Введение
Группа цитокинов
Интерлейкины (IL) – это группа цитокинов (секретируемых белков и сигнальных молекул), которые экспрессируются и секретируются белыми кровяными клетками (лейкоцитами), а также некоторыми другими клетками организма. Геном человека кодирует более 50 интерлейкинов и связанных с ними белков. Функция иммунной системы в первую очередь зависит от интерлейкинов, и описаны редкие дефициты ряда из них, которые проявляются аутоиммунными заболеваниями или иммунодефицитом. Большинство интерлейкинов синтезируются CD4-хелперными Т-лимфоцитами, а также моноцитами, макрофагами и эндотелиальными клетками. Они способствуют развитию и дифференцировке Т- и В-лимфоцитов, а также гемопоэтических клеток. Также известно, что рецепторы интерлейкина на астроцитах гиппокампа участвуют в формировании пространственной памяти у мышей. Термин «интерлейкин» происходит от (inter) – «как средство коммуникации», и (лейкин) – «в связи с тем, что многие из этих белков производятся лейкоцитами и действуют на них». Это название в некоторой степени устарело, поскольку впоследствии было установлено, что интерлейкины продуцируются широким спектром клеток организма. Термин был предложен доктором Верном Пэткау из Университета Виктории. Некоторые интерлейкины классифицируются как лимфокины – цитокины, продуцируемые лимфоцитами, которые опосредуют иммунные ответы.
Interleukins (ILs) are a group of cytokines (secreted proteins and signal molecules) that are expressed and secreted by white blood cells (leukocytes) as well as some other body cells. The human genome encodes more than 50 interleukins and related proteins. The function of the immune system primarily depends on interleukins, and rare deficiencies of a number of them have been described, all featuring autoimmune diseases or immune deficiency. The majority of interleukins are synthesized by CD4 helper T lymphocytes, as well as through monocytes, macrophages, and endothelial cells. They promote the development and differentiation of T and B lymphocytes, and hematopoietic cells. Interleukin receptors on astrocytes in the hippocampus are also known to be involved in the development of spatial memories in mice. The term interleukin derives from (inter ) "as a means of communication", and ( leukin) "deriving from the fact that many of these proteins are produced by leukocytes and act on leukocytes". The name is something of a relic; it has since been found that interleukins are produced by a wide variety of body cells. The term was coined by Dr Vern Paetkau, University of Victoria. Some interleukins are classified as lymphokines, lymphocyte produced cytokines that mediate immune responses.
Интерлейкин 1
Интерлейкин 1 альфа и интерлейкин 1 бета (IL1 альфа и IL1 бета) – это цитокины, участвующие в регуляции иммунных ответов, воспалительных реакций и гематопоэза. Два типа IL1-рецепторов, каждый из которых содержит три внеклеточных домена, подобных иммуноглобулинам (Ig), демонстрируют ограниченное сходство последовательности (28%) и различные фармакологические характеристики; они были клонированы из клеточных линий мыши и человека и обозначены как рецепторы типа I и типа II. Рецепторы существуют в трансмембранной (ТМ) и растворимой формах: растворимый IL1-рецептор предположительно образуется посттрансляционно в результате отщепления внеклеточной части мембранных рецепторов. Оба рецептора IL1 (CD121a/IL1R1, CD121b/IL1R2) хорошо консервативны в ходе эволюции и картируются в одно и то же место на хромосоме. Рецепторы способны связывать все три формы IL1 (IL1 альфа, IL1 бета и IL1-рецепторный антагонист). Кристаллические структуры IL1A и IL1B были определены, показав, что они разделяют ту же структуру из 12 бета-цепей, что и гепарин-связывающие факторы роста и ингибиторы трипсина типа Куница. Бета-цепи расположены в 4 схожих долях вокруг центральной оси, 8 цепей формируют антипараллельный бета-баррель. Ряд областей, особенно петля между цепями 4 и 5, предположительно участвуют в связывании с рецепторами. Молекулярное клонирование конвертирующего фермента интерлейкина 1 бета происходит посредством протеолитического расщепления неактивного предшественника. Клонирована комплементарная ДНК, кодирующая протеазу, осуществляющую это расщепление. Рекомбинантная экспрессия позволяет клеткам перерабатывать предшественник интерлейкина 1 бета в зрелую форму фермента. Интерлейкин 1 также играет роль в центральной нервной системе. Исследования показывают, что мыши с генетической делецией рецептора IL1 типа I демонстрируют выраженное нарушение функции памяти, зависящей от гиппокампа, и долговременной потенциации, хотя память, не зависящая от целостности гиппокампа, по-видимому, сохраняется. Однако, когда мышам с этой генетической делецией вводят нейронные предшественники дикого типа в гиппокамп, и этим клеткам дают возможность созреть в астроциты, содержащие рецепторы интерлейкина 1, мыши проявляют нормальную функцию памяти, зависящую от гиппокампа, и частичное восстановление долговременной потенциации. Эти факторы, включая интерлейкин 2 (IL2), секретируются Т-клетками, стимулированными лектинами или антигенами, и оказывают различные физиологические эффекты. IL2 – это лимфокин, индуцирующий пролиферацию реагирующих Т-клеток. Кроме того, он действует на некоторые В-клетки посредством специфического связывания с рецепторами, выступая в качестве фактора роста и стимулятора продукции антител. Белок секретируется в виде единственного гликозилированного полипептида, и для его активности требуется отщепление сигнальной последовательности. Белок, существующий in vivo в виде мономера, продуцируется в активированных Т-клетках и тучных клетках. Он регулирует рост и активацию эозинофилов. Мономеры удерживаются вместе двумя дисульфидными связями. Он играет важную роль в конечной дифференцировке В-клеток в клетки, секретирующие иммуноглобулин, а также в индуцировании роста миеломы/плазмацитомы, дифференцировке нервных клеток и, в гепатоцитах, реактантов острой фазы. Ряд других цитокинов можно сгруппировать с IL6 на основе сходства последовательности. К ним относятся гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (GCSF) и миеломоноцитарный фактор роста (MGF). GCSF действует в гематопоэзе, влияя на продукцию, дифференцировку и функцию двух связанных групп белых кровяных клеток. Альфа-спирали антипараллельны, с двумя перехлестными связями, которые формируют двойной антипараллельный бета-лист. Четвертая альфа-спираль важна для биологической активности молекулы. Это цитокин, служащий фактором роста для ранних лимфоидных клеток как В-, так и Т-клеточных линий.
Интерлейкин 8
Интерлейкин 8 – это химиокин, продуцируемый макрофагами и другими типами клеток, такими как эпителиальные клетки, клетки гладкой мускулатуры дыхательных путей и эндотелиальные клетки. Эндотелиальные клетки хранят IL 8 в своих хранилищных везикулах, телах Вейбеля-Паладе. У человека белок интерлейкина 8 кодируется геном CXCL8. IL 8 изначально продуцируется в виде пептида-прекурсора из 99 аминокислот, который затем подвергается расщеплению с образованием нескольких активных изоформ IL 8. В культуре 72 аминокислотный пептид является основной формой, секретируемой макрофагами. Это цитокин, поддерживающий рост Т-хелперов, не зависящий от IL2 и IL4. Ранние исследования указывали на то, что интерлейкины 9 и 7, по-видимому, эволюционно связаны, и существуют записи Pfam, InterPro и PROSITE для семейства интерлейкинов 7/интерлейкинов 9. Однако недавнее исследование показало, что IL 9 на самом деле гораздо ближе к IL 2 и IL 15, чем к IL 7. Более того, исследование выявило неразрешимые структурные различия между IL 7 и всеми остальными цитокинами, передающими сигналы через γc-рецептор (IL 2, IL 4, IL 7, IL 9, IL 15 и IL 21).
Интерлейкин 10
Интерлейкин 10 (IL 10) – это белок, который подавляет синтез ряда цитокинов, включая IFN-гамма, IL 2, IL 3, TNF и GM-CSF, продуцируемых активированными макрофагами и Т-хелперами. По структуре IL 10 представляет собой белок, состоящий примерно из 160 аминокислот, содержащий четыре консервативных цистеина, участвующих в дисульфидных связях. IL 10 высоко гомологичен белку BCRF1 вируса герпеса человека 4 (вируса Эпштейна-Барр), который подавляет синтез гамма-интерферона, и белку E7 вируса герпеса лошадей 2 (вируса герпеса лошадей 2). Он также проявляет сходство, но в меньшей степени, с человеческим белком mda 7, белком, обладающим антипролиферативными свойствами в клетках человеческой меланомы. Mda 7 содержит только два из четырех цистеинов, присутствующих в IL 10.
Интерлейкин 11
Интерлейкин 11 (IL 11) — это секретируемый белок, который стимулирует мегакариоцитопоэз, изначально считалось, что это приводит к увеличению продукции тромбоцитов (впоследствии было показано, что он не является необходимым для нормального образования тромбоцитов), а также активирует остеокласты, подавляет пролиферацию и апоптоз эпителиальных клеток и ингибирует выработку медиаторов макрофагами. Эти функции могут быть особенно важны для реализации гематопоэтических, костных и мукозальных защитных эффектов интерлейкина 11.
Интерлейкин 12
Интерлейкин 12 (IL 12) представляет собой дисульфидный гетеродимер, состоящий из альфа-субъединицы массой 35 кДа и бета-субъединицы массой 40 кДа. Он участвует в стимуляции и поддержании клеточных иммунных ответов Th1, включая нормальную защиту организма от различных внутриклеточных патогенов, таких как лейшмания, токсоплазма, вирус кори и вирус иммунодефицита человека 1 (ВИЧ). IL 12 также играет важную роль в усилении цитотоксической функции NK-клеток и участвует в патологических Th1-ответах, таких как воспалительные заболевания кишечника и рассеянный склероз. Подавление активности IL 12 при этих заболеваниях может принести терапевтическую пользу. С другой стороны, введение рекомбинантного IL 12 может быть терапевтически полезным при состояниях, связанных с патологическими Th2-ответами.
Интерлейкин 13
Интерлейкин 13 (IL 13) — плейотропный цитокин, который может играть важную роль в регуляции воспалительных и иммунных ответов. Он подавляет продукцию воспалительных цитокинов и синергически действует с IL 2 в регуляции синтеза интерферона гамма. Последовательности IL 4 и IL 13 имеют отдаленное родство.
Интерлейкин 15
Интерлейкин 15 (IL 15) — это цитокин, обладающий широким спектром биологических функций, включая стимуляцию и поддержание клеточного иммунного ответа. IL 15 стимулирует пролиферацию Т-лимфоцитов, для чего необходимо взаимодействие IL 15 с IL 15R альфа и компонентами IL 2R, включая IL 2R бета и IL 2R гамма (общая гамма-цепь, γc), но не с IL 2R альфа.