Цитокины

Цитокины

Что такое цитокиновый шторм?

Самыми распространенными осложнениями и причинами смерти при COVID-19 являются тяжелая пневмония, синдром острого респираторного дистресса (поражения), сепсис, полиорганная недостаточность (отказ функционирования многих органов), острое поражение почек или сердца. Кроме этого, ответ иммунной системы организма может привести к цитокиновому шторму и, как следствие, смертельному исходу.

Что такое цитокины и цитокиновый шторм?

Цитокиновый шторм (цитокиновый каскад, гиперцитокинемия) — это неконтролируемое воспаление, которое приводит к повреждению собственных тканей организма. В борьбе с вирусом иммунные клетки выделяют особые вещества — цитокины. Это низкомолекулярные белки активированных клеток иммунной системы, которые обеспечивают межклеточные взаимодействия. К цитокинам, в частности, относятся интерфероны, интерлейкины, хемокины, факторы некроза опухоли и т. д. Сегодня ученым известно более ста цитокинов.

Цитокины. Фото: Commons.wikimedia.org

Эти белки действуют по эстафетному принципу: воздействие цитокина на клетку вызывает образование ею других цитокинов, если реакция иммунной системы очень бурная, возникает так называемый цитокиновый шторм: активированные иммунные клетки вырабатывают все новые и новые порции этих белков.

Из всех инфекционных заболеваний особенно часто наблюдения цитокинового шторма встречаются при гриппе.

Что происходит в результате цитокинового шторма?

Сначала вирус массово поражает клетки, в которые способен проникнуть, размножается в них, затем выходит из клеток и распространяется дальше. Клетки при этом погибают, и в ответ на это включается защитная реакция иммунной системы, которая выражается в чрезмерном выделении цитокинов и неконтролируемом воспалении.

Во время цитокинового шторма ткани очага воспаления разрушаются, иммунная система начинает работать на предельной мощности, чтобы побороть инфекцию, и в результате воспаление распространяется на соседние ткани. Со временем цитокиновый шторм охватывает весь организм, и все может закончиться смертью пациента.

Какие признаки цитокинового шторма?

Состояние, называемое цитокиновым штормом, проявляется лихорадкой, рвотой, диареей, слабостью, болями в различных частях тела и снижением уровня кислорода в крови. В анализах можно увидеть цитопению (снижение количества клеток), лимфопению (снижение количества лимфоцитов), повышенный уровень ферритина.

Вопрос-ответ Когда ожидается пик заражения коронавирусом в России?

У больных COVID-19 в таком состоянии отмечается высокий уровень интерлейкина-2 (IL), фактора некроза опухолей альфа (TNF-α). В половине случаев происходит поражение легких, поэтому необходима искусственная вентиляция легких, а также терапия сепсиса и регулирование выброса цитокинов.

Можно ли остановить цитокиновый шторм?

Цитокиновый шторм можно остановить только в условиях клиники, но это удается сделать не всегда. Во время выработки огромного количества цитокинов может возникнуть полиорганная недостаточность и, как следствие, смерть пациента. Гиперцитокинемия является одной из причин смертей во время гриппа, цитокиновым штормом ряд ученых объясняет, в частности, большое количество жертв среди молодых людей во время эпидемии «испанки» — пандемии гриппа 1918 года.

Как показывают результаты исследований, необходимо вовремя определять время начала такого шторма, а сделать это возможно исключительно при помощи анализа крови. В условиях нынешней пандемии коронавируса медики применяют различные препараты, в частности, тоцилизумаб и гидроксихлорохин (иммунодепрессанты), которые имеют свойство приглушать активность специфических цитокинов.

Цитокины: их ключевая роль для вашей иммунной системы и уровня воспаления

  • 2020

Вы когда-нибудь слышали о цитокинах? Термин «цитокин» на самом деле происходит от комбинации двух греческих слов: «цито» означает клетка и «кинос» означает движение. Цитокины играют важную роль как в здоровье, так и в болезнях, особенно когда речь идет о воспалительных состояниях, связанных с иммунитетом проблемах, таких как инфекции, травмы организма, размножение и даже рак.

Согласно одной научной статье, в которой подчеркивается их роль в здоровье женщин, включая преждевременные роды и эндометриоз, «прогресс в понимании биологии цитокинов привел к пониманию важности цитокинов в каждой области медицины».

Так что же такое цитокины? Они представляют собой категорию небольших белков, которые обеспечивают связь между клетками. Существует несколько семейств цитокинов, которые вырабатываются по-разному, ведут себя по-разному и обладают различной активностью в организме.

С другой стороны, цитокины могут помочь нам бороться с инфекциями и оказывать положительное влияние на нашу иммунную систему и воспаление. Однако, если некоторые цитокины не ведут себя идеально или перепроизводятся, это может привести к заболеванию.

Это может быть трудно объяснить цитокины без чрезмерного научного, но, лучше понимая эти мощные молекулы, мы можем просто улучшить или даже предотвратить некоторые очень распространенные, но серьезные проблемы со здоровьем, включая артрит, рак и многое другое.

Какие цитокины?

Простое определение цитокинов: группа белков, созданных иммунной системой, которые действуют как химические мессенджеры. Цитокины представляют собой белки, пептиды или гликопротеины, секретируемые лимфоцитами и моноцитами, которые регулируют иммунные ответы, гемопоэз и развитие лимфоцитов.

Эти маленькие белки действуют как посредники между клетками, что является действительно серьезной проблемой, поскольку включает в себя передачу жизненно важной информации, которая влияет на многие вещи в организме, от эмбрионального развития до модуляции структуры кости и поддержания гомеостаза. Цитокины, вероятно, наиболее известны своей ключевой ролью в качестве медиаторов и регуляторов воспалительных реакций. Они на самом деле способны стимулировать движение клеток к участкам инфекции, травм и воспалений.

Цитокины секретируются другими типами клеток в высоких концентрациях и могут влиять либо на клетку происхождения (аутокринное действие), на ближайшие к ним клетки (паракринное действие) или на отдаленные клетки (эндокринное или системное действие). В целом, они могут действовать синергически (работая вместе) или антагонистически (действуя в оппозиции). Есть несколько разных групп или семей, которые структурно похожи, но имеют различные функции.

Имейте в виду, что хотя цитокины абсолютно необходимы для иммунной функции, чрезмерное количество может фактически стать опасным. Цитокиновый шторм, также известный как гиперцитокинемия или синдром высвобождения цитокинов, является состоянием, вызванным скачком в выработке воспалительных белков.

Этот феномен первоначально наблюдался врачами, лечившими случай заболевания «трансплантат против хозяина» в 1993 году, но с тех пор наблюдался во многих других состояниях, включая панкреатит, птичий грипп и натуральную оспу.Грипп также считается одним из немногих состояний, способных вызвать цитокиновый шторм, и может объяснять катастрофические последствия пандемии гриппа 1918 года.

Хотя исследователям до сих пор неясно, что именно вызывает цитокиновый шторм, считается, что он срабатывает, когда иммунная система сталкивается с новым патогенным захватчиком, вызывающим стремительный рост производства цитокинов. Это может привести к значительному повреждению клеток, тканей и органов и может вызвать серьезные побочные эффекты, включая лихорадку, усталость, отек, тошноту и, в тяжелых случаях, недостаточность органов и смерть.

Различные типы

Теперь мы знаем, что есть несколько подкатегорий, которые включают как провоспалительные, так и противовоспалительные цитокины. Провоспалительные цитокины в основном продуцируются активированными макрофагами и участвуют в активизации воспалительных реакций.

Научные данные связывают эти провоспалительные белки с различными заболеваниями, а также с процессом патологической боли. Между тем, противовоспалительные цитокины являются молекулами, которые помогают регулировать иммунную систему и контролировать провоспалительный ответ цитокинов.

Вот основные семьи и их основные характеристики или действия:

  • Chemokines: Прямая миграция клеток, адгезия и активация
  • Интерфероны: Противовирусные белки
  • интерлейкины: Разнообразие действий зависит от типа клеток интерлейкина
  • монокины: Мощные молекулы, созданные моноцитами и макрофагами, которые помогают направлять и регулировать иммунные реакции
  • лимфокины: Белковые медиаторы, как правило, вырабатываются лимфоцитами (лейкоцитами) для направления реакции иммунной системы путем передачи сигналов между ее клетками.
  • Фактор некроза опухоли: Регулировать воспалительные и иммунные реакции

Существует также эритропоэтин, также называемый гемопоэтин, который является цитокиновым гормоном, который регулирует выработку эритроцитов (эритроцитов).

1. Регулирование иммунной системы

Двумя основными продуцентами цитокинов являются Т-хелперные клетки и макрофаги. Что это? Т-хелперы помогают другим клеткам в иммунном ответе, распознавая чужеродные антигены и секретируя цитокины, которые затем активируют Т- и В-клетки. Макрофаги окружают и убивают микроорганизмы, поглощают инородный материал, удаляют мертвые клетки и усиливают иммунные реакции.

Воздействуя на клетки иммунной системы и взаимодействуя с ними, цитокины способны регулировать реакцию организма на болезни и инфекции. Цитокины влияют как на наши врожденные, так и на адаптивные иммунные реакции. Оптимальное производство и поведение наших цитокинов является ключом к здоровью нашей иммунной системы.

В одной научной статье, опубликованной в 2014 году, рассматривалось влияние цитокинов, таких как интерфероны (INF) и интерлейкины (IL), на микобактериальные инфекции, особенно туберкулез. Исследователи пришли к выводу: «В целом семейство цитокинов IFN, по-видимому, является критическим для исхода микобактериальной инфекции» и играет важную роль в сдерживании роста бактерий.

2. Помогает уменьшить боль при артрите

Поскольку эти белки регулируют различные воспалительные реакции, неудивительно, что исследования показывают, какую важную роль играют эти белки при артрите, воспалительном заболевании суставов. Как упоминалось ранее, перепроизводство или неправильное производство определенных цитокинов организмом может привести к заболеванию.

Согласно научной статье, опубликованной в 2014 году под названием «Роль воспалительных и противовоспалительных цитокинов в патогенезе остеоартрита», интерлейкин-1-бета и фактор некроза опухолей-альфа, как полагают, являются основными воспалительными цитокинами, вовлеченными в остеоартрит (ОА). в то время как интерлейкин-15 связан с патогенезом ревматоидного артрита (РА).

Хотя очевидно, что провоспалительные цитокины находятся на повышенных уровнях у пациентов с артритом, их противовоспалительные варианты были также обнаружены в синовиальной оболочке и в синовиальной жидкости пациентов с РА. На сегодняшний день научные исследования на животных моделях продемонстрировали способность противовоспалительных цитокинов уменьшать боль, возникающую в результате артрита. Однако они не препятствуют повреждению суставов. Клинические испытания с участием людей продолжаются, и, надеюсь, вскоре приведут к некоторым полезным результатам для больных артритом.

3. Уменьшить воспаление и боль

Я уверен, что не удивительно, что противовоспалительное средство Цитокины известны своей способностью уменьшать воспаление в организме, которое огромно, так как мы знаем, что воспаление является причиной большинства заболеваний. Согласно научной статье под названием «Цитокины, воспаление и боль», которая была опубликована в журнале Международная Анестезиологическая КлиникаИз всех противовоспалительных цитокинов интерлейкин 10 (IL-10) обладает одними из самых сильных противовоспалительных свойств и способен подавлять экспрессию воспалительных цитокинов, таких как интерлейкин 6 (IL-6), интерлейкин 1 (IL- 1) и фактор некроза опухоли альфа (TNF-α).

IL-10 также способен подавлять провоспалительные цитокиновые рецепторы, поэтому он способен снижать выработку, а также функцию молекул провоспалительных цитокинов на нескольких уровнях. Согласно этой статье, «Острое введение белка IL-10 было хорошо документировано для подавления развития спинально-опосредованного облегчения боли в различных моделях животных, таких как периферический неврит, экситотоксическое повреждение спинного мозга и повреждение периферического нерва».

Кроме того, недавние клинические исследования демонстрируют, что низкие уровни в крови IL-10 и интерлейкина 4 (также противовоспалительного цитокина) могут быть важными факторами, когда речь идет о хронической боли, поскольку было обнаружено, что пациенты, борющиеся с хронической широко распространенной болью, имеют низкие концентрации из этих двух цитокинов.

4. Помогает бороться с раком

Определенные цитокины в настоящее время используются в иммунотерапии рака, включая лечение лейкемии, лимфомы, меланомы, рака мочевого пузыря и рака почки. Наш организм естественным образом вырабатывает цитокины, но когда он используется для естественного лечения рака, эти белки создаются в лаборатории, а затем вводятся в больших дозах, чем организм обычно делает самостоятельно.

По данным Национального института рака, интерлейкин-2 был первым цитокином, который оказал терапевтическое действие при раке. В 1976 году Роберт Галло, доктор философии и Фрэнсис Рускетти, доктор философии. продемонстрировали, что этот цитокин может «значительно стимулировать рост клеток Т и естественных киллеров (НК), которые являются неотъемлемой частью иммунного ответа человека».

Спустя почти 10 лет другая группа исследователей во главе со Стивеном Розенбергом, доктором медицинских наук, как сообщается, успешно вылечила нескольких пациентов с распространенным метастатическим почечно-клеточным раком (тип почечного рака) и меланомой, дав им интерлейкин-2. Интерлейкин-2 стал первой противораковой иммунотерапией, одобренной FDA в США. До сегодняшнего дня он все еще используется для лечения метастатической меланомы и рака почки.

Побочные эффекты интерлейкина-2 могут включать озноб, лихорадку, усталость, увеличение веса, тошноту, рвоту, диарею и низкое кровяное давление. Редкие, но серьезные побочные эффекты включают нарушение сердечного ритма, боль в груди и другие проблемы с сердцем. Другие интерлейкины продолжают изучаться как возможное лечение рака.

Как обеспечить здоровый баланс цитокинов

Цитокины являются важной темой научных исследований, которые продолжаются, но до сих пор кажется, что здоровая диета, богатая полезными питательными веществами, физические упражнения и снижение стресса, могут помочь в поддержании здорового баланса цитокинов в организме.

Предполагается, что цитокины обычно зависят от состояния питания. Хронический дефицит питательных веществ отрицательно влияет на наш иммунный ответ, который включает снижение выработки и активности цитокинов. Поэтому соблюдение диеты с целебными продуктами с большим количеством противовоспалительных продуктов является ключевым способом повышения цитокинового статуса нашего организма.

Исследования in vitro также показали, что экстракт корицы повышает уровень интерлейкина-10, одновременно подавляя провоспалительные цитокины на экспериментальных моделях индуцированного воспалительного заболевания кишечника.

Есть также продукты, которые вы хотите избегать, особенно рафинированный сахар. Как указывает Фонд Артрита, исследования показали, что обработанные сахара вызывают выброс воспалительных цитокинов.

Исследование, опубликованное в Журнал Физиологии смотрел на эффекты длительных физических нагрузок на провоспалительные и противовоспалительные цитокины. Исследователи обнаружили, что в то время как физические упражнения увеличивали некоторые провоспалительные цитокины, уровни противовоспалительного интерлейкина-10 в плазме показали 27-кратное увеличение сразу после тренировки, и ингибиторы цитокинов также высвобождались. Таким образом, в целом, исследование предполагает, что физические упражнения могут увеличить противовоспалительные цитокины, которые помогают уменьшить воспалительный ответ, который может возникнуть в результате длительной напряженной активности.

Исследования показали, что вначале стресс может вызывать подавление воспалительных цитокинов и активацию противовоспалительных цитокинов. Однако длительный хронический стресс дополнительно увеличивает провоспалительные цитокины, которые затем приводят к воспалительным реакциям и в конечном итоге могут вызывать различные заболевания. Так что это еще одна причина ежедневно практиковать естественные снятия стресса.

Тем, кто страдает от цитокиновых бурь, следует немедленно обратиться к врачу. Лечение этого состояния обычно включает введение лекарств, которые нейтрализуют определенные цитокины, включая TNF. Также изучаются другие подходы, включая лекарственную терапию, которая модулирует иммунную функцию для предотвращения выхода из-под контроля цитокинов.

Последние мысли

  • Какие цитокины? Группа белков, созданных иммунной системой, которые действуют как химические мессенджеры.
  • Существует несколько семейств этих сигнальных белков, включая воспалительные или противовоспалительные.
  • Они особенно важны для иммунной функции и воспалительных реакций.
  • Исследования продолжаются, но пока что текущие или потенциальные выгоды включают в себя:
    • Усилитель иммунной системы
    • Артрит обезболивающее
    • Обезболивающее
    • Воспаление спокойнее
    • Боец рака
  • Способы поощрения здорового функционирования и баланса включают здоровую диету, основанную на цельных продуктах, которая загружена противовоспалительными продуктами и исключает воспалительные продукты, такие как сахар. Снижение стресса, в том числе регулярные физические упражнения, также могут способствовать поддержанию оптимального цитокинового статуса.

Цитокины различаются по строению, биологической активности и другим свойствам. Однако все цитокины обладают общими свойствами. В основном они низкомолекулярны (средняя Мм менее 30 кД):

1. вырабатываются клетками в низкой концентрации (пг/мл), непостоянно, а в ответ на активирующий стимул

2. участвуют в иммунных и воспалительных реакциях, регулируя их продолжительность и силу.

3. одни и те же цитокины вырабатываются различными клетками ( это свойство называется избыточностью)

4. одни и те же цитокины могут действовать на различные клетки-мишени, регулируя их функции (плейотропность)

5. цитокины оказывают свое действие через рецепторы на поверхности клеток-мишеней (связывание цитокина с рецептором к активации клетки, ее пролиферации, дифференцировки или гибели)

6. цитокины работают по принципу сети: индуцируют секрецию друг друга (каскадность действия), действуют как синергисты (примером может служить стимуляция воспалительных реакций ИЛ-1, 6 и ФНО) или антагонисты (гамма- ИФН тормозит выработку IgE В-лф.)

7. цитокины действуют как паракринные, аутокринные или эндокринные факторы регуляции функций клеток-мишеней

Основную группу клеток-продуцентов цитокинов составляют лимфоциты, кроме того цитокины синтезируют и секретируют клетки фагоцитарного ряда и антигенпредставляющие клетки, клетки соединительной ткани, эндотелия, эпителия.

ХАРАКТЕРИСТИКА ОТДЕЛЬНЫХ ЦИТОКИНОВ.

ИЛ-1 – (альфа и бета, продукты двух различных генов, ведущий бета).

Клетки-продуценты: практически все клетки, наибольшие титры получены из макрофагов, эндотелиоцитов.

Индукторы продукции ИЛ-1:

Бактериальные продукты (ЛПС, мурамилдипептид, белок А), ИК, компоненты комплемента, цитокины (ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-6, ФНО) и др.

Эндогенные ингибиторы продукции ИЛ-1: (ПГЕ2, ГКС, липокортин, гистамин, НПВП — аспирин).

