stringtranslate.com

Интерлейкин 1 бета

Интерлейкин-1 бета ( ИЛ-1β ), также известный как лейкоцитарный пироген , лейкоцитарный эндогенный медиатор , фактор мононуклеарных клеток , фактор активации лимфоцитов и другие названия, представляет собой белок цитокина , который у людей кодируется геном ИЛ1B . [ 5] [6] [7] [8] Существует два гена для интерлейкина-1 (ИЛ-1): ИЛ-1 альфа и ИЛ-1 бета (этот ген). Предшественник ИЛ-1β расщепляется цитозольной каспазой 1 (конвертаза интерлейкина 1 бета) с образованием зрелого ИЛ-1β.

Функция

Свойство человеческого лейкоцитарного пирогена (интерлейкина 1) вызывать лихорадку было очищено Динарелло в 1977 году с удельной активностью 10–20 нанограмм/кг. [9] В 1979 году Динарелло сообщил, что очищенный человеческий лейкоцитарный пироген был той же молекулой, которая была описана Игалом Гери в 1972 году. [10] [11] [12] Он назвал его фактором активации лимфоцитов (LAF), потому что он был митогеном лимфоцитов . Только в 1984 году было обнаружено, что интерлейкин 1 состоит из двух отдельных белков, которые теперь называются интерлейкин-1 альфа и интерлейкин-1 бета. [6]

IL-1β является членом семейства цитокинов интерлейкина 1. Этот цитокин вырабатывается активированными макрофагами , моноцитами и подмножеством дендритных клеток, известных как slanDC, [13] как пропротеин, который протеолитически обрабатывается до своей активной формы каспазой 1 (CASP1/ICE). Этот цитокин является важным медиатором воспалительного ответа и участвует в различных клеточных активностях, включая пролиферацию клеток, дифференцировку и апоптоз . Установлено, что индукция циклооксигеназы-2 (PTGS2/COX2) этим цитокином в центральной нервной системе (ЦНС) способствует гиперчувствительности к воспалительной боли . Этот ген и восемь других генов семейства интерлейкина 1 образуют кластер генов цитокина на хромосоме 2. [14]

IL-1β в сочетании с IL-23 индуцировал экспрессию IL-17 , IL-21 и IL-22 γδ T-клетками . Эта индукция экспрессии происходит при отсутствии дополнительных сигналов. Это предполагает, что IL-1β участвует в модуляции аутоиммунного воспаления [15]

Были описаны различные комплексы инфламмасом — цитозольные молекулярные комплексы. Инфламмасомы распознают сигналы опасности и активируют провоспалительный процесс и продукцию ИЛ-1β и ИЛ-18. Тип инфламмасомы NLRP3 (содержит три домена: домен пирина , домен связывания нуклеотидов и повтор, богатый лейцином ) активируется различными стимулами, и задокументировано несколько заболеваний, связанных с активацией NLRP3, таких как сахарный диабет 2 типа , болезнь Альцгеймера , ожирение и атеросклероз . [16]

Характеристики

До расщепления каспазой 1 про-ИЛ-1β имеет молекулярную массу 37 кДа . [13] Молекулярная масса протеолитически обработанного ИЛ-1β составляет 17,5 кДа. ИЛ-1β имеет следующую аминокислотную последовательность:

Физиологическая активность, определенная по дозозависимой пролиферации мышиных клеток D10S, составляет от 2,5 x 10 8 до 7,1 x 10 8 единиц/мг.

IL-1β присутствует у других видов животных, однако последовательности IL-1β, не относящиеся к млекопитающим, не имеют консервативного сайта расщепления каскада-1. [17] [18] [19]

Клиническое значение

Повышенная продукция ИЛ-1β вызывает ряд различных аутовоспалительных синдромов , в частности моногенные состояния, называемые периодическими синдромами, связанными с криопирином (CAPS) , из-за мутаций в рецепторе инфламмасомы NLRP3, который запускает обработку ИЛ-1β. [20]

Было отмечено, что дисбактериоз кишечника вызывает остеомиелит через IL-1β-зависимый механизм. [21]

Присутствие IL-1β также было обнаружено у пациентов с рассеянным склерозом (хроническое аутоиммунное заболевание центральной нервной системы). Однако точно неизвестно, какие клетки продуцируют IL-1β. Лечение рассеянного склероза глатирамера ацетатом или натализумабом также показало снижение присутствия IL-1β или его рецептора. [22]

Роль в канцерогенезе

Предполагается, что несколько типов инфламмасом играют роль в опухолеобразовании из-за их иммуномодулирующих свойств, модуляции микробиоты кишечника, дифференциации и апоптоза. Избыточная экспрессия IL-1β, вызванная инфламмасомой, может привести к канцерогенезу. Некоторые данные свидетельствуют о том, что полиморфизм инфламмасомы NLRP3 связан со злокачественными новообразованиями, такими как рак толстой кишки и меланома. Сообщалось, что секреция IL-1β была повышена в клеточной линии аденокарциномы легких A549. В другом исследовании также было показано, что IL-1β вместе с IL-8 играет важную роль в химиорезистентности злокачественной плевральной мезотелиомы, вызывая экспрессию трансмембранных транспортеров. [23] Другое исследование показало, что ингибирование инфламмасомы и экспрессии IL-1β снижает развитие раковых клеток при меланоме. [24]

Кроме того, было обнаружено, что в клетках рака молочной железы IL-1β активирует пути p38 и p42/22 MAPK, которые в конечном итоге приводят к секреции ингибитора RANK / RANKL остеопротегерина . Более высокие уровни остеопротегерина и IL-1β характерны для клеток рака молочной железы с более высоким метастатическим потенциалом. [25]

При ВИЧ-1 инфекциях

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) заражает клетки иммунной системы, такие как макрофаги, дендритные клетки и CD4 + Т-хелперные клетки ( TH ). Последние могут быть инфицированы вирусом различными способами с различной судьбой в зависимости от состояния активации Т-хелперной клетки. [ 13]

Во-первых, клетки T H могут погибнуть от вирусного лизиса из-за активной инфекции, которая производит достаточно вирионов, чтобы убить клетку . Во-вторых, клетки CD4 + T могут быть инфицированы вирусом, но вместо того, чтобы производить больше вирусных частиц, клетка входит в латентную фазу. В этот период клетки T H выглядят одинаково снаружи, но любой стрессор может привести к возобновлению выработки ВИЧ и его распространению на новые иммунные клетки. Наконец, клетки T H могут стать абортивно инфицированными, когда вирус обнаруживается внутри клетки, и запрограммированная смерть клетки, известная как пироптоз , убивает инфицированную клетку. Пироптоз опосредуется каспазой-1 и характеризуется лизисом клеток и секрецией IL-1β, вызывая воспаление и привлечение большего количества иммунных клеток. Это может создать цикл, в котором клетки CD4 + T абортивно заражаются ВИЧ, умирают от пироптоза, новые клетки T H прибывают в место воспаления, где они снова заражаются. Результатом является истощение клеток T Helper. Несмотря на то, что уровни ИЛ-1β в крови не сильно различаются между ВИЧ-положительными и ВИЧ-отрицательными людьми, исследования показали повышенные уровни ИЛ-1β в лимфатической ткани у ВИЧ-инфицированных людей. [13]

Фактически, лимфоидная ткань, ассоциированная с кишечником ( GALT ), имеет высокую плотность иммунных клеток, поскольку кишечник является интерфейсом между симбиотическими кишечными микробами, которые должны оставаться с хозяином, и патогенными бактериями, которые не должны получать доступ в кровеносную систему. Если ВИЧ-инфекция приводит к секреции IL-1β в моноцитах и ​​макрофагах, это вызывает воспаление этой области. Слизистый эпителиальный слой реагирует на это, вырабатывая меньше или изменяя белки плотного соединения, что облегчает патогенным микробам перемещение в собственную пластинку . Здесь патогены могут дополнительно активировать местные иммунные клетки и усиливать воспалительную реакцию. [13]

дегенерация сетчатки

Было показано, что семейство IL-1 играет важную роль в воспалении при многих дегенеративных заболеваниях, таких как возрастная макулярная дегенерация , диабетическая ретинопатия и пигментный ретинит . Значительно повышенный уровень белка IL-1β был обнаружен в стекловидном теле пациента с диабетической ретинопатией. Роль IL-1β была исследована на предмет потенциальной терапевтической мишени для лечения диабетической ретинопатии. Однако системное использование канакинумаба не оказало существенного эффекта. Роль IL-1β в возрастной макулярной дегенерации не была доказана у пациента, но во многих моделях животных и исследованиях in vitro была продемонстрирована роль IL-1β в повреждении пигментных эпителиальных клеток сетчатки и фоторецепторных клеток. Инфламмасома NLRP3 активирует каспазу-1 , которая катализирует расщепление неактивного цитозольного предшественника pro-IL-1β до его зрелой формы IL-1β. Пигментированные эпителиальные клетки сетчатки образуют гематоретинальный барьер в сетчатке человека, который важен для метаболической активности сетчатки, целостности и ингибирования инфильтрации иммунных клеток. Было показано, что пигментированные эпителиальные клетки сетчатки человека могут секретировать IL-1 β при воздействии окислительного стресса . Воспалительная реакция приводит к повреждению клеток сетчатки и инфильтрации клеток иммунной системы. Воспалительный процесс, включающий повышение регуляции NLRP3, является одной из причин возрастной дегенерации желтого пятна и других заболеваний сетчатки, которые приводят к потере зрения. [26] [27] [28] Кроме того, было показано, что каспаза-1 повышается в сетчатке пациентов с диабетом, вызывая более высокую выработку IL-1β и последующую гибель нейронов сетчатки. [29]

Нейровоспаление

Исследования на мышах с экспериментальным аутоиммунным энцефаломиелитом (EAE), моделью для исследований рассеянного склероза (MS), показали, что блокирование IL-1β может сделать животных устойчивыми к EAE. IL-1β приводит к образованию антигенспецифического провоспалительного подмножества Т-хелперных клеток ( T H17 ). В сочетании с другими цитокинами интерлейкин-1β может повышать производство цитокина GM-CSF , который коррелирует с нейровоспалением. Подробные механизмы на этом фронте еще предстоит выяснить. [29]

IL-1β также наблюдался в повышенных уровнях спинномозговой жидкости и мозговых тканях пациентов с болезнью Альцгеймера . Бляшки амилоида β , характерные для болезни Альцгеймера, представляют собой молекулярные паттерны, ассоциированные с повреждением (DAMP), которые распознаются рецепторами распознавания образов (PRR) и приводят к активации микроглии . Следовательно, микроглия выделяет интерлейкин-1β среди других цитокинов. Тем не менее, значение IL-1β при болезни Альцгеймера и начале нейровоспаления до сих пор остается в значительной степени неизвестным. [29]

Наконец, исследования in vitro показали, что IL-1β вызывает увеличение активности митохондриальной глутаминазы. В ответ на это происходит чрезмерная секреция глутамата, которая оказывает нейротоксическое действие. [29]

В качестве терапевтической мишени

Анакинра — это рекомбинантная и слегка модифицированная версия человеческого белка-антагониста рецептора интерлейкина 1. Анакинра блокирует биологическую активность ИЛ-1 альфа и бета путем конкурентного ингибирования связывания ИЛ-1 с рецептором интерлейкина типа 1 (ИЛ-1РИ), который экспрессируется в самых разных тканях и органах. Анакинра продается как Кинерет и одобрена в США для лечения РА, НОМИД, ДИРА.

Канакинумаб — это человеческое моноклональное антитело, нацеленное на ИЛ-1B, одобренное во многих странах для лечения периодических синдромов, связанных с криопирином .

Рилонацепт — это ловушка ИЛ-1, разработанная компанией Regeneron и нацеленная на ИЛ-1B, и одобренная в США как Arcalyst. [30]

Орфографическое примечание

Поскольку многие авторы научных рукописей допускают незначительную ошибку, используя гомоглиф , диез s (ß), вместо бета (β), упоминания "IL-1ß" [sic] часто становятся "IL-1ss" ​​[sic] при автоматическом перекодировании (потому что ß перекодируется в ss). Вот почему так много упоминаний последнего появляется в результатах веб-поиска.

