サイトカインの効果は近くの細胞に向けられます。サイトカイン: 一般情報。サイトカインとは

導入

一般情報

サイトカインの分類

サイトカイン受容体

サイトカインと免疫応答の制御

結論

文学

導入

サイトカインは免疫システムの最も重要な部分の 1 つです。免疫システムには、助けを求める叫び声のような、体の細胞からの警告システムが必要です。これはおそらくサイトカインの最良の定義です。細胞が損傷を受けるか病原体による攻撃を受けると、マクロファージと損傷を受けた細胞がサイトカインを放出します。これらには、インターロイキン、インターフェロン、腫瘍壊死因子アルファなどの因子が含まれます。後者は、腫瘍組織の破壊が免疫系によって制御されていることも証明しています。サイトカインが放出されると、白血球、T 細胞、B 細胞などの特定の免疫細胞が動員されます。

サイトカインは、これらの細胞が満たさなければならない特定の目標も信号で伝えます。サイトカインと抗体はまったく異なります。抗体は抗原に関連付けられているものであり、免疫系が侵入した外来生物を識別できるようにします。したがって、サイトカインは侵入者に対する主な警報信号であり、抗体は偵察兵であるという類似点を引き出すことができます。サイトカインを分析するプロセスは、サイトカイン測定と呼ばれます。

一般情報

サイトカイン (サイトカイン) [ギリシャ語。キトス - 血管、ここ - 細胞と運動 - 動かす、促す] - タンパク質の性質を持つ小型（分子量 8 ～ 80 kDa）メディエーターの大きくて多様なグループ - 細胞間に関与する中間分子（「コミュニケーションタンパク質」）主に免疫系におけるシグナル伝達。

サイトカインには、腫瘍壊死因子、インターフェロン、多くのインターロイキンなどが含まれます。サイトカインはリンパ球によって合成され、特に造血細胞や細胞の増殖と分化の調節因子です。免疫系リンホカインと呼ばれます。

免疫系のすべての細胞は特定の機能を持ち、明確に調整された相互作用で機能します。この相互作用は、免疫反応の制御因子である特別な生物学的活性物質であるサイトカインによって提供されます。サイトカインは、免疫系のさまざまな細胞が相互に情報を交換し、動作を調整するために使用される特定のタンパク質です。

細胞表面受容体に作用するサイトカインのセットと量、つまり「サイトカイン環境」は、相互作用し、頻繁に変化するシグナルのマトリックスを表します。これらのシグナルは、サイトカイン受容体の種類が多岐にわたり、また各サイトカインが自身の合成や他のサイトカインの合成、細胞表面でのサイトカイン受容体の形成や出現など、いくつかのプロセスを活性化または抑制する可能性があるため、複雑です。

免疫系における細胞間シグナル伝達は、細胞間の直接接触相互作用を通じて、または細胞間相互作用のメディエーターの助けを借りて行われます。免疫担当細胞と造血細胞の分化、および免疫応答を形成する細胞間相互作用のメカニズムを研究しているときに、タンパク質の性質を持つ可溶性メディエーターの大きく多様なグループ、つまり細胞間相互作用に関与する中間分子（「コミュニケーションタンパク質」）が発見されました。シグナル伝達 - サイトカイン。

ホルモンは一般に、その作用の（傍分泌または自己分泌ではなく）内分泌的性質に基づいて、このカテゴリーから除外されます。 (「サイトカイン: ホルモンシグナル伝達のメカニズム」を参照)。これらは、ホルモンや神経伝達物質とともに、多細胞生物の形態形成と組織再生を制御する化学シグナル伝達言語の基礎を形成します。

それらは、免疫応答の正および負の制御において中心的な役割を果たします。前述のように、現在までに、程度の差こそあれ、100 を超えるサイトカインがヒトで発見および研究されており、新しいサイトカインの発見の報告が絶えず現れています。一部では、遺伝子操作された類似体が得られています。サイトカインは、サイトカイン受容体の活性化を通じて作用します。

この章では、前述の最新の研究方法を使用してサイトカインシステムを評価するための統合的なアプローチを検討します。

まず、サイトカインシステムの基本概念を概説します。

サイトカインは現在、体のさまざまな細胞によって生成され、細胞間およびシステム間の相互作用を実行するタンパク質-ペプチド分子であると考えられています。サイトカインは細胞のライフサイクルの普遍的な調節因子であり、細胞の分化、増殖、機能的活性化、およびアポトーシスのプロセスを制御します。

免疫系の細胞によって産生されるサイトカインは免疫サイトカインと呼ばれます。それらは、免疫系の発達、機能、および他の身体系との相互作用に必要な、免疫系の可溶性ペプチドメディエーターのクラスを代表する(Kovalchuk L.V. et al., 1999)。

調節分子として、サイトカインは自然免疫反応および適応免疫反応の実施において重要な役割を果たし、それらの相互作用を確保し、造血、炎症、創傷治癒、新しい血管の形成（血管新生）および他の多くの重要なプロセスを制御します。

現在、サイトカインには、その構造、機能活性、起源、サイトカイン受容体の種類を考慮して、いくつかの異なる分類があります。伝統的に、その生物学的効果に従って、以下のサイトカインのグループを区別するのが通例です。

1. インターロイキン(IL-1-IL-33) - 免疫系の分泌調節タンパク質。免疫系におけるメディエーター相互作用と、免疫系と他の体のシステムとの接続を提供します。インターロイキンは、その機能活性に応じて、炎症促進性および抗炎症性サイトカイン、リンパ球増殖因子、調節性サイトカインなどに分類されます。

3. 腫瘍壊死因子 (TNF)- 細胞毒性および調節作用を持つサイトカイン: TNFα およびリンホトキシン (LT)。

4. 造血細胞増殖因子- 幹細胞増殖因子（キット - リガンド）、IL-3、IL-7、IL-11、エリスロポエチン、トロボポエチン、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子 - GM-CSF、顆粒球CSF - G-CSF、マクロファージ-

ニューヨーク CSF - M-CSF)。

5. ケモカイン- C、CC、CXC (IL-8)、CX3C - さまざまな細胞型の走化性の調節因子。

6. 非リンパ系細胞増殖因子- さまざまな組織の細胞の成長、分化、機能活性の調節因子（線維芽細胞成長因子 - FGF、内皮細胞成長因子、上皮成長因子 - 表皮の EGF）およびトランスフォーミング成長因子（TGFβ、TGFα）。

とりわけここ数年マクロファージの遊走を阻害する因子 (遊走阻害因子 - MIF) は、サイトカインおよび酵素活性を持つ神経ホルモンと考えられており、活発に研究されています (Suslov A.P., 2003; Kovalchuk L.V. et al.,

サイトカインは、構造、生物学的活性、およびその他の特性が異なります。ただし、サイトカインには違いがあるだけでなく、 一般的なプロパティ、これは、このクラスの生体調節分子の特徴です。

1. サイトカインは、通常、中分子量 (30 kD 未満) のグリコシル化されたポリペプチドです。

2. サイトカインは、活性化刺激（病原体関連分子構造、抗原、サイトカインなど）に応答して免疫系の細胞および他の細胞（たとえば、内皮、線維芽細胞など）によって産生され、反応に関与します。自然免疫と適応免疫を調整し、その強さと持続時間を調節します。一部のサイトカインは構成的に合成されます。

3. サイトカインの分泌は短いプロセスです。サイトカインはあらかじめ形成された分子として保存されるのではなく、

合成は常に遺伝子の転写から始まります。細胞は低濃度（ピコグラム/ミリリットル）のサイトカインを生成します。

4. ほとんどの場合、サイトカインは生成され、近くにある標的細胞に作用します（短距離作用）。サイトカインの主な作用部位は細胞間シナプスです。

5. 冗長性サイトカインシステムは、各細胞タイプが複数のサイトカインを産生でき、各サイトカインが異なる細胞から分泌されるという事実に現れています。

6. すべてのサイトカインの特徴は次のとおりです。 多面発現性、あるいはアクションの多機能性。したがって、炎症の兆候の発現は、IL-1、TNFα、IL-6、IL-8 の影響によるものです。機能の重複により、サイトカインシステムの信頼性の高い動作が保証されます。

7. 標的細胞に対するサイトカインの作用は、特異性が高く親和性の高い膜受容体によって媒介されます。膜受容体は膜貫通糖タンパク質であり、通常は複数のサブユニットから構成されます。受容体の細胞外部分はサイトカイン結合に関与します。病巣には過剰なサイトカインを除去する受容体があります。これらはいわゆるデコイ受容体です。可溶性受容体は、酵素によって分離された膜受容体の細胞外ドメインです。可溶性受容体はサイトカインを中和し、炎症部位へのサイトカインの輸送と体からの除去に関与します。

8. サイトカイン ネットワーク原理に基づいて動作します。彼らは協力して行動することができます。当初 1 つのサイトカインに起因すると考えられていた多くの機能は、複数のサイトカインの協調的な作用によるものであると考えられます。 (相乗効果行動）。サイトカインの相乗的相互作用の例としては、炎症反応 (IL-1、IL-6、TNFa) の刺激や IgE の合成が挙げられます。

(IL-4、IL-5、IL-13)。

一部のサイトカインは他のサイトカインの合成を誘導します （カスケード）。サイトカインのカスケード作用は、炎症反応や免疫反応の発生に必要です。一部のサイトカインが他のサイトカインの産生を増強または弱める能力は、重要な正および負の調節機構を決定します。

サイトカインの拮抗作用は知られており、たとえば、TNFα 濃度の増加に応答して IL-6 が産生されます。

炎症中にこのメディエーターの産生を制御するための負の調節機構。

標的細胞機能のサイトカイン制御は、自己分泌機構、傍分泌機構、または内分泌機構を使用して行われます。一部のサイトカイン (IL-1、IL-6、TNFα など) は、これらすべてのメカニズムの実行に関与することができます。

サイトカインの影響に対する細胞の反応は、いくつかの要因によって異なります。

細胞の種類とその初期の機能活性について。

サイトカインの局所濃度から;

他のメディエーター分子の存在による。

したがって、プロデューサー細胞、サイトカイン、および標的細胞上のそれらの特異的受容体は、単一のメディエーターネットワークを形成します。細胞の最終応答を決定するのは、個々のサイトカインではなく一連の調節ペプチドです。現在、サイトカインシステムは、（感染時などの）防御反応の発生を確実にする、生物全体のレベルでの普遍的な制御システムであると考えられています。

近年、以下を組み合わせたサイトカインシステムのアイデアが登場しました。

1) プロデューサー細胞。

2) 可溶性サイトカインとそのアンタゴニスト。

3) 標的細胞とその受容体 (図 7.1)。

サイトカインシステムのさまざまな構成要素の障害は、多数の疾患の発症につながります。病理学的プロセスしたがって、これの欠陥を特定します規制制度正しい診断と適切な治療の処方にとって重要です。

まず、サイトカインシステムの主な構成要素を見てみましょう。

サイトカイン産生細胞

I. 適応免疫応答におけるサイトカイン産生細胞の主なグループはリンパ球です。休止細胞はサイトカインを分泌しません。抗原認識および受容体相互作用（T リンパ球の場合は CD28-CD80/86、B リンパ球の場合は CD40-CD40L）の関与により細胞の活性化が起こり、サイトカイン遺伝子の転写、糖鎖付加ペプチドの細胞間空間への翻訳および分泌が起こります。

米。 7.1.サイトカインシステム

CD4 T ヘルパー細胞は、Th0、Th1、Th2、Th17、Tfh という亜集団で表され、さまざまな抗原に応答して分泌されるサイトカインのスペクトルが互いに異なります。

Th0 は、非常に低濃度で広範囲のサイトカインを生成します。

微分方向 Th0体液性または細胞性メカニズムが優勢である 2 つの形態の免疫応答の発生を決定します。

抗原の性質、その濃度、細胞内での局在、抗原提示細胞の種類、および特定のサイトカインのセットが Th0 分化の方向を制御します。

樹状細胞は、抗原を取り込んで処理した後、抗原ペプチドをTh0細胞に提示し、エフェクター細胞への分化の方向を制御するサイトカインを産生します。このプロセスにおける個々のサイトカインの役割を図に示します。 7.2. IL-12 は、T リンパ球と hGC による IFNγ の合成を誘導します。 IFN は Th1 の分化を確実にし、Th1 は細胞内病原体に対する反応の進行を調節するサイトカイン (IL-2、IFN、IL-3、TNFα、リンホトキシン) を分泌し始めます。

（遅延型過敏症（DTH）と各種細胞毒性）。

IL-4 は Th0 から Th2 への分化を確実にします。活性化された Th2 は、B リンパ球の増殖、形質細胞へのさらなる分化、主に細胞外病原体に対する抗体反応の発生を決定するサイトカイン (IL-4、IL-5、IL-6、IL-13 など) を生成します。。

IFN は Th2 細胞の機能を負に制御し、逆に、Th2 によって分泌される IL-4、IL-10 は Th1 の機能を阻害します (図 7.3)。この調節の分子機構は転写因子に関連しています。 T-bet および STAT4 の発現は IFNu によって決定され、Th1 経路に沿った T 細胞の分化を指示し、Th2 の発生を抑制します。 IL-4はGATA-3およびSTAT6の発現を誘導し、これによりナイーブTh0細胞からTh2細胞への変換が確実に行われます（図7.2）。

近年、IL-17 を産生するヘルパー T 細胞 (Th17) の特殊な亜集団が報告されています。 IL-17 ファミリーのメンバーは、マクロファージおよび樹状細胞によって産生される IL-23、IL-6、TGFβ の影響下で、活性化された記憶細胞 (CD4CD45RO)、γ5T 細胞、NKT 細胞、好中球、単球によって発現されます。ヒトの主な分化因子はROR-C、マウスの場合はROR-γです。私慢性炎症および自己免疫病理の発症における IL-17 の重要な役割が示されています (図 7.2 を参照)。

さらに、胸腺内の T 細胞は、CD4 + CD25 + 表面マーカーおよび転写因子 FOXP3 を発現する天然制御細胞 (Treg) に分化できます。これらの細胞は、細胞間の直接接触および TGFβ および IL-10 の合成を通じて、Th1 および Th2 細胞によって媒介される免疫応答を抑制することができます。

Th0 クローンとそれらが分泌するサイトカインの分化スキームを図に示します。 7.2 および 7.3 (カラーインサートも参照)。

ナチュラルキラー細胞である細胞傷害性 T 細胞 (CD8 +) は、インターフェロン、TNF-α、リンホトキシンなどのサイトカインの弱い産生細胞です。

Th 亜集団の 1 つが過剰に活性化すると、免疫応答の変異の 1 つが発現することが決定される可能性があります。 Th 活性化の慢性的な不均衡は、以下の症状に関連する免疫病理学的状態の形成につながる可能性があります。

アレルギー、自己免疫病理、慢性炎症過程など。

米。 7.2.サイトカインを産生する T リンパ球のさまざまなサブセット

TLRとのこの相互作用は細胞内シグナル伝達カスケードを引き起こし、炎症促進性IFNと1型IFNという2つの主要なサイトカイングループの遺伝子の発現を引き起こします(図7.4、カラー挿入図も参照)。主にこれらのサイトカイン (IL-1、IL-6、-8、-12、TNFα、GM-CSF、IFN、ケモカインなど) は炎症の発症を誘導し、細菌やウイルスの感染から身体を保護することに関与します。

米。 7.3. Th1 および Th2 細胞によって分泌されるサイトカインのスペクトル

Ⅲ．免疫系に関係のない細胞（結合組織細胞、上皮、内皮）は、自己分泌成長因子（FGF、EGF、TGFrなど）を恒常的に分泌します。造血細胞の増殖をサポートするサイトカイン。

サイトカインとそのアンタゴニスト多くのモノグラフに詳細に記載されています（Kovalchuk L.V. et al.、2000; Ketlinsky S.A.、Simbirtsev A.S.、

米。 7.4. TLRを介した自然免疫細胞によるサイトカイン産生の誘導

サイトカインの過剰な発現は身体にとって危険であり、過剰な炎症反応、つまり急性期反応の発症につながる可能性があります。さまざまな阻害剤が炎症誘発性サイトカインの産生の制御に関与しています。したがって、サイトカイン IL-1 に非特異的に結合し、その生物学的作用の発現を妨げる多くの物質が記載されています (α2 マクログロブリン、補体の C3 成分、ウロモジュリン)。 IL-1 の特異的阻害剤には、可溶性デコイ受容体、抗体、および IL-1 受容体アンタゴニスト (IL-1RA) が含まれます。炎症が進行すると、IL-1RA 遺伝子の発現が増加します。しかし、通常でも、このアンタゴニストは血中に高濃度（最大 1 ng/ml 以上）で存在し、内因性 IL-1 の作用をブロックします。

標的細胞

標的細胞に対するサイトカインの作用は、非常に高い親和性でサイトカインに結合する特定の受容体を介して媒介され、個々のサイトカインは

共通の受容体サブユニット。各サイトカインは、その特定の受容体に結合します。

サイトカイン受容体は膜貫通タンパク質であり、主に 5 つのタイプに分類されます。最も一般的なのは、いわゆるヘマトポエチン型の受容体で、2 つの細胞外ドメインを持ち、そのうちの 1 つは任意のアミノ酸で区切られたトリプトファンとセリンの 2 つの反復のアミノ酸残基の共通配列を含みます (WSXWS モチーフ)。 2 番目のタイプの受容体は、多数の保存されたシステインを持つ 2 つの細胞外ドメインを持っている可能性があります。これらは、IL-10 および IFN ファミリーの受容体です。 3 番目のタイプは、TNF グループに属するサイトカイン受容体に代表されます。 4 番目のタイプのサイトカイン受容体は免疫グロブリン受容体のスーパーファミリーに属し、免疫グロブリン分子のドメインに構造が似た細胞外ドメインを持っています。ケモカインファミリーの分子に結合する 5 番目のタイプの受容体は、7 か所で細胞膜を通過する膜貫通タンパク質によって代表されます。サイトカイン受容体は、リガンドに結合する能力を保持したまま、可溶性の形で存在することができます (Ketlinsky S.A. et al., 2008)。

サイトカインは、標的細胞の増殖、分化、機能活性、およびアポトーシスに影響を与える可能性があります (図 7.1 を参照)。標的細胞におけるサイトカインの生物学的活性の発現は、受容体からのシグナル伝達におけるさまざまな細胞内システムの関与に依存しており、これは標的細胞の特性に関連しています。アポトーシスのシグナルは、とりわけ、TNF 受容体ファミリーの特定の領域、いわゆる「デス」ドメインを使用して行われます (図 7.5、カラー挿入図を参照)。分化および活性化シグナルは、細胞内タンパク質 Jak-STAT (シグナルトランスデューサーおよび転写活性化因子) を介して伝達されます (図 7.6、カラー挿入図を参照)。 G タンパク質はケモカインからのシグナル伝達に関与しており、細胞の遊走と接着の増加につながります。

包括的なサイトカインシステム分析には以下が含まれます。

I. プロデューサー細胞の評価。

1. 発現の決定:

病原体または抗原を認識する受容体（TCR、TLR）を遺伝子およびタンパク質分子のレベルで認識します（PCR、フローサイトメトリー法）。

サイトカイン遺伝子の転写（PCRなど）を引き起こすシグナルを伝えるアダプター分子。

米。 7.5。 TNF受容体からのシグナル伝達

米。 7.6. Jak-STAT - サイトカイン受容体タイプ 1 シグナル伝達経路

サイトカイン遺伝子 (PCR); サイトカインのタンパク質分子（ヒト単核細胞のサイトカイン合成機能の評価）。

特定のサイトカイン：Th1、Th2、Th17を含む細胞部分集団の定量的決定（サイトカインの細胞内染色方法）；３．特定のサイトカインを分泌する細胞の数の決定 (ELISPOT 法、第 4 章を参照)。

II. 身体の生物学的環境におけるサイトカインとそのアンタゴニストの評価。

1. サイトカインの生物学的活性のテスト。

2. ELISA を使用したサイトカインの定量。

3. 組織内のサイトカインの免疫組織化学的染色。

4. 反対のサイトカイン（炎症促進性および抗炎症性）、サイトカインおよびサイトカイン受容体アンタゴニストの比率の決定。

Ⅲ． 標的細胞の評価。

1. 遺伝子およびタンパク質分子レベルでのサイトカイン受容体の発現の測定 (PCR、フローサイトメトリー法)。

2. 細胞内内容物中のシグナル伝達分子の測定。

3. 標的細胞の機能活性の決定。

現在、サイトカインシステムを評価するための多数の方法が開発されています。多様な情報。その中には次のようなものがあります。

1) 分子生物学的方法。

2) イムノアッセイを使用したサイトカインの定量的測定方法。

3) サイトカインの生物学的活性をテストする。

4）細胞内サイトカイン染色。

5) ELISPOT 法。単一のサイトカイン産生細胞の周囲のサイトカインを検出できます。

6) 免疫蛍光。

これらの方法について簡単に説明します。

を使用することで 分子生物学的手法サイトカイン遺伝子、その受容体、シグナル伝達分子の発現を研究し、これらの遺伝子の多型を研究できます。近年、サイトカイン系分子の遺伝子の変異対立遺伝子と素因との関連性を明らかにする多数の研究が行われている。

数々の病気に。サイトカイン遺伝子の対立遺伝子変異体の研究により、特定のサイトカインの遺伝的にプログラムされた生成に関する情報が得られます。最も感度が高いのはリアルタイムポリメラーゼ連鎖反応である RT-PCR であると考えられています (第 6 章を参照)。ハイブリダイゼーション法 現場でサイトカイン遺伝子発現の組織および細胞局在を明らかにすることができます。

ELISA による体液および末梢血単核球培養液中のサイトカインの定量は、次のように特徴づけられます。サイトカインは局所メディエーターであるため、組織タンパク質を抽出した後の関連組織、または涙、空洞、尿、羊水、脳脊髄液などの自然の液体中のサイトカインのレベルを測定することがより適切です。血清またはその他の体液中のサイトカインレベルは、免疫系の現在の状態を反映しています。体細胞によるサイトカインの合成 生体内で。

末梢血単核球 (PBMC) によるサイトカイン産生レベルの測定により、細胞の機能状態がわかります。培養中のMNCによるサイトカインの自発的産生は、細胞がすでに活性化されていることを示しています 生体内で。（さまざまな刺激物質、マイトジェンによって）誘導されるサイトカインの合成は、抗原刺激（特に薬物の作用）に応答する細胞の潜在的な予備能力を反映しています。サイトカインの誘導産生の減少は、免疫不全状態の兆候の 1 つとして機能する可能性があります。サイトカインは特定の抗原に特異的ではありません。それが理由です特定の診断特定のサイトカインのレベルを測定することによって、感染症、自己免疫疾患、アレルギー疾患を診断することは不可能です。同時に、サイトカインのレベルを評価することで、炎症過程の重症度、全身レベルへの移行と予後、免疫系の細胞の機能活性、Th1細胞とTh2細胞の比率、これは、多くの感染症および免疫病理学的プロセスの鑑別診断において非常に重要です。

生物学的媒体では、サイトカインはさまざまな方法を使用して定量化できます。 免疫測定法、ポリクローナル抗体とモノクローナル抗体を使用します (第 4 章を参照)。 ELISA を使用すると、生体内のサイトカインの正確な濃度を調べることができます。

身体の論理的な液体。サイトカインの酵素結合免疫吸着検出には、他の方法に比べて多くの利点があります（高感度、特異性、アンタゴニストの存在からの独立性、正確な自動記録の可能性、記録の標準化）。ただし、この方法には限界もあります。ELISA はサイトカインの生物学的活性を特徴付けず、エピトープの交差反応により誤った結果が得られる可能性があります。

生物学的検査サイトカインの基本的な特性と標的細胞に対するサイトカインの影響に関する知識に基づいて行われます。サイトカインの生物学的影響の研究により、4 種類のサイトカイン検査が開発されました。

1) 標的細胞の増殖を誘導することによる。

2) 細胞毒性効果による。

3) 骨髄前駆体の分化を誘導することによって。

4) 抗ウイルス作用のため。

IL-1 は、マイトジェンによって活性化されるマウス胸腺細胞の増殖に対するその刺激効果によって決定されます。 試験管内で; IL-2 - リンパ芽球の増殖活性を刺激する能力による。 TNF-α およびリンホトキシンは、マウス線維芽細胞 (L929) に対する細胞毒性効果についてテストされます。コロニー刺激因子は、寒天中で骨髄前駆体のコロニーとしての増殖をサポートする能力によって評価されます。 IFN の抗ウイルス活性は、二倍体ヒト線維芽細胞およびマウス線維芽細胞 L-929 の腫瘍株の培養におけるウイルスの細胞変性効果の阻害によって検出されます。

特定のサイトカインの存在に依存して増殖する細胞株が作成されています。テーブル内表 7.1 は、サイトカイン検査に使用される細胞株のリストを示しています。感受性の高い標的細胞の増殖を誘導する能力に基づいて、IL-1、IL-2、IL-4、IL-6、IL-7、IL-15 などの生体検査が行われます。ただし、これらの検査方法には特徴があります。不十分な感度と情報量によるものです。阻害剤およびアンタゴニスト分子は、サイトカインの生物学的活性を隠すことができます。一部のサイトカインは一般的な生物学的活性を示します。ただし、これらの方法は、組換えサイトカインの比活性をテストするのに理想的です。

表7.1。サイトカインの生物学的活性の試験に使用される細胞株

テーブルの終わり。 7.1

研究室 7-1

マウス胸腺細胞の増殖に対するIL-1のコミトジェニック効果によるIL-1の生物学的活性の測定

IL-1 の生物学的検査方法は、マウス胸腺細胞の増殖を刺激するサイトカインの能力に基づいています。

IL-1 は、LPS で刺激された単球の培養物および体の任意の体液において測定できます。多くの詳細に注意を払う必要があります。

1. 試験には、C3H/HeJ 系統のマウスの胸腺細胞を使用し、マイトジェン (コンカナバリン A - ConA およびフィトヘマグルチニン - PHA) で増殖を刺激します。 C3H/HeJ 胸腺細胞は無作為に選択されたわけではありません。この近交系のマウスは、試験材料中に存在して IL-1 の産生を引き起こす可能性がある LPS に反応しません。

2. 胸腺細胞は IL-2 およびマイトジェンに反応するため、IL-1 について試験した調製物中の IL-2 およびマイトジェンの存在も確認する必要があります。

操作手順

１．胸腺細胞の懸濁液を、１０％ウシ胎児血清および２－メルカプトエタノール（５×１０－５Ｍ）を含有するＲＰＭＩ１６４０培地の１２×１０６／ｍｌの濃度で得る。

2. 実験サンプル (生体体液) および対照サンプルの一連の 2 倍連続希釈液を調製します。 IL-1 を含む体液、または LPS および実験室標準の IL-1 含有調製物を使用せずに単核細胞をインキュベートすることによって得られたサンプルを対照として使用します。 96 ウェル丸底プレートの各希釈液 50 μl を 6 つのウェルに移します。

３．完全培地に３μｇ／ｍｌの濃度で溶解した５０μｌの精製ＰＨＡ（Ｗｅｌｌｃｏｍｅ）を各希釈液の３つのウェルに添加し、５０μｌの培地を他の３つのウェルに添加する。

4. 胸腺細胞懸濁液 50 μl を各ウェルに加え、37 °C で 48 時間インキュベートします。

6. 培養を完了する前に、50μlの[-3H]-チミジン溶液(1μCi/ml)をウェルに添加し、さらに20時間インキュベートする。

7. 放射能レベルを測定するには、自動セルコレクターを使用して培養細胞を濾紙に移し、フィルターを乾燥させ、液体シンチレーションカウンターで標識の有無を測定します。

8. 結果は刺激因子として表されます。

ここで、m cp は 3 つのウェル内のパルスの平均数です。

胸腺細胞が標準的な IL-1 による刺激に反応する場合、試験サンプルの刺激指数が 3 を超える場合は、IL-1 活性が確実に示されます。

バイオアッセイはサイトカインの機能を評価する唯一の方法ですが、この方法補充する必要があります他の種類モノクローナル抗体を使用して特異性を適切に制御します。サイトカインに対する特定のモノクローナル抗体を培養物に添加すると、サイトカインの生物学的活性がブロックされ、細胞株の増殖のシグナルが検出可能なサイトカインであることが証明されます。

インターフェロンを検出するためのバイオアッセイの使用。 IFN の生物学的活性を評価する原理は、細胞培養における試験ウイルスの増殖の阻害の程度によって決定される抗ウイルス効果に基づいています。

IFN の作用に感受性のある細胞を研究に使用できます。トリプシン処理したニワトリおよびヒト胎児線維芽細胞の初代細胞、ヒト二倍体線維芽細胞の連続細胞、およびマウス細胞培養物 (L929) です。

IFN の抗ウイルス効果を評価する場合、マウス脳脊髄炎ウイルス、マウス水疱性口内炎ウイルスなど、繁殖周期が短く IFN の作用に対する感受性が高いウイルスを使用することが推奨されます。

