glava1 (1)

ПРЕДИСЛОВИЕ

Внастоящем издании мы попытались дать представление об основных научных достижениях в проблеме интерферона, которые стали явными к 2011 году. Спустя 54 года после открытия интерферонов (ИФН) накоплена обширная информация об их физико-химических и биологических свойствах, по сути – создано учение о системе ИФН, подробно охарактеризованы смысловые и регуляторные гены ИФН, определены нуклеотидная и аминокислотная последовательности всех основных типов и субтипов ИФН и в основном установлены механизмы их действия, а также роль и место ИФН в норме и при различных видах патологии. Установлено, что ИФН формируют первый барьер на пути развития вирусной инфекции или при попадании в организм других носителей чужеродной генетической информации,

ив то же время служат основными сигнальными молекулами, отвечающими за включение механизмов врожденного иммунитета. Распознавание клеточными рецепторами возбудителей вирусной инфекции и последующая передача каскада сигналов регулируют продукцию ИФН и обеспечивают его секрецию инфицированными клетками. Секретируемые ИФН связываются с ИФН рецепторами инфицированных клеток и защищают соседние неинфицированные клетки, в которых сигналы ИФН передаются посредством JAK-STAT путей и определяют экспрессию сотен ИФН-стимулированных генов. Продукты последних

иопределяют антивирусное, иммуномодулирующее действие ИФН и множество других эффектов, которые ограничивают репродукцию и распространение вирусов и приводят к усилению ответа на инфекцию через включение механизмов адаптивного иммунитета.

Внастоящее время десятки фармацевтических фирм производят широкий перечень лекарственных форм препаратов ИФН: альфа, бета, гамма и лямбда. Наиболее широко ИФН используются при вирусных инфекциях. В первую очередь это острые и хронические вирусные гепатиты, грипп и другие ОРВИ, различные герпетические поражения (кератиты и кератоконъюнктивиты, герпес гениталий, опоясывающий лишай). Установлена эффективность ИФН при ВИЧ-инфекции, папилломавирусных инфекциях (остроконечные кондиломы, ювенильный папилломатоз гортани, бородавки), кори, эпидемическом паротите и бешенстве. К этому перечню следует добавить вирусные осложнения при пересадке органов с применением иммунодепрессантов, гнойно-септические заболевания новорожденных, постнатально приобретенные хронические цитомегаловирусные инфекции,

11

псориаз, рассеянный склероз и, наконец, различные бактериальные заболевания (хламидиозы, легионеллез, риккетсиозы).

К настоящему времени накоплена важная информация о применении ИФН при различных онкологических заболеваниях. В основе антитуморогенных эффектов лежат антипролиферативные и иммунокорригирующие эффекты ИФН. При этом важную роль имеет усиление активности цитотоксических Т-лимфоцитов, макрофагов и NK-клеток.

Опыт клинического использования ИФН доказал их несомненную терапевтическую эффективность, что позволяет объективно оценить основные достоинства и недостатки этих препаратов. Вместе с тем практика длительного (многомесячного) применения высоких доз ИФН, когда препараты ИФН являются основной составляющей терапии, например, при хронических вирусных гепатитах В и С, неврологических заболеваниях (рассеянный склероз), в онкологии (лейкозы, саркомы), выявила серьезные недостатки ИФН-терапии. В связи с этим важным альтернативным подходом является использование препаратов, относящихся к индукторам эндогенного ИФН, что существенно расширяет возможности интерферонотерапии.

В результате многолетнего целенаправленного скрининга отечественным исследователям удалось создать группу оригинальных индукторов интерферона (ИИ), имеющих высокий химиотерапевтический индекс и пригодных для профилактики

илечения вирусных инфекций и ряда других заболеваний. Изучение эффективности отобранных индукторов при инфек-

циях показало, что спектр их клинической активности, по сути дела, совпадает с активностью ИФН. В целом, учитывая все «за»

и«против», можно утверждать, что ИФН и его индукторы еще долго будут служить прекрасной моделью для биологических исследований и одновременно все шире использоваться как высокоэффективные лекарственные средства при различных заболеваниях.

