Интерлейкин 2,  физиологические функции в организме, промышленное получение методами генной инженерии

Интерлейкин 2 (ИЛ-2). Впервые ИЛ-2 описано в 1976 г. Ранее ИЛ-2 обозначали как «Т-лимфоцитарный фактор роста», «митогенами фактор тимоцитов», «тимоцитактивувальний фактор», «тимоцитстимулювальний фактор», «хелперных фактор киллеров», «фактор, индуцирующего вторичные цитотоксические клетки »,« лимфоцитарный митогенами фактор »,« фактор дифференциации Т-клеток и НК ». Все эти названия ИЛ-2 свидетельствуют об определенном спектр его биологической активности. Ген ИЛ-2 включает 4 экзонов и находится в 4-й хромосоме. ИЛ-2 человека - это мономерный гликопротеин с молекулярной массой около 15 кД, содержит 133 аминокислотных остатках.

Зрелый ИЛ-2 формируется в процессе трансляции из предшественника ИЛ-2, который содержит 153 аминокислотных остатках, в том числе 20, которые формируют сигнальную последовательность, которая исчезает в процессе выхода молекулы ИЛ-2 из цитоплазмы. Молегкула интерлейкина содержит один дисульфидная связь, который играет решающую роль в сохранении биологической активности, в конформации молекул. Молекула ИЛ-

 2 проявляет значительную устойчивость к рН в интервале 2-10. Биологическая активность обусловлена аминокислотными остатками, которые размещены по всей длине молекулы.

 ИЛ-2 синтезируется преимущественно Т-лимфоцитами: Т-хелперами (CD4) - около 90% и Т-киллерами (CD8) - около 10% в процессе активации антигенами или митогенами. Среди Т-хелперов основными продуцентами ИЛ-2 является Тх1. НК и макрофаги также могут продуцировать ИЛ-2.

 Ил-2 человека имеет определенную видовую специфичность - он стимулирует Т-клетки мышей и крыс, но не наоборот. Активность ИЛ-2, очевидно, дублируется другими цитокинами, скорее - ИЛ-15, поскольку у мышей, лишенных гена ИЛ-2, отмечается нормальное функционирование иммунной системы.

 Экспрессия гена ИЛ-2 происходит параллельно с активацией клетки и достигает максимума через 8-16 час. In vitro ИЛ-2 секретируется через 3 - 4 ч после стимуляции, достигает максимума секреции через 8-12 ч и прекращается через 24 часов. In vivo после иммунизации максимум секреции ИЛ-2 наблюдается на 3-4-е сутки, и этот уровень сохраняется на протяжении 12 суток. Синтез ИЛ-2 активированными лимфоцитами регулируется широким набором биологически активных веществ. Так, ряд цитокинов, таких как ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО, ИФН-у, гормоны тимуса (тимозин, сывороточный фактор тимуса), лейкотриены и факторы, ингибирующие активность фосфолипазы и циклоксигеназы, облучение в дозе 10-15 Гр, стимулируют продуцирование ИЛ-2 или способствуют дифференцированию незрелых тимоцитов в клетки - продуценты ИЛ-2. Циклогексимида, который ингибирует синтез регуляторных белков ядра, вызывает супериндукции ИЛ-2. Кроме того, ряд веществ, таких как глюкокортикоиды, ганглиозиды, простагландины и другие, которые способны повышать уровень цАМФ, подавляют выработку ИЛ-2.

 Рецептор для ИЛ-2 построен из трех нековалентно соединенных цепей-полипептидов - CD25 (а-цепь), CD122 (?-цепь) и CD132 (у-цепь). И только объединение всех трех цепей создает высокоаффинного рецептор для ИЛ-2 (Кд = 10-11 м), который способен эффективно передавать сигналы внутрь соответствующих клеток и активировать их. Высокоаффинного ИЛ-2 оказывается на активированных Т-и В-лимфоцитах, макрофагах, при этом в процессе активации клеток экспрессируется отсутствует до этого а-цепь. а-цепь оказывается на субпопуляциях тимоцитов. Субъединицы ? и у относятся к суперродины цитокиновых рецепторов, а а-субъединица не принадлежит ни к одной известной семьи рецепторов. Ген а-цепи ИЛ-2Р человека находится в 10-й хромосоме, ?-цепи - в 22-й хромосоме, в-цепи - в 10-й хромосоме.

 Количество рецепторов к ИЛ-2 в процессе активации увеличивается с 85 на одну клетку до 3 - 20 тысяч. При этом молекулы а-цепи синтезируются в 10-кратном избытке, что обуславливает образование низькоафинних рецепторов с неопределенной функцией. Высокоаффинного рецепторы составляют 5-10% общего количества рецепторов к ИЛ-2, но в основном только они обеспечивают активувальну действие ИЛ-2 на Т-клетки.

 После действия активатора синтез а-цепи рецептора начинается через 6 ч, на 3-4-е сутки достигается максимум синтеза и прекращается через 5 суток. Экспрессию ИЛ-2-рецептора стимулирует у-интерферон и тормозят ИЛ-4, активаторы протеинкиназы С, ингибиторы гликозилирования. НК и моноциты экспрессируют только ?y-Дамер рецептора к ИЛ-2.

 В некоторых случаях в сыворотке, моче и других биологических жидкостях оказывается растворимый рецептор для ИЛ-2, который является сокращенным ?-цепи, что может связывать ИЛ-2. Его появление связано с гематологическими неоплазиями, вирусными заболеваниями, трансплантация органов, гранулематозный и аутоиммунными заболеваниями. Избыток рецептора к ИЛ-2 в биологических жидкостях приводит к развитию иммунодепрессии. Все это свидетельствует о том, что уровень ИЛ-2 в сыворотке может быть диагностическим показателем при многих заболеваниях.

 ИЛ-2 стимулирует пролиферацию Т-лимфоцитов, НК, ЛАК, эозинофилов, тромбоцитов. Количество предшественников киллеров после культивирования спленоцитив мышей с ИЛ-2 увеличивается в 75-80 раз. При отсутствии ИЛ-2 Т-лимфоциты погибают через 24 часа. ИЛ-2 способствует дифференцировке Т-киллеров, особенно при совместной действия с ИЛ-6, ИЛ-4, ИЛ-7, ИЛ-12. По своему действию ИЛ-2 является одним из ростовых факторов предварительно активированных В-лимфоцитов, он также повышает синтез IgM, IgG и IgA. При культивировании in vitro больших гранулярных лимфоцитов ИЛ-2 необходимом для поддержания пролиферативной и цитотоксической активности. ИЛ-2 защищает активированные клетки от апоптоза, препятствует развитию иммунологической толерантности и даже отменяет ее.

 In vitro и in vivo обнаружено антиопухолевых действие ИЛ-2. Она обусловлена главным образом активацией ИЛ-2 НК и формированием с помощью ИЛ-2 ЛАК, основой которых являются активированные НК.

 Действие ИЛ-2 на естественные киллеры многогранна. Это и усиление пролиферативной активности и дифференцировки НК, и сильная активация их цитотоксичности как против чувствительных, так и устойчивых к действию НК клеток-мишеней.