Ссылки

  1. ^ abc GRCh38: Ensembl выпуск 89: ENSG00000125538 – Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ abc GRCm38: Ensembl выпуск 89: ENSMUSG00000027398 – Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ "Human PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ "Mouse PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ^ Auron PE, Webb AC, Rosenwasser LJ, Mucci SF, Rich A, Wolff SM, Dinarello CA (декабрь 1984 г.). «Нуклеотидная последовательность предшественника интерлейкина 1 человека моноцитов кДНК». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 81 (24): 7907–7911. Bibcode : 1984PNAS...81.7907A. doi : 10.1073/pnas.81.24.7907 . PMC 392262. PMID  6083565 . 
  6. ^ ab «Катаболин» — название, данное Джереми Саклатвалой для ИЛ-1 альфа. March CJ, Mosley B, Larsen A, Cerretti DP, Braedt G, Price V и др. (1985). «Клонирование, последовательность и экспрессия двух отдельных комплементарных ДНК человеческого интерлейкина-1». Nature . 315 (6021): 641–647. Bibcode :1985Natur.315..641M. doi :10.1038/315641a0. PMID  2989698. S2CID  4240002.
  7. ^ Clark BD, Collins KL, Gandy MS, Webb AC, Auron PE (октябрь 1986 г.). «Геномная последовательность человеческого проинтерлейкина 1 бета: возможная эволюция из обратно транскрибированного гена проинтерлейкина 1 альфа». Nucleic Acids Research . 14 (20): 7897–7914. doi :10.1093/nar/14.20.7897. PMC 311823. PMID  3490654 . 
  8. ^ Бенси Г., Раужей Г., Палла Э., Каринчи В., Торнезе Буонамасса Д., Мелли М. (1987). «Ген человеческого интерлейкина-1 бета». Джин . 52 (1): 95–101. дои : 10.1016/0378-1119(87)90398-2. ПМИД  2954882.
  9. ^ Динарелло CA, Ренфер L, Вольф SM (октябрь 1977 г.). «Человеческий лейкоцитарный пироген: очистка и разработка радиоиммунологического анализа». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 74 (10): 4624–4627. Bibcode : 1977PNAS...74.4624D. doi : 10.1073/pnas.74.10.4624 . PMC 431999. PMID  22079 . 
  10. ^ Gery I, Gershon RK, Waksman BH (июль 1972 г.). «Потенциация ответа Т-лимфоцитов на митогены. I. Реагирующая клетка». Журнал экспериментальной медицины . 136 (1): 128–142. doi :10.1084/jem.136.1.128. PMC 2139184. PMID 5033417  . 
  11. ^ Gery I, Waksman BH (июль 1972 г.). «Потенциация ответа Т-лимфоцитов на митогены. II. Клеточный источник потенцирующего медиатора(ов)». Журнал экспериментальной медицины . 136 (1): 143–155. doi :10.1084/jem.136.1.143. PMC 2139186. PMID  5033418 . 
  12. ^ Gery I, Handschumacher RE (март 1974). «Потенциация ответа Т-лимфоцитов на митогены. III. Свойства медиатора(ов) из адгезивных клеток». Cellular Immunology . 11 (1–3): 162–169. doi :10.1016/0008-8749(74)90016-1. PMID  4549027.
  13. ^ abcde Ясин М.М., Абухарфейл Н.М., Дармани Х. (январь 2023 г.). «Роль IL-1β при инфицировании вирусом иммунодефицита человека типа 1». Обзоры по медицинской вирусологии . 33 (1): e2400. дои : 10.1002/rmv.2400. PMID  36209388. S2CID  252762935.
  14. ^ "Ген Энтреза: интерлейкин 1 IL1B, бета".
  15. ^ Sutton CE, Lalor SJ, Sweeney CM, Brereton CF, Lavelle EC, Mills KH (август 2009 г.). «Интерлейкин-1 и IL-23 индуцируют врожденную продукцию IL-17 из гамма-дельта-Т-клеток, усиливая реакции Th17 и аутоиммунитет». Immunity . 31 (2): 331–341. doi : 10.1016/j.immuni.2009.08.001 . hdl : 2262/67623 . PMID  19682929.
  16. ^ Abderrazak A, Syrovets T, Couchie D, El Hadri K, Friguet B, Simmet T, Rouis M (апрель 2015 г.). «NLRP3-инфламмасома: от датчика сигнала опасности до регуляторного узла окислительного стресса и воспалительных заболеваний». Redox Biology . 4 : 296–307. doi :10.1016/j.redox.2015.01.008. PMC 4315937. PMID  25625584 . 
  17. ^ Pelegrín P, García-Castillo J, Mulero V, Meseguer J (октябрь 2001 г.). «Интерлейкин-1бета, выделенный из морской рыбы, обнаруживает повышенную экспрессию в макрофагах после активации липополисахаридом и лимфокинами». Cytokine . 16 (2): 67–72. doi :10.1006/cyto.2001.0949. PMID  11683587.
