Роль белка теплового шока 70 КДА в активации натуральных киллеров Каневский Леонид Михайлович

Введение к работе

Актуальность темы

Натуральные киллеры (NK-клетки) – это особая популяция лимфоцитов системы врожденного иммунитета, играющая важную роль в противоопухолевом и противовирусном иммунитете. NK-клетки способны оказывать прямое цитолитическое действие на трансформированные либо инфицированные клетки и принимать участие в регуляции иммунного ответа за счет продукции цитокинов. Две функционально различные субпопуляции NK-клеток, CD56^dim и CD56^bright, могут быть активированы растворимыми медиаторами либо посредством прямого межклеточного контакта. В настоящее время интенсивно изучаются вещества, вызывающие активацию NK-клеток, в первую очередь, для получения противовирусных и противоопухолевых средств. В то же время, выяснение механизмов активации и реализации эффекторных функций NK-клеток является актуальной фундаментальной научной проблемой.

В настоящее время предполагается, что нетипично локализованный белок теплового шока 70 кДа (Hsp70) оказывает стимулирующее воздействие на различные компоненты системы врожденного иммунитета, действуя в качестве «сигнала опасности» для организма. Уровень продукции этих белков, в норме выполняющих внутриклеточные шаперонные функции, сильно возрастает под действием различных стрессовых факторов. При этом в организме появляются внеклеточные и мембраносвязанные формы Hsp70. Описаны активирующие эффекты этого белка на макрофаги, дендритные клетки, Т-лимфоциты. В ряде работ показано, что как мембраносвязанный, так и экзогенный Hsp70 может активировать цитотоксичность и пролиферацию натуральных киллеров, а также вызывать положительный хемотаксис NK-клеток. В то же время, остается неясным, как влияет Hsp70 на цитокинпродуцирующую функцию NK-клеток, какая из субпопуляций NK-клеток является более чувствительной к действию Hsp70, в каких условиях реализуется действие Hsp70 на натуральные киллеры. Неясно также, какой вклад вносит присущая Hsp70 способность взаимодействовать с веществами гидрофобной природы в оказываемые этим белком иммуномодулирующие эффекты.

Таким образом, изучение и расшифровка механизмов регуляции активности NK-клеток с участием Hsp70 представляет собой актуальную задачу медицинской иммунологии.

Цель исследования: изучение роли белка теплового шока 70 кДа в функционировании NK-клеток человека, а именно анализ влияния экзогенного и экспонированного на клеточной поверхности Hsp70, а также его пептидных фрагментов, на основные эффекторные функции натуральных киллеров.

Задачи исследования:

1. Проанализировать действие экзогенного рекомбинантного белка Hsp70 на продукцию цитокинов NK-клетками.

2. Охарактеризовать продукцию IFN- в субпопуляциях NK-клеток CD56^dim и CD56^bright в ответ на Hsp70.

3. Оценить влияние экзогенного Hsp70 на цитотоксичность и экспрессию поверхностных маркеров NK-клеток.

4. Исследовать влияние Hsp70, экспонированного на поверхности клеток-мишеней, на цитотоксичность NK-клеток и продукцию цитокинов.

5. Идентифицировать пептидные фрагменты молекулы Hsp70, способные активировать NK-клетки.

6. Изучить влияние Hsp70 на опосредованную липополисахаридами активацию NK-клеток.

Работа проведена с использованием NK-клеток, выделенных из периферической крови здоровых доноров.

Научная новизна работы

В работе показана способность экзогенного Hsp70 стимулировать функциональную активность натуральных киллеров, и с помощью оригинального подхода идентифицирован пептидный фрагмент субстратсвязывающего домена Hsp70, способный усиливать продукцию цитокинов и цитолитическую функцию NK-клеток человека. Выявлены различия в действии Hsp70 на продукцию IFN- и TNF-. Субпопуляция NK-клеток CD56^bright охарактеризована как наиболее чувствительная к активирующему действию Hsp70. Обнаружен феномен активации NK-клеток под действием бактериальных липополисахаридов (LPS). Выяснено, что Hsp70 способен ингибировать индуцированную LPS цитотоксичность и продукцию цитокинов NK-клетками. Уточнено, что LPS действуют непосредственно на NK-клетки, без участия иных клеток крови. Продемонстрировано активирующее действие мембраносвязанной формы Hsp70 на продукцию цитокинов и цитолитическую активность NK-клеток в оригинальных моделях.

Практическая значимость

К настоящему времени проблема поиска эффективных средств терапии рака и вирусных инфекционных заболеваний остается актуальной. В данной работе исследован эффективный способ стимуляции NK-клеток, лимфоцитов, способных оказывать противоопухолевое и противовирусное действие. Увеличение активности NK-клеток с помощью белка Hsp70 и его пептидного фрагмента может обеспечить, таким образом, основу для развития новых подходов к иммунотерапии опухолей и инфекционных болезней человека.

Одной из важных медицинских проблем является предупреждение и лечение сепсиса. В работе продемонстрировано ингибирующее действие Hsp70 на вызываемую LPS индукцию секреции провоспалительных цитокинов, в частности, TNF-, способного вызывать системную воспалительную реакцию. Результаты настоящей работы и ряд литературных данных дают основу для разработки препаратов для предупреждения и терапии сепсиса на основе белка теплового шока 70.

Внедрение в практику

Методические рекомендации по оценке клеточной цитотоксичности и апоптоза с помощью флуорогенного субстрата каспазы-6, а также новые методические подходы к анализу малочисленных популяций лейкоцитов методом проточной цитометрии использованы при выполнении научной работы в лаборатории химии углеводов ИБХ РАН.

Апробация работы

Материалы диссертации доложены на летней научной школе по иммунологии им. Дж. Хамфри (г. Москва, 2005 г.), на XVI Европейском конгрессе по иммунологии (г. Париж, 2006 г.), на научной конференции с международным участием «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге» (2007 г.), на II Всемирной конференции по стрессу (г. Будапешт, 2007 г.), на конференции «Дни иммунологии в Сибири-2008» (г. Томск, 2008 г.), на научной конференции «VIII научная конференция иммунологов Урала» (г. Архангельск, 2009 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ.

Структура и объем диссертации

Похожие диссертации на Роль белка теплового шока 70 КДА в активации натуральных киллеров

Анализ роли белков теплового шока 70 кДа в популяции Т-лимфоцитовТарасенко Татьяна Николаевна

Адреналинзависимая регуляция экспрессии белков теплового шока 70 кДа в лимфоидных клетках [Электронный ресурс]Мурашко Дмитрий Александрович

Экзоцитоз и транслокация на клеточную поверхность белков теплового шока 70 КДА в популяциях лимфоидных клетокГусарова Галина Алексеевна

Анализ иммуномодулирующих эффектов белков теплового шока 70 кДаПономарев Александр Дмитриевич

Экспериментальный стрептококковый гломерулонефрит и миокардит: роль IgG Fc-связывающих М-подобных белков в их индукцииГаврилова Елена Анатольевна

Роль иммунологических механизмов в развитии противоопухолевого эффекта антител против белка р53Тендлер Евгений Вольфович

Аллельный полиморфизм генов транспортных белков (ТАР1/2) и генов белков теплового шока (HSP-70) при заболеваниях суставного аппаратаШевченко Алла Владимировна

Функции белков теплового шока в популяциях лимфоидных клетокСапожников Александр Михайлович

Формирование антиинфекционной и противоопухолевой защиты при стимуляции врожденного иммунитета рекомбинантным белком теплового шока-70 в экспериментеВоробьев Денис Сергеевич

Адъювантное действие рекомбинантного белка теплового шока (rHSP70) Mycobacterium tuberculosis на иммунный ответ к бактериальным и вирусным антигенам.Шевчик Юлия Сергеевна