Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

СОКРАТИТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ ЛИМФАТИЧЕСКИХ УЗЛОВ: ЭФФЕКТЫ ИНТЕРЛЕЙКИНА-1Β И ИНТЕРЛЕЙКИНА-2

Унт Д.В. 1 Лобов Г.И. 1
1 ФГБУН Институт физиологии им. И.П.Павлова Российской академии наук
Существование специфических белков, с помощью которых клетки иммунной системы обмениваются информацией и осуществляют координацию действий, позволяет реализовывать защитную функцию иммунной системы. Разновидностью таких белков являются цитокины, к которым, в частности, принадлежат интерлейкины (IL): IL-1β и IL-2. Являясь провоспалительными цитокинами, они участвуют в процессе развития и усиления иммунного ответа, однако, эффекты, оказываемые IL-1β и IL-2 на лимфатические узлы, остаются малоизученными. Цель настоящего исследования состояла в оценке влияния ронколейкина (IL-2) и беталейкина (IL-1β) на сократительную деятельность гладких мышц капсулы брыжеечных лимфатических узлов быка и выявлении механизмов, лежащих в основе их осуществления, сравнении эффектов их воздействия. Показано, что релаксационные ответы гладких мышц капсулы лимфатических узлов на действие IL-1β в концентрациях от 2 пг/мл до 200 пг/мл и IL-2 в концентрациях от 2 пг/мл до 200 пг/мл носили дозо-зависимый характер и проявлялись в виде снижения амплитуды и частоты фазной сократительной активности гладких мышц и понижения тонуса. Действие IL-1β носило более выраженный характер, чем действие IL-2 в схожих концентрациях.
интерлейкин-2 человека рекомбинантный
Ронколейкин
интерлейкин 1β
беталйкин
сократительная активность
гладкая мышца
капсула лимфатических узлов
1. Кетлинский С.А., Симбирцев С.С., Воробьёв А.А. Эндогенные иммуномодуляторы. – СПб.: Гиппократ, 1992. – 256 с.
2. Лобов Г.И., Панькова М.Н. Транспорт лимфы по лимфатическим узлам: механизмы регуляции // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. – 2012. – Т.98.11. – С. 1350-1361.
3. Мозжерина А.Н., Повещенко О.В., Колесников А.П. и др. Активация лимфоцитов человека препаратом интерлейкин-2 как возможный способ лечения лимфедемы // Вестник лимфологии. – 2008. – № 2. – С.29-30.
4. Пальцев М.А., Иванов А.А. Межклеточные взаимодействия. – М.: Медицина, 1995. – 224 с.
5. Панькова М.Н., Лобов Г.И. Ингибиторный эффект интерлейкина-1β на сократительную деятельность гладких мышц капсулы лимфатических узлов // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2013. – Т. 12, № 3 (47). – С. 53-56.
6. Christopher S. NG, Andrew C. Novick, Charles S. Tannenbaum. et al. Mechanisms of immune evasion by renal cell carcinoma: tumor-induced T-lymphocyte apoptosis and NFkB supression // Urology. – 2002. – Vol. 59. – P.9-14.
7. Kandasamy K.l., Mohan S.S., Raju R., et al. NetPath: a public resource of curated signal transduction pathways // Genome Biology. 2010 Jan 12;11(1):R3. doi: 10.1186/gb-2010-11-1-r3.
8. Okusawa S., Gelfand J.A., Ikejima T., et al. Interleukin 1 Induces a Shock-like State in Rabbits // Clin. Invest. – 1988. – Vol. 81. – P. 1162-1172.

Изучение процесса клеточного и гуморального иммунитета позволило выявить и охарактеризовать значительное количество цитокинов, которые оказались неотъемлемыми модуляторами иммунного ответа [1]. Эндогенные цитокины, представляя собой пептидные или гликопептидные молекулы с различной структурой и функцией, в большинстве своем продуцируются клетками иммунной системы для осуществления бесконтактной координации межклеточных взаимодействий. Они осуществляют взаимосвязь между специфическим иммунитетом и неспецифическими защитными реакциями организма, а также координируют работу иммунной, нервной, эндокринной, кроветворной и других систем.

Интерлейкин-1β (IL-1β), являющийся провоспалительным цитокином, способен стимулировать функции не только многих типов лейкоцитов, но и оказывать влияние на разнообразные клетки другого происхождения [1]. Об этом свидетельствуют результаты исследований, в которых отмечено гипотензивное действие IL-1β и его модулирующий эффект на дыхательную систему [8]. Помимо указанного, IL-1β вызывает подъем температуры тела и воздействует на функции фибробластов и эндотелиальных клеток [1]. Кроме этого, он ускоряет рост кровеносных сосудов в случае их повреждения.