研究室 7-2

インターフェロン活性の測定

1. 10％ウシ胎児血清を含む培地上の二倍体ヒト胎児線維芽細胞の懸濁液（細胞濃度 - 15～20×10 6 /ml）を滅菌96ウェル平底プレートにウェル当たり100μlずつ注ぎ、温度 37 °C の CO 2 インキュベーター。

2. 完全な単層の形成後、増殖培地をウェルから除去し、100 μl の維持培地を各ウェルに添加します。

3. 研究サンプルにおける IFN 活性の滴定は、線維芽細胞の単層で 2 倍希釈の方法を使用して実行されます。

サンプルと同時に、マウス脳脊髄炎ウイルス (MEV) を、感染後 48 時間で 100% の細胞損傷を引き起こす用量でウェルに導入します。

4. 対照として、ウイルスに感染した無傷 (未処理) 細胞を含むウェルを使用します。

各研究では、既知の活性を持つ参照 IFN サンプルが参照薬物として使用されます。

5. サンプル希釈液を含むプレートを、CO 2 含有量 5% の雰囲気中、温度 37 °C で 24 時間インキュベートします。

6. IFN 活性のレベルは、ウイルスの細胞変性効果を 50% 遅らせる試験サンプルの最大希釈の逆数によって決定され、1 ml あたりの活性の単位で表されます。

7. IFN の種類を決定するには、IFNα、IFNβ、または IFNγ に対する抗血清をシステムに追加します。抗血清は対応するサイトカインの作用を無効にするため、IFNの種類を特定することが可能になります。

阻害因子遊走の生物学的活性の測定。現在、MIF の性質と性質についてまったく新しい考えが形成されています。MIF は前世紀の 60 年代に細胞性免疫のメディエーターとして発見され、長年十分な注意を払われずに放置されていました (Bloom B.R.、Bennet B.、1966; David) JR、1966)。 MIF は、サイトカイン、ホルモン、酵素などの幅広い生物学的機能を備えた、体内で最も重要な生物学的メディエーターの 1 つであることが明らかになったのは、ここ 10 ～ 15 年のことです。標的細胞に対する MIF の効果は、CD74 - 受容体または非古典的エンドサイトーシス経路を通じて実現されます。

MIF は、炎症の重要なメディエーターであり、マクロファージの機能 (サイトカイン産生、食作用、細胞毒性など) を活性化するだけでなく、グルココルチコイド活性を調節する内因性免疫調節ホルモンであると考えられています。

多くの病気の発症における MIF の役割について、ますます多くの情報が蓄積されています。炎症性疾患敗血症を含む、関節リウマチ RAでは、罹患した関節の体液中のMIF濃度が著しく増加し、疾患の重症度に相関します。 MIFの影響下で、マクロファージと滑膜細胞の両方による炎症促進性サイトカインの産生が増加します。

既知のさまざまな方法 MIF 活性試験では、遊走細胞 (MIF 標的細胞) をガラス毛細管 (毛細管試験)、アガロース 1 滴、またはアガロースウェルに入れます。

我々は、96 ウェル平底プレートのウェルの底に、標準的な面積と細胞数の細胞微小培養物 (白血球またはマクロファージ) を形成し、その後それらを培養することに基づく比較的簡単なスクリーニング方法を提案します。栄養培地とMIFの影響下でのこれらの微小培養領域の変化の測定（Suslov A.P.、1989）。

研究室 7-3

MIFアクティビティの定義

MIFの生物学的活性の測定は、細胞微細培養物を形成するための装置（図7.7）- MIGROSKRIN（ロシア医学アカデミーのN.F.ガマレヤ疫学微生物研究所）を使用して実行されます。

1. MIF 活性を測定する培地で希釈したサンプル (各 4 倍希釈、実験サンプル) 100 μl を 96 ウェルプレート (Flow、UK または類似) のウェルに加えます。培地には、RPMI 1640、2 mM L-グルタミン、5% ウシ胎児血清、40 μg/ml ゲンタマイシンが含まれます。

2. 100μlの培地を(4並列で)対照ウェルに添加する。

3. 腹腔マクロファージの細胞懸濁液を調製し、2 匹のハイブリッドマウス (CBAxC57B1/6)F1 にヘパリン (10 U/ml) を含むハンクス液 10 ml を腹腔内注射し、腹部を 2 ～ 3 分間軽くマッサージします。分。次に、動物を断頭して殺し、腹壁の鼠径部に慎重に穴を開け、注射器で針を通して滲出液を吸い出します。腹膜滲出液の細胞をハンクス液で２回洗浄し、２００ｇで１０〜１５分間遠心分離する。次いで、１０±１００万／ｍｌのＲＰＭＩ１６４０培地の濃度で細胞懸濁液を調製する。ゴリヤエフチャンバー内で計数を行う。

4. MIGROSKRIN システムを組み立てます。これは、96 ウェル培養プレートのウェルの中心上の所定の高さで厳密に垂直な位置に細胞培養物を含むチップを指向性および標準的に固定するためのスタンドであり、92 個のチップも含まれています。米国、Costar の自動ピペット (図 .7.7)。

三脚の脚をタブレットの隅のウェルに挿入します。細胞懸濁液を自動ピペットで各 5 μl ずつチップに引き込み、培地に一度落として余分な細胞を洗い流し、システムスタンドのソケットに垂直に挿入します。チップを満たしたラックを、厳密に水平な表面上で室温で 1 時間保持します。この間、浮遊細胞はウェルの底に沈降し、そこで標準的な細胞微細培養物が形成されます。

5. チップ付きスタンドをタブレットから慎重に取り外します。細胞マイクロカルチャープレートは、CO 2 インキュベーター内で厳密に水平な位置に配置され、そこで 20 時間培養されます。培養中、細胞はウェルの底に沿って移動します。

6. インキュベーション後の結果の定量的記録は、双眼拡大鏡を使用して実行され、接眼レンズ内のスケールでコロニーのサイズを視覚的に評価します。マイクロカルチャーは円の形をしています。次に研究者は、4 つのテストウェルまたはコントロールウェル内のコロニーを測定して、平均コロニー直径を決定します。測定誤差は±1mmです。

移行指数 (MI) は次の式を使用して計算されます。

IM値が等しい場合、サンプルにはMIFアクティビティがあります。

MIF 活性の従来の単位 (AU) は、移行指数が 0.6 ± 0.2 となる、サンプル (サンプル) の最高希釈の値に等しい逆数値とみなされます。

PEOの生物活性αは、形質転換線維芽細胞 L-929 株に対する細胞毒性効果によって評価されます。組換え TNF-α はポジティブコントロールとして使用され、培地中の細胞はネガティブコントロールとして使用されます。

細胞毒性指数 (CI) を計算します。

どこある- コントロール内の生細胞の数。 b- 実験における生細胞の数。

米。 7.7.スキーム MIGROSKRIN - 細胞培養の遊走を定量的に評価するためのデバイス

死細胞にのみ含まれる色素（メチレンブルー）で細胞を染色します。

TNF 活性の標準単位は、50% の細胞毒性を得るのに必要なサンプルの逆希釈とみなします。サンプルの比活性は、サンプルに含まれるタンパク質の濃度に対する 1 ml あたりの任意の単位での活性の比です。

細胞内サイトカイン染色。さまざまなサイトカインを産生する細胞の比率の変化は、疾患の病因を反映している可能性があり、疾患の予後および治療の評価の基準として機能する可能性があります。

細胞内染色法は、単一細胞レベルでのサイトカイン発現を決定するために使用されます。フローサイトメトリーを使用すると、特定のサイトカインを発現している細胞の数をカウントできます。

細胞内サイトカインを決定する主な段階を列挙してみましょう。

刺激されていない細胞は少量のサイトカインを生成しますが、通常、サイトカインは蓄積されません。そのため、細胞内サイトカインの評価における重要なステップは、リンパ球を刺激し、細胞からのこれらの生成物の放出をブロックすることです。

最も一般的に使用されるサイトカイン誘導剤は、プロテインキナーゼ C 活性化因子であるホルボール 12-ミリステート 13-アセテート (PMA) とカルシウムイオノフォアイオノマイシン (IN) の組み合わせです。この組み合わせを使用すると、IFN、IL-4、IL-2、TNFαなどの幅広いサイトカインが合成されます。 FMA-IN を使用する場合の欠点は、そのような活性化後のリンパ球表面上の CD4 分子の同定の問題です。また、T リンパ球によるサイトカインの産生は、マイトジェン (PHA) を使用して誘導されます。 B細胞と単球が刺激される

単核細胞は、サイトカイン産生の誘導物質および細胞内輸送のブロッカーであるブレフェルディン A またはモネンシンの存在下で 2 ～ 6 時間インキュベートされます。

次に細胞を緩衝液に再懸濁します。固定するには、2% ホルムアルデヒドを加え、室温で 10 ～ 15 分間インキュベートします。

次に、細胞膜の透過性を高めるサポニンで細胞を処理し、検出されたサイトカインに特異的なモノクローナル抗体で染色します。表面マーカー (CD4、CD8) を予備染色すると、細胞について得られる情報量が増加し、細胞集団の所属をより正確に決定できるようになります。

上記の方法の適用にはいくつかの制限があります。したがって、それらの助けを借りても、単一細胞によるサイトカインの合成を分析することは不可能であり、部分集団内のサイトカイン産生細胞の数を決定することは不可能であり、サイトカイン産生細胞が固有のマーカーを発現するかどうかを決定することは不可能です。異なるサイトカインは異なる細胞または同じ細胞によって合成されます。これらの質問に対する答えは、他の研究方法を使用して得られます。集団内のサイトカイン産生細胞の頻度を決定するには、限界希釈法と ELISPOT 酵素結合免疫吸着アッセイの変種が使用されます (第 4 章を参照)。

in situハイブリダイゼーション法。この方法には次のものが含まれます。

2) パラホルムアルデヒドによる固定。

３）標識されたｃＤＮＡを使用したｍＲＮＡの検出。場合によっては、ラジオアイソトープ PCR を使用して切片のサイトカイン mRNA を測定します。

免疫蛍光。この方法には次のものが含まれます。

1) 臓器を凍結し、クライオスタット切片を準備します。

2）固定。

３）フルオレセイン標識抗サイトカイン抗体による切片の処理。

４）蛍光の目視観察。

これらの技術（ハイブリダイゼーション） 現場でおよび免疫蛍光）は高速であり、分泌産物の閾値濃度に依存しません。ただし、分泌されるサイトカインの量は測定されず、技術的に難しい場合があります。非特異的反応については、さまざまな綿密なモニタリングが必要です。

サイトカインを評価するために提示された方法を使用して、さまざまなレベルでのサイトカイン系の障害に関連する病理学的プロセスが特定されました。

したがって、サイトカインシステムの評価は、体の免疫システムの状態を特徴付けるために非常に重要です。サイトカインシステムのさまざまなレベルを研究することで、さまざまな種類の免疫担当細胞の機能活性、炎症過程の重症度、全身レベルへの移行、および病気の予後に関する情報を得ることができます。

質問とタスク

1. サイトカインの一般的な特性を列挙します。

2. サイトカインの分類を教えてください。

3. サイトカインシステムの主な構成要素を列挙します。

4. サイトカインを産生する細胞を列挙します。

5. サイトカイン受容体ファミリーについて説明します。

6. サイトカインネットワークの機能メカニズムは何ですか?

7. 自然免疫系におけるサイトカインの産生を説明できます。

8. サイトカインシステムの包括的な評価への主なアプローチは何ですか?

9. 体液中のサイトカインを検査する方法は何ですか?

10. さまざまな病状におけるサイトカインシステムの欠陥は何ですか?

11. 体液中の IL-1、IFN、MIF、TNFa の生物学的検査の主な方法は何ですか?

12. サイトカインの細胞内含有量を決定するプロセスを説明してください。

13. 単一細胞によって分泌されるサイトカインを決定するプロセスを説明してください。

14. サイトカイン受容体のレベルで欠陥を特定するために使用される一連の方法を説明します。

15. サイトカイン産生細胞のレベルで欠陥を特定するために使用される一連の方法を説明します。

16. 血清中の単核細胞の培養物におけるサイトカインの産生を研究すると、どのような情報が得られますか?

チェリャビンスク州立大学

テーマは「サイトカイン」

完成者: Ustyuzhanina D.V.

グループBB 202-1

チェリャビンスク

サイトカインの一般的な特徴

サイトカインの作用機序

違反のメカニズム

インターロイキン

インターフェロン

TNF: 腫瘍壊死因子

コロニー刺激因子

1.サイトカイン

サイトカインは、免疫系のさまざまな細胞が相互に情報を交換し、動作を調整するために使用される特定のタンパク質です。細胞表面受容体に作用するサイトカインのセットと量、つまり「サイトカイン環境」は、相互作用し、頻繁に変化するシグナルのマトリックスを表します。これらのシグナルは、サイトカイン受容体の種類が多岐にわたり、また各サイトカインが自身の合成や他のサイトカインの合成、細胞表面でのサイトカイン受容体の形成や出現など、いくつかのプロセスを活性化または抑制する可能性があるため、複雑です。さまざまな組織には、それぞれの健全な「サイトカイン環境」があります。 100 種類以上の異なるサイトカインが発見されています。

サイトカインは内分泌腺ではなく、さまざまな種類の細胞によって産生されるという点でホルモンとは異なります。さらに、ホルモンと比較して、はるかに広範囲の標的細胞を制御します。

サイトカインには、次のようないくつかの成長因子が含まれます。インターフェロン、腫瘍壊死因子（TNF) 、行インターロイキン、コロニー刺激因子（CSF）など多数。

サイトカインには、インターフェロン、コロニー刺激因子 (CSF)、ケモカイン、トランスフォーミング成長因子が含まれます。腫瘍壊死因子; 歴史的に確立されたシリアル番号を持つインターロイキンとその他の内因性メディエーター。 1 から始まるシリアル番号を持つインターロイキンは、共通の機能によって関連付けられたサイトカインの同じサブグループには属しません。それらは、炎症誘発性サイトカイン、リンパ球の成長および分化因子、および個々の調節サイトカインに分類できます。

構造による分類:

機能分類:

サイトカイン受容体の分類

サイトカインの構造的および機能的分類

サイトカインファミリー	サブグループとリガンド	基本的な生物学的機能
インターフェロン私タイプ	IFN ,  ,  ,  ,  ,  、IL-28、IL-29 (IFN )	抗ウイルス活性、抗増殖、免疫調節効果
造血細胞増殖因子	幹細胞因子 (キット- リガンド, スチールファクター), フロト-3 リガンド、G-CSF、M-CSF、IL-7、IL-11	骨髄における各種前駆細胞の増殖・分化の刺激、造血の活性化
	リガンドGP140: IL-3、IL-5、GM-CSF
	エリスロポエチン、トロンボポエチン
インターロイキン 1 スーパーファミリーとFRF	FRFファミリー: 酸性FGF、塩基性FGF、FGF3～FGF23	線維芽細胞と上皮細胞の増殖の活性化
インターロイキン 1 スーパーファミリーとFRF	IL-1 ファミリー (F1-11)：IL-1α、IL-1β、IL-1受容体拮抗薬、IL-18、IL-33など。	炎症促進効果、特異的免疫の活性化
腫瘍壊死因子ファミリー	TNF、リンホトキシンαおよびβ、ファス-リガンドなど	炎症誘発効果、アポトーシスの制御、および免疫担当細胞の細胞間相互作用
インターロイキン 6 ファミリー	リガンドGP130: IL-6、IL-11、IL-31、オンコスタチン-M、カルディオトロピン-1、白血病抑制因子, 毛様体神経栄養因子	炎症促進効果と免疫調節効果
ケモカイン	SS、SXS(IL-8)、SX3S、S	各種白血球の走化性の制御
インターロイキン 10 ファミリー	イリノイ-10,19,20,22,24,26	免疫抑制効果
Cインターロイキン 12 ファミリー	イリノイ-12,23,27	ヘルパーTリンパ球の分化制御
Tヘルパークローンのサイトカインとリンパ球の調節機能	T ヘルパータイプ 1: IL-2、IL-15、IL-21、IFN	細胞性免疫の活性化
	2 型ヘルパー T 細胞: IL-4、IL-5、IL-10、IL-13	体液性免疫の活性化、免疫調節効果
	IL-2受容体γ鎖リガンド: IL-4 IL-13 IL-7 TSLP	さまざまな種類のリンパ球、DC、NK細胞、マクロファージなどの分化、増殖および機能特性の刺激。
インターロイキン17ファミリー	イリノイ-17 あ, B, C, D, E, F	炎症誘発性サイトカインの合成の活性化
神経成長因子、血小板由来成長因子、トランスフォーミング成長因子のスーパーファミリー	神経成長因子ファミリー：NGF、脳由来神経栄養因子	炎症、血管新生、神経機能、胚発生および組織再生の調節
	血小板由来成長因子 (PDGF)、血管新生成長因子 (VEGF)
	TRFファミリー: TRF , アクチビン、インヒビン、ノーダル, 骨形態形成的なタンパク質, ミュラーリアン抑制性の物質
上皮成長因子ファミリー	ERF、TRFαなど
インスリン様成長因子ファミリー	IRF-私、IRF-II	さまざまな細胞タイプの増殖の刺激

サイトカインの一般的な特性:

1. サイトカインはポリペプチドまたはタンパク質であり、多くの場合グリコシル化されており、そのほとんどの分子量は 5 ～ 50 kDa です。生物学的に活性なサイトカイン分子は、1 つ、2 つ、3 つ以上の同一または異なるサブユニットから構成されます。 2. サイトカインには抗原特異性がない生物学的作用。それらは、自然免疫および獲得免疫の反応に関与する細胞の機能活性に影響を与えます。しかし、サイトカインは T および B リンパ球に作用することで、免疫系における抗原誘発プロセスを刺激することができます。 3. サイトカイン遺伝子には 3 つの発現オプションがあります: a) 胚発生の特定の段階での段階特異的発現、b) 多くの正常な生理学的機能を調節するための構成的発現、c) ほとんどの遺伝子の特徴である誘導型の発現サイトカイン。実際、炎症反応および免疫応答以外のほとんどのサイトカインは細胞によって合成されません。サイトカイン遺伝子の発現は、病原体の体内への侵入、抗原刺激、または組織損傷に反応して始まります。炎症誘発性サイトカインの合成の最も強力な誘導因子の 1 つは、病原体に関連する分子構造です。 T 細胞サイトカインの合成を引き起こすには、T 細胞抗原受容体の関与による特定の抗原による細胞の活性化が必要です。 4. サイトカインは、短期間の刺激に応答して合成されます。合成は、RNA の不安定性の増加などのさまざまな自己調節機構や、プロスタグランジン、コルチコステロイドホルモン、その他の要因によって媒介される負のフィードバックループの存在によって終了します。 5. 同じサイトカインが、異なる臓器の異なる組織形成起源の体細胞の種類によって産生される可能性があります。 6. サイトカインは、サイトカインを合成する細胞の膜と結合し、膜の形態であらゆる生物学的活性を有し、細胞間接触時にその生物学的効果を発現します。 7. サイトカインの生物学的効果は、非常に高い親和性でサイトカインに結合する特定の細胞受容体複合体を介して媒介され、個々のサイトカインは共通の受容体サブユニットを使用できます。サイトカイン受容体は、リガンドに結合する能力を保持しながら、可溶性の形態で存在できます。 8. サイトカインには多面的な生物学的効果があります。同じサイトカインが多くの種類の細胞に作用し、標的細胞の種類に応じて異なる効果を引き起こします。サイトカイン作用の多面発現性は、異なる起源と機能を持つ細胞型でのサイトカイン受容体の発現と、いくつかの異なる細胞内メッセンジャーと転写因子を使用したシグナル伝達によって確保されます。 9. サイトカインは、生物学的作用の互換性によって特徴付けられます。いくつかの異なるサイトカインが同じ生物学的効果を引き起こしたり、同様の活性を持ったりすることがあります。サイトカインは、それ自体、他のサイトカインおよびその受容体の合成を誘導または抑制します。 10. 活性化シグナルに応答して、細胞はサイトカインネットワークの形成に関与するいくつかのサイトカインを同時に合成します。組織および身体レベルでの生物学的効果は、相乗的、相加的、または相反する効果をもたらす他のサイトカインの存在と濃度に依存します。 11. サイトカインは、標的細胞の増殖、分化、機能活性に影響を与える可能性があります。 12. サイトカインはさまざまな方法で細胞に作用します。自己分泌 - このサイトカインを合成して分泌する細胞に対して。パラクリン - 炎症の焦点やリンパ器官など、プロデューサー細胞の近くに位置する細胞。内分泌 - 循環に入った後のあらゆる器官や組織の細胞に遠隔的に存在します。後者の場合、サイトカインの作用はホルモンの作用に似ています。

同じサイトカインが、異なる臓器の異なる組織形成起源の体細胞の種類によって産生され、多くの種類の細胞に作用し、標的細胞の種類に応じて異なる効果を引き起こします。

サイトカインの生物学的作用の発現には 3 つのバリエーションがあります。

どうやら、サイトカイン制御システムの形成は、多細胞生物の発達とともに進化的に起こり、ホルモン、神経ペプチド、接着分子などを含む細胞間相互作用のメディエーターの形成の必要性によるものでした。この点において、サイトカインは、プロデューサー細胞による分泌後の遠隔地（局所的および全身的）および細胞間接触中の両方で生物活性を示し、膜形態の形で生物活性を示すことができるため、最も普遍的な制御システムである。このサイトカインのシステムは、細胞が直接接触している間のみより狭い機能を実行する接着分子とは異なります。同時に、サイトカインシステムは、主に特殊な臓器で合成され、循環系に入ってから効果を発揮するホルモンとは異なります。体の生理学的機能の調節におけるサイトカインの役割は、4 つの主要な構成要素に分けることができます。 1. 胚形成、器官の形成および発達の調節（胚発生を含む）免疫系の器官。2. 特定の正常な生理学的機能の調節。3. 局所および全身レベルでの身体の防御反応の調節。4. 組織再生プロセスの調節。

サイトカインの一般的な特徴。サイトカインは、免疫系の体液性因子の最大かつ最も重要かつ機能的に普遍的なグループであり、自然免疫および適応免疫の実施にとって同様に重要です。サイトカインは多くのプロセスに関与しています。これらは造血、組織恒常性、および系間シグナル伝達において重要な役割を果たしているため、免疫系のみに関連する因子と呼ぶことはできません。

サイトカインは、抗原に対する特異性を欠くタンパク質またはポリペプチド因子として定義でき、主に造血系および免疫系の活性化細胞によって産生され、造血、炎症、免疫プロセスおよびシステム間コミュニケーション中の細胞間相互作用を媒介します。

サイトカインは、構造、生物学的活性、およびその他の特性が異なります。ただし、サイトカインには、その違いとともに、このクラスの生体調節分子に特徴的な共通の特性があります。

· サイトカインは、通常、中分子量 (30 kD 未満) のグリコシル化されたポリペプチドです。
· サイトカインは、活性化刺激 (病原体関連分子構造、抗原、サイトカインなど) に応答して免疫系の細胞や他の細胞 (内皮、線維芽細胞など) によって産生され、次のような反応に関与します。自然免疫と適応免疫、その強さと持続時間を調節します。一部のサイトカインは構成的に合成されます。
· サイトカインの分泌は短期間のプロセスです。サイトカインはあらかじめ形成された分子として保存されるのではなく、その合成は常に遺伝子の転写から始まります。細胞は低濃度（ピコグラム/ミリリットル）のサイトカインを生成します。
・多くの場合、サイトカインは生成され、近くにある標的細胞に作用します（短距離作用）。サイトカインの主な作用部位は細胞間シナプスです。
· サイトカインシステムの冗長性は、各細胞タイプが複数のサイトカインを産生でき、各サイトカインが異なる細胞から分泌される可能性があるという事実に現れています。
· すべてのサイトカインは多面発現性、つまり作用の多機能性を特徴としています。したがって、炎症の兆候の発現は、IL-1、TNF、IL-6、IL-8 の影響によるものです。機能の重複により、サイトカインシステムの信頼性の高い動作が保証されます。
· 標的細胞に対するサイトカインの作用は、通常複数のサブユニットから構成される膜貫通糖タンパク質である、特異性が高く親和性の高い膜受容体によって媒介されます。受容体の細胞外部分はサイトカイン結合に関与します。病巣には過剰なサイトカインを除去する受容体があります。これらはいわゆるデコイ受容体です。可溶性受容体は、酵素によって分離された膜受容体の細胞外ドメインです。可溶性受容体はサイトカインを中和し、炎症部位へのサイトカインの輸送と体からの除去に関与します。
· サイトカインはネットワーク原理に基づいて機能します。彼らは協力して行動することができます。最初は 1 つのサイトカインに起因すると考えられていた多くの機能は、最終的には複数のサイトカインの協調的な作用 (作用の相乗作用) によるものであることが判明しました。サイトカインの相乗的相互作用の例には、炎症反応 (IL-1、IL-6、および TNFα) の刺激、および IgE (IL-4、IL-5、および IL-13) の合成があります。

サイトカインの分類。サイトカインには、さまざまな原理に基づいていくつかの分類があります。伝統的な分類はサイトカインの研究の歴史を反映しています。サイトカインが免疫系の細胞の機能的活性を媒介する因子の役割を果たしているという考えは、リンパ球集団の不均一性が発見され、そのうちの一部 (B リンパ球) だけが免疫系細胞の形成に関与しているという事実が理解された後に生まれました。抗体。 T細胞の体液性産物がその機能の実行に役割を果たしているかどうかを調べようとして、彼らはTリンパ球の培地に含まれる因子（特に活性化因子）の生物学的活性の研究を開始しました。この問題の解決策、および単球/マクロファージの体液性産物に関してすぐに生じた疑問は、サイトカインの発見につながりました。当初、それらは、それらを生成する細胞（T リンパ球または単球）に応じて、リンホカインおよびモノカインと呼ばれていました。リンホカインとモノカインを明確に区別することは不可能であることがすぐに明らかになり、「サイトカイン」という一般用語が導入されました。 1979 年にインターラーケン (スイス) で開催されたリンホカインに関するシンポジウムで、このグループの因子を特定するための規則が確立され、グループ名「インターロイキン」(IL) が与えられました。同時に、この分子グループの最初の 2 つのメンバー、IL-1 と IL-2 に名前が付けられました。それ以来、すべての新しいサイトカイン (ケモカインを除く - 以下を参照) には、IL という名称とシリアル番号が付けられています。

伝統的に、生物学的効果に従って、以下のサイトカインのグループを区別するのが通例です。

· インターロイキン (IL-1 ～ IL-33) は、免疫系のメディエーター相互作用と他の身体システムとの接続を提供する免疫系の分泌調節タンパク質です。インターロイキンは、その機能活性に応じて、炎症促進性および抗炎症性サイトカイン、リンパ球増殖因子、調節性サイトカインなどに分類されます。
· インターフェロン (IFN) - 顕著な免疫調節効果を持つ、抗ウイルス防御に関与するサイトカイン (IFN タイプ 1 - IFN b、c、d、k、?、f、IFN 様サイトカインのグループ - IL-28A、IL-28B、およびIL-29; IFN タイプ 2 - IFNg)。
· 腫瘍壊死因子 (TNF) - 細胞毒性および調節作用を持つサイトカイン: TNFα およびリンホトキシン (LT)。
造血細胞増殖因子 - 幹細胞増殖因子 (Kit-リガンド)、IL-3、IL-7、IL-11、エリスロポエチン、トロボポエチン、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子 - GM-CSF、顆粒球CSF - G-CSF、マクロファージCSF - M-CSF）。
· ケモカイン - C、CC、CXC (IL-8)、CX3C - さまざまな種類の細胞の走化性の調節因子。
· 非リンパ系細胞の成長因子 - さまざまな組織起源の細胞の成長、分化、機能活性の調節因子（線維芽細胞成長因子 - FGF、内皮細胞成長因子、上皮成長因子 - 表皮の EGF）およびトランスフォーミング成長因子（TGFb）、TGFb）。

「サイトカイン」の概念は、「成長因子」の概念と区別するのが非常に困難です。「インターロイキン」の概念（実際には「サイトカイン」の概念と一致する）のより正確な理解は、1992 年に国際免疫学会連合の命名法委員会によって新しいインターロイキンの割り当てを規制する基準が導入されたことによって促進されました。番号: これには、インターロイキン遺伝子の分子クローニング、配列決定、発現、そのヌクレオチド配列の独自性の証明、および中和モノクローナル抗体の産生が必要です。インターロイキンと同様の因子の違いを確立するには、免疫系の細胞 (白血球) によるこの分子の産生に関するデータと、免疫プロセスの制御におけるその役割の証拠が重要です。したがって、免疫系の機能におけるインターロイキンの必須の関与が強調されます。 1979 年以降に発見されたすべてのサイトカイン (ケモカインを除く) がインターロイキンと呼ばれ、したがってこれらの概念は実質的に同一であると仮定すると、表皮、線維芽細胞、血小板などの成長因子はサイトカインではなく、トランスフォーミング成長因子 (TGF) であると仮定できます。）、免疫系への機能的関与に基づいて、TGFβ のみがサイトカインとして分類できます。ただし、この問題は国際的な科学文書では厳密に規制されていません。

クリア構造分類サイトカインはありません。ただし、彼らの特性に応じて、二次構造いくつかのグループがあります。

· b-ヘリックス鎖が優勢な分子。これらには 4 つの b-ヘリックスドメイン (互いに角度を持って配置された 2 対の b-ヘリックス) が含まれています。 (b ヘリックスの長さに応じて) 短いオプションと長いオプションがあります。最初のグループには、ほとんどのヘモポエチンサイトカイン - IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-7、IL-9、IL-13、IL-21、IL-27、IFNg、および M-CSF が含まれます。 2番目に - IL-6、IL-10、IL-11、GM-CSF。
・βシート構造が優勢な分子。これらには、腫瘍壊死因子ファミリーのサイトカインとリンホトキシン (「B-トレフォイル」)、IL-1 ファミリー (B-サンドイッチ)、および TGF ファミリー (サイトカインノード) が含まれます。
· 短い b/v 鎖 (隣接する b ヘリックスを持つ b シート) - ケモカイン。
・混合モザイク構造、例えばIL-12。

近年、多数の新しいサイトカインが同定され、時には以前に記載されたサイトカインと関連し、それらとともに単一グループを形成しているため、構造的および機能的ファミリーにおけるサイトカインのメンバーに基づく分類が広く使用されるようになりました。

サイトカインの別の分類は、その受容体の構造的特徴に基づいています。知られているように、サイトカインは受容体を介して作用します。ポリペプチド鎖の構造的特徴に基づいて、サイトカイン受容体のいくつかのグループが区別されます。与えられた分類は、特にポリペプチド鎖に適用されます。 1 つの受容体に、異なるファミリーに属する鎖が含まれる場合があります。この分類の重要性は、さまざまな種類の受容体のポリペプチド鎖が、チロシンキナーゼ、アダプタータンパク質、転写因子からなる特定のシグナル伝達装置によって特徴づけられるという事実によるものです。

最も多くの種類はヘマトポエチンサイトカイン受容体です。それらの細胞外ドメインは、4つのシステイン残基の存在と、トリプトファンおよびセリン残基を含む配列-WSXWSの存在によって特徴付けられます。 4 つのシステイン残基を含むフィブロネクチンファミリーのドメインは、インターフェロン受容体の基礎を形成します。受容体のTNFRファミリーの細胞外部分を形成するドメインの特徴は、システイン残基の含有量が高いことです（「システインリッチドメイン」）。これらのドメインには 6 つのシステイン残基が含まれています。細胞外ドメインが免疫グロブリンスーパーファミリーに属する受容体のグループには、IL-1の受容体と、細胞質部分がチロシンキナーゼ活性を持ついくつかの受容体の2つのグループが含まれます。チロシンキナーゼ活性は、ほぼすべての成長因子 (EGF、PDGF、FGF など) の細胞質部分の特徴です。最後に、膜を 7 倍貫通するロドプシン様ケモカイン受容体によって特別なグループが形成されます。ただし、受容体のすべてのポリペプチド鎖がこの分類に対応するわけではありません。したがって、IL-2受容体のb鎖もβ鎖も表3に示すファミリーには属しません(b鎖には補体制御ドメインが含まれます)。主要なグループには、IL-12 受容体、IL-3 受容体の共通β鎖、IL-5、GMCSF、およびその他の受容体のポリペプチド鎖も含まれません。

ほとんどすべてのサイトカイン受容体 (キナーゼ活性を持つ免疫グロブリン様受容体を除く) は、いくつかのポリペプチド鎖で構成されています。多くの場合、異なる受容体には共通の鎖が含まれています。最も印象的な例は、受容体 IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、IL-15、IL-21 に共通する g 鎖であり、g(c) と呼ばれます。この鎖の欠陥は、免疫不全病理の進行において重要な役割を果たします。共通のβ鎖は、GM-CSF、IL-3、IL-5 受容体の一部です。一般的な鎖は、IL-7 と TSLP (b 鎖)、および IL-2 と IL-15、IL-4 と IL-13 (どちらの場合も b 鎖) です。

一般に、受容体は休止細胞の表面に少数存在し、多くの場合不完全なサブユニット構成で存在します。通常、この状態では、受容体は非常に高用量のサイトカインに曝露された場合にのみ適切な反応を示します。細胞が活性化されると、膜サイトカイン受容体の数が桁違いに増加します。さらに、IL-2 の受容体の例で示したように、これらの受容体にはポリペプチド鎖が「補充」されます。活性化の影響下で、この受容体の分子数が大幅に増加し、その組成にb鎖が現れ、その遺伝子は活性化プロセス中に発現されます。このような変化のおかげで、リンパ球はIL-2の作用に応答して増殖する能力を獲得します。

サイトカインの作用機序

サイトカインの作用による細胞内シグナル伝達。一部のサイトカイン受容体 (免疫グロブリンスーパーファミリーに属する) の C 末端細胞質部分には、チロシンキナーゼ活性を持つドメインが含まれています。これらのキナーゼはすべて癌原遺伝子のカテゴリーに属します。遺伝的環境が変化すると、それらは癌遺伝子となり、制御不能な細胞増殖を確実にします。これらのキナーゼには独自の名前があります。したがって、M-CSF 受容体の一部であるキナーゼは c-Fms と呼ばれます。 SCFキナーゼ -- c-Kit; 既知の造血因子キナーゼ - Flt-3 (Fms 様チロシンキナーゼ 3)。独自のキナーゼ活性を持つ受容体は、そのキナーゼが受容体自体とそれに隣接する分子の両方のリン酸化を引き起こすため、シグナル伝達を直接引き起こします。

活性の最も典型的な発現は、4 つの b-ヘリックスドメインを含むヘマトポエチン (サイトカイン) タイプの受容体の特徴です。このような受容体の細胞質部分は、Jak キナーゼグループ (ヤヌス関連ファミリーキナーゼ) のチロシンキナーゼの分子に隣接しています。受容体鎖の細胞質部分には、これらのキナーゼが結合するための特別な部位 (近位ボックスおよび遠位ボックス) があります。ヤヌスキナーゼとしては、Jak1、Jak2、Jak3、Tyk1、Tyk2 の 5 つが知られています。それらは、特定のポリペプチド鎖に対して親和性を持ち、異なるサイトカイン受容体とさまざまな組み合わせで協力します。したがって、Jak3 キナーゼは r(c) 鎖と相互作用します。このキナーゼをコードする遺伝子に欠陥があると、受容体のポリペプチド鎖の遺伝子に欠陥がある場合に観察されるものと同様に、免疫系に複合的な障害が発生します。

サイトカインが受容体と相互作用するとシグナルが生成され、転写因子の形成と、サイトカインの作用に対する細胞の反応を決定する遺伝子の活性化が引き起こされます。同時に、サイトカイン-受容体複合体は細胞に吸収され、エンドソームで分解されます。この複合体の内部化自体は信号伝達とは何の関係もありません。これはサイトカインの利用に必要であり、プロデューサー細胞の活性化部位でのサイトカインの蓄積を防ぎます。サイトカインに対する受容体の親和性は、これらのプロセスの制御において主要な役割を果たします。十分なだけで高度な親和性 (約 10-10 M) によりシグナルが生成され、サイトカイン-受容体複合体が吸収されます。

シグナル誘導は、サイトカインとの相互作用の結果生じる受容体の構造変化によって引き起こされる、受容体関連 Jak キナーゼの自己触媒的リン酸化で始まります。活性化されたJakキナーゼは、細胞質内に不活性な単量体形態で存在する細胞質STAT（シグナルトランスデューサーおよび転写活性化因子）因子をリン酸化します。

リン酸化されたモノマーは互いに親和性を獲得し、二量体化します。 STAT二量体は核に移行し、転写因子として機能し、標的遺伝子のプロモーター領域に結合します。炎症誘発性サイトカインの影響下で、接着分子の遺伝子、サイトカイン自体、酸化代謝酵素などが活性化され、細胞増殖を引き起こす因子の影響下で、細胞の通過に関与する遺伝子が誘導されます。細胞周期等

Jak/STAT 媒介サイトカインシグナル伝達経路が主要な経路ですが、唯一の経路ではありません。 Jak キナーゼだけでなく、Src ファミリーのキナーゼや PI3K も受容体に関連しています。それらの活性化は追加のシグナル伝達経路を引き起こし、AP-1 や他の転写因子の活性化につながります。活性化された転写因子は、サイトカインからのシグナル伝達だけでなく、他のシグナル伝達経路にも関与します。

サイトカインの生物学的効果の制御にはシグナル伝達経路が関与しています。このような経路は、SIC 因子と 7 つの SOCS 因子 (SOCS-1 ～ SOCS-7) を含む SOCS (サイトカインシグナル伝達抑制因子) グループの因子と関連しています。これらの因子が含まれると、サイトカインシグナル伝達経路が活性化され、負のフィードバックループが形成されます。 SOCS 要素には、次のいずれかの実装に関与する SH2 ドメインが含まれています。次のプロセス:

・Jakキナーゼに結合して脱リン酸化を誘導することにより、Jakキナーゼを直接阻害する。
・サイトカイン受容体の細胞質部分への結合をめぐるSTAT因子との競合。
· ユビキチン経路に沿ったシグナル伝達タンパク質の分解の加速。

SOCS 遺伝子をオフにすると、サイトカインの不均衡が生じ、IFNγ 合成が優勢になり、リンパ球減少症やアポトーシスの増加が伴います。

サイトカインシステムの機能の特徴。サイトカインネットワーク。

上記のことから、細胞が外来因子（骨髄細胞の活性化中の PAMP キャリアおよびリンパ球の活性化中の抗原）によって活性化されると、サイトカインの合成とその受容体の発現の両方が誘導される（または機能的に重要なレベルまで増強される）ということがわかります。）。これにより、サイトカインの効果が局所的に現れる条件が生まれます。実際、同じ因子がサイトカイン産生細胞と標的細胞の両方を活性化すると、これらの因子の機能が局所的に発現するための最適な条件が生み出されます。

通常、サイトカインは、分泌されたプロデューサー細胞からの拡散がほとんどまたはまったくなく、標的細胞に結合し、内部移行され、切断されます。サイトカインは多くの場合、膜貫通分子 (IL-1β や TNFβ など) であるか、細胞間マトリックスのペプチドグリカン (IL-7 やその他の多くのサイトカイン) と結合した状態で標的細胞に提示されます。これも局所的な性質に寄与します。彼らの行動の。

通常、サイトカインが血清中に存在する場合、その濃度はその生物学的効果を発現するには不十分です。次に炎症を例に、サイトカインが全身に影響を与える状況を考えていきます。ただし、これらのケースは常に病理の兆候であり、場合によっては非常に深刻です。どうやら、サイトカインの作用の局所的な性質は、体の正常な機能にとって根本的に重要であるようです。これは、腎臓からの排泄率の高さによって証明されています。通常、サイトカイン除去曲線は、速いものと遅いものという 2 つの要素で構成されます。 IL-1b の高速コンポーネントの T1/2 は 1.9 分、IL-2 の場合は 5 分です (低速コンポーネントの T1/2 は 30 ～ 120 分)。短距離作用の特性により、サイトカインは長距離因子であるホルモンと区別されます（したがって、「サイトカインは免疫系のホルモンである」という記述は根本的に間違っています）。

サイトカインシステムは冗長性を特徴としています。これは、特定のサイトカインによって実行されるほぼすべての機能が他のサイトカインによって複製されることを意味します。たとえば、遺伝子の変異によって個々のサイトカインがオフになっても、身体に致命的な結果を引き起こすことはないのはこのためです。実際、特定のサイトカインの遺伝子の変異が免疫不全の発症につながることはほとんどありません。

たとえば、IL-2 は T 細胞増殖因子として知られています。それをコードする遺伝子を人工的に（遺伝子ノックアウトによって）除去すると、T細胞増殖の重大な阻害は検出されませんが、制御性T細胞の欠損によって引き起こされる変化が記録されます。これは、IL-2 の非存在下での T 細胞の増殖は、IL-15、IL-7、IL-4、およびいくつかのサイトカイン (IL-1b、IL-6、 IL-12、TNFb）。同様に、IL-13 も同様の効果を示すため、IL4 遺伝子の欠陥は B 細胞系や免疫グロブリンのアイソタイプ切り替えに重大な障害を引き起こすことはありません。同時に、一部のサイトカインには機能的類似体がありません。必須サイトカインの最も有名な例は IL-7 です。IL-7 のリンパ球生成効果は、T リンパ球生成の少なくとも特定の段階では独特であり、したがって、IL-7 自体またはその受容体の遺伝子の欠陥が発症につながります。重度複合免疫不全症（SCID）の可能性があります。

冗長性に加えて、サイトカインシステムには別のパターンが現れます。サイトカインは多面発現性 (さまざまな標的に作用する) であり、多機能性 (さまざまな効果を引き起こす) です。したがって、IL-1β および TNFβ の標的細胞の数を数えるのは困難です。それらが引き起こす影響も同様に多様で、炎症、造血の一部の段階、向神経性反応、その他の反応など、複雑な反応の形成に関与しています。

サイトカインシステムに固有のもう 1 つの重要な特徴は、サイトカインの関係と相互作用です。一方で、この相互作用は、一部のサイトカインが、誘導物質の背景に反して、または独立して作用して、他のサイトカインの産生を誘導または増強する（抑制することはあまりない）という事実にあります。増強効果の最も顕著な例は、炎症誘発性サイトカイン IL-1b および TNFb の活性であり、これらは自身の産生と他の炎症誘発性サイトカイン (IL-6、IL-8、その他のケモカイン) の形成を増強します。 IL-12 および IL-18 は IFNγ 誘導物質です。逆に、TGFβやIL-10はさまざまなサイトカインの産生を抑制します。 IL-6は炎症誘発性サイトカインに対して阻害活性を示し、IFNγとIL-4は相互に互いの産生や対応する（Th1、Th2）群のサイトカインの産生を抑制します。サイトカイン間の相互作用は機能レベルでも現れます。一部のサイトカインは他のサイトカインの作用を増強または抑制します。相乗作用（例えば、炎症誘発性サイトカインのグループ内）およびサイトカイン拮抗作用（例えば、Th1サイトカインとTh2サイトカインの間）が記載されている。

得られたデータを要約すると、どのサイトカインも存在せず、単独ではその活性を示さないと結論付けることができます。サイトカインは、あらゆるレベルで、このクラスの分子の他の代表的なものによって影響を受けます。このような多様な相互作用の結果は、時には予期せぬものになることがあります。したがって、治療目的で高用量のIL-2が使用されると、生命を脅かす副作用、その一部（たとえば、菌血症を伴わない中毒様ショック）は、IL-2ではなくTNFβに対する抗体によって排除できます。

複数の存在相互作用サイトカインシステムにおけるこの現象は、現象の本質を非常に明確に反映する「サイトカインネットワーク」という概念の作成につながりました。

サイトカインネットワークは次の特性によって特徴付けられます。

· サイトカイン合成およびその受容体の発現の誘導性。
・同じ誘導因子の影響下でのサイトカインとその受容体の協調発現による作用の局所性。
· 冗長性。異なるサイトカインの作用スペクトルの重複によって説明されます。
· サイトカイン機能の合成と実行のレベルで現れる関係と相互作用。

標的細胞機能のサイトカイン制御は、自己分泌機構、傍分泌機構、または内分泌機構を使用して行われます。一部のサイトカイン (IL-1、IL-6、TNF など) は、列挙されたすべてのメカニズムの実行に関与することができます。

サイトカインの影響に対する細胞の反応は、いくつかの要因によって異なります。

· 細胞の種類とその初期の機能活性について。
· サイトカインの局所濃度について。
· 他のメディエーター分子の存在による。

近年、以下を組み合わせたサイトカインシステムのアイデアが登場しました。

1) プロデューサー細胞。
2) 可溶性サイトカインとそのアンタゴニスト。
3) 標的細胞とその受容体。

サイトカインシステムのさまざまな構成要素の障害は、多数の病理学的プロセスの発症につながるため、この調節システムの欠陥を特定することは、正しい診断と適切な治療法の処方にとって重要です。

サイトカインシステムの主な構成要素。

サイトカイン産生細胞

Th0 は、非常に低濃度で広範囲のサイトカインを生成します。

Th0 分化の方向は、体液性または細胞性メカニズムが優勢な 2 つの形態の免疫応答の発生を決定します。

抗原の性質、その濃度、細胞内での局在、抗原提示細胞の種類、および特定のサイトカインのセットが Th0 分化の方向を制御します。

樹状細胞は、抗原を取り込んで処理した後、抗原ペプチドをTh0細胞に提示し、エフェクター細胞への分化の方向を制御するサイトカインを産生します。 IL-12 は、T リンパ球と hCG による IFNg の合成を誘導します。 IFNはTh1の分化を確実にし、Th1は細胞内病原体（遅延型過敏症（DTH）やさまざまなタイプの過敏症）に対する反応の進行を調節するサイトカイン（IL-2、IFN、IL-3、TNF-α、リンホトキシン）を分泌し始めます。細胞毒性）。

IL-4 は Th0 から Th2 への分化を確実にします。活性化された Th2 は、B リンパ球の増殖、形質細胞へのさらなる分化、主に細胞外病原体に対する抗体反応の発生を決定するサイトカイン (IL-4、IL-5、IL-6、IL-13 など) を生成します。

IFNg は Th2 細胞の機能を負に制御し、逆に、Th2 によって分泌される IL-4、IL-10 は Th1 の機能を阻害します。この調節の分子機構は転写因子に関連しています。 T-bet および STAT4 の発現は IFNu によって決定され、Th1 経路に沿った T 細胞の分化を指示し、Th2 の発生を抑制します。 IL-4 は GATA-3 と STAT6 の発現を誘導し、それぞれナイーブ Th0 細胞から Th2 細胞への変換を確実にします。

近年、IL-17 を産生するヘルパー T 細胞 (Th17) の特殊な亜集団が報告されています。 IL-17 ファミリーのメンバーは、マクロファージおよび樹状細胞によって産生される IL-23、IL-6、TGFβ の影響下で、活性化された記憶細胞 (CD4CD45RO)、γ5T 細胞、NKT 細胞、好中球、単球によって発現されます。ヒトにおける主な分化因子はROR-Cであり、マウスではROR-glです。慢性炎症および自己免疫病理の発症における IL-17 の重要な役割が実証されています。

さらに、胸腺内の T 細胞は、CD4+ CD25+ 表面マーカーおよび転写因子 FOXP3 を発現する天然制御細胞 (Treg) に分化できます。これらの細胞は、細胞間の直接接触および TGFβ および IL-10 の合成を通じて、Th1 および Th2 細胞によって媒介される免疫応答を抑制することができます。

ナチュラルキラー細胞である細胞傷害性 T 細胞 (CD8+) は、インターフェロン、TNF-α、リンホトキシンなどのサイトカインの弱い産生細胞です。

Th 亜集団の 1 つが過剰に活性化すると、免疫応答の変異の 1 つが発現することが決定される可能性があります。 Th活性化の慢性的な不均衡は、アレルギー、自己免疫病理、慢性炎症過程などの症状に関連する免疫病理学的状態の形成につながる可能性があります。

II. 自然免疫系では、サイトカインの主な生産者は骨髄細胞です。トール様受容体 (TLR) を使用して、さまざまな病原体の類似した分子構造、いわゆる病原体関連分子パターン (PAMP) を認識します。たとえば、グラム陰性菌のリポ多糖 (LPS)、リポテイコ酸、グラムのペプチドグリカンなどです。 -陽性微生物、フラジェリン、非メチル化CpGリピートが豊富なDNAなど。TLRとのこの相互作用の結果、細胞内シグナル伝達カスケードが引き起こされ、2つの主要なサイトカイン群の遺伝子発現が引き起こされます：炎症促進性サイトカインと炎症促進性サイトカイン1 IFN。主にこれらのサイトカイン (IL-1、IL-6、-8、-12、TNFα、GM-CSF、IFN、ケモカインなど) は炎症の進行を誘導し、細菌やウイルスの感染から身体を守ることに関与します。。

標的細胞

標的細胞に対するサイトカインの効果は、非常に高い親和性でサイトカインに結合する特定の受容体を介して媒介され、個々のサイトカインは共通の受容体サブユニットを使用する場合があります。各サイトカインは、その特定の受容体に結合します。

サイトカイン受容体は膜貫通タンパク質であり、主に 5 つのタイプに分類されます。最も一般的なのは、いわゆるヘマトポエチン型の受容体で、2 つの細胞外ドメインを持ち、そのうちの 1 つは任意のアミノ酸で区切られたトリプトファンとセリンの 2 つの反復のアミノ酸残基の共通配列を含みます (WSXWS モチーフ)。 2 番目のタイプの受容体は、多数の保存されたシステインを持つ 2 つの細胞外ドメインを持っている可能性があります。これらは、IL-10 および IFN ファミリーの受容体です。 3 番目のタイプは、TNF グループに属するサイトカイン受容体に代表されます。 4 番目のタイプのサイトカイン受容体は免疫グロブリン受容体のスーパーファミリーに属し、免疫グロブリン分子のドメインに構造が似た細胞外ドメインを持っています。ケモカインファミリーの分子に結合する 5 番目のタイプの受容体は、7 か所で細胞膜を通過する膜貫通タンパク質によって代表されます。サイトカイン受容体は、リガンドに結合する能力を保持しながら、可溶性の形態で存在できます。

サイトカインは、標的細胞の増殖、分化、機能活性、およびアポトーシスに影響を与える可能性があります。標的細胞におけるサイトカインの生物学的活性の発現は、受容体からのシグナル伝達におけるさまざまな細胞内システムの関与に依存しており、これは標的細胞の特性に関連しています。アポトーシスのシグナルは、とりわけ、TNF 受容体ファミリーの特定の領域、いわゆる「デス」ドメインを使用して行われます。分化および活性化シグナルは、細胞内タンパク質 Jak-STAT (シグナル伝達物質および転写活性化因子) を介して伝達されます。 G タンパク質はケモカインからのシグナル伝達に関与しており、細胞の遊走と接着の増加につながります。

最後の成分であるサイトカインとそのアンタゴニストについては上で説明しました。

サイトカインは、自然免疫の保護機能の実現に必要な重要な体液性炎症因子です。炎症性または炎症誘発性サイトカイン、ケモカイン、コロニー刺激因子、および機能的に関連する因子 IL-12 および IFNγ の 3 つのグループのサイトカインが炎症の発症に関与しています。サイトカインは、炎症反応の抑制と制御にも重要な役割を果たします。抗炎症性サイトカインには、トランスフォーミング成長因子 B (TGFp)、IL-10 などがあります。 IL-4 は、多くの場合、抗炎症因子の役割を果たします。
炎症誘発性サイトカインのグループには、TNFα、IL-1、IL-6 の 3 つの主な代表があります。比較的最近、IL-17 と IL-18 がこれらに追加されました。これらのサイトカインは、主に炎症部位で活性化された単球とマクロファージによって生成されます。炎症誘発性サイトカインは、好中球、樹状細胞、活性化された B、NK、および T リンパ球によっても産生されます。病原体の侵入部位では、少数の局所炎症性マクロファージによってサイトカインが最初に合成されます。その後、血流から白血球が移動する過程で、プロデューサー細胞の数が増加し、そのスペクトルが拡大します。特に、微生物産物や炎症因子によって刺激された上皮細胞、内皮細胞、滑膜細胞、グリア細胞、線維芽細胞は、炎症誘発性サイトカインの合成に関与します。サイトカイン遺伝子は誘導性として分類されます。それらの発現の天然の誘導物質は、TLR および他の病原体認識受容体を介して作用する病原体およびその産物です。古典的な誘導物質は細菌 LPS です。同時に、一部の炎症誘発性サイトカイン (IL-1、TNFa) 自体は、炎症誘発性サイトカインの合成を誘導することができます。
炎症誘発性サイトカインは非常に迅速に合成および分泌されますが、このグループのさまざまなサイトカインの合成動態は同じではありません。典型的な場合（高速バージョン）、mRNA の発現は誘導後 15 ～ 30 分で観察され、細胞質内でのタンパク質生成物の出現は 30 ～ 60 分後、細胞外環境でのその含有量は 3 分後に最大に達します。 4 時間。特定の細胞によるサイトカインの合成は非常に短時間続きます (通常は 1 日強)。合成物質のすべてが分泌されるわけではありません。一部のサイトカインは細胞表面に発現するか、細胞質顆粒に含まれます。顆粒の放出は、サイトカインの生成と同じ活性化シグナルによって引き起こされる可能性があります。これにより、サイトカインが病変に迅速に (20 分以内に) 供給されます。
炎症誘発性サイトカインには多くの機能があります。それらの主な役割は、炎症反応の「組織化」です（図2.55）。炎症誘発性サイトカインの最も重要かつ初期の効果の 1 つは、内皮細胞および白血球自体における接着分子の発現の増加であり、これにより血流から炎症部位への白血球の移動が引き起こされます (セクション 2.3.3 を参照)。）。さらに、サイトカインは細胞の酸素代謝の増加、サイトカインやその他の炎症因子の受容体の発現、サイトカインや殺菌ペプチドなどの産生の刺激を誘導します。炎症誘発性サイトカインは主に局所的な効果をもたらします。過剰に分泌された炎症誘発性サイトカインが循環に流入すると、炎症の全身的な影響の発現に寄与し、炎症部位から離れた細胞によるサイトカインの産生も刺激されます。全身レベルでは、炎症誘発性サイトカインがタンパク質の生成を刺激します急性期、体温の上昇を引き起こす、～に作用する

米。 2.55。炎症誘発性サイトカインによって引き起こされる細胞内シグナル伝達と炎症誘発性遺伝子の活性化機構

内分泌と神経系、そして高用量では、病理学的影響の発症につながります（敗血症性ショックに似たショックまで）。
IL-1 は、11 を超える分子を含むタンパク質ファミリーの総称です。それらのほとんどの機能は不明ですが、5つの分子-IL-1a（現代の分類によると-IL-1F1）、IL-1p（IL-1F2）、IL-1RA（IL-1F3）、IL-18（ IL-1F4) および IL-33 (IL-1F11) は活性サイトカインです。
IL-1a と IL-1P は、同じ受容体と相互作用し、その効果が区別できないため、伝統的に IL-1 と呼ばれています。これらのサイトカインの遺伝子は、ヒト第 2 染色体の長腕に局在しています。それらの間のヌクレオチドレベルでの相同性は45%、アミノ酸レベルでは26%です。どちらの分子も p シート構造を持っています。6 対の逆平行 p シートが含まれており、三つ葉の形をしています。細胞は、シグナルペプチドを欠いた分子量約30 kDaの前駆体分子を合成します。これは、IL-1分子を処理する異常な方法を示しています。成熟タンパク質の分子量は約 18 kDa です。
IL-1a は 3 つの形態で存在します - 細胞内 (可溶性分子はサイトゾルに存在し、調節機能を実行します)、膜 (分子は受容体のリサイクリングと同様の機構を通じて細胞表面に送達され、膜に固定されます)、および分泌物(分子は元の形で分泌されますが、細胞外プロテアーゼによる切断というプロセシングを受け、18 kDa の活性サイトカインが形成されます)。ヒトにおける IL-1a 分子の主な変異体は膜です。この形態では、サイトカインの効果はより顕著ですが、局所的にのみ現れます。
IL-1P のプロセシングは、リソソームに存在する特殊な酵素である IL-1 転換酵素 (カスパーゼ 1) の関与により細胞内で行われます。
この酵素の活性化は、不活性カスパーゼ 1 に加えて、NLR ファミリー (セクション 2.2.3 を参照) の細胞内受容体である NOD1、NOD2、IPAF などを含む一時的な超分子構造であるインフラモソームの一部として発生します。カスパーゼの活性化1 では、PAMP によるこれらの受容体の認識が必要であり、これにより活性化シグナルが発生します。その結果、転写因子 NF-kB が形成され、炎症誘発性遺伝子が誘導され、それに含まれるインフラモソームとカスパーゼ 1 が活性化され、活性化された酵素が前駆体分子 IL-1P を切断します。分子量18 kDaのサイトカインが細胞から分泌されます。
IL-1a、IL-1P、および IL-1 受容体アンタゴニストは、多くの細胞型で自発的に発現する受容体を共有しています。細胞が活性化されると、細胞上の IL-1 の膜受容体の数が増加します。主要なものである IL-1RI には、細胞外部分に 3 つの免疫グロブリン様ドメインが含まれています。その細胞内部分は TIR ドメインであり、同様の TLR ドメインと構造的に類似しており、同じシグナル伝達経路を引き起こします (セクション 2.2.1 を参照)。これらの受容体の数は少ない（細胞あたり 200 ～ 300）ですが、IL-1 に対して高い親和性を持っています（Kd は 10 ～ 11 M）。別の受容体である IL-1RII は、細胞質部分にシグナル成分が欠如しており、シグナルを伝達せず、おとり受容体として機能します。 TLR (MyD88、IRAK、TRAF6 など) と同じ因子が IL-1RI からのシグナル伝達に関与し、同様の結果、つまり転写因子 NF-kB と AP-1 の形成をもたらし、同じ遺伝子セットです (図 2.12 を参照)。これらの遺伝子は、炎症誘発性サイトカイン、ケモカイン、接着分子、殺菌性食細胞を提供する酵素、およびその産物が炎症反応の進行に関与する他の遺伝子の合成に関与しています。 IL-1 によって分泌が誘導される産物には、IL-1 自体も含まれます。この場合、正のフィードバックループがトリガーされます。
IL-1 の標的は体内のあらゆる細胞である可能性があります。その影響は、内皮細胞、あらゆる種類の白血球、軟骨および骨組織の細胞、滑膜および上皮細胞、および多くの種類の神経細胞に最も大きく影響します。 IL-1 の影響下で、100 を超える遺伝子の発現が誘導されます。その参加により、50 を超える異なる生物学的反応が実現されます。 IL-1 の主な効果は、白血球の遊走とその貪食作用および殺菌作用の活性化を引き起こします。それらはまた、凝固系および血管緊張にも影響を及ぼし、炎症部位における血行力学の特徴を決定します。 IL-1 は、自然免疫だけでなく獲得免疫の細胞にも多面的な影響を及ぼし、通常は両方の発現を刺激します。
IL-1 には多くの全身効果があります。肝細胞による急性期タンパク質の産生を刺激し、視床下部の体温調節中枢に作用すると発熱を引き起こし、炎症過程の全身症状（倦怠感、食欲減退、食欲不振など）の発症に関与します。眠気、無力感）、これは中枢神経系に対するIL-1の影響に関連しています。 IL-1 は、コロニー刺激因子の受容体の発現を増強することにより、造血の増加を促進します。これは、その放射線防護効果に関連しています。 IL-1は、骨髄からの白血球、主に未熟なものを含む好中球の放出を刺激し、炎症時の白血球増加症の出現と白血球の式の左へのシフト（未熟な細胞の蓄積）を引き起こします。 IL-1の影響は自律神経機能に影響を与え、さらにはより高度な神経活動（行動反応の変化など）にも影響を与えます。 IL-1 の標的は軟骨細胞や骨細胞であることもあります。これは、IL-1 が関与する場合に軟骨や骨の破壊を引き起こす能力と関連しています。炎症過程その逆は、病理学的組織の過形成（関節リウマチにおけるパンヌス）です。 IL-1 の有害な影響は、敗血症性ショック、関節リウマチにおける関節損傷、およびその他の多くの病理学的過程にも現れます。
細菌産物の IL-1 効果の重複は、病原体の蔓延を伴わずに病原体の活性化効果を繰り返し再現する必要性に関連しています。微生物は、侵入部位のすぐ近くにある細胞、主に局所マクロファージのみを刺激します。その後、同じ効果が IL-1p 分子によって何度も複製されます。 IL-1 によるこの機能の実行は、活性化 (主に炎症部位で起こる) による体のほぼすべての細胞による IL-1 受容体の発現によって促進されます。
IL-1 受容体アンタゴニスト (IL-1RA) は、IL-1a および IL-1P と相同です (相同性はそれぞれ 26% および 19%)。 IL-1 受容体と相互作用しますが、細胞内にシグナルを伝達することはできません。その結果、IL-1RA は IL-1 の特異的アンタゴニストとして機能します。 IL-1RA は IL-1 と同じ細胞によって分泌されます。このプロセスにはカスパーゼ 1 の関与は必要ありません。IL-1RA の産生は IL-1 の合成と同じ因子によって誘導されますが、その一部はマクロファージと肝細胞によって自発的に生成されます。その結果、この因子は血清中に常に存在します。これはおそらく、急性炎症中に大量に産生される IL-1 の全身作用による悪影響を防ぐために必要であると考えられます。組換え IL-1RA は現在、医薬品慢性炎症性疾患（関節リウマチなど）の治療に
IL-18 は、IL-φ に関連する炎症誘発性サイトカインです。これは、カスパーゼ 1 の関与により変換される前駆体としても合成されます。受容体と相互作用し、その細胞質部分には TIR ドメインが含まれており、NF-κB の活性化につながるシグナルを伝達します。その結果、すべての炎症誘発性遺伝子が活性化されますが、その活性化は IL-1 の作用下ほど顕著ではありません。 IL-18の別の特性は、細胞によるIFNγ合成の誘導(特にIL-12との組み合わせ)である。 IL-12 が存在しない場合、IL-18 は IFNγ アンタゴニスト IL-4 の合成を誘導し、アレルギー反応の発症を促進します。 IL-18 の作用は、液相で IL-18 に結合する可溶性アンタゴニストによって制限されます。
IL-33 は構造的に IL-18 と非常によく似ています。 IL-33 のプロセシングはカスパーゼ 1 の関与によっても行われます。ただし、このサイトカインは、実行する機能において IL-1 ファミリーの他のメンバーとは異なります。 IL-33 の作用の特異性は、主に、その受容体が Ig2 細胞上で選択的に発現されるという事実によるものです。これに関して、IL-33 は、β2 サイトカイン IL-4、IL-5、IL-13 の分泌とアレルギープロセスの発症を促進します。顕著な炎症促進効果はありません。
腫瘍壊死因子 a (TNFa または TNFa) は、免疫学的に重要なタンパク質の別のファミリーのメンバーです。これは、広範囲の活性を持つ炎症促進性サイトカインです。 TNFaはβプリーツ構造をしています。これは、分子量 27 kDa の機能的に活性な膜分子プロ TNFα として合成され、II 型膜貫通タンパク質です (つまり、その N 末端部分が細胞内に向けられています)。タンパク質分解の結果、分子量 17 kDa の可溶性モノマーが細胞外ドメインに形成されます。 TNFα モノマーは、分子量 52 kDa の三量体を自発的に形成します。これは、このサイトカインの主な形態を表します。三量体はベル型の形状をしており、サブユニットは 3 つの受容体結合部位を含む C 末端で接続されていますが、N 末端は互いに接続されておらず、受容体との相互作用に関与しません（したがって、、サイトカインの機能の実行において）。酸性の pH 値では、TNFa はα-ヘリックス構造を獲得し、その機能の一部に変化、特に細胞毒性の増加を引き起こします。 TNF は、TNF スーパーファミリーの分子の大きなファミリーの原型的なメンバーです (表 2.31)。これには、リンホトキシン a および b (最初のリンホトキシンのみ可溶型で存在します) に加え、細胞間相互作用に関与する多くの膜分子 (CD154、FasL、BAFF、OX40-L、TRAIL、APRIL、LIGHT) が含まれます。これらについては、以下で説明します。さまざまな文脈。現代の命名法によれば、スーパーファミリーのメンバーの名前は、略語 TNFSF とシリアル番号 (TNFa の場合は TNFSF2、リンホトキシン a の場合は TNFSF1) で構成されます。
表2.31。腫瘍壊死因子とその受容体ファミリーの主要メンバー

因子（リガンド）	クロモソマ	分子量、kDa	受容体
TNFα (TNFSF2)	6r	17; トリマー - 52; グリコシル化型 - 25.6	TNF-R1、TNF-R2 (TNFRSF1、TNFRSF2)
リンホトキシン (TNFSF1)	6r	22,3	TNF-R1、TNF-R2
リンホトキシン B (TNFSF3)	6r	25,4	LTp-R (TNFRSF3)
OX-40L (TNFSF4)	1q	34,0	OX-40 (TNFRSF4; CD134)
CD40L (TNFSF5; CD154)	経験値	39,0	CD40 (TNFRSF5)
FasL (TNFSF6; CD178)	1q	31,5	Fas/APO-1 (CD95) (TNFRSF6)
CD27L (TNFSF7、CD70)	19p	50,0	CD27 (TNFRSF7)
CD30L (TNFSF8)	9q	40,0	CD30 (TNFRSF8)
4-1BBL (TNFSF9)	19p	27,5	4-1BB (TNFRSF9; CD137)
トレイル (TNFSF10)	3q	32,0	VK4b VK5
4月 (TNFSF13)	17p	27,0	BCMA、TACI
ライト (TNFSF14)	16q	26,0	HVEM (TNFRSF14)
GITRL (TNFSF18)	1p	22,7	GITR (TNFRSF18)
BAFF (TNFSF20)	13	31,2	BAFFR、TACI、BCMA

