что такое индукторы в медицине
ИНДУКТОРЫ ИНТЕРФЕРОНА
Индукторы интерферона (лат. inductor вводящий; интерферон; син. интерфероногены) — большая группа агентов различного происхождения, вызывающих образование интерферона в тканях и клетках, подвергнувшихся воздействию этих агентов. Первоначально Индукторами интерферона считались лишь вирусы и их нуклеиновые кислоты, т. к. именно в опытах с использованием вирусов был установлен факт образования интерферона (см.). Однако в дальнейшем было обнаружено, что Индукторы интерферона, кроме вирусов, могут быть многие бактерии и их эндотоксины, микоплазмы, риккетсии, а также различные хим. соединения; по активности они могут быть высокоэффективными или умеренными.
I. Высокоэффективные индукторы:
1. РНК-содержащие вирусы животных.
2. ДНК-содержащие вирусы животных.
3. Вирусы растений, бактерий, грибков.
4. Природные двунитчатые РНК. 5. Синтетические двунитчатые полирибонуклеотиды — поли(И)— поли(Ц) и др.
II. Умеренные индукторы:
1. Бактерии (Brucella, Salmonella, Serratia, Bordetella, Hemophilus, Francisella, Listeria).
4. Токсоплазмы, плазмодии и другие простейшие.
6. Аллогенные клетки.
7. Липополисахариды бактерий (эндотоксины, липид А).
8. Полисахариды грибков (маннан, галактозоманнан).
9. Высокомолекулярные полимеры: а) поликарбоксилаты (пирановые сополимеры, сополимеры на основе винилпирролидона, поликрилаты и полиметакрилаты), б) полисульфаты (поливинилсульфат), в) полифосфаты (фосфорилированные полисахариды, полинуклеотиды).
10. Низкомолекулярные соединения: а) антибиотики (циклогексимид, канамицин), б) тилорон, в) дибензилфуран, г) основные красители.
11. Митогенные агенты (фитогемагглютинин, конканавалин А и др.).
В определении природы Индукторов интерферона допускались ошибки. Так, статолон, считавшийся прежде полисахаридом с полианионной структурой — продуктом Penicillium stoloniferum, оказался двухтяжевой РНК вируса, репродуцирующегося в грибке, к-рая переходила при разрушении грибка в экстракты. Получены И. и., являющиеся искусственно синтезированными полианионными соединениями, напр. пиран, представляющий собой сополимер эфира яблочной к-ты и дивинилового спирта, двухтяжевые сополимеры гомополирибонуклеотидов, среди которых наибольшей активностью обладает сополимер полиинозиновой и полицитидиловой к-т — поли(И)—поли(Ц) И др.
Большое количество уже обнаруженных и вновь выявляемых И. и. с учетом их возможного использования в практике медицины позволило сформулировать требования, к-рым они должны отвечать: быть нетоксичными для реципиента, не обладать антигенными свойствами, удаляться без включения в геном клетки-продуцента интерферона, обладать значительной эффективностью как по напряженности, так и по продолжительности интерферониндуцирующего действия, допускать возможность введения их в организм наиболее простым путем, не обладать канцерогенными свойствами.
Механизм образования интерферона
Механизм образования интерферона является сложным процессом, и гипотезы, объясняющие этот механизм, достаточно условны. Все еще нераскрытым является начальный этап индукции. Существование большого количества различных по своей природе индукторов позволяет предполагать и различные варианты этого первого этапа. Так, в случае индукции синтеза интерферона вирусом последний проникает в клетку, депротеинизируется (хотя достоверно не установлена необходимость этой депротеинизации) и затем либо какой-то компонент вируса, либо продукт, образовавшийся в процессе вирусной репродукции (напр., репликативная форма вирусной РНК), обусловливают дерепрессию клеточного генома (его участка, ответственного за синтез интерферона) и образование информационной РНК для интерферона. В тех случаях, когда И. и. служили полианионы после их проникновения в клетку, предположительно происходила дерепрессия синтеза иРНК для интерферона вследствие конкуренции этих полианионов с интерфазной ДНК за связь с гистонами, обусловливающими репрессию матричной функции ДНК; в результате появлялась возможность для синтеза этой РНК. Следует подчеркнуть, что общим для любого механизма синтеза интерферона является обязательная дерепрессия того участка клеточной ДНК, в результате транскрипции (см.) к-рого происходит синтез иРНК для интерферона.
Дальнейший механизм образования интерферона также еще не ясен. Однако предполагают, что в результате трансляции образовавшейся иРНК (см. Трансляция) синтезируется предшественник интерферона — прединтерферон, который в процессе функционирования ряда ферментов превращается в интерферон (схема). При этом накопление интерферона в свою очередь индуцирует дерепрессию так наз. регуляторного гена, вследствие функционирования к-рого обеспечивается синтез «регуляторного» белка, чьей «обязанностью» является прекращение превращения прединтерферона в интерферон. Возможно, существует и иной механизм ингибирования синтеза интерферона. Так, образовавшийся ингибитор интерферонообразования нарушает в этом процессе этап трансляции, причем он либо действует как PHК-аза, либо как-то соединяется с иРНК для интерферона и в силу этого угнетает ее эффективность в процессе трансляции. Подавление синтеза «регуляторного» белка, напр., путем обработки клеток актиномицином D и циклогексимидом после уже начавшегося процесса синтеза интерферона приводит к увеличению продукции интерферона в 100 и даже 1000 раз (феномен супер-индукции в продукции интерферона).
Начавшийся синтез интерферона длится определенное время, а затем заканчивается, несмотря на то что в клетках продолжает оставаться его индуктор. Повторное воздействие в этот период И. и. не приводит к возобновлению синтеза интерферона. Этот феномен неспособности клеток и тканей как в организме, так и вне его отвечать выработкой интерферона на повторное воздействие И. и. получило название рефрактерности к индукции интерферона.
В основе механизма рефрактерности лежит резкое угнетение клеточного генома, дерепрессию к-рого используемый индуктор не в состоянии обеспечить.
Способность к продукции интерферона восстанавливается по прошествии определенного времени. Так, в организме животного индукция интерферона снова начинает приводить к его продукции спустя 72 часа, полная же утрата рефрактерности происходит лишь через 5—7 дней. В культуре клеток утрата рефрактерности присуща лишь растущим культурам, когда имеет место деление клеток. По-видимому, как сам феномен рефрактерности, так и его утрата связаны с соответствующей динамикой изменения количества регуляторного белка для продукции интерферона. Феномен рефрактерности по всей вероятности может оказаться достаточно серьезным препятствием на пути практического использования И. и. и в мед. практике.
Различные клетки обладают неодинаковой способностью отвечать на индукцию интерферона. Наиболее активными продуцентами интерферона по сравнению с другими типами клеток организма оказались лейкоциты. Это послужило основанием для использования лейкоцитов крови доноров при производстве интерферона (человеческого). В качестве И. и. в этом случае обычно берут инактивированные вирусы ньюкаслской болезни или Сендай. Следует заметить, что моно- и полинуклеары перитонеального экссудата служат более активными продуцентами интерферона, нежели лейкоциты, полученные непосредственно из крови.
Большое количество различных по своей природе Индукторов интерферона, высокая эффективность обусловливаемой ими продукции интерферона в организме реципиента позволили поставить вопрос о возможности использования этих индукторов в клинике. Поскольку интерферон обладает выраженной видовой специфичностью защитного действия относительно хозяина (продуцента) и к тому же эффективность использования интерферона во многом зависит от его концентрации и сохранности в месте проявления его антивирусной активности, возник вопрос о замене экзогенного интерферона эндогенным, т. е. образующимся в том самом организме, в к-ром должна проявляться его антивирусная активность. Благодаря изучению большого числа различных И. и. было сделано заключение, что наиболее вероятным для использования в клинике препаратом может стать сополимер полиинозиновой и полицитидиловой к-т — поли(И)— поли(Ц). Это соединение оказалось высокоэффективным в опытах на грызунах при интраназальном, подкожном и внутрибрюшинном способах его введения.
Следует, однако, подчеркнуть, что интерферониндуцирующая способность не является абсолютной. Так, тилорон, индуцирующий синтез интерферона в организме грызунов, не обладал этой способностью при введении обезьянам и человеку. Поли (И) — поли(Ц) — один из наиболее эффективных И. и. в клеточных культурах (в том числе клеток человека) и у грызунов — оказался весьма слабым И. и. у человека и приматов. Например, в наблюдениях на добровольцах сравнительно невысокий защитный эффект поли(И) — поли(Ц) был выявлен при риновирусной инфекции и еще меньший при инфицировании вирусом гриппа А2 (Гонконг) 68; при этом интерферон удавалось обнаружить в сыворотке крови людей после глубокой ингаляции поли(И) — поли(Ц).
Высокоэффективными И. и. у приматов оказались комплексы поли (И) — поли(Ц) с поли-l-лизином, получившие название экранированных полинуклеотидов. Роль поли-l-лизина в этом комплексе сводилась к защите поли(И) — поли(Ц) от разрушающего действия гидролаз, содержащихся в сыворотке крови людей и приматов.
Следует отметить, что сополимеру поли(И) — поли(Ц) присуща определенная токсичность: в результате его введения собакам нарушалась коагуляция крови, отмечались кровоизлияния в печени и некроз печеночных клеток. Однако, по мнению исследователей, это обстоятельство не является препятствием для клин, испытаний синтетических полирибонуклеотидов в качестве И. и., поскольку разница между токсическими и эффективными (интерферониндуцирующими) дозами достаточно велика. Кроме того, перед тем как перейти к широкому клин, использованию этих соединений, необходимо осуществить тщательное изучение влияния синтетических полирибонуклеотидов (по сути дела синтетических нуклеиновых к-т, т. е. чужеродной генетической информации) на генетический аппарат клетки. Особенно возрастает эта потенциальная опасность при введении экранированных полирибонуклеотидов, которые, как отмечалось выше, устойчивы к действию гидролаз.
Использование синтетических Индукторов интерферона открывает новые направления в изучении интерферона и в развитии химиотерапии вирусных инфекций. Становится реальной возможность установления хим. структур, обусловливающих индукцию интерферона, возможность вскрытия молекулярных механизмов этой индукции. Для развития химиотерапии вирусных инфекций получение синтетических И. и. означает создание нового типа противовирусных химиотерапевтических препаратов, которые смогут обеспечить быстрое развитие высокоэффективной защиты практически против любых вирусов в силу чрезвычайно широкого спектра противовирусной активности образовавшегося интерферона. Индукторы интерферона оказывают также стимулирующее действие и на другие (помимо интерферонообразования) проявления иммунного ответа организма.
Библиография: Бектемиров Т. А. и Бектемирова М. С. Искусственные индукторы интерферона, Вопр. вирусол., № 2, с. 131, 1973, библиогр.; Косяков П. Н. и Ровнова 3. И. Противовирусный иммунитет, М., 1972; Образование и действие интерферона, под ред. М. К. Индулена и др., Рига, 1972; Соловьев В. Д. и Баландин И. Г. Клетка и вирус, М., 1973, библиогр.; Соловьев В. Д. и Бектемиров Т. А. Интерферон в теории и практике медицины, М., 1970, библиогр.; Но М. a. Armstrong J. A. Interferon, Ann. Rev. Microbiol., v. 29, p. 131, 1975.
Индукторы интерферона в лечении респираторных вирусных инфекций у детей
Опубликовано в журнале:
А. С. Боткина, канд. мед. наук, доц. кафедры госпитальной педиатрии им. акад. В. А. Таболина ФГБОУ ВО им. Н. И. Пирогова Минздрава России, Москва
Резюме: актуальность проблемы респираторных вирусных заболеваний обусловлена их чрезвычайно широким распространением, зачастую тяжелым течением, возможностью развития жизнеугрожающих осложнений и высоким экономическим ущербом, наносимым обществу в целом. В статье в сравнительном аспекте рассматриваются различные лекарственные средства, используемые в комплексной терапии острых респираторных вирусных инфекций у детей.
Ключевые слова: респираторные инфекции, индукторы интерферона, иммуномодуляция, дети, Циклоферон®
Abstract: the urgency of the problem of respiratory viral diseases is due to their extremely high spread, often severe, the possibility of developing life-threatening complications and the high economic damage caused to society as a whole. The article in a comparative aspect discusses the various drugs, used for the prevention and treatment of acute respiratory viral infections in children.
Keywords: respiratory infections, interferon inductors, immunomodulation, children, Cycloferon®
Острые респираторные вирусные инфекции (ОРВИ) остаются актуальной проблемой медицины в связи с их широким распространением и значительным экономическим ущербом, наносимым обществу. По статистике, экономические потери для России только в период эпидемии гриппа превышают 50 млрд руб. Также проблема остается серьезной в связи с частыми, порой жизнеугрожающими, осложнениями, возникающими на фоне или после перенесенного респираторного заболевания. Ежегодно заболеваемость детского населения ОРВИ превышает суммарную заболеваемость всеми остальными инфекциями [1]. Заболеваемость у детей почти в 3 раза выше, чем у взрослых, а сама инфекция протекает тяжелее, элиминация вирусов из организма задерживается до 14 дней (у взрослых 4-6 дней). Причинами являются высокая контагиозность вирусов данной группы, наличие различных путей передачи, относительная устойчивость во внешней среде, скученность и длительное пребывание детей в закрытых помещениях в холодное время года и нестойкость иммунитета после перенесенного заболевания. Иммунная система у детей, особенно раннего возраста, обладает слабой противовирусной активностью, обусловленной низкой способностью лейкоцитов и лимфоцитов к продукции «ранних» ИНФ, их сниженными антивирусными и иммуномодулирующими свойствами. Считается, что у детей раннего возраста действие ИНФ направлено в большей степени на регуляцию развития, чем на антиинфекционную защиту. Кроме того, часто отмечается вторичное снижение иммунной реактивности организма ребенка на фоне течения ОРВИ, приводящее к слабому ответу на внедрение вируса в организм и обуславливающее затяжное и/или осложненное течение инфекции [2]. Нельзя не упомянуть также о высокой скорости мутации вирусов и быстром формировании резистентности к противовирусным препаратам, что делает терапию противовирусными препаратами неэффективной.
Этиологическими факторами данной группы заболеваний являются около 300 эпителиотропных вирусов, из которых наиболее часто встречающимися у детей являются риновирусы, парагрипп, аденовирусы, грипп. В последние годы нарастает удельный вес таких возбудителей, как корона-, бока- и метапневмовирусы. Также ежегодно увеличивается доля различных микст-инфекций, вызывающих более тяжелое по течению респираторное заболевание, что существенно усложняет диагностику и лечение таких пациентов.
Клинические симптомы респираторных вирусных инфекций у детей во многом похожи и проявляются различной по степени тяжести и длительности лихорадкой, интоксикацией, катаральным синдромом и поражением дыхательных путей (табл. 1).
Таблица 1. Тропизм различных вирусов, вызывающих ОРВИ
| Вирус | Наиболее часто поражаемый орган |
| Гриппа | Трахея, носоглотка, сосуды |
| Парагриппа | Гортань |
| Аденовирус | Глотка, конъюнктива, кишечник |
| Риновирус | Полость носа |
| Реовирус | Носоглотка, кишечник |
| Коронавирус | Носоглотка, бронхи, кишечник |
| РС-вирус | Бронхиолы, альвеолы |
| Бокавирус | Носоглотка, кишечник |
| Метапневмовирус | Носоглотка, трахея, бронхи |
Выбор метода лечения ОРВИ у детей зависит от возраста ребенка, клинической картины заболевания, выраженности симптомов, степени тяжести и наличия осложнений. Лечение обязательно должно включать режим, диету, медикаментозную и немедикаментозную терапию. Лекарственная терапия респираторных заболеваний у детей ориентирована на использование всего арсенала современных препаратов, отвечающих определенным критериям [3, 4]:
Таблица 2. Механизм действия различных противовирусных препаратов, применяемых при ОРВИ
| Действие | Механизм действия | Препарат |
| Ингибиторы нейраминидазы | Конкурентно и избирательно ингибирует нейроминидазу, что нарушает проникновение вируса в здоровые клетки, тормозит выход вирионов из инфицированной клетки | Осельтамивир, занамивир |
| Блокатор М-йонного канала (адамантаны) | Блокирует специфические ионные М-2 каналы, что приводит к нарушению процесса дезинтеграции вириона и высвобождению рибонуклеопротеида | Ремантадин, орвирем |
| Блокатор слияния, индуктор ИФН | Ингибирует слияние липидной вирусной оболочки с клеточной мембраной | Арбидол |
| Ингибитор РНК и ДНК вирусов | Конкурентное подавление образования гуанозин трифосфата, приводящее к нарушению синтеза вирусных РНК и ДНК | Рибавирин |
Так, ингибиторы нейраминидазы обладают избирательной активностью только против вирусов гриппа типа А и В, эффективны при назначении не позднее 48 ч от начала клинических симптомов заболевания, оказывают раздражающее действие на слизистую оболочку респираторного и пищеварительного тракта, вызывают тяжелые аллергические реакции вплоть до развития токсического эпидермального некролиза, а также имеют высокую стоимость. Препараты из группы адамантинов также обладают избирательной активностью против вируса гриппа А, вызывают побочные эффекты со стороны желудочно-кишечного тракта в виде тошноты и рвоты, нервной системы, проявляющиеся галлюцинациями и психозом, аллергическими реакциями. Кроме того, все противовирусные препараты эффективны только при раннем их применении, не позже 24-48 ч и приводят к возникновению штаммов вирусов с низкой чувствительностью или резистентностью к терапии. Лекарственная устойчивость является результатом мутаций вирусов и развивается, как правило, при многократном использовании препарата [5, 6].
Рис. 1. Побочные эффекты препаратов интерферонового ряда 
Лишены всех негативных эффектов интерферона препараты, относящиеся к группе его индукторов [8]. Индукторы интерферона представляют собой группу низко- и высокомолекулярных природных и синтетических соединений, которые «включают» систему эндогенного интерферона. В настоящее время известны природные и синтетические соединения, которые в разной степени способны индуцировать активность интерферона (табл. 3) [9].
Таблица 3. Классификация индукторов интерферона (Ершов Ф.И., Романцов М.Г., Петров А.Ю., 2008)
Немаловажным является то, что образование эндогенного интерферона при введении его индукторов является более физиологичным процессом, чем повторное введение экзогенных интерферонов, которые, помимо побочных эффектов, быстро выводятся из организма и угнетают образование собственных (аутологичных) интерферонов по принципу отрицательной обратной связи, что может привести к формированию хронического инфекционного процесса в организме ребенка [10]. Имея основные свойства интерферона, его индукторы не обладают антигенностью и даже при однократном введении обеспечивают длительную циркуляцию синтезированных цитокинов на терапевтическом уровне. Стимулированный ими синтез эндогенного интерферона находится под контролем интерлейкинов и белков-репрессоров и не вызывает гиперинтерферонемии и развития связанных с ней побочных эффектов. Проведенные исследования показали, что индукторы интерферона обладают универсально широким диапазоном фармакологической активности, обладая одновременно прямым противовирусным и иммуномодулирующим действием. Введенные в организм индукторы интерферона стимулируют выработку эндогенного интерферона трех типов (α,β,γ) в разных пропорциях, что зависит от химической структуры индуктора. В зависимости от времени продукции интерферона в крови различают индукторы ранние (4-8 ч) и поздние (18-24 ч) [11].
Среди индукторов интерферона в профилактике и лечении ОРВИ у детей широко применяется препарат Циклоферон®, являющийся синтетическим производным акридонуксусной кислоты. Препарат повышает уровень интерферона α/β-типа в органах и тканях, содержащих лимфоидные элементы: в слизистой тонкого кишечника, селезенке, печени, легких, активирует стволовые клетки костного мозга, стимулируя образование гранулоцитов, преодолевает гематоэнцефалический барьер. Циклоферон® обладает чрезвычайно широким спектром биологической активности: прямым противовирусным, иммуномодулирующим и противовоспалительным действиями. Прямая противовирусная активность Циклоферона® доказана относительно различных респираторных вирусов и гриппа А и В, вируса простого герпеса 1-го и 2-го типов, цитомегаловируса, гепатитов В и С, клещевого энцефалита, вируса папилломы человека. Препарат нарушает репликацию вирусов, блокирует инкорпорацию вирусных ДНК и РНК в капсиды, что приводит к увеличению количества дефектных вирусных частиц и снижает вирус-индуцированный синтез белка в клетках. Иммунотропное действие препарата реализуется путем активации фагоцитов, Т-лимфоцитов и NK-клеток, нормализации баланса между CD4+- и СБ8+-клетками, снижении уровня В-лимфоцитов в периферической крови, с одновременным повышением синтеза высокоаффинных антител и индукции синтеза мРНК для ИФН-γ[12; 13]. Противовоспалительное действие Циклоферона® обусловлено ингибированием основных провоспалительных цитокинов (IL-1-p, IL-8, IL-10 и TNF-ot).
Циклоферон® относится к ранним индукторам интерферона, так как пик его выработки приходится на период от 4 до 8 ч с момента приема, что позволяет рекомендовать препарат для купирования вирусного заболевания на ранней стадии или в качестве экстренной профилактики. Кроме того, Циклоферон® хорошо сочетается с симптоматическими препаратами, вакцинами, химиопрепаратами, препаратами интерферона, усиливая действие последних и уменьшая побочные эффекты от их применения, что позволяет получить оптимальный фармакотерапевтический эффект. Исследование эффективности применения Циклоферона® в комплексном лечении ОРВИ у детей, проведенное Е.И. Кондратьевой, выявило более быстрое купирование симптомов интоксикации и выраженности катаральных явлений, обусловленное противовоспалительным и цитопротективным действием на слизистую оболочку дыхательных путей, а также увеличением уровня секреторного IgA. М.В. Гаращенко в своем исследовании отмечает почти 10-кратное уменьшение числа заболевших ОРВИ в период эпидемического подъема заболеваемости на фоне применения Циклоферона® (6 и 58% соответственно), а также более легкое течение и отсутствие осложнений [14; 15].
Помимо высокой эффективности, препарат отличается высоким профилем безопасности, который подтверждается отсутствием токсичности, аллергенности, мутагенности, хорошей растворимостью в биологических средах и проникновением в ткани, быстрым выведением из организма и отсутствием кумуляции [16].
Таким образом, широкий спектр биологической активности при низкой токсичности, наличие иммуномодулирующего действия позволяют рекомендовать Циклоферон® как препарат первой линии в лечении острых респираторных инфекций у детей. Для наибольшей эффективности рекомендуется начинать применять Циклоферон® как можно раньше, дополняя его препаратами направленного этиотропного действия и иммуномодуляторами, что обеспечит достижение оптимального фармакотерапевтического эффекта.
ЛИТЕРАТУРА
Интерфероны
Цитокины.
Структура и механизм действия большинства цитокинов охарактеризованы достаточно полно. Благодаря использованию методов генной инженерии и современной биотехнологии многие цитокины в настоящее время производятся в виде рекомбинантных препаратов, идентичных эндогенным молекулам, в количестве достаточном для их клинического применения.
Многие микроорганизмы – бактерии, дрожжи, вирусы – используются в качестве реципиентов чужеродного генетического материала с целью получения рекомбинантных штаммов – продуцентов биотехнологической продукции. Так получены рекомбинантные штаммы Е. coli, продуцирующие интерфероны, инсулин, гормоны роста, разнообразные антигены; штаммы В.subtilis, вырабатывающие интерферон; дрожжи, продуцирующие интерлейкины и др.
Использование рекомбинантных цитокинов, обеспечивающих адекватную и целенаправленную медикаментозную коррекцию иммунных дисфункций, повышает эффективность иммунотерапии и лечения в целом. Вводимые в организм цитокины восполняют дефицит эндогенных регуляторных молекул и полностью воспроизводят их эффекты. Это особенно важно в условиях тяжелой или хронической патологии, когда применение традиционных иммуномодуляторов или индукторов синтеза цитокинов бесполезно из-за истощения компенсаторных возможностей иммунной системы. В настоящее время терапия рекомбинантными цитокинами является одним из наиболее перспективных и постоянно расширяющихся направлений иммунофармакологии.
Особое место в свете современных представлений о молекулярных механизмах иммунных реакций принадлежит интерферону гамма (далее – интерферон-y, IFN-y) – регуляторному цитокину иммунного ответа.
На основе рекомбинантного IFN-y создан препарат РЕКОФЕРОН® ГАММА. Рекомбинантный IFN-y в организме животных и человека при терапии и профилактике заболеваний различной этиологии обеспечивает адекватную и целенаправленную медикаментозную коррекцию иммунных дисфункций, восполняя дефицит эндогенных регуляторных молекул и полностью воспроизводя их эффекты. Высокая иммунокорригирующая эффективность, прогнозируемость и селективность его действия обусловлены наличием на клетках специфических рецепторов, и существованием природных механизмов его элиминации. Лекарственные препараты на основе рекомбинантного IFN-y являются мощными средствами патогенетической иммуно-ориентированной терапии и обладают как прямым замещающим действием, так и оказывают различные индуктивные эффекты. В настоящее время они находят широкое применение в лечении инфекционных, онкологических и некоторых других заболеваний животных.
КЛАССИФИКАЦИЯ И РОЛЬ ИНТЕРФЕРОНОВ
В настоящее время известно более 20 интерферонов, различающихся по структуре, биологическим свойствам и преобладающему механизму действия. IFN подразделяют на три типа:
Вирусные интерфероны индуцируются в процессе вирусной инфекции, а синтез интерферонов II типа (IFN-y) индуцируется митогенными или антигенными стимулами. Большинство типов вирусоинфицированных клеток способно синтезировать IFN-a/b в клеточной культуре. В противоположность этому IFN-y синтезируется только некоторыми клетками иммунной системы, включая естественные киллерные (NK) клетки, CD4 Т-клетки и CDS цитотоксические супрессорные клетки.
| Характеристика | IFN-a | IFN-b | IFN-y |
|---|---|---|---|
| Химическое строение | Протеин | Гликопротеин | Гликопротеин |
| Молекулярный вес, кДа | 17,5-23,0 | 23,0 | 20,0-23,0 |
| Число кодирующих генов | более 20 | 1 | 1 |
| Количество подтипов | По крайней мере, 22 у человека, еще несколько определены у животных | 1 | 1 |
| Функциональная форма | Мономер | Димер | Димер |
| Кислотоустойчивость | Есть | Есть | Нет |
| Индукторы | Вирусы (РНК > ДНК), В-митогены | Вирусы (РНК > ДНК), В-митогены | Антигены, Т-митогены |
| Основные источники | Моноциты, В-лимфоциты | Эпителиоциты, моноциты | Т-лимфоциты, NK-клетки |
| Механизм действия | Угнетает синтез белка | Угнетает синтез белка | Усиливает антигены МНС, активизирует цитотоксические Т-клетки, макрофаги и NK-клетки |
МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНТЕРФЕРОНОВ
Противовирусное действие
Блокада транскрипции генов, кодирующих IFN, осуществляется за счет выработки клеткой белка-супрессора, связывающего на цепи нуклеиновых кислот область, контролирующую транскрипцию данных генов. Кроме того, для запуска транскрипции необходим белок-активатор, разблокирующий и активирующий эту зону. Индукторы IFN могут влиять как на угнетение вы-работки белка-супрессора, так и на активацию синтеза белка-активатора. Активация генов приводит в действие синтезирующую белок систему клетки, в результате чего осуществляется синтез и секреция IFN.
Таким образом, под воздействием IFN в клетке синтезируется два фермента, один из которых расщепляет вирусную РНК, а другой тормозит синтез вирусных белков. В результате новые вирусные частицы либо вовсе не формируются, либо их число уменьшается в десятки или сотни раз.
Под влиянием IFN повреждается и синтезирующая белок система клетки, что может привести к ее гибели. Однако это касается только клеток, инфицированных вирусом. Неинфицированные клетки индифферентны к воздействию IFN, поскольку оба вышеуказанных белка активируются лишь в присутствии вирусной РНК. Некоторые вирусы способны блокировать противовирусное действие IFN. Так, например, аденовирусы продуцируют специфическую РНК, которая предотвращает активацию протеинкиназы.
Противовирусный эффект интерферонов обобщен и представлен на схеме ниже.
Эти механизмы интегрально реализуют противовирусный эффект, приводя к подавлению репликации вируса.
Иммуномодулирующее действие
IFN обладают не только противовирусным, но и иммуномодулирующим действием за счет влияния на экспрессию рецепторов главного комплекса гистосовместимости (МНС). IFN увеличивают экспрессию молекул 1-го класса МНС на всех видах клеток, тем самым улучшая распознавание инфицированных клеток цитотоксическими Т-лимфоцитами (CTL). Кроме того, IFN-y усиливает экспрессию молекул 2-го класса МНС на антигенпрезентирующих клетках, в результате чего улучшается презентация вирусных антигенов CD4+ лимфоцитам и активируются натуральные киллеры (NK-клетки). IFN также стимулируют фагоцитоз.
Регуляция иммунного ответа цитокинами (см. рисунок ниже), в том числе интерферонами, происходит по эстафетному принципу, воздействие цитокина на клетку вызывает образование ею других цитокинов – цитокиновый каскад.
Антипролиферативное и противоопухолевое действие
Антипролиферативный и противоопухолевый эффекты IFN объясняются следующими механизмами:
Антибактериальное действие
В последние годы показано, что IFN обладают также антибактериальным эффектом, в основе которого лежит способность IFN индуцировать активность некоторых ферментов в пораженной клетке:
Кроме того, антибактериальная роль IFN-y заключается в активации макрофагов, которые продуцируют провоспалительные цитокины, а также активные формы кислорода и азота, простагландины. Эти факторы способствуют развитию воспалительного процесса, ведущего к гибели бактерий.
ИММУНОБИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЭНДОГЕННОГО ИНТЕРФЕРОНА ГАММА
Индуцировать выработку IFN-y способны интерфероногенные вещества, антигены, Т-митогены и некоторые цитокины. Продукция IFN-y находится под контролем цитокинов. IL-12 и IL-18 усиливают его экспрессию, а IL-2 способствует реализации функции CD4+ лимфоцитов, активируя выработку IFN-y.
Синтез IFN-y подавляется IL-4, IL-10, дексаметазоном, циклоспорином А, вирусными белками-супрессорами, раковыми клетками.
Фоновое количество IFN-y всегда есть в организме, даже если нет ин-фекции, например, анализ на интерфероновый статус показывает у здоровых людей и животных всегда определяемое количество IFN в крови, оно при стимуляции или инфекции многократно возрастает. Однако при герпе-свирусной инфекции и на последних стадиях опухолевого процесса, количество IFN-y стремиться к нулю, так как вирус герпеса и раковые клетки продуцируют белки, блокирующие синтез IFN-y. Поэтому при герпесвирус-ной инфекции и раке индукторы интерферонов бессмысленны, их нужно вводить в организм извне.