Интерлейкин-2 (IL-2) является плейотропным цитокином, относящимся к группе цитокинов-гемопоэтинов, имеет основное значение как ростовой фактор, оказывает влияние на механизмы врождённого иммунитета и на адаптивный антиген-зависимый иммунный ответ, реализующийся через Т- и В-лимфоциты [3]. В то же время IL-2 усиливает проницаемость гематоэнцефалического барьера и влияет на структурную целостность эндотелия мозговых сосудов, участвует в процессах ангиогенеза, а также активирует парасимпатический отдел вегетативной нервной системы [4,6]. Он также способен изменять продукцию фосфоинозитола и активировать MAP-киназу.

Цитокиновые препараты находят все более широкое применение в современной врачебной практике. Беталейкин, созданный на основе рекомбинантного IL-1β человека методами генной инженерии, представляет собой аналог человеческого белка IL-1β. Терапевтические применения IL-1 следующие: его часто используют как адъювант при вакцинации, в качестве ранозаживляющего вещества, стимулятора гемопоэза и продукции антител. Ронколейкин является полным структурным и функциональным аналогом эндогенного IL-2 человека. Для применения в клинике его выделяют из клеток рекомбинантного штамма дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Применяется в медицинской практике как компонент противоопухолевой терапии.

Основными источниками IL-1β в организме являются макрофаги, моноциты и эндотелиоциты, а также и Т- и В-лимфоциты, а IL-2 секретируется в основном T(CD4+)-хелперами, т.е. оба цитокина образуются клетками, представленными в значительном количестве в лимфатических сосудах и узлах. Данных о влиянии интерлейкинов на транспортную функцию лимфатических сосудов и узлов мало [5], а они необходимы, поскольку оба препарата являются фармакопейными, входят в группу «Иммуномодуляторы» и достаточно широко применяются в медицинской практике. В связи с этим целью нашей работы было изучение эффектов IL-1β и IL-2 на сократительную деятельность гладких мышц капсулы брыжеечных лимфатических узлов и раскрытие механизмов их действия на гладкомышечные клетки.

Материалы и методы исследования

Брыжеечные лимфатические узлы забирали через 15 минут после забоя здоровых бычков черно-пестрой породы в возрасте 18–20 месяцев и в охлажденном до +4 оС физиологическом солевом растворе доставляли в лабораторию. Из лимфатических узлов вырезали полоски капсулы (32 полоски из 17 узлов от 10 животных) размером 15х2х0,2 мм в направлении от ворот узла к приносящим лимфатическим сосудам. Эксперименты проводили при непрерывном протоке в рабочей камере физиологического солевого раствора следующего состава (в мМ): NaCl – 120,4; KCl – 5,9; CaCl2 – 2,5; MgCl2 – 1,2; NaH2PO4 – 1,2; NaHCO3 – 15,5; глюкоза – 11,5. Раствор с целью оксигенации и поддержания стабильного рН (7,35–7,40) сатурировали газовой смесью, состоящей из 95 % О2 и 5 % СО2. Температуру раствора поддерживали на уровне +37±0,2оС с помощью термостата ВТ-5-1 (Termex). Исходное натяжение полосок капсулы лимфатических узлов соответствовало трансмуральному давлению 5 см водн. ст. Регистрацию сокращений препаратов осуществляли с помощью тензодатчика FORT-10 (WPI), работающего в изометрическом режиме. Тестовые вещества применяли через 30–40 минут после размещения препарата в камере с физиологическим раствором и задания исходного натяжения. Запись данных, поступающих на компьютер через аналого-цифровой преобразователь (MD-155, Pavlov Institute of Physiology RAS), проводили непрерывно на протяжении всего эксперимента.

Растворы, содержащие IL-1β (беталейкин, НИИОЧБП, Санкт-Петербург, РФ) и IL-2 (ронколейкин, ООО «НПК «БИОТЕХ» Санкт-Петербург, РФ) в концентрации – от 2пг/мл до 200 пг/мл готовили непосредственно перед экспериментами путем растворения необходимого количества указанных веществ в физиологическом растворе. Анакинра (Kineret) производства Swedish Orphan Biovitrum применяли в концентрации 1 мг/мл в качестве антагониста рецепторов интерлейкина-1β. L-NAME (Nω-nitro-L-arginine methyl ester, 1,0×10-4 М/л) применяли в качестве ингибитора эндотелиальной синтазы NO. LY-294002, 1×10-5 М/л, применяли в качестве ингибитора фосфатидилинозитол-3-киназы, индометацин (ингибитор циклоксигеназы) растворяли в ДМСО (диметилсульфоксид) в концентрации 10-2 М/л и перед воздействием разбавляли физиологическим раствором до концентрации 1,0×10-5 М/л. Последние три вещества были произведены Sigma Aldrich.

Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью программы StatSoft STATISTICA 6.1.478. Полученные данные соответствовали условиям нормального распределения и представлены в виде средних значений с их стандартным отклонением (M±SE). Для установления достоверности различий использовали критерий t-Стьюдента. Различия считали статистически значимыми при p<0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Спонтанная фазная сократительная активность регистрировалась в 28 полосках капсулы лимфатических узлов. После установления стабильных параметров (тонус, амплитуда и частота фазных сокращений) в камеру вводили физиологический раствор с IL-1β или IL-2 и на протяжении 30 минут регистрировали сократительную деятельность препаратов. Интерлейкины в концентрациях ниже 2 пг/мл не оказывали статистически значимых эффектов, а в концентрациях выше 200 пг/мл приводили к подавлению фазной сократительной активности полосок. Как правило, эффект IL-1β и IL-2 начинал проявляться на 4–5 минутах действия. Полностью действие интерлейкинов проявлялось к 10–12 минутам, поэтому в дальнейшем для анализа использовали параметры сокращений, зарегистрированные до воздействия и в интервале 15–20 минуты действия интерлейкинов. Достаточно быстрое проявление эффекта интерлейкинов на узлы позволяет сделать заключение о том, что их действие реализуется через рецепторы на мембране гладкомышечных и эндотелиальных клеток лимфатических узлов.

На рис. 1 представлены усредненные данные, полученные при исследовании эффектов интерлейкинов на полоски капсулы лимфатических узлов. IL-1β приводил к снижению всех показателей сократительной деятельности полосок капсулы лимфатических узлов. При увеличении концентрации IL-1β ингибиторный эффект на гладкомышечные клетки возрастал. IL-2 также оказывал тормозное влияние на миоциты капсулы лимфатических узлов, однако его ингибиторный эффект был менее выраженным. Наименьшее влияние IL-2 оказывал на уровень тонического напряжения ГМК.

Рис. 1. Эффекты иетерлейкина-1β (IL-1β) и интерлейкина-2 (IL-2) на параметры сократительной активности капсулы лимфатических узлов. По оси абсцисс – концентрации IL-1β и IL-2, по оси ординат – тонус, амплитуда и частота фазных сокращений (в % от исходных)

Реакции деэндотелизированных полосок капсулы лимфатических узлов на интерлейкины сильно отличались от таковых по сравнению с интактными. IL-1β в концентрации 200 пг/мл незначительно снижал тонус ГМК, а также частоту и амплитуду фазных сокращений (на 9,2±1,64 %, 7,4±1,58 %, 11,5±2,47 % соответственно). Применение IL-1β в низких концентрациях сопровождалось статистически недостоверными изменениями параметров сократительной активности ГМК. Действие IL-2 на деэндотелизированные полоски капсулы лимфатических узлов сопровождалось выраженным повышением тонуса ГМК (рис. 3).

Ранее нами было показано, что реакции лимфатических узлов и сосудов на различные эндогенные вещества и фармакологические препараты в существенной степени модулируются эндотелиальными клетками посредством активации продукции ими NO или простациклина [5,2]. Поскольку реакции деэндотелизированных полосок капсулы лимфатических узлов на интерлейкины значительно отличались от реакций препаратов с интактным слоем эндотелиоцитов, представляло определенный интерес исследовать механизмы действия интерлейкинов на лимфатические узлы.

Деэндотелизированные капсулы лимфатических узлов практически не реагировали на введение в раствор IL-1β. Лишь максимальные концентрации IL-1β приводили к незначительному снижению тонуса гладкомышечных клеток. Эти данные позволили нам предположить, что ингибиторный эффект IL-1β в лимфатических узлах реализуется посредством активации продукции эндотелиоцитами вазодилататоров. Тормозный эффект IL-1β на интактные препараты предотвращался при предварительном добавлении в физиологический раствор антагониста рецепторов интерлейкина-1β – анакинры. Предварительная блокада эндотелиальной синтазы NO L-NAME приводила к существенному снижению тормозного эффекта IL-1β. Ингибирование синтеза простациклина индометацином сопровождалась незначительными изменениями реакций ГМК капсулы лимфатических узлов на IL-1β. с Результаты этой серии экспериментов представлены на рис. 2.

Рис. 2. Эффекты иетерлейкина-1β (20 пг/мл) на параметры сократительной активности капсулы лимфатических узлов: Физ. р-р – в физиологическом растворе, Энд (-) – деэндотелизированные полоски, Анакинра – на фоне действия антагониста рецепторов IL-1β, L-NAME – на фоне действия ингибитора синтазы NO, Индо – на фоне действия индометацина (в % от исходных)

Полученные данные дали нам основание сделать заключение о механизме ингибиторного эффекта IL-1β на сократительную активность ГМК лимфатических узлов. IL-1β связывается преимущественно с рецепторами на мембране эндотелиальных клеток синусов лимфатических узлов. Комплекс IL-1β-рецептор стимулирует в эндотелиоцитах конститутивную синтазу NO. Увеличение продукции NO сопровождается снижением всех параметров сократительной активности ГМК капсулы лимфатических сосудов. Роль простаноидов в развитии ингибиторного эффекта IL-1β значительно меньше. На мембране гладкомышечных клеток капсулