare? Primiți răspunsuri gratuite de la medici.- Implant silicon sani
- Pentru cei cu anxietate si atacuri de panica FOARTE IMPORTANT
- GRUP SUPORT PENTRU TOC 2014
- Histerectomie totala cu anexectomie bilaterala
- Grup de suport pentru TOC-CAP 15
- Roaccutane - pro sau contra
- Care este starea dupa operatie de tiroida?
- Helicobacter pylori
- Medicamente antidepresive?
- Capsula de slabit - mit, realitate sau experiente pe oameni