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