stringtranslate.com

Воспалительный цитокин

Воспалительный цитокин или провоспалительный цитокин — это тип сигнальной молекулы ( цитокина ), которая секретируется иммунными клетками, такими как хелперные Т-клетки (Th ) и макрофаги , а также некоторыми другими типами клеток, которые способствуют воспалению . Они включают интерлейкин-1 (IL-1), IL-6 , IL-12 и IL-18 , фактор некроза опухоли альфа (TNF-α), интерферон гамма (IFNγ) и гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF) и играют важную роль в опосредовании врожденного иммунного ответа . Воспалительные цитокины в основном вырабатываются и участвуют в регуляции воспалительных реакций.

Избыточное хроническое производство воспалительных цитокинов способствует воспалительным заболеваниям , которые связаны с различными заболеваниями, такими как атеросклероз и рак . Дисрегуляция также связана с депрессией и другими неврологическими заболеваниями. Баланс между провоспалительными и противовоспалительными цитокинами необходим для поддержания здоровья. Старение и физические упражнения также играют роль в количестве воспаления из-за высвобождения провоспалительных цитокинов.

Терапия воспалительных заболеваний включает моноклональные антитела , которые нейтрализуют воспалительные цитокины или их рецепторы .

Определение

Воспалительный цитокин — это тип цитокина (сигнальной молекулы), который секретируется иммунными клетками и некоторыми другими типами клеток, которые способствуют воспалению . Воспалительные цитокины в основном продуцируются Т-хелперными клетками ( Т h ) и макрофагами и участвуют в регуляции воспалительных реакций. [1] Терапия для лечения воспалительных заболеваний включает моноклональные антитела , которые либо нейтрализуют воспалительные цитокины, либо их рецепторы . [2]

Воспалительные цитокины включают интерлейкин-1 (ИЛ-1), ИЛ-12 и ИЛ-18 , фактор некроза опухоли альфа (ФНО-α), интерферон гамма (ИФНγ) и гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (ГМ-КСФ) . [3]

Функция

Воспалительные цитокины играют роль в инициировании воспалительного ответа и регулировании защиты хозяина от патогенов, опосредуя врожденный иммунный ответ . [4] Некоторые воспалительные цитокины выполняют дополнительные функции, например, действуют как факторы роста . [5] Провоспалительные цитокины, такие как IL-1β, IL-6 и TNF-α, также вызывают патологическую боль. [1] Хотя IL-1β выделяется моноцитами и макрофагами, он также присутствует в ноцицептивных нейронах DRG. IL-6 играет роль в нейрональной реакции на травму. TNF-α — хорошо известный провоспалительный цитокин, присутствующий в нейронах и глии . TNF-α часто участвует в различных сигнальных путях для регуляции апоптоза в клетках. [ требуется ссылка ] Чрезмерная хроническая продукция воспалительных цитокинов способствует воспалительным заболеваниям . [2] которые были связаны с различными заболеваниями, такими как атеросклероз и рак . Нарушение регуляции провоспалительных цитокинов также связывают с депрессией и другими неврологическими заболеваниями. Баланс между провоспалительными и противовоспалительными цитокинами необходим для поддержания здоровья. Старение и физические упражнения также играют роль в количестве воспаления из-за высвобождения провоспалительных цитокинов. [6]

Отрицательные последствия

Из-за своего провоспалительного действия провоспалительный цитокин имеет тенденцию ухудшать само заболевание или симптомы, связанные с заболеванием, вызывая лихорадку , воспаление , разрушение тканей, а в некоторых случаях даже шок и смерть . [7] Было показано, что избыточное количество провоспалительных цитокинов вызывает пагубные эффекты [2]

В почках

Провоспалительный цитокин влияет на функции транспортеров и ионных каналов нефрона . В результате этого изменяется активность каналов ионов калия (K+), что изменяет трансэпителиальный транспорт растворенных веществ и воды в почке. [8] Клетки проксимальных канальцев почек вырабатывают провоспалительные цитокины в ответ на липополисахарид . Провоспалительные цитокины влияют на почечные каналы K+. IFNγ вызывает замедленное подавление и острую стимуляцию 40 pS канала K+. Кроме того, трансформирующий фактор роста бета 1 (TGF-β1) активирует кальций-активируемый калиевый канал ( KCa3.1 ), который может быть вовлечен в пагубные эффекты почечного фиброза . [ требуется ссылка ]

Болезнь «трансплантат против хозяина»

Болезнь «трансплантат против хозяина» (GvHD) нацелена на JAK 1 и 2 , человеческий белок тирозинкиназы, необходимый для передачи сигналов в нескольких цитокинах. Когда эти киназы активируются, сигнальные белки семейства белков трансдуктора сигнала и активатора транскрипции (STAT) , которые включают факторы транскрипции для целевых генов, которые выполняют провоспалительные функции, фосфорилируются . [ 9] Тяжесть GvHD сильно варьируется и зависит от количества собственных клеток, присутствующих в окружающей среде, а также других регуляторных Т-клеток , фенотипов T H 1 , T H 2 или T H 17. [10] Было показано, что как CD4 + , так и CD8 IL-17-продуцирующие Т-клетки вызывают aTH1, вызывая воспаление тканей и приводя к тяжелой GVHD. [11]

При муковисцидозе

Провоспалительный цитокин вызывает гипервоспаление, основную причину разрушения легочной ткани при муковисцидозе . [12] При такой сильной воспалительной реакции и повышенном количестве иммунных клеток легкие пациентов с муковисцидозом не могут очиститься от бактерий и становятся более восприимчивыми к инфекциям. Высокая распространенность (40-70%) пациентов с муковисцидозом демонстрирует признаки астмы , возможно, из-за первичного дефицита трансмембранного регулятора проводимости муковисцидоза (CFTR). [13] Т-хелперные клетки с дефицитом CFTR создают воспалительную среду, которая имеет высокие концентрации TNF-α, IL-8 и IL-13, что способствует повышению сократимости гладких мышц дыхательных путей. [ необходима цитата ]

При сердечно-сосудистых заболеваниях

Атеросклероз вызывает дисфункцию эндотелия, которая привлекает иммунные клетки, формирующие поражения. Провоспалительные медиаторы вызывают воспаление после того, как лиганды в сосудистой системе сердца активируют иммунные клетки. [14] Недавние исследования показали способность упражнений контролировать окислительный стресс и воспаление при сердечно-сосудистых заболеваниях. [ необходима цитата ]

В метаболизме жировой ткани и ожирении

Провоспалительный цитокин может присутствовать в жировой ткани . Адипоциты генерируют TNF-α и другие интерлейкины . Цитокины, полученные из жировой ткани, служат дистанционными регуляторами, такими как гормоны . Исследования показали, что концентрации TNF-α и IL-6 повышаются при ожирении . [15] [16] [17] Ожирение оставляет избыток питательных веществ для организма, тем самым заставляя адипоциты выделять больше провоспалительных цитокинов. Классически активированные макрофаги в висцеральном жире накапливаются в жировых тканях и непрерывно выделяют провоспалительные цитокины, вызывая хроническое воспаление у людей с ожирением. [ необходима цитата ]

При остеоартрите

Было обнаружено, что TNF-α, IL-1 и IL-6 играют ключевую роль в деградации хрящевого матрикса и резорбции костей при остеоартрите . [18] Исследования на животных показывают, что воспалительные цитокины могут стимулировать хондроциты к высвобождению разрушающей хрящ протеазы при остеоартрите. Однако это открытие не обязательно относится к Homo sapiens , поскольку остеоартрит у людей считается более сложным, чем любая модель у животных. [19]

Усталость

Цитокины играют ключевую роль в воспалении, которое рассматривается как причинный механизм усталости . [20]

Клинические последствия

Снижение биологической активности провоспалительных цитокинов может уменьшить тяжесть атак заболеваний. [7]

Блокирование ИЛ-1 или ФНО-α оказалось весьма успешным в оказании помощи пациентам с ревматоидным артритом, воспалительным заболеванием кишечника [21] или болезнью «трансплантат против хозяина» (РТПХ). [7] Однако эта стратегия пока не оказалась успешной у людей с сепсисом. [7] Терапевтические эффекты иглоукалывания могут быть связаны со способностью организма подавлять ряд провоспалительных цитокинов, таких как фактор некроза опухоли альфа (ФНО-α) , ИЛ-1B , ИЛ-6 и ИЛ-10 . [22]

Было показано, что эстроген способствует заживлению путем снижения выработки различных провоспалительных цитокинов, таких как IL-6, [23] TNF-α, [24] и фактора торможения миграции макрофагов ( MIF ). Повышенные уровни MIF часто обнаруживаются на месте хронических незаживающих язв, причем эти уровни значительно снижаются при успешном заживлении. Обзор текущих экспериментальных данных 2005 года показывает, что «эстроген регулирует заживление почти исключительно посредством снижения регуляции MIF и выявляет новые целевые гены, регулируемые MIF, и кластеры, связанные с аномальным заживлением». Снижая регуляцию MIF, эстроген может способствовать заживлению, что коррелируется с клиническими исследованиями стареющей кожи и кожных ран. К сожалению, терапия эстрогеном имеет известные канцерогенные эффекты [25] , как упоминалось Американским онкологическим обществом (увеличение случаев рака молочной железы у женщин, проходящих ЗГТ ). Однако ученые могут сделать важные открытия в будущем, изучая «нисходящие эффекты на гены/факторы, которые опосредуют влияние эстрогена на заживление». [26]

Ингибиторы деацетилирования гистонов ( HDACi ) могут подавлять выработку провоспалительных цитокинов и снижать РТПХ. [ необходима цитата ]

Некоторые исследования также предполагают иммунорегулирующее действие витамина D, который, как было показано, снижает секрецию специфических воспалительных цитокинов. [27] [28]

Ссылки

  1. ^ ab Zhang JM, An J (2007). «Цитокины, воспаление и боль». Международные клиники анестезиологии . 45 (2): 27–37. doi :10.1097/aia.0b013e318034194e. PMC  2785020. PMID  17426506.
  2. ^ abc Scarpioni R, Ricardi M, Albertazzi V (январь 2016 г.). «Вторичный амилоидоз при аутовоспалительных заболеваниях и роль воспаления в почечном повреждении». World Journal of Nephrology . 5 (1): 66–75. doi : 10.5527/wjn.v5.i1.66 (неактивен 29.07.2024). PMC 4707170 . PMID  26788465. {{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на июль 2024 г. ( ссылка )
  3. ^ Cavaillon JM (2001). «Про- или противовоспалительные цитокины: миф или реальность». Cellular and Molecular Biology (Нуази-ле-Гран, Франция) . 47 (4): 695–702. PMID  11502077.
  4. ^ Chen L, Deng H, Cui H, et al. Воспалительные реакции и заболевания органов, связанные с воспалением. Oncotarget. 2017;9(6):7204–7218. Опубликовано 14 декабря 2017 г. doi :10.18632/oncotarget.23208
  5. ^ Fitzgerald KA, O'Neill LA, Gearing AJ, Callard RE (2001). The Cytokine Factsbook (2-е изд.). Сан-Диего: Academic Press. стр. 2. ISBN 978-0-12-155142-1.
  6. ^ Саллам Н., Лахер И. (28.12.2015). «Упражнения модулируют окислительный стресс и воспаление при старении и сердечно-сосудистых заболеваниях». Окислительная медицина и клеточное долголетие . 2016 : 7239639. doi : 10.1155/2016/7239639 . PMC 4707375. PMID  26823952 . 
  7. ^ abcd Динарелло, Калифорния (август 2000 г.). «Провоспалительные цитокины». Chest . 118 (2): 503–8. doi :10.1378/chest.118.2.503. PMID  10936147.
  8. ^ Накамура К, Хаяши Х, Кубокава М (2015-10-05). " Провоспалительные цитокины и калиевые каналы в почках". Медиаторы воспаления . 2015 : 362768. doi : 10.1155/2015/362768 . PMC 4609835. PMID  26508816. 
  9. ^ Тешима Т., Редди П., Цайзер Р. (январь 2016 г.). «Острая реакция «трансплантат против хозяина»: новые биологические идеи». Биология трансплантации крови и костного мозга . 22 (1): 11–6. doi : 10.1016/j.bbmt.2015.10.001 . PMID  26453971.
  10. ^ Henden AS, Hill GR (май 2015). «Цитокины при реакции «трансплантат против хозяина»». Журнал иммунологии . 194 (10): 4604–12. doi : 10.4049/jimmunol.1500117 . PMID  25934923.
  11. ^ van der Waart AB, van der Velden WJ, Blijlevens NM, Dolstra H (июнь 2014 г.). «Нацеливание на путь IL17 для предотвращения реакции «трансплантат против хозяина»». Биология трансплантации крови и костного мозга . 20 (6): 752–9. doi : 10.1016/j.bbmt.2014.02.007 . PMID  24565991.
  12. ^ Bruscia EM, Bonfield TL (март 2016 г.). «Врожденный и адаптивный иммунитет при муковисцидозе». Clinics in Chest Medicine . 37 (1): 17–29. doi :10.1016/j.ccm.2015.11.010. PMID  26857765.
  13. ^ МакКуэйг С., Мартин Дж. Г. (апрель 2013 г.). «Как гладкая мускулатура дыхательных путей при муковисцидозе реагирует на провоспалительные состояния: последствия для гиперреактивности дыхательных путей и астмы при муковисцидозе». The Lancet Respiratory Medicine . 1 (2): 137–47. doi :10.1016/s2213-2600(12)70058-9. PMID  24429094.
  14. ^ Slocum C, Kramer C, Genco CA (январь 2016 г.). «Иммунная дисрегуляция, опосредованная оральным микробиомом: потенциальная связь с хроническим воспалением и атеросклерозом». Журнал внутренней медицины . 280 (1): 114–28. doi : 10.1111/joim.12476 . PMID  26791914.
  15. ^ Coppack SW (август 2001 г.). «Провоспалительные цитокины и жировая ткань». Труды Общества по питанию . 60 (3): 349–56. doi : 10.1079/PNS2001110 . PMID  11681809.
  16. ^ Керн Л., Миттенбюлер М.Дж., Вестинг А.Дж., Вундерлих Ф.Т. (2018). «Индуцированная ожирением передача сигналов TNFα и IL-6: недостающее звено между ожирением и вызванным воспалением раком печени и колоректальным раком». cancers . 11 (1): 24. doi : 10.3390/cancers11010024 . PMC 6356226 . PMID  30591653. 
  17. ^ Virdis A, Colucci R, Bernardini N, Masi S (2019). «Микрососудистая эндотелиальная дисфункция при ожирении у человека: роль TNF-α». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 104 (2): 341–348. doi : 10.1210/jc.2018-00512 . PMID  30165404.
  18. ^ Ван, Тяньтянь; Хэ, Чэнци (декабрь 2018 г.). «Провоспалительные цитокины: связь между ожирением и остеоартритом». Обзоры цитокинов и факторов роста . 44 : 38–50. doi : 10.1016/j.cytogfr.2018.10.002. PMID  30340925. S2CID  53009998.
  19. ^ Голдринг, Мэри Б. (январь 1999 г.). «Роль цитокинов как воспалительных медиаторов при остеоартрите: уроки животных моделей». Connective Tissue Research . 40 (1): 1–11. doi :10.3109/03008209909005273. PMID  10770646.
  20. ^ Каршикофф, Бьянка; Санделин, Тина; Ласселин, Джули (2017). «Роль воспаления в утомлении человека: значимость многомерных оценок и потенциальных нейронных механизмов». Frontiers in Immunology . 8 : 21. doi : 10.3389/fimmu.2017.00021 . PMC 5247454. PMID  28163706 . 
  21. ^ Strober, Warren; Fuss, Ivan J. (май 2011 г.). «Провоспалительные цитокины в патогенезе воспалительных заболеваний кишечника». Gastroenterology . 140 (6): 1756–1767.e1. doi :10.1053/j.gastro.2011.02.016. PMC 3773507 . PMID  21530742. 
  22. ^ Ван, Сяо-Мин; Уолитт, Брайан; Салиган, Леори; Тивари, Агнес ФЙ; Чунг, Чи Вай; Чжан, Чжан-Цзинь (март 2015 г.). «Химический мозг: критический обзор и причинная гипотеза связи между цитокинами и эпигенетическим перепрограммированием, связанным с химиотерапией». Cytokine . 72 (1): 86–96. doi :10.1016/j.cyto.2014.12.006. PMC 4750385 . PMID  25573802. 
  23. ^ Канеллада, Андреа; Альварес, Ирен; Берод, Лучиана; Джентиле, Тереза ​​(сентябрь 2008 г.). «Эстроген и прогестерон регулируют путь передачи сигнала IL-6 в клетках, секретирующих антитела». Журнал стероидной биохимии и молекулярной биологии . 111 (3–5): 255–261. doi :10.1016/j.jsbmb.2008.06.009. PMID  18619543. S2CID  24957064.
  24. ^ Fortini, Francesca; Vieceli Dalla Sega, Francesco; Caliceti, Cristiana; Lambertini, Elisabetta; Pannuti, Antonio; Peiffer, Daniel S.; Balla, Cristina; Rizzo, Paola (май 2019 г.). «Защита от ишемической болезни сердца, опосредованная эстрогеном: роль пути Notch». Журнал стероидной биохимии и молекулярной биологии . 189 : 87–100. doi : 10.1016/j.jsbmb.2019.02.008. hdl : 11392/2405957 . PMID  30817989. S2CID  72334147.
  25. ^ "Гормональная терапия рака молочной железы | Американское онкологическое общество". www.cancer.org . Получено 27.02.2019 .
  26. ^ "Гормональные влияния на заживление ран: обзор текущих экспериментальных данных". Исследования ран . Получено 27.02.2019 .
  27. ^ Шарифи, Амроллах; Вахеди, Хомайон; Неджат, Сахарназ; Рафии, Хоссейн; Хоссейнзаде-Аттар, Мохаммад Джавад (октябрь 2019 г.). «Влияние однократной инъекции витамина D на иммунные цитокины у пациентов с язвенным колитом: рандомизированное плацебо-контролируемое исследование». APMIS . 127 (10): 681–687. doi :10.1111/apm.12982. PMID  31274211. S2CID  195806132.
  28. ^ Охэгбулам, Ким С.; Свалих, Мохамед; Патель, Пранавкумар; Смит, Мириам А.; Перрин, Ричард (сентябрь 2020 г.). «Добавки витамина D у пациентов с COVID-19: серия клинических случаев». Американский терапевтический журнал . 27 (5): e485–e490. doi :10.1097/MJT.0000000000001222. PMC 7473790. PMID  32804682 .