IL-1 と同様に、TNFα の主な生産者は単球とマクロファージです。また、好中球、内皮細胞および上皮細胞、好酸球、マスト細胞、B リンパ球および T リンパ球が炎症過程に関与する場合、これらからも分泌されます。 TNFα は、他の炎症誘発性サイトカインよりも早く、炎症誘発後 20 ～ 30 分で血流中で検出されます。これは、細胞による分子の膜形態の「脱落」に関連しており、おそらくは、次のような TNFα の放出にも関連しています。顆粒の中身の一部です。
TNFa とリンホトキシン a に共通する TNF 受容体には 2 種類あり、分子量がそれぞれ 55 kDa と 75 kDa の TNFRI (腫瘍壊死因子受容体 I 由来) と TNFRII です。 TNFRI は赤血球を除く体のほぼすべての細胞に存在し、TNFRII は主に免疫系の細胞に存在します。 TNFR は、細胞相互作用および細胞死 (アポトーシス) の誘導に関与する分子を含む大きなファミリーを形成します。ＴＮＦＲＩに対するＴＮＦαの親和性は、ＴＮＦＲＩＩよりも低い（それぞれ、約５×１０−１０Ｍおよび５５×１０−１１Ｍである。ＴＮＦα三量体が結合すると、シグナル伝達に必要なその受容体の三量体化が起こる。
これらの受容体からのシグナル伝達の特徴は、その細胞内部分の構造によって主に決定されます。 TNFRI の細胞質部分はいわゆるデスドメインで表され、そこからアポトーシス機構の活性化につながるシグナルが受信されます。 TNFRII にはデスドメインがありません。 TNFRI からのシグナル伝達は、同じくデスドメインを含むアダプタータンパク質 TRADD (TNFR 関連デスドメイン) および FADD (Fas 関連デスドメイン) の関与によって起こります。アポトーシスの発症につながる経路（カスパーゼ 8 またはセラミド合成の活性化による）に加えて、因子 TRAF2/5 および RIP-1 の関与により活性化されるシグナル伝達経路がさらにいくつかあります。これらの因子の最初のものは、NF-κB因子の活性化に至る経路に沿ってシグナルを伝達します。炎症誘発性遺伝子の古典的な誘導経路に沿って行われます (図 2.55 を参照)。 RIP-1 因子によって活性化されるシグナル伝達経路は、最終産物である転写因子 AP-1 による MAP カスケードの活性化をもたらします。この因子には、細胞の活性化を確実にし、アポトーシスの発生を防ぐ遺伝子が含まれます。したがって、細胞の運命は、TNFαのTNFRIへの結合によって引き起こされるアポトーシス促進機構と抗アポトーシス機構のバランスによって決定されます。
TNFα機能の実現は主にTNFRIを介した作用に関連しており、対応する遺伝子をオフにすることは重度の免疫不全症の発症につながりますが、TNFRII遺伝子の不活性化の影響は重要ではありません。炎症反応のピーク時には、TNFα受容体が膜から「剥がれ」て細胞間空間に入り、そこでTNFαと結合して抗炎症効果をもたらします。これによると可溶性形態 TNFR は慢性炎症性疾患の治療に使用されます。可溶性TNFRIIに基づく薬剤が臨床的に最も効果的であることが判明した。
IL-1 と同様に、TNFa は接着分子の発現、炎症誘発性サイトカインやケモカイン、急性期タンパク質、貪食細胞酵素などの合成を強化します。 IL-1 とともに、TNFα はすべての主要な局所的症状および一部の全身性炎症症状の形成に関与しています。内皮細胞を活性化し、血管新生を刺激し、遊走を促進し、白血球を活性化します。 TNFα は、IL-1 よりも大きく、リンパ球の活性化と増殖に影響を与えます。 IFNγと組み合わせると、TNFαは食細胞内のNOシンターゼの活性を誘導し、その殺菌能力を大幅に高めます。 TNFa は線維芽細胞の増殖を刺激し、創傷治癒を促進します。 TNFαの局所産生が増加すると、組織損傷プロセスが優勢になり、出血性壊死の発症によって現れます。さらに、TNFa はリポタンパク質リパーゼの活性を抑制するため、脂肪生成が弱まり、悪液質の発症につながります (TNFa の元の名前の 1 つはカケキシンです)。たとえば高用量の細菌性スーパー抗原の影響下で、TNFαの放出が増加し、循環内に蓄積すると、敗血症性ショックといった重篤な病状の発症を引き起こします。したがって、保護機能の実行と恒常性の維持を目的とした TNFα の作用は、重篤な毒性作用 (局所的および全身的) を伴う可能性があり、多くの場合死につながります。
IL-6 - 炎症誘発性サイトカイン幅広い行動。また、IL-6 自体に加えて、オンコスタチン M (OSM)、白血病抑制因子 (LIF)、毛様体神経栄養因子 (CNTF)、カルディオトロピン 1 (CT-1) などのサイトカインファミリーの原型因子としても機能します。）、IL-11およびIL-31。 IL-6 の分子量は 21 kDa です。 IL-6 は、単球およびマクロファージ、内皮細胞、上皮細胞、グリア細胞、平滑筋細胞、線維芽細胞、Th2 T リンパ球、および多くの腫瘍細胞によって産生されます。骨髄細胞による IL-6 の産生は、TLR と微生物およびその産物との相互作用によって、また IL-1 および TNFα の影響下で誘導されます。さらに、2時間以内に血漿中のIL-6の含有量は1000倍に増加します。
IL-6 ファミリーのすべての因子の受容体には、体のほぼすべての細胞に存在する共通の構成要素である gp130 鎖が含まれています。受容体の 2 番目の構成要素はサイトカインごとに異なります。特定の IL-6 受容体鎖 (gp80) はこのサイトカインへの結合に関与しますが、gp130 はチロシンキナーゼ Jak1 および Jak2 に関連しているためシグナル伝達に関与します。 IL-6 が受容体と相互作用すると、次の一連のイベントが引き起こされます: IL-6 モノマーが gp80 鎖と相互作用し、複合体の二量体化が起こり (2 つのサイトカイン分子 - 2 つの gp80 鎖)、その後 2 つの gp130 鎖が複合体に結合します。ジャキナーゼのリン酸化を引き起こします。後者はSTAT1およびSTAT3因子をリン酸化し、二量体化して核内に移動し、標的遺伝子のプロモーターに結合します。 gp80 鎖は細胞から簡単に洗い流されます。遊離型では、サイトカインと相互作用してサイトカインを不活化します。 IL-6 の特異的阻害剤として作用します。
IL-6 は、炎症の局所症状のほぼ全範囲の誘発に関与しています。単球やリンパ球を誘引するCCケモカインの産生を増強し、好中球を誘引するCXCケモカインの産生を弱めることにより、食細胞の遊走に影響を与えます。 IL-6 の炎症誘発効果は、IL-1 や TNFα の効果よりも顕著ではありませんが、対照的に、IL-6 は炎症誘発性サイトカイン (IL-1、TNFα、IL-6) およびケモカインの産生を増強せず、むしろ阻害します。炎症過程に関与する細胞による。したがって、IL-6 は炎症促進性サイトカインと抗炎症性サイトカインの特性を兼ね備えており、炎症反応の発生だけでなく、炎症反応の制限にも関与しています。
IL-6 は、肝細胞における急性期タンパク質遺伝子の発現を誘導する主な因子です。 IL-6 は、幹細胞の増殖や分化など、造血のさまざまな段階に影響を与えます。これは未熟形質細胞の成長因子として機能し、体液性免疫応答を大幅に強化します。 IL-6 は T リンパ球にも影響を及ぼし、細胞傷害性 T 細胞の活性を高めます。
IL-17 および関連サイトカイン。 IL-17 種を含むサイトカインのグループは、特に自己免疫プロセスにおける、特定の有害な形態の炎症反応の発生に関与する特殊なタイプのヘルパー T 細胞、Th17 の発見により、広く注目を集めています。セクション 3.4.3.2)。適応免疫応答におけるこれらのサイトカインの役割については以下で説明します。ここではサイトカインの一般的な説明のみを行い、自然免疫反応におけるサイトカインの役割について簡単に考察します。
IL-17 ファミリーには、A から F の文字で指定される 6 つのタンパク質が含まれます。IL-17A および IL-17F は、炎症促進性サイトカインの特性を持っています。これらは、ジスルフィド結合によって結合されたホモ二量体です。それらの分子量は17.5 kDaです。これらのサイトカインは、前述の Th17 のほか、CD8+ T 細胞、好酸球、好中球によって産生されます。 IL-23 は、Th7 細胞の発生と IL-17 の産生を刺激します。
IL-17 の受容体は、上皮細胞、線維芽細胞、免疫系の細胞、特に好中球などの多くの細胞によって発現されます。 IL-17 と受容体との相互作用の主な結果は、他の炎症誘発性サイトカインの作用と同様、NF-κB 因子の誘導と多数の NF-κB 依存性炎症遺伝子の発現です。
IL-17 (IL-23 と同様) の重要な生物学的効果の 1 つは、好中球の恒常性の維持です。これらのサイトカインは、G-CSF の産生を刺激することにより好中球の産生を増強します。この場合、IL-17 と IL-23 の産生の増減は末梢組織の好中球の数によって制御されます。アポトーシスの結果としてこれらの細胞の数が減少すると、サイトカインの産生が増加します。
IL-17 の炎症誘発効果は、主に他のサイトカイン (IL-8、IL-6、γ-CSF、多くのケモカイン) の産生増加と接着分子の発現によって実現されます。 IL-17またはIL-23のトランスジェニックマウスは、さまざまな臓器における好中球、好酸球、マクロファージおよびリンパ球の浸潤を伴う間質性の全身性慢性炎症を発症します。これらのサイトカインは、慢性自己免疫疾患の発症に主導的な役割を果たすことが認識されています。
IL-12ファミリー
IL-12 は、NK 細胞を活性化し、T リンパ球の増殖を誘導し、IFNγ 合成を誘導する能力によって同定されました。 IL-12 は、（その主な産生細胞である樹状細胞と同様に）自然免疫と適応免疫の間の橋渡しとして機能するため、自然免疫系の細胞によって産生されるサイトカインの中で特別な位置を占めています。一方、IL-12 は IL-12-IFNγ タンデムの一部であり、細胞内病原体に対する免疫防御において重要な役割を果たします。
IL-12 は、p40 サブユニットと p35 サブユニットからなる二量体です。その総分子量は 75 kDa です。 IL-12 の機能活性は、その p40 サブユニットに関連しています。「フルスケール」IL-12 は、活性化された単球、マクロファージ、骨髄樹状細胞、好中球、およびバリア組織の上皮細胞によって分泌されます (これらは、IL-12p35 および IL-12p40 サイトカインサブユニットの両方を産生します)。体のほとんどの細胞は、機能的に不活性なサブユニット Ig-12p35 のみを合成します。細胞によって分泌される IL-12 ヘテロ二量体の量は、p35 サブユニットによって制限されます。 IL-12p40 は過剰に合成され、二量体化して、IL-12 アンタゴニストおよび化学誘引物質として作用するホモ二量体を形成することがあります。 IL-12 産生の誘導物質は、主に TLR およびその他のパターン認識受容体によって認識される病原体です。 IL-12の産生は、IL-1、IFNγのほか、CD40-CD154およびTNFRファミリーの他の分子ペアによって媒介される細胞間相互作用によって増強されます。
IL-12 受容体は、NK 細胞、活性化 Th1 細胞、細胞傷害性 T リンパ球で最も強く発現され、樹状細胞ではそれほど強く発現されません。活性化された T 細胞による IL-12 受容体の発現は、IL-12、IFNγ、IFNa、TNFα、および CD28 受容体を介した共刺激によって増強されます。 IL-12 の受容体は、サブユニット IL-12RP1 (100 kDa) と IL-12RP2 (130 kDa、CD212) によって形成される二量体で、分子量 85 kDa のタンパク質が結合しています。 P1 鎖と p2 鎖は両方とも IL-12 の結合に関与していますが、IL-12RP2 サブユニットは主にシグナル伝達に関与しています。 Pj 鎖の細胞内ドメインは JAK2 キナーゼと関連付けられ、P2 鎖の細胞内ドメインは Tyk2 キナーゼと関連付けられます。キナーゼは転写因子 STAT1、STAT3、STAT4、STAT5 をリン酸化します。
IL-12の主な機能は、細胞傷害性リンパ球(NKおよびT)を刺激し、Th1細胞の分化を誘導する能力(セクション3.4.3.1を参照)により、細胞内病原体に対する細胞防御機構を誘発することである。 IL-12 はすでに NK 細胞と NKT 細胞に作用します。初期段階免疫プロセス、NK細胞の増殖と細胞傷害活性の増加、そしてその後の細胞傷害性Tリンパ球とこれらすべての細胞によるIFNγの合成。やや後に、IL-12はTh1細胞の分化を誘導し、Th1細胞もIFNγを産生する。Ｔｈ１細胞の誘導のための条件は、活性化されたＣＤ４＋Ｔ細胞によるＩＬ－１２ＲＰ２受容体サブユニットの予備発現である。この後、細胞はIL-12に結合する能力を獲得し、STAT4因子の活性化につながり、Th1細胞に特徴的な遺伝子の発現を調節します（発現にはT-bet転写因子の作用がより重要です）。 IFNG 遺伝子の）。同時に、IL-12はIg2細胞の分化を抑制し、細胞の生産を弱めます。
IgE および IgA クラスの B シリーズ抗体。 IL-12 は樹状細胞およびその他の APC に作用して、共刺激分子 (CD80/86 など) および APC の MHC-II 産物の発現を誘導します。したがって、IL-12 は自然免疫と適応免疫の間の接続の役割を果たし、細胞内病原体や腫瘍に対する防御を担う免疫機構を強化します。
IL-12 ファミリーには、IL-23、IL-27、および IL-35 が含まれます。これらのサイトカインはヘテロ二量体です。IL-23は2つのサブユニットIL-23p19とIL-12p40（対応するIL-12サブユニットと同一）によって形成され、IL-27はEbi3とIL-27p28サブユニットによって形成され、IL-35はEbi3によって形成されます。およびIL-12p35サブユニット。これらのサイトカインは主に樹状細胞によって産生されます。 IL-12 ファミリーのサイトカインの産生は、病原体、特に GM-CSF に存在する PAMP およびサイトカインによって引き起こされます。
IL-23 の受容は 2 つの異なる構造によって行われます。IL-12p40 サブユニットは IL-12 の受容体鎖によって認識され、IL-23p19 サブユニットは特殊な受容体 IL-23R によって認識されます。 STAT4 は、IL-23 からのシグナル伝達において主要な役割を果たします。 IL-27 の受容体は、分子 WSX-1 (IL-12R の p2 サブユニットの相同体) および gp130 (IL-6 ファミリーのサイトカインの受容体の一部であるポリペプチド鎖) を活性化します。
IL-12 と同様に、IL-23 および IL-27 は主に CD4+ T 細胞に作用し、Th1 経路に沿った分化を促進します。 IL-23 の特徴は、メモリー T 細胞に対する主な効果と、Th17 型 T ヘルパー細胞の発達をサポートする能力です。 IL-27 は、活性化された CD4+ T 細胞だけでなく、休止状態の CD4+ T 細胞の増殖も誘導する能力が、ファミリー内の他の 2 つのサイトカインとは異なります。最近、IL-27 および IL-35 の Ebi3 サブユニットが重要な制御性 T 細胞因子 FOXP3 の標的であるため、IL-27 および IL-35 が制御 (サプレッサー) 因子として機能することが示されました。
コロニー刺激因子 (CSF) (表 2.32) またはヘマトポエチンは、GM-CSF、G-CSF、および M-CSF の 3 つのサイトカインによって表されます。 IL-3 (Multi-CSF) は機能的にはそれらに近いものです。これらの因子は、適切な組成の造血細胞のコロニーのインビトロ増殖を支援する能力によって最初に同定されたため、コロニー刺激因子と呼ばれます。 IL-3 は、リンパ球系を除く造血細胞のあらゆるコロニーの成長をサポートするため、最も幅広い作用範囲を持っています。 GM-CSF は、顆粒球と単球の混合コロニーと、顆粒球と単球/マクロファージの別々のコロニーの両方の増殖をサポートします。 G-CSF と M-CSF は、それぞれのコロニーの成長と分化をサポートするように特化されています。これらの要因は生存と増殖を確実にするだけではありません造血細胞これらのタイプの細胞を活性化することができますが、すでに成熟した分化細胞（M-CSF - マクロファージ、G-CSF - 好中球）を活性化することもできます。 M-CSF は単球のマクロファージへの分化に関与し、単球の樹状細胞への分化を阻害します。 G-CSF は、造血の顆粒球枝に対する効果に加えて、骨髄から血流への造血幹細胞の動員を引き起こします。
表2.32 コロニー刺激因子の特徴

名前ション	クロモソーマ	分子量、kDa	細胞- プロデューサー	細胞- ターゲット	レシピとり
GM-CSF	5q	22	マクロファージ、T細胞、NK細胞、間質細胞、上皮細胞	マクロファージ、好中球、好酸球、T細胞、樹状細胞、造血細胞	GM- CSFR ああ/p
G-CSF	17q	18-22		好中球、好酸球、T細胞、造血細胞	G-CSFR（1チェーン）
M-CSF	5q	45/70 (ダイマー)	マクロファージ、間質細胞、上皮細胞	マクロファージ、造血系細胞	c-Fms
幹細胞因子	12q	32	間質細胞	造血細胞、B細胞、マスト細胞	c-キット
Flt-3- リガンド	19q	26,4	間質細胞	造血細胞、マスト細胞	FLT-3

G-CSF、GM-CSF、および IL-3 は、4 つのα-ヘリックスドメインを含むヘマトポエチンとして構造的に特徴付けられます。それらの受容体は 2 つのポリペプチド鎖を含み、ヘマトポエチン受容体ファミリーに属します。 M-CSF は他の CSF とは異なります。これは二量体分子であり、可溶型と膜結合型の両方で存在します。その受容体には細胞外 Ig 様ドメインとチロシンキナーゼ活性を持つ細胞内ドメインがあります (この癌原遺伝子キナーゼ c-Fms の名前が受容体全体に移されることもあります)。 M-CSF が受容体に結合すると、受容体は二量体化し、キナーゼを活性化します。
コロニー刺激因子は、単球/マクロファージだけでなく内皮細胞や線維芽細胞によっても産生されます。 GM-CSF と IL-3 も T リンパ球によって合成されます。細菌産物（パターン認識受容体を介した）および炎症促進性サイトカインの影響下で、コロニー刺激因子の合成と分泌が大幅に増加し、骨髄造血の増加につながります。顆粒球生成は特に強く刺激され、未熟細胞を含む細胞の末梢への移動が加速されます。これにより、炎症に非常に特徴的な、右へのシフトを伴う好中球性白血球増加症の図が作成されます。 GM-およびG-CSFをベースにした製剤は以下の分野で使用されます。臨床実践細胞毒性効果（放射線照射、腫瘍疾患の治療における化学療法など）によって弱められた顆粒球生成を刺激します。 G-CSF は造血幹細胞を動員するために使用され、続いて誘発白血腫を使用して障害された造血を回復します。
幹細胞因子 (SCF - 幹細胞因子、c-kit リガンド) は、骨髄間質細胞 (線維芽細胞、内皮細胞) によって分泌されるだけでなく、他の種類胚発生中の細胞。 SCFは膜貫通型の可溶性分子として存在します（後者は細胞外部分のタンパク質分解的切断の結果として形成されます）。 SCFは血漿中に検出されます。その分子には 2 つのジスルフィド結合があります。 SCF 受容体 - c-Kk - はチロシンキナーゼ活性を有し、構造的には Flt-3 および c-Fms (M-CSF 受容体) に似ています。 SCFが結合すると、受容体の二量体化とリン酸化が起こります。信号送信は、PI3K と MAP カスケードの参加によって行われます。
SCF 遺伝子とその受容体の変異は長い間報告されてきました (鋼変異)。マウスでは、毛色の変化と造血の破壊によって現れます。因子の膜形態の合成を妨害する変異は、胚の発生に重大な欠陥を引き起こします。 SCFは、他の因子とともに、造血幹細胞の生存率の維持に関与し、その増殖を確実にし、造血の初期段階をサポートします。 SCFは赤血球生成と発育にとって特に重要です肥満細胞、DN1 および DN2 段階の胸腺細胞の成長因子としても機能します。
構造と生物学的活性の点で、Flt-3L 因子 (Fms 様チロシンキナーゼ 3 リガンド) は SCF に似た特性を持ち、他の因子と組み合わせることで骨髄造血と B リンパ球の発達の初期段階をサポートします。 SCFは白血病性骨髄芽球の成長因子としての役割を果たします。
ケモカインは、炎症および自然免疫における重要な体液性因子を表しており、白血球走化性の説明で上記で論じられている(セクション2.3.2を参照)。

サイトカインの効果は近くの細胞に向けられます。 サイトカイン: 一般情報。 サイトカインとは

導入

一般情報

1.サイトカイン

機能分類:

サイトカイン受容体の分類

サイトカインの効果は近くの細胞に向けられます。サイトカイン: 一般情報。サイトカインとは