Биологическое действие ИЛ-1:

1. Активация Т-лимфоцитов, усиление экспрессии рец. ИЛ-2.

2. Стимулирует продукцию ФНО, ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-6, ПГЕ2, гистамина и др

3. Стимуляция фагоцитоза, адгезии, хемотаксиса, цитотоксичности фагоцитов, NK-клеток.

Рис. 30. Свойства цитокинов

Рис. Действие цитокинов на клетки-мишени

(Ковальчук Л.В., Ганковская Л.В., 2001г.)

Рис. 31. Цитокиновый профиль Т-лимфоцитов.

При повышении концентрации в крови, ИЛ-1

1. взаимодействует с клетками гипоталамуса и вызывает повышение температуры тела (усиление продукции ПГЕ2, АКТГ, усиление метаболизма гликогена в печени – выброс тепла), сонливость, снижение аппетита,

2. стимулирует клетки печени к продукции белков острой фазы (С-реактивного белка и др.)

3. нейтрофилез периферической крови, снижение уровней Fe, Zn, Cu

4. вызывает резорбцию хрящевой и костной ткани

5. вызывает протеолиз мышц

6. токсичен для клеток островков Лангерганса поджелудочной железы.

7. токсичен для опухолевых клеток

При острых инфекциях септический процесс сопровождается повышением ИЛ-1, что коррелирует с увеличением температуры.

ИЛ-2

Это продукт активированных Т-клеток и его основное действие направлено на Т-лимфоциты.

Важным активатором продукции являются гормоны тимуса.

Цитокины

Цитокины – одна из важнейших частей иммунной системы. Иммунной системе необходима система оповещения от клеток организма, как крик о помощи. Это, пожалуй, лучшее определение цитокинов. Когда клетка повреждена или поражена патогенным организмом, макрофаги и поврежденные клетки выделяют цитокины. Сюда входят такие факторы, как интерлейкин, интерферон и фактор некроза опухоли-альфа. Последний также доказывает, что разрушение опухолевой ткани контролируется иммунной системой. Когда цитокины выделяются, они призывают особые иммунные клетки, например, лейкоциты и Т- и В-клетки.

Цитокины также дают сигнал о какой-то конкретной цели, которую данные клетки должны выполнить. Цитокины и антитела абсолютно различны, так как антитела – это то, что связано с антигенами, они позволяют иммунной системе идентифицировать вторжение инородных организмов. Таким образом, можно провести аналогию: цитокины являются главным сигналом тревоги для захватчиков, а антитела – разведчиками. Процесс анализа цитокинов называется определением цитокинов.

Причины для анализа на определение цитокинов

Определение цитокинов обычно проводится для проверки на выделение особых цитокинов. Это больше функция биохимического исследования, нежели специфический анализ функций организма. Цитокины и другие рецепторы находятся под пристальным вниманием, так как они играют большую роль в контроле заболеваний. Стоит отметить, что многие цитокины имеют противоположный друг другу эффект, модулируя, таким образом, силу иммунной реакции. Определение цитокинов применяется для идентификации тех цитокинов (или их отсутствия), которые влияют на причину некоторых аутоиммунных заболеваний.

Процедура

Определение цитокинов вероятней всего будет проводиться с помощью анализа крови, потому что выработка цитокина не происходит эндокринным методом, так как цель этого действия должна быть определена особенным образом, иначе здоровая ткань может быть повреждена.

Подготовка

Для этого анализа подготовка вообще не нужна. Стоит заметить, что иногда происходит аберрантное выделение цитокина, которое называется цитокиновой бурей. Это происходит в том случае, когда выброс цитокинов не модулируется, и возникает серьезная иммунная реакция организма. Это может стать причиной разрушения здоровых тканей. Такое иногда бывает в случае гриппа, особенно свиного гриппа, и иногда может представлять смертельную опасность для пациента.


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *