Введение к работе
Актуальность проблемы. Формирование иммунного ответа сопровождаете: взаимодействием основных гомеостатических систем: иммунной, кроветворной нейроэндокринной. В последние годы опубликовано достаточное количество работ, которы< свидетельствуют о существовании механизмов взаимодействия иммунной, эндокринной і нервной системы (Абрамов В.В. 1988.; Абрамов В.В. 1991.; Абрамов В.В., и соавт., 2001. Девойно Л.В., Ильюченок Р.Ю. 1993.; Козлов В.А., и соавт. 1982.). Проблема изучена механизмов, принципов, закономерностей и значения для организма человек; взаимодействия иммунной, эндокринной и нервной систем является ключевой в биологии I медицине, имеющей как теоретическое, так и прикладное зачение. В настоящее врем: общеизвестны достижения в исследовании гормонального контроля иммунного ответ (Корнева Е. А. и соавт. 1984.) и механизмов взаимодействия иммунной и гемопозтическоі систем (Козлов В.А., и соавт. 1982.) поведенческих реакций, связанных і моноаминергическими системами и иммунных реакций. (Зозуля А.А., Пацакова Э. 1986. Идова Г.В., и соавт. 2000.; Трекова Н.А1999.; Девойно Л.В., Ильюченок Р.Ю. 1993.; Евсееі В.А., и соавт., 2001.)
Несмотря на вышеизложенное, комплексные механизмы интеграции иммунной гемопоэтической и нейроэндокринной систем, особенно на молекулярно-биологическо» уровне, требуют дальнейшего изучения.
Так, формирование клона иммунокомпетентных клеток (ИКК) в процессе иммунной ответа сопровождается процессами пролиферации и дифференцировки гемопоэтически; предшественников костного мозга. При иммунизации эритроцитами барана наряду с ИИ активируется эритроидный росток. (Гайдуль К.В., 1986.; Цырлова И.Г. 1987.). Регуляци пролиферации гемопоэтических предшественников и ИКК осуществляется одними и темі же цитокинами: ИЛ-1, ИЛ-4, ИФН-у, эритропоэтин (ЭП). Влияние цитокинов иммунноі системы на гемопоэтическую систему опосредуется как цитокинами, стимулирующи» эритропоэз : ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-6, так и подавляющими эритропоэз цитокинами: ИЛ-1, ФНО-а ИФН-у, ( Ogawa М. 1993.).
Эти данные свидетельствуют о ключевой роли цитокинов в интеграции иммунной і гемопоэтической систем в процессе иммуногенеза. Хорошо известно о регуляторной ролі нервной системы в регуляции иммунного ответа и лимфоидной системы в целом (Абрамо; В.В. 1988. ; Абрамов В.В. 1991.; Абрамов В.В., 2001.; Акмаев И.Г. 1996. Девойно Л.В. Ильюченок Р.Ю. 1993; Корнева Е. А. и соавт. 1984.; Husband А, 1995; Blalock J., 1994). I последние десятилетия интенсивно исследуются механизмы взаимодействия этих систем подтверждением этого взаимодействия является то, что строма и паренхима лимфоидньг. органов имеет богатое представительство афферентных и эфферентных нервных окончаний При этом ИКК и нервные окончания образуют своеобразные синапсы, активирующиеся npi изменении мембранного потенциала указанных клеток, а также при воздействии н; мембрану нейронов цитокинов, продуцирующихся ИКК (Веселовский Н. С, Федулова С. А 1983.). Известно также, что активированные Т-лимфоциты и моноциты способны проникаті через неповрежденный гематоэнцефалический барьер. Кроме того, ИКК способні продуцировать множество гуморальных факторов (интерлейкины, гормоны, нейропептидь интерфероны, гистамин), которые с током крови проникают в ЦНС (Crowe R.R., Noyes R 1987). В ответ на импульсы из иммунной системы изменяется продукция рилизинг-факторо в гипоталамусе, что, например, инициирует работу гипоталамо-гипофизарнс надпочечниковой оси. В свою очередь, нейромедиаторы симпатического (СО) парасимпатического отделов (ПО) вегетативной нервной системы (ВНС), а так» нейропептиды влияют на пролиферацию, дифференцировку ИКК и в целом иммунный отв< в организме. Указанное влияние имеет место, поскольку иммунные клетки нес; специфические рецепторы к нейромедиаторам СО и ПО ВНС. Например, на клеткг моноцитарно-макрофагального звена, Т- и В-лимфоцитах обнаружены а, р-адренорецепторі
і также H- и М-холинорецепторы (Abrass С.К., et al., 1985; button J.D., et al., 1993.; Puren U.,et al., 1999. )
Изучение процессов межсистемных взаимодействий в основном сводится к изучению
>егуляторных—влияний — со— стороны ЦНС на иммунную систему.^ Причем,
іейроиммуномодуляция в настоящее время ограничивается в основном исследованием рункций гипоталамических центров в регуляции иммунного ответа и сравнительно мало ізвестно о роли полушарий головного мозга в этих процессах. Немногочисленные работы іемонстрируют неодинаковое влияние противоположных полушарий головного мозга на рункциональную активность иммунной системы (Neveu P.J., 1990; Renoux G., 1991). И еще /іенее изучено влияние иммунной системы на ЦНС, причем воздействие иммунной системы іа асимметрию полушарий головного мозга остается практически не гаученным. Іродемонстрирована функциональная асимметрия дофаминергических систем ЦНС Delaplaque В. et al., 1993; Delrue С. et al., 1994), изменяющаяся при введении антигенов. )днако маловероятно, что только моноаминергичсские системы головного мозга [симметрично функционируют в процессе формирования иммунного ответа. В этой связи іредставляется перспективным изучение общих для нервной и иммунной систем іиологически активных веществ - цитокинов, их распределение и роль в ЦНС при иммунном >твете.
Первоначально цитокины были охарактеризованы как факторы, секретируемые іммунокомпетентннми клетками и предназначенные для регуляции функций внутри шмунной системы. (Dinarello С.А., 1994). В настоящее время имеется много свидетельств ого, что они оказывают физиологическое регулирующее действие в головном мозге и функционируют как мессенджеры взаимодействия иммунной и нервной систем. (Dantzer R., :t al., 1999.; Jiang S., et al. 1994.; ). Выявлены изменения содержания ИЛ-1 и его рецепторов і ЦНС при активации иммунной системы (Bodmer S. et al., 1985; Takao Т. et al.,1994, 1995). Іесмотря на довольно большое количество публикаций о роли ИЛ-1 в регуляции функций ДНС, по большей части исследования в них проведены на уровне белковых продуктов, а не и уровне мРНК. До недавнего времени ничего не было известно об экспрессии гена ЭП-Р в -оловном мозге и роли самого ЭП в регуляции его функций, и лишь в последнее время тоявились отдельные публикации о нейрорегуляторной, нейропротективной роли ЭП ( sakanaka Metal.,1998).
Представленные выше данные свидетельствуют о том, что клетки иммунной, сроветворной и нервной систем экспрессируют гены общігх медиаторов и рецепторов, іричем при различных внешних воздействиях (гемо- и иммунопоэзвозмущающих) возникает этветная реакция всех этих тканей, которая опосредуется через одни и те же цитокины. Зместе с тем, изучение влияния различных факторов на функциональное состояние этих :истем и экспрессию медиаторов, регулирующих их эффекторные реакции, происходит, как іравило, отдельно, с игнорированием того факта, что на уровне организма в реализации зтвета на внешнее воздействие участвуют все указанные системы.
Отсутствие комплексных исследований по оценке влияния различных воздействий на жепрессию генов цитокинов и функциональные активности клеток кроветворной, шмунной и нервной тканей, не позволяет ответить на ряд важных вопросов: 1) изменяется |ш экспрессия генов одних и тех же медиаторов в лимфоидной, кроветворной и нервной канях при одинаковых внешних воздействиях; 2) сходен ли характер указанных изменений; ) имеется ли связь между изменениями экспрессии медиаторов с эффекторными функциями іммунной, кроветворной и нервной систем. Ответы на эти вопросы помогут лучше понять, уществует ли закономерная взаимозависимость экспрессии генов цитокинов в лимфоидной, емопоэтическои и нервной системах, т.е. единая «цитокиновая сеть», регулирующая іункционирование на этом уровне.
Для того, чтобы ответить на эти вопросы, изучалась экспрессия гена ИЛ-10 и его
ецептора 1-го типа (ИЛ-1-Р), а также гена рецептора эритропоэтина (ЭП-Р) на уровне мРНК
клетках лимфоидной, гемопоэтической и нервной тканей. Данный выбор не был
случайным. Так, ИЛ-1 - плейотропный цитокин, являющийся важным медиатором межклеточного взаимодействия кроветворной, иммунной и нервной систем, участвующий в регуляции их функций. Он обладает как местным, так и системным действием и претендует на роль универсального медиатора, с помощью которого может происходить интегрирование указанных систем при ответе на специфические стимулы.
Поскольку иммунный ответ является интегративным процессом, в котором задействованы клетки кроветворной ткани, в частности, эритроидного ростка, было интересно изучить влияние гемопозтического фактора - эритропоэтина на формирование иммунного ответа. Кроме того, в последнее время появились немногочисленные пока данные о том, что ЭП секретируется клетками нервной системы (Cunningham Е.Т., et al. 1992.: Dantzer R., et al.,1999.; Jiang S., et al., 1994.; Juul S.E. et al., 2000.; Montgomery D.W., et al., 1987.). Следовательно, и этот медиатор также претендует на роль универсального медиатора иммунной, кроветворной и нервной систем.
Таким образом, необходимо сопоставить в одном исследовании - как изменения экспрессии генов ИЛ-ір, ИЛ-1-Р и ЭП-Р в лимфоидных органах и ЦНС связаны с функциональной активностью этих органов и систем.
В связи с вышеизложенным, целью исследования было выявление закономерностей V. механизмов экспрессии генов цитокинов ИЛ-ір, ИЛ-1-Р 1-го типа и ЭП-Р в лимфоидной гемопоэтической и нервной тканях и взаимосвязи указанной экспрессии с эффекторными функциями клеток этих систем.
В рамках поставленной проблемы решались следующие задачи:
1.Определить характер экспрессии генов (ИЛ-lp, ИЛ-1-Р 1-го типа и ЭП-Р) в клеткал селезенки в процессе иммунного ответа на ЭБ и после введения ЭП.
-
Исследовать экспрессию генов (ИЛ-1р\ ИЛ-1-Р 1-го типа, ЭП-Р) в клетках костного мозге и способность последних к формированию КОЕс-8 в процессе иммуногенеза и посл< введения ЭП.
-
Установить особенности экспрессии генов (ИЛ-ір, ИЛ-1-Р 1-го типа и ЭП-Р) в клетка? головного мозга в процессе иммуногенеза и после введения ЭП, а также сопоставить их < характером поведенческих функций экспериментальных животных.
4,Выявить закономерности экспрессии генов (ИЛ-lfS, ИЛ-1-Р 1-го типа и ЭП-Р) в клетка?
селезенки, костного и головного мозга в процессе иммуногенеза и после введения ЭП j
мышей (CBAxC57Bl)Fl.
5.Исследовать уровень мРНК ИЛ-ір, ИЛ-1-Р 1-го типа и ЭП-Р в контралатеральны?
полушариях головного мозга иктактных животных (мышей), в процессе иммуногенеза f
введения ЭП.
б.Определить кинетику экспрессии мРНК ИЛ-ір в полушариях головного мозга и органа?
иммунной системы (селезенке) при периферическом введении Т-независимого антигеш
(липополисахарида) и Т-зависимого антигена (эритроцитов барана).
7.Исследовать роль афферентных нервов в регуляции экспрессии гена ИЛ-ір в полушария?
головного мозга и иммунной системе. Изучить роль простагландинов на экспрессию мРНЇ
ИЛ-ір в полушариях головного мозга и селезенке.
8.Исследовать влияние введения ИЛ-ір на экспрессию мРНК ИЛ-ір в полушария
головного мозга и селезенке.
Основные результаты исследования и их новизна:
Научная новизна работы заключается в том, что впервые установлены закономерное! экспрессии генов (ИЛ-ір, ИЛ-1-Р 1-го типа, ЭП-Р) в клетках иммунной, гемопоэтической нервной тканей в процессе иммунопоэз и гемопоэз возмущающих воздействий.
Показано, что увеличение количества антителообразующих клеток (АОК) после введения рекомбинантного ЭП сопровождается увеличением экспрессии генов (ИЛ-1-Р 1-го типа и ЭП-Р) в клетках селезенки.
Обнаружено, что увеличение колониеобразующей способности костного мозга, оцениваемой по формированию КОЕс-8 после введения ЭП, протекает нафоне стимуляции экспрессии мРНК ЭП-Р в клетках костного мозга.
Показано, что иммунизация ЭБ приводит к увеличению экспрессии указанных генов и не эказывает выраженного влияния на поведение мышен (CBAxC57Bl)Fl, а после введения ЭП їаблюдается значительное усиление двигательной активности на фоне подавления жспрессии генов (ИЛ-1(3, ИЛ-1-Р 1-го типа и ЭП-Р) в клетках головного мозга.
Впервые установлено, что экспрессия рецептора ЭП в клетках головного мозга изменяется в зависимости от возраста, а именно, указанная экспрессия достоверно выше у старых животных, чем у новорожденных и молодых.
Впервые установлено, что содержание мРНК ИЛ-1р\ ИЛ-1-Р 1-го типа и ЭП-Р в тротивоподожных полушариях головного мозга мышей неодинзково. Уровень экспрессии лРИК ИЛ-ір, ИЛ-1-Р 1-го типа достоверно выше в правом полушарии, а уровень экспрессии лРНК ЭП-Р в левом полушарии головного мозга, что свидетельствует о существовании «шекулярно-бнологической асимметрии мозга.
Впервые определено, что в ранний период формирования иммунного ответа на Т-(езависимый и Т-зависимый антигены происходит преобладание относительной активности іравого полушария головного мозга по параметру экспрессии мРНК гена интерлейкина-ір. "Іоказано, что это явление обусловлено разными механизмами регуляции экспрессии гена інтерлейкина-ір в правом и левом полушариях головного мозга, зависящими от типа нтигена, использованного для стимуляции иммунной системы.
Так, выявлены закономерности изменения экспрессии мРНК ИЛ-ір в контралатеральных юлушариях головного мозга в процессе активации иммунной системы антигенами разных ипов - Т-независимым (липополисахарид) и Т-зависимым (эритроциты барана). Іродемонстрировано, что эти изменения в левом полушарии не зависят от типа іспользованного антигена и проявляются в виде снижения уровня мРНК этого цитокина в іммунной системе, тогда как в правом полушарии головного мозга экспрессия мРНК ИЛ-1р ювышается главным образом при введении Т-эависимого антигена при усилении экспрессии іРНК данного гена в иммунной системе.
Показано, что блокада периферических чувствительных нервных окончаний капсаицином іриводит к повышению уровня мРНК ИЛ-1р в правом полушарии головного мозга и елезенке, но не в левом полушарии мозга мышей.
Обнаружен разный характер влияния блокады синтеза простагландинов на экспрессию іРНК гена ИЛ-ір в противоположных полушариях мозга. Продемонстрировано отсутствие лияния блокатора синтеза простагландинов - индометацина на экспрессию мРНК ИЛ-1{3 в евом полушарии головного мозга и стимулирующее действие его на уровень мРНК этого итокина в правом полушарии.
Выявлено, что цитокин интерлейкин -ір при периферическом введении оказывает гимулирующее влияние на уровень мРНК ннтерлейкина -1р. Показан эффект разных доз екомбинантного интерлейкина -ір на асимметрию экспрессии мРНК гена ннтерлейкина -ір полушариях головного мозга.
Теоретическая значимость и практическая ценность работы.
Теоретическая значимость работы заключается в определении закономеностей экспрессии знов (ИЛ-1р, ИЛ-1-Р 1-го типа и ЭП-Р) в органах лимфоидной, гемопоэтической и нервной істем в процессе иммуногенеза и после введения ЭП, свидетельствующих о существовании (иных механизмов регуляции эффекторных функций в этих тканях. Представленные інньїе имеют большое теоретическое значение, поскольку позволяют установить
существование принципиально нового явления - молекулярно-биологической асимметрии полушарий головного мозга, параметры которой зависят от активности иммунной системы. Так, показано наличие тесной взаимосвязи между состоянием иммунной системы и асимметричной экспрессией гена ИЛ-ір в левом и правом полушарии головного мозга. Полученные результаты значительно расширяют существующие представления о регуляции экспрессии генов цитокинов в центральной нервной системе, а также о процессах взаимодействия важнейших гомеостатических систем организма (нервной и иммунной гемопоэтической) в ходе антигенной стимуляции. Кроме того, работа расширяет представление о роли ЭП в модуляции иммунного ответа.
Практическая значимость работы заключается в обосновании необходимости учета изменения экспрессии одних и тех же генов и модуляции функций кроветворной и нервной систем в процессе иммунотерапевтических мероприятий, в частности при использовании иммунокоррегирующей цитокинотерапии. Выяснение конкретных биохимических маркеров функциональной активности контралатеральных полушарий головного мозга при иммуногенезе и механизмов их взаимосвязи с иммунной системой может прояснить роль контралатеральных полушарий в нейроиммунорегуляции и послужить предпосылкой для обоснованной иммунокоррекции посредством воздействия на иммунорегуляторнук функцию конкретных полушарий головного мозга.
Положення, выносимые на защиту.
-
Экспрессия изучаемых генов цитокинов связана с функциональными активностями те* тканей, в которых они экспрессируются.
-
Изменения экспрессии генов цитокинов зависят от характера возмущающего воздействия развитие иммунного ответа вызывает однонаправленные изменения экспрессии всея изучаемых генов в гемопоэтической, иммунной, нервной системах, а введение эритропоэтина приводит к изменению экспрессии генов цитокинов, имеющей свое особенности в гемопоэтической, иммунной и нервной системах.
-
Существует единая «цитокиновая сеть» общая для иммунной, гемопоэтической и нервно? систем.
Апробация материалов диссертации.
Материалы диссертации доложены и обсуждены на: 1) International Workshop "Measurement! of cytokines and their receptors in the brain".- Amsterdam, (Netherlands), October 21-22.-1994. 1 CONGRES " Cytokines as communication factors between the immune system and the centra nervous system".- Arcachon, (France), September.-ll-13.-1995. 3) 3-й 5-й отчетной сессии ИКР CO РАМН (Новосибирск 1996г.,2000г.); 4) Семинаре лаборатории нейроиммунологш (Новосибирск 2001, ,2002); 5)Съезде РНОИ (1999г. Сочи.) 6) Конференции НИИ Мозп РАМН «Актуальные вопросы функциональной межлолушарной асимметрии». Москва. 13-1^ декабря 2001г. 7) Семинаре ГУ НИИКИ СО РАМН (Новосибирск 2002). Публикации. По теме диссертации опубликовано 32 публикаци, в том числе 14 статей і центральной печати.
Объем и структура работы.
![Состояние системы цитокинов и специфического иммунного ответа у детей и подростков с туберкулезом органов дыхания в Приморском крае [Электронный ресурс]](/i/i/4478/175304.png "Состояние системы цитокинов и специфического иммунного ответа у детей и подростков с туберкулезом органов дыхания в Приморском крае [Электронный ресурс] Середа Виктор Григорьевич")