  18. ^ Scapigliati G, Buonocore F, Bird S, Zou J, Pelegrin P, Falasca C и др. (ноябрь 2001 г.). «Филогения цитокинов: молекулярное клонирование и анализ экспрессии интерлейкина-1бета морского окуня Dicentrarchus labrax». Fish & Shellfish Immunology . 11 (8): 711–726. doi :10.1006/fsim.2001.0347. PMID  11759041.
  19. ^ Pelegrín P, Chaves-Pozo E, Mulero V, Meseguer J (март 2004 г.). «Производство и механизм секреции интерлейкина-1бета у морской рыбы золотистоголовый морской лещ». Developmental and Comparative Immunology . 28 (3): 229–237. doi :10.1016/j.dci.2003.08.002. PMID  14642889.
  20. ^ Мастерс SL, Саймон А, Аксентьевич I, Кастнер DL (2009). «Ужас аутовоспалительный: молекулярная патофизиология аутовоспалительного заболевания (*)». Annual Review of Immunology . 27 : 621–668. doi :10.1146/annurev.immunol.25.022106.141627. PMC 2996236. PMID  19302049 . 
  21. ^ Lukens JR, Gurung P, Vogel P, Johnson GR, Carter RA, McGoldrick DJ и др. (декабрь 2014 г.). «Диетическая модуляция микробиома влияет на аутовоспалительные заболевания». Nature . 516 (7530): 246–249. Bibcode :2014Natur.516..246L. doi :10.1038/nature13788. PMC 4268032 . PMID  25274309. 
  22. ^ Lin CC, Edelson BT (июнь 2017 г.). «Новые знания о роли IL-1β при экспериментальном аутоиммунном энцефаломиелите и рассеянном склерозе». Журнал иммунологии . 198 (12): 4553–4560. doi :10.4049/jimmunol.1700263. PMC 5509030. PMID  28583987 . 
  23. ^ Milosevic V, Kopecka J, Salaroglio IC, Libener R, Napoli F, Izzo S, et al. (Январь 2020 г.). «Wnt/IL-1β/IL-8 аутокринные схемы контролируют химиорезистентность в клетках, инициирующих мезотелиому, путем индукции ABCB5». International Journal of Cancer . 146 (1): 192–207. doi :10.1002/ijc.32419. hdl : 2318/1711962 . PMID  31107974. S2CID  160014053.
  24. ^ Муссави М., Парсаманеш Н., Бахрами А., Аткин С.Л., Сахебкар А. (ноябрь 2018 г.). «Роль инфламмасомы NLRP3 при раке». Молекулярный рак . 17 (1): 158. doi : 10.1186/s12943-018-0900-3 . PMC 6240225. PMID  30447690 . 
  25. ^ Tulotta C, Ottewell P (июль 2018 г.). «Роль IL-1B в метастазах рака молочной железы в кости». Эндокринный рак . 25 (7): R421–R434. doi :10.1530/ERC-17-0309. PMC 5987176. PMID  29760166 . 
  26. ^ Bian ZM, Field MG, Elner SG, Kahlenberg JM, Elner VM (май 2018 г.). «Различные рецепторы CD40L опосредуют активацию инфламмасомы и секрецию IL-1β и MCP-1 в культивируемых клетках пигментного эпителия сетчатки человека». Experimental Eye Research . 170 : 29–39. doi :10.1016/j.exer.2018.02.014. PMC 5924621 . PMID  29454857. 
  27. ^ Tseng WA, Thein T, Kinnunen K, Lashkari K, Gregory MS, D'Amore PA, Ksander BR (январь 2013 г.). «Активация инфламмасомы NLRP3 в клетках пигментного эпителия сетчатки путем лизосомальной дестабилизации: последствия для возрастной макулярной дегенерации». Investigative Ophthalmology & Visual Science . 54 (1): 110–120. doi :10.1167/iovs.12-10655. PMC 3544415 . PMID  23221073. 
  28. ^ Wooff Y, Man SM, Aggio-Bruce R, Natoli R, Fernando N (2019-07-16). "Члены семейства IL-1 опосредуют гибель клеток, воспаление и ангиогенез при дегенеративных заболеваниях сетчатки". Frontiers in Immunology . 10 : 1618. doi : 10.3389/fimmu.2019.01618 . PMC 6646526. PMID  31379825 . 
  29. ^ abcd Mendiola AS, Cardona AE (май 2018). «Явления IL-1β при нейровоспалительных заболеваниях». Journal of Neural Transmission . 125 (5): 781–795. doi : 10.1007/s00702-017-1732-9. PMC 5699978. PMID  28534174. 
  30. ^ "ARCALYSTTM (rilonacept) Product Label" (PDF) . Regeneron Pharmaceuticals, Inc . Управление по контролю за продуктами и лекарствами США . Получено 5 октября 2020 г. .

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

В данной статье использован текст из Национальной медицинской библиотеки США , являющийся общественным достоянием .