БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ «МОЛЕКУЛЯРНАЯ ИММУНОЛОГИЯ» ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ПЕРЕДАЧА СИГНАЛА

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ
МЕДИЦИНСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА БИОХИМИИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА БЕРЕЗОВА Т.Т.
ЛЕКЦИЯ №9
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ
«МОЛЕКУЛЯРНАЯ ИММУНОЛОГИЯ»
СМ. ТАКЖЕ НА ПОРТАЛЕ ПРЕЗЕНТАЦИЮ И ВИДЕОЛЕКЦИЮ В.Л. КАТАНАЕВА:
ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ПЕРЕДАЧА СИГНАЛА
ПРОФЕССОР ЧЕРНОВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ БИОХИМИИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА БЕРЕЗОВА Т.Т.
ЦИТОКИНЫ
ЦИТОКИН
клетка
движение
Цитокины – белки «связи» - белки передачи информации:
«Cross-talking» клеток.
Цитокины – короткоживущие молекулы пептидного и белкового
строения (8-80 кДа), обеспечивающие межклеточную
сигнализацию, действующие через специфические белковые
рецепторы аутокринно и паракринно.
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
2
ЦИТОКИНЫ
СЕМЕЙСТВА:
ФАКТОР НЕКРОЗА ОПУХОЛИ
ФНО (TNFα)
ИНТЕРЛЕЙКИНЫ
ИНТЕРФЕРОНЫ
ФАКТОРЫ РОСТА И
ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
3
ЦИТОКИНЫ
Образуются цитокины в основном иммунными клетками:
Каскад(ы)
внутриклеточного(ых)
ответа(ов)
Иммунокомпетентная
клетка
Цитокин
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
Клеточный
рецептор
(димер)
4
PERIODIC TABLE OF HUMAN CYTOKINES AND CHEMOKINES
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
5
СУПЕРСЕМЕЙСТВА TNF И TNFR
Цитокины ФНО, ЛТ и их рецепторы,
а также рецепторы CD40 и FAS (Apo-1, CD95) были открыты
в результате иммунологических и биохимических экспериментов.
Открытие и характеристика этих семейств – пример
продуктивного применения современных геномных подходов и
биоинформатики.
Отечественные ученые революцию в этой области,
к сожалению, проморгали.
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
6
ЦИТОКИНЫ
Для определения цитокинов используют сотни различных методов (с 2005
г. в Санкт-Петербурге издается журнал «Цитокины и воспаление»):
1.
По специфичной биологической активности.
2.
Иммуноанализ с использованием моно- и поликлональных
антител (дорого).
3.
Цитофлюориметрия, вестерн-блоттинг.
4.
Экспрессия мРНК.
5.
Варианты генов (нокаут).
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
7
КРАТКОЕ ВВЕДЕНИЕ В НОКАУТЫ: «ОБРАТНАЯ» ГЕНЕТИКА
Генетический нокаут: изучение физиологических последствий
инактивации одного единственного гена.
Проблема №1: из-за вырожденности функций близкородственных генов
генетический нокаут может не «вскрыть» всех физиологических функций
продукта гена.
Проблема №2: практически при любой технологии генетического нокаута
нельзя полностью исключить нарушения регуляции соседних генов.
Проблема №3: точечная мутация может давать другой фенотип, чем
нокаут. (Технология «нок-ин» позволяет воссоздать организм с выбранной
точечной мутацией).
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
8
ЭФФЕКТЫ ЦИТОКИНОВ
1.
Пролиферация и дифференцировка предшественников
функционально активных иммунокомпетентных клеток.
2.
Хемотаксис (интерлейкин-8 - ИЛ-8).
3.
Изменение экспрессии антигенов и различных маркеров.
4.
Переключение синтеза Ig (интерфероны).
5.
Индукция цитостатичности макрофагов.
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
9
ЭФФЕКТЫ ЦИТОКИНОВ
6.
Формирование очага воспаления (ФНОα, ИЛ-1, ИЛ-6 –
провоспалительные, а противовоспалительные: ИЛ-10, ИЛ-13).
7.
Ангиогенез (VEGF) (рост сосудов).
8.
Эмбриогенез (далее с гормонами - морфогенез).
9.
Апоптоз.
10.
Влияние на обменные процессы (через рецепторы инсулина).
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
10
ОСОБЕННОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЦИТОКИНОВ
1.
Множественность действия.
2.
Вырожденность.
3.
Синергизм и аддитивность действия.
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
11
ОСОБЕННОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЦИТОКИНОВ
1.
Множественность действия.
А.
Многие клетки имеют разные рецепторы к одному и тому же
цитокину
разные ответы.
Б.
Рецепторы включают внутри клетки более, чем 1 каскад реакций:
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
12
ОСОБЕННОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЦИТОКИНОВ
2.
Вырожденность.
А.
Более, чем 1 цитокин действуют на один и тот же рецептор.
Б.
Внутриклеточные цепи передачи сигнала перекрываются.
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
13
ОСОБЕННОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЦИТОКИНОВ
3.
Синергизм и аддитивность действия.
А.
Совпадение или усиление внутриклеточных цепочек передачи
сигнала.
Б.
Один цитокин регулирует ( или ) действие других.
В.
Одни цитокины индуцируют экспрессию рецепторов других
цитокинов.
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
14
ФНОα В МЕДИЦИНЕ
А. ОРГАНОГЕНЕЗ
А. СЕПТИЧЕСКИЙ ШОК
Б. ЗАЩИТА ВНУТРЕННИХ ТКАНЕЙ
Б. РАЗВИТИЕ АУТОИММУННЫХ РЕАКЦИЙ
(РЕВМАТОИДНЫЙ АРТРИТ)
Блокатор
ФНО
(антитело)
ВЕСЫ
«ХОРОШИЕ»
«ПЛОХИЕ»
ЭФФЕКТЫ
Дорогие исследования:
получение антител (Вилчек в США передал
105 млн. долларов Нью-Йоркскому
Университету - alma mater)
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
Улучшение состояния,
но! вылезает
туберкулез (?)
15
МЕСТНЫЕ ГОРМОНЫ ЛИПИДНОГО СТРОЕНИЯ
ЭЙКОЗАНОИДЫ (производные С20 – арахидоновой кислоты)
Синтезируются во всех клетках (кроме зрелых эритроцитов) и
модулируют действие других гормонов, часто через цАМФ и цГМФ.
Оказывают множественные эффекты, в частности:
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
16
ЭЙКОЗАНОИДЫ
I. СТИМУЛИРУЮТ
АСПИРИН
СНИМАЕТ
ВСЕ
ЭТИ
ЭФФЕКТЫ
1.
Сокращение гладких мышц
(сосуды, бронхи, матка и т. д.).
2.
Биосинтез стероидных гормонов.
3.
Секрецию жел. сока и синтез мукоидов, защищающих
стенку желудка от HCl (аспирин вызывает язву желудка).
4.
Гормонозависимые липазы.
5.
Болевые реакции.
6.
Воспалительные реакции.
7.
Повышение температуры тела.
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
17
ЭЙКОЗАНОИДЫ
II. СЛУЖАТ ВТОРИЧНЫМИ ПОСРЕДНИКАМИ ГИДРОФИЛЬНЫХ цАМФЗАВИСИМЫХ ГОРМОНОВ.
III. ВЛИЯЮТ НА МЕТАБОЛИЗМ КОСТНОЙ ТКАНИ, ПЕРЕФЕРИЧЕСКУЮ
НЕРВНУЮ СИСТЕМУ, ИММУННУЮ СИСТЕМУ, ПЕРЕДВИЖЕНИЕ И АГРЕГАЦИЮ
ЛЕЙКОЦИТОВ И ТРОМБОЦИТОВ.
IV. СИНТЕЗ МОЖЕТ ИНДУЦИРОВАТЬСЯ ЦИТОКИНАМИ
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
18
МЕСТНЫЕ ГОРМОНЫ ЛИПИДНОГО СТРОЕНИЯ
-
ФОСФОЛИПИДЫ МЕМБРАН
Фосфолипаза С
Кортикостериоды
Арахидоновая кислота
9
Аспирин
(индометацин)
8
6
Липопротеины
сыворотки крови
1
5
13
11
20
14 15
+2О2
Циклооксигеназный путь
-
Рецепторы
+О2
Липоксигеназный путь
Простагландинсинтаза
Липоксигеназа
В лейкоцитах, тромбоцитах и
макрофагах
Простагландин Н2 (ПГН2)
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
Лейкотриены A, B, C, D, E
19
МЕСТНЫЕ ГОРМОНЫ ЛИПИДНОГО СТРОЕНИЯ
Простагландин Н2 (ПГН2)
Лейкотриены
A, B, C, D, E
«2» - число двойных связей
ПГF2α
ПГI2
Тромбоксан А2
Родостимулятор и
обезболивающее
средство
Простациклин I2 –
антитромбообразующее
вещество
(!)
Способствует
тромбооразованию
(!)
Другие
Способствуют
хемотаксису и
развитию
аллергических
реакций
(бронхиальная астма и
анафилактический
шок).
Быстрая инактивация простагландинов:
1.
С15–ОН превращение в С=О – неактивная форма.
2.
С13 – С14 связь восстанавливается до двойной –
неактивная форма.
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
20
АСПИРИН КАК АНТИТРОМБИЧЕСКОЕ СРЕДСТВО
Тромбоцит в крови.
Белок уже не синтезируется.
Эндотелий сосудов.
Белок синтезируется постоянно.
Малые дозы
аспирина
Арахидонат
Арахидонат
Простагландинсинтаза
Эндоперикосиды
Эндопероксиды
Тромбоксан
Простациклин
Повышает агрегацию тромбоцитов
– сужение сосудов
Снижает агрегацию тромбоцитов и
расширяет сосуды
Аспирин полностью снимает
нежелательные эффекты навсегда для
данного тромбоцита
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
Эти процессы снижаются, но не
прекращаются, т.к.:
1 - Аспирин недолго циркулирует в крови и
меньше ингибирует фермент в стенке сосуда,
чем в тромбоците.
2 - Синтезируются новые молекулы активного
фермента – простагландинсинтазы и
образуются новые молекулы простациклина
21
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ
БИОРЕГУЛЯТОРЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ. ЧЕРНОВ Н. Н.
22
РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ
МЕДИЦИНСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА БИОХИМИИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА БЕРЕЗОВА Т.Т.
ЛЕКЦИЯ №9
БЛАГОДАРЮ ЗА
ВНИМАНИЕ!
ПРОФЕССОР ЧЕРНОВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ БИОХИМИИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА БЕРЕЗОВА Т.Т.