IFN-y обладает сходным с другими IFN биологическим действием (подавление репликации вирусов, антипролиферативное действие, иммуномодулирующий эффект), но IFN-y теснее связан с системой цитокинов и вносит более существенный вклад в иммунорегуляцию.
Биологическая активность IFN-y реализуется через специфические клеточные рецепторы и внутриклеточный сигнальный протеинкиназный каскад, приводящий к активации соответствующих транскрипционных факторов и транскрипции целого семейства генов, кодирующих факторы резистентности к инфекционным агентам и комплементарные цитокины.
Т-лимфоциты и макрофаги. Важнейшей функцией IFN-y является его участие в опосредовании взаимосвязей между лимфоцитами и макрофагами и в регуляции соотношения клеточной и гуморальной составляющих адаптивного иммунного ответа (рис. 1). IFN-y служит стимулятором макрофагов, способствуя проявлению различных функций этих клеток, включая процессинг и презентацию антигенов, выработку цитокинов, генерацию активных форм кислорода и азота. К цитокинам, продукция которых усиливается под влиянием IFN-y, относятся ИЛ-1 и ИЛ-12 (этот цитокин усиливает синтез IFN-y и диффренцировку Т-хелперов в сторону Тх1).
IFN-y повышает экспрессию антигенов МНС I класса, которые играют важную роль в распознавании чужеродных клеток (вирусинфицированные, опухолевые) CD8+ цитотоксическими Т-лимфоцитами и повышает экспрессию антигенов МНС II класса на антигенпредставляющих клетках.
IFN-y снижает секреторную активность Th2, подавляя синтез IgE, IgG(2,4) и IgA. Одновременно IFN-y усиливает развитие Th1-зависимого адаптивного иммунного ответа. IFN-y вместе со своим антагонистом IL-4 поддерживает баланс Th1/Th2.
Цитотоксические Т-лимфоциты и NK-клетки с помощью IFN-y участвуют в реализации цитотоксического эффекта (противоопухолевая и противовирусная активность). При введении в организм IFN-y активность NK-клеток повышается уже через несколько часов.
Моноциты. IFN-y стимулируют экспрессию высокоаффинного рецептора IL-2 (IL-2R) на мембране моноцитов, повышая их восприимчивость к IL-2. В свою очередь IL-2 при воздействии на моноциты стимулирует их способность уничтожать опухолевые клетки и бактерии. В результате стимуляции IFN-y и IL-2 моноциты вырабатывают большое количество биологически активных веществ и медиаторов воспаления: свободные формы кислорода, H2O2, простагландин Е2, тромбоксан В2, TNF-a (фактор некроза опухоли a).
IFN-y активирует продукцию белков острой фазы воспаления, усиливает экспрессию генов С2 и С4 компонентов системы комплемента.
В-лимфоциты. IFN-y ингибирует В-клеточный ответ на IL-4, подавляет продукцию IgE и экспрессию CD23-антигена. Так, при синдроме гиперпродукции IgE и диффузном нейродермите у человека применяется IFN-y, он угнетает синтез IL-4 и IL-5 T-хелперами. IFN-y является индуктором апоптоза дифференцированных В-клеток, дающих начало аутореактивным клонам. Отменяет супрессивный эффект IL-4 на IL-2-зависимую пролиферацию и генерацию лимфокин-активированных киллеров.
Таким образом, играя важную роль в иммунорегуляции, IFN-y является ключевым цитокином клеточного и ингибитором гуморального адаптивного иммунного ответа.
IFN-y имеет решающее значение для врожденного и адаптивного иммунитета против вирусных, бактериальных и некоторых протозойных инфекций.
Противовирусное действие IFN-y заключается в том, что он блокирует репликацию вирусных ДНК и РНК, синтез вирусных белков и сборку зрелых вирусных частиц (схема).
IFN-y влияет на клеточный иммунный ответ, активируя Th1-клетки, NK-клетки, макрофаги, цитотоксические Т-лимфоциты. Он повышает как неспецифическую резистентность, так и антиген-специфический иммунный ответ. При этом IFN-y вызывает цитотоксическое действие на вирус-инфицированные клетки (рис. 3, 4).
Антибактериальное действие IFN-y заключается в его способности индуцировать активность некоторых ферментов в пораженной клетке, что приводит к нарушению метаболизма и разрушению бактериальной клетки. Кроме того, активированные IFN-y цитотоксические Т-лимфоциты и NK-клети реализуют цитотоксический эффект, а активированные макрофаги продуцируют провоспалительные цитокины, активные формы кислорода и азота, простагландины. Эти факторы способствуют развитию воспалительного процесса, ведущего к гибели бактерий.
Антипролиферативный эффект IFN-y заключается в подавлении роста опухолевых клеток за счет подавления синтеза РНК и протеинов, ингибирования опухолевых ростовых факторов, стимулирующих пролиферацию клеток, замедлении клеточного цикла с переходом в фазу «покоя», восстановлении сдерживающего контроля за пролиферацией, а также за счет активации цитотоксических Т-лимфоцитов и NK-клеток, которые участвуют в реализации цитотоксического эффекта.
Таким образом, все интерфероны представляют собой группу полифункциональных белковых факторов с выраженным противовирусным и противоопухолевым эффектом разной степени. IFN-a обладает самой сильной противовирусной активностью среди всех интерферонов, а IFN-y имеет более выраженную антипролиферативную активность. Все интерфероны обладают иммунорегуляторным действием разной степени выраженности (мак-симальной обладает IFN-y) – повышает активность макрофагов, Т-лимфоцитов и NK-клеток.
ПРОИЗВОДСТВО РЕКОМБИНАНТНЫХ ИНТЕРФЕРОНОВ
Генетическая инженерия является сердцевиной биотехнологии. Она по существу сводится к генетической рекомбинации, т.е. обмену генами между двумя хромосомами. Метод рекомбинации in vitro или генетической инженерии заключается в выделении или синтезе ДНК из отличающихся друг от друга организмов или клеток, получении гибридных молекул ДНК, введении рекомбинантных (гибридных) молекул в живые клетки, создании условий для экспрессии и секреции продуктов, кодируемых генами.
Гены, кодирующие те или иные структуры, или выделяют (клонируют) как таковые (хромосомы, плазмиды), или прицельно выщепляют из этих генетических образований с помощью ферментов рестрикции. Эти ферменты, а их уже известно более тысячи, способны резать ДНК по многим определенным связям, что является важным инструментом генной инженерии. В последнее время обнаружены ферменты, расщепляющие по определенным связям РНК, наподобие рестриктаз ДНК. Эти ферменты названы рибозимами.
Сравнительно небольшие гены могут быть получены с помощью химического синтеза. Для этого вначале расшифровывают число и последовательность аминокислот в белковой молекуле вещества, а затем по этим данным узнают очередность нуклеотидов в гене, поскольку каждой аминокислоте соответствуют три нуклеотида (кодон). С помощью синтезатора создают химическим путем ген, аналогичный природному гену.
Полученный одним из способов целевой ген с помощью ферментов лигаз сшивают с другим геном, который используется в качестве вектора, для встраивания гибридного гена в клетку. Вектором могут служить плазмиды, бактериофаги, вирусы человека, животных и растений.
Экспрессируемый ген (например, ген IFN-y) в виде рекомбинатной ДНК встраивается в бактериальную клетку Е. coli, которая приобретает новое свойство — продуцировать несвойственное этой клетке вещество (IFN-y), кодируемое экспрессируемым геном (рис. ниже).
В качестве реципиентов экспрессируемого гена чаще всего используют Е. coli, В. subtilis, псевдомонады, нетифоидные серовары сальмонелл, дрожжи, вирусы.
Методом генной инженерии созданы сотни препаратов медицинского и ветеринарного назначения, получены рекомбинантные штаммы-суперпродуценты, многие из которых нашли практическое применение. Уже используются в медицине полученные методом генной инженерии вакцины против гепатита В, интерлейкины-1, 2, 3, 6, инсулин, гормоны роста, интерфероны a, b, у, фактор некроза опухолей, пептиды тимуса, миелолептиды, тканевый активатор плазминогена, эритропоэтин, антигены ВИЧ, фактор свертывания крови, моноклональные антитела и многие антигены для диагностических целей.
Одними из ключевых компонентов иммунного ответа являются Интерлейкин-2 (IL-2), Интерферон гамма (IFN-y) и Интерферон альфа (IFN-a). На их основе были созданы различные цитокиновые рекомбинантные препараты, которые нашли широкое применение в гуманной и ветеринарной медицине, в том числе:
ПРЕПАРАТЫ ИНТЕРФЕРОНОВ
Препараты интерферонов составляют отдельную группу противовирусных средств. Они были созданы на основе расшифровки биохимического строения природных IFN, которые вырабатываются многими клетками крови. IFN представляют собой группу низкомолекулярных пептидов, обладающих противовирусной, иммуномоделирующей и антипролиферативной активностью.
РЕКОФЕРОН® ГАММА – рекомбинантный интерферон гамма (IFN-y), обладает выраженной противовирусной эффективностью, относится к иммуномодуляторам.
IFN-y является регуляторным цитокином, продуцентом которого являются естественные киллерные клетки, CD4, Th1 клетки и CD8 цитотоксические супрессорные клетки. Рецепторы к интерферону гамма имеют макрофаги, нейтрофилы, естественные киллерные клетки, цитотоксические Т-лимфоциты. IFN-y активирует эффекторные функции этих клеток, в частности их микробицидностъ, цитотоксичность, продукцию цитокинов, супероксидных и нитрооксидных радикалов. IFN-y блокирует репликацию вирусных ДНК и РНК, синтез вирусных белков и сборку зрелых вирусных частиц. При этом вызывает цитотоксическое действие на вирус-инфицированные клетки.
Ингибирует В-клеточный ответ на интерлейкин-4, подавляет продукцию IgE и экспрессию CD23-антигена. Является индуктором апоптоза дифференцированных В-клеток, дающих начало аутореактивным клонам. Отменяет супрессивный эффект интерлейкина-4 на интерлейкин-2-зависимую пролиферацию и генерацию лимфокин активированных киллеров. Активирует продукцию белков острой фазы воспаления, усиливает экспрессию генов С2 и С4 компонентов системы комплемента.
Антипролиферативный эффект IFN-y заключается в подавлении роста клеток за счет подавления синтеза РНК и протеинов, а также ингибирования ростовых факторов стимулирующих пролиферацию клеток.