Диагностика уровня цитокинов

Цитокины — биологически активные вещества пептидной природы, регулирующие широкий спектр процессов, протекающих в организме.

Уровни цитокинов в плазме крови отражают состояние активности иммунной системы и степень развития воспалительных реакций (в норме уровень продукции цитокинов невысок), они могут служить показателями:

  • функциональной активности различных иммунокомпетентных клеток;
  • тяжести воспалительного процесса и его прогноза;
  • стадии развития ряда аллергических и аутоиммунных заболеваний;
  • соотношения процессов активации Т-хелперов 1-го и 2-го типов.

Цитокины — антигеннеспецифические факторы. Поэтому специфическая диагностика инфекционных, аутоиммунных и аллергических заболеваний с помощью определения уровня цитокинов невозможна. Но определение их концентрации в крови даёт информацию о функциональной активности различных типов иммунокомпетентных клеток; о тяжести воспалительного процесса, его переходе на системный уровень и о прогнозе заболевания.

Гамма-интерферон (ИФНγ , IFNγ ) — интерферон II типа. Гамма-интерферон обладает противовирусной и тумороцидной активностью; активирует моноциты и макрофаги, NK-клетки, пролиферацию и дифференцировку цитотоксических Т-лимфоцитов; стимулирует созревание костно-мозговых клеток, подавляет опухолевый рост, размножение вирусов в клетках, костномозговых клеток; усиливает противовирусную активность альфа-ИНФ, тумороцидную активность альфа-ФНО, противовирусную,противомикробную, антипаразитарную резистентность организма.

Интерлейкин-4 (ИЛ-4) — Основные продуценты ИЛ-4 – Тh2 лимфоциты, тучные клетки, эозинофилы и базофилы.Почти все биологические эффекты ИЛ-4 так или иначе связаны с его основной функцией –направлять развитие иммунного ответа по Тh2пути. Так же ИЛ-4 обладает местной противоопухолевой активностью, стимулируя популяцию цитотоксических Т-лимфоцитов и инфильтрацию опухоли эозинофилами, подавляет продукцию цитокинов воспаления (альфа-ФНО,ИЛ-1, ИЛ-8) и простагландинов из активированных моноцитов, продукцию цитокинов ТН-1лимфоцитами (ИЛ-2, гамма-ИНФ и др.). ИЛ-4 усиливает эозинофилию, накопление тучных клеток, индуцирует переключение синтеза IgG1 на IgG4 и IgE, индуцирует выброс гистамина и целого ряда биологически активных молекул тучными клетками и, таким образом, играет важную роль в развитии реакций гиперчувствительности I типа. Опосредованно через активацию Тh2 иммунного ответа ИЛ-4 способствует спонтанному изгнанию некоторых нематод из кишечника, в то же время, способствует развитию лейшманиоза, угнетая Тh1 иммунный ответ. Количественное определение уровня ИЛ-4 имеет важное значение при оценке иммунного статуса организма.

Интерферон-альфа относится к интерферонам I типа. Практически все типы клеток при стимуляции могут стать продуцентами альфа-ИНФ. Индукция интерферонов I типа осуществляется практически немедленно после вирусной инфекции; уже через 30–40 минут регистрируются признаки ответа клеточного генома. Уже через 2–3 часа в периферической крови обнаруживаются высокие концентрации функционально активного альфа-ИНФ, а через 6–8 часов концентрация альфа-ИНФ достигает максимума. Образование альфа-ИНФ и альфа-ИНФ-индуцированная активация НК, ТЦЛ являются врожденной реакцией организма на внедрение вирусов. ИНФ-альфа индуцированный каскад внутриклеточных событий приводит к подавлению репродукции широкого спектра вирусов. Врожденный неспецифический иммунный ответ сдерживает репликацию вирусов на ранней стадии и позволяет в короткие сроки мобилизовать адаптивный иммунный ответ, необходимый для полной элиминации инфекционного агента. Таким образом, альфа-ИНФ играет ключевую роль в локальной и системной противовирусной защите. Во время острой фазы вирусных инфекций уровень концентрации альфа-ИНФ значительно возрастает и у подавляющего большинства пациентов коррелирует с нарастанием титра вируса. При этом в период реконвалесценции концентрация альфа-ИНФ падает до нормального уровня. Однако, при дисбалансе между Тh1 и Тh2 ответом ингибиторы альфа-ИНФ (преимущественно ИЛ-10) блокируют эффекты интерферонов, что приводит к прогрессивному течению заболевания, усиливает тенденцию к хронизации и рецидивирующему течению патологического процесса. Содержание альфа-ИНФ в сыворотках большинства здоровых доноров (80%) не определяется, у остальных – не превышает 5 пг/мл.

Антитела к ИНФ-альфа могут быть обнаружены в сыворотках больных соматической эритематозной волчанкой, людей зараженных вирусом опоясывающего лишая и ветряной оспой. В некоторых случаях антитела к ИНФ-альфа были найдены в сыворотках раковых больных, ВИЧ-инфицированных, а также в цереброспинальной жидкости и сыворотках больных менингитом в период острой фазы и сыворотках больных полиартритом в хронической форме. В настоящее время ИНФ-альфа занимает среди цитокинов ведущее место в лечении хронических вирусных инфекций, в лечении и профилактике гриппа и в онкологической практике для лечения волосато-клеточного лейкоза и карциномы почек. Препараты ИНФ-альфа активно внедряются в клиническую практику. Но их применение может привести к наработке аутоиммунных антител к ИНФ-альфа, что приводит к снижению эффективности лечения, а в отдельных случаях может привести к развитию аутоиммунных заболеваний. В виду этого,очень важно при ИНФ-терапии контролировать уровень содержания аутоиммунных антител к ИНФ-альфа в организме. Индукция антител зависит от нескольких факторов, которые включают, во-первых, тип препарата, используемого в терапии, назначение и продолжительность лечения и вид заболевания. ИНФ-альфа так же, как и антитела к нему, являются биорегуляторными белковыми молекулами, регулирующими в организме иммунный ответ и воспалительные процессы. Уровень антител к ИНФ-альфа в сыворотках условно здоровых доноров не превышает 2,1 нг/мл.

Интерлейкин-8 (ИЛ-8) относится к СХС – хемокинам, и является мощным хемотаксическим и активирующим фактором для нейтрофилов. ИЛ-8 – самый ранний провоспалительный цитокин, представляет собой протеин. ИЛ-8 продуцируется многими клетками, включая моноциты, макрофаги, Т-клетки, нейтрофилы, фибробласты,эндотелиальные клетки, кератиноциты, гепатоциты, астроциты и хондроциты в ответ на различные стимулы, в том числе провоспалительные цитокины (например ИЛ-1, ФНО-альфа), бактерии и вирусы, а также продукты их метаболизма. Наряду с другими цитокинами ИЛ-8 участвует в процессах стимуляции и дегрануляции лейкоцитов, ангиогенезе, способствует миграции фагоцитов в очаг воспаления и вызывает синтез молекул адгезии. Повышенный уровень ИЛ-8 наблюдается у пациентов с тяжелыми бактериальными поражениями (например, сепсис, хронические заболевания легких и др.). Повышенное содержание ИЛ-8 в сыворотке больных воспалительными легочными заболеваниями коррелирует с тяжестью воспалительного процесса, изучение уровня этого цитокина в динамике может служить прогностическим критерием исхода заболевания. При проведении многоцентровых рандомизированных исследований новорожденных в возрасте менее 72 часов с клиническими признаками или акушерскими факторами риска бактериальной инфекции было показано, что исследование уровня ИЛ-8 и СРБ может быть использовано для диагностики бактериальных инфекций у новорожденных с целью снижения частоты нерациональной антибактериальной терапии. Концентрации ИЛ-8 и СРБ позволили выявить при первичном обследовании всех новорождённых с инфекцией, доказанной впоследствии высевом возбудителя из крови. У больных различными заболеваниями, при которых в той или иной степени в патоло-гический процесс вовлекаются почки (сахарный диабет, системная красная волчанка, ревматоидный артрит, хронический гломерулонефрит), а также у беременных с клиническими признаками гестоза было выявлено значительное повышение уровня ИЛ-8 в моче. ИЛ-8 вызывает аккумуляцию нейтрофилов, которые могут непосредственно убивать раковые клетки. С другой стороны, хемокины могут способствовать росту опухолей путем активации макрофагов, которые продуцируют факторы роста. Также ИЛ-8 обладает ангиогенной активностью. ИЛ-8 может вызывать миграцию эпителиальных клеток, которые экспрессируют рецепторы к хемокинам СХС-класса. Таким образом, ИЛ-8 играет ключевую роль в образовании новых сосудов и, в конечном счете, в развитии опухоли. Результаты измерения содержания ИЛ-8 могут быть использованы для контроля за ходом лечения и прогнозирования исхода заболевания. У практически здоровых людей уровень ИЛ-8 в сыворотке и плазме крови не превышает 10 пг/мл.

Интерлейкин-6 (ИЛ-6) — плейотропный цитокин с широким диапазоном биологической активности; продуцируется как лимфоидными, так и нелимфоидными клетками. ИЛ-6 регулирует иммунный ответ, острофазный ответ, воспаление, онкогенез и гемопоэз. Хотя роль ИЛ-6 в противовирусной защите организма до конца не ясна (не обнаружено противовирусного эффекта при применении рекомбинантного ИЛ-6), он, несомненно, играет центральную роль в неспецифическом противовирусном иммунитете, наряду с ФНО-α и ИЛ-1β. ИЛ-6 играет ключевую роль в развитии воспаления и иммунного ответа на инфекцию или повреждение тканей, хотя функция ИЛ-6 в организме все еще не изучена достаточно полно. Повышенный уровень ИЛ-6 наблюдается при многих патологических состояниях, таких как артрит и болезнь Кастлемана, гломерулонефрит, псориаз, воспаление кишечника, злокачественные плазмоцитома, миелома, лимфома, лейкемия, рак яичников. При травмах или обширных хирургических операциях, ишемии, ожогах, ИЛ-6 является одним из главных медиаторов повреждения тканей. Сывороточный уровень ИЛ-6 коррелирует с индексом массы тела, повышенный может быть связан с возрастными заболеваниями, такими как ожирение и атеросклероз. ИЛ-6 может повышать сывороточный уровень триглицеридов и глюкозы, а также стимулировать гипоталамо-гипофизарнонадпочечниковую систему, активность которой играет важную роль при заболеваниях связанных с нарушениями обмена веществ.

Интерлейкин-18 (ИЛ-18) — относится к семейству интерлейкина 1, подобно ИЛ-1бета и ФНО-альфа, является провоспалительным цитокином. Он играет важную роль в иммунных и воспалительных реакциях, и особенно представлен в некоторых аутоиммунных нарушениях. ИЛ-18 играет важную роль в иммунной защите организма против различных типов микроорганизмов и вирусов, и, подобно ИЛ-1, осуществляет связь между иммунной, эндокринной и нервной системами. ИЛ-18 регулирует позитивный и негативный баланс метаболизма костной ткани, а также деятельность хрящевых клеток и может вызвать разрушение хряща. ИЛ-18 секретируется различными органами и тканями, включая поджелудочную железу, скелетную мышцу, кожу и почку. ИЛ-18 играет важную роль в развитии центральной нервной системы. Повышенная продукция ИЛ-18 при обширном раке кожи, таком как плоскоклеточный рак и злокачественная меланома, может дать важную информацию о понимании патогенеза рака кожи. Повышенные содержания ИЛ-18 наблюдались в сыворотке пациентов с различными формами рака, причем повышение ИЛ-18 коррелирует с прогрессированием заболевания и развитием метастазирования. Однако в этих случаях не наблюдается увеличения уровней ИНФ-гамма. Повышенные содержания ИЛ-18 наблюдались также при таких заболеваниях, как гемофагоцитоз, системная красная волчанка, легочный саркоидоз, первичный биллиарный цирроз печени, нефротический синдром, атопический дерматит, полиневропатия, корковый паралич, проказа, болезнь Крона, миастения, рассеянный склероз, в хрящах больных остеоартритом, в синовиальной жидкости больных ревматоидным артритом, в цереброспинальной жидкости больных менингоэнцефалитом, в бронхоальвеолярном лаваже при сепсисе.

Интерлейкин-2 (ИЛ-2) — плейотропный цитокин. запускает иммунный ответ и активирует факторы, участвующие как в противовирусной и противобактериальной, так и противоопухолевой защите. Концентрация ИЛ-2 увеличивается при вирусных, воспалительных и аутоиммунных поражениях различных органов не только в периферической крови, но и непосредственно в пораженной ткани. При язвенной болезни желудка повышенные уровни ИЛ-2 в слизистой оболочке нередко сохраняются даже после проведения базисной терапии. Содержание ИЛ-2 в периферической крови значительно увеличивается на самых ранних сроках обострения язвенной, желчнокаменной болезни, глютеновой энтеропатии, снижаясь почти до нормального уровня в разгар заболевания. Плохим прогностическим признаком является высокий уровень ИЛ-2 в сыворотке крови реципиента до пересадки органа, а при кризе отторжения аллогенной почки уровень ИЛ-2 повышается как в плазме, так и в моче реципиента.

Нарушения, связанные с продукцией ИЛ-2, приводят к развитию гемолитической анемии, хронического энтероколита, различных видов иммунодефицитов, так и к увеличению аутореактивных клеток, что приводит к развитию аутоиммунных заболеваний, повышению уровня IgG1 и IgE. Участие ИЛ-2 в патогенезе вирусных гепатитов и других хронических вирусных инфекций не вызывает сомнения и активно изучается, но полученные литературные данные часто противоречивы и требуют дальнейших исследований. Определение цитокинов в клинике преследует различные цели: оценку тяжести течения процесса, эффективности терапии, прогнозирование течения заболевания.

Интерлейкин-10 (ИЛ-10) — является ключевым регулятором иммунного ответа. ИЛ-10 обладает мощным противовоспалительным, иммуномодулирующим, иммуносупрессивным эффектом. Главная роль ИЛ-10– это ингибирование избыточного синтеза провоспалительных цитокинов,обладает ауторегуляторной активностью и Играет важную роль при многих болезнях, включая воспаление, аутоиммунность, ангиогенез и отторжение трансплантата. ИЛ-10 играет важную роль в патогенезе рака: с одной стороны, при избыточной продукции ИЛ-10 повышается вероятность возникновения опухолей (иммуносупрессорные свойства); с другой стороны, ИЛ-10 ингибирует ангиогенез.ИЛ-10 может ингибировать антимикробный ответ на ранних стадиях воспаления, однако защищает организм от гипервоспаления и повреждения тканей, вызванных механизмами защиты от инфекции. ИЛ-10, как иммуносупрессирующая молекула, защищает от аутоиммунности, также играет ключевую регуляторную роль при аллергии. Этот цитокин подавляет аллергическое воспаление путем ингибирования экспрессии провоспалительных цитокинов, хемокинов и энзимов-медиаторов воспаления. При аллергических заболеваниях, таких как астма и ринит, наблюдается недостаточная продукция ИЛ-10, зависящая от стадии заболевания. Повышенные уровни экспрессии ИЛ-10 ассоциированы с некоторыми болезнями, такими как сепсис, бактериальный менингит, малярия, ревматоидный артрит, лепроматозная лепра, индийский висцеральный лейшманиоз и лимфатический филяриатоз. Высокий уровень ИЛ-10 в 1-е сутки ишемического инсульта может свидетельствовать о благоприятном течении и исходе заболевания. Наоборот, низкий сывороточный уровень ИЛ-10 как в начальный период, так и в динамике заболевания, позволяет прогнозировать неблагоприятное течение инсульта, значительную инвалидизацию или летальный исход. При сепсисе высокие концентрации ИЛ-10 связаны с неблагоприятным прогнозом. Отмечено, что у больных с хронической почечной недостаточностью продукция ИЛ-10 выше, чем в группе здоровых лиц, что свидетельствует об активации хелперов II типа. Содержание ИЛ-10 в сыворотке крови здоровых доноров не превышает 20 пг/мл.

Интерлейкин-17 (ИЛ-17) Продуцируется в основном активированными Т-лимфоцитами, Т-клетками памяти. Осуществляет связь между иммунной и гематопоэтической системами.Играет важную роль в развитии опухолей, активируя ангиогенез; усиливает действие многих цитокинов (особенно провоспалительных), таких как ФНО-альфа, ИЛ-1, ИНФ-гамма, ИЛ-6 и ИЛ-8. Вследствие этого своего свойства – усиливать действие провоспалительных цитокинов – ИЛ-17 играет ключевую роль как при инфекционных заболеваниях, особенно бактериальной природы (позитивное влияние), так и при ауто-иммунных заболеваниях (негативное влияние). Так, ИЛ-17 индуцирует секрецию ИЛ-6 в синовиальных фибробластах, что в синергизме с ФНО-альфа, ИЛ-1бета и ИНФ-гамма приводит к разрушению соединительной ткани при ревматоидном артрите.