12

Глава 1.

ОСНОВНЫЕ ИТОГИ ИЗУЧЕНИЯ СИСТЕМЫ ИНТЕРФЕРОНА К 2011 ГОДУ

Ф. И. Ершов и А. Н. Наровлянский

ФГБУ «НИИЭМ им. Н. Ф. Гамалеи» Минздравсоцразвития России, Москва

Общие сведения об интерферонах и механизмах их действия

Прошло 54 года после открытия интерферонов (ИФН). За это время открыты разные виды ИФНов, накоплена обширная информация об их физико-химических и биологических свойствах, выявлены основные элементы системы ИФН, изучена локализация интерфероновых и регуляторных генов, определены нуклеотидная и белковая последовательности всех основных типов и субтипов ИФН и, в основном, установлены механизмы действия ИФНов, а также роль и место ИФН в норме и при различных видах патологии.

Интерфероны (ИФН) относятся к цитокинам (медиаторам иммунитета) и представлены семейством белков, обладающих антивирусной, иммуномодулирующей, противоопухолевой и другими видами активности. Семейство ИФНов составляют важные индукторы врожденного антивирусного ответа, которые также влияют на процесс адаптивного иммунного ответа и осуществляют распознавание и элиминацию чужеродной генетической информации. Они являются первой линией защиты против вирусных инфекций и играют важную роль в иммунологическом надзоре за злокачественными клетками. Платой за распознавание чужеродных нуклеиновых кислот является приостановка общей трансляции в клетке, этим и обусловлен антипролиферативный эффект ИФН, который имеет и положительную сторону – подавление опухолевого роста.

Система ИФН, контролирующая нуклеиновый гомеостаз, тесно связана с иммунной системой, обеспечивающей белковый гомеостаз. Доказательством прямого влияния системы ИФН на систему иммунитета является тот факт, что ИФН стимулирует фагоцитоз, активность естественных киллеров, экспрессию антигенов HLA, а также дифференцировку и созревание дендритных клеток. В то же время ИФН угнетает образование антител, развитие анафилактического шока, воспаления, гиперчувствительности замедленного типа, пролиферацию лимфоцитов, реакцию на трансплантат, реакцию связывания комплемента. Существует и обратная связь – влияние факторов иммунитета на систему ИФН. Так, хорошо известны факты резкого снижения ИФН-продуцирующей способности лейкоцитов у больных

14

Фундаментальные аспекты функционирования системы интерферона

с иммунодефицитами и при пониженной иммунореактивности (например, при онкологических, аутоиммунных и хронических рецидивирующих инфекционных заболеваниях).

Всего к настоящему времени описано более 300 различных эффектов ИФН, которые и определяют медицинскую значимость препаратов этого типа. Основные биологические эффекты ИФН включают: подавление роста внутриклеточных и внеклеточных инфекционных агентов вирусной и невирусной природы (хламидии, риккетсии, простейшие, бактерии); антипролиферативную активность; антитуморогенный эффект; антимутагенный эффект; антитоксическое действие; радиопротективный эффект; подавление или усиление продукции антител; стимуляцию макрофагов, усиление фагоцитоза; активацию цитотоксического действия сенсибилизированных лимфоцитов на клетки-мише- ни; активацию естественных киллерных клеток; стимуляцию освобождения гистамина базофилами; индукцию синтеза простагландина Е; усиление экспрессии антигенов главного комплекса гистосовместимости; усиление или ингибицию активности ряда клеточных ферментов; усиление цитотоксического действия двухнитевых РНК; подавление гиперчувствительности замедленного типа; многочисленные изменения клеточных мембран; стимуляцию выработки факторов и молекул адгезии.

Семейство ИФНов подразделяют на ИФНы I, II и III типов. У людей известно пять ИФНов I-го типа: ИФН-α (который содержит 13 экспрессируемых субтипов), -β, -ε, -κ, и -ω, один ИФН II-го типа – ИФН-γ, и три ИФН III-го типа (лямбда), ИФН-λ1-3 или IL28A/B и IL29. ИФНы I и III типов экспрессируются в различных типах клеток. ИФН II типа продуцируется предпочтительно ЕКклетками и Т-лимфоцитами. К тому же ИФН разных типов отличаются по структуре, по строению и утилизации клеточных поверхностных рецепторов и внутриклеточным сигнальным путям, которые обеспечивают экспрессию ИФН-стимулированных генов (ISG).

Многообразие физиологических функций ИФН указывает на их контрольно-регулирующую роль в сохранении гомеостаза. Система ИФН относится к числу быстрореагирующих и является одной из важнейших составляющих естественного (врожденного) иммунитета, во многом определяя течение и исход вирусных инфекций. Функционирование системы ИФН складывается из строго следующих друг за другом этапов, представляющих своеобразную цепную реакцию клеток организма (индукция

– продукция – действие – эффекты) в ответ на внедрение чужеродной информации или использование индукторов ИФН. В последние годы с открытием так называемых паттерн-распоз-

15

Глава 1.

нающих рецепторов (pattern recognition receptors (PRRs), было выяснено, как клетки распознают патогены и чужеродные нуклеиновые кислоты, за что в 2011 году Брюс Бойтлер и Жюль Хоффманн (Bruce Beutler and Jules Hoffmann) как первооткрыватели Тoll-like рецепторов (TLRs) были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине. Известные PRRs включают: 1) семейство TLRs, которые состоят из 10 субтипов и локализуются либо на клеточной поверхности, либо на эндосомах и узнают различные вирусные структуры; 2) семейство RIG-I-подобных рецепторов (RLR). Это семейство рецепторов локализовано в цитоплазме и состоит из RIG-I (retinoic acid-inducible gene-I), MDA-5 (melanoma differentiation-associated gene 5) и LGP-2 (laboratory of genetics and physiology 2) внутриклеточных сенсоров, которые узнают внутриклеточную дсРНК. Указанные RLRs связываются с РНК-лигандами и узнают различные классы вирусов; 3) семейство NOD (nucleotide-binding oligomerization domain)-подобных рецепторов (NLRs); 4) семейство рецепторов внутриклеточной ДНК, которое состоит из рецептора DAI (DNA-dependent activator of IFN-regulatory factors) и других неидентифицированных членов.

К настоящему времени во многом расшифрованы сигнальные пути, обеспечивающие передачу сигналов с рецепторов ИФН в клеточное ядро и активацию семейства генов, необходимых для формирования клеточной защиты от вирусных и бактериальных инфекций. По современным представлениям вслед за вирусной инфекцией эпителиальных и фибробластных клеток происходит индукция ИФН-1 типа в 3 фазы. В первой фазе, или в фазе сенсибилизации, сенсоры врожденного иммунитета, известные как PRRs, взаимодействуют с консервативными вирусными последовательностями – PAMPs (pathogen-associated molecular patterns) и приводят к координированной активации факторов клеточной транскрипции, таких как NF-κB, AP-1, и ИФН-регулирующего фактора 3 (IRF3), который индуцирует низкие концентрации ИФН-β. Все известные PRRs передают сигнал через IRF3 на индукцию ИФН-1 типа. IRF3 эндогенно экспрессируется в цитоплазме большинства типов клеток и активируется вслед за фосфорилированием с помощью TANK-связывающей киназы 1 (TВK-1) и/или ингибитора эпсилон киназы NF-κB (IKK-ε). Активация приводит IRF3 к гомодимеризации и транслокации в ядро, где он связывается с промотером гена ИФН-β. Во второй, или индуктивной, фазе секретируемый ИФН-β связывается с рецепторами и передает сигнал через Янус-активированную киназу (JAK) и пути активации транскрипции (STAT). Вслед за связыванием ИФН со своими специфическими рецепторами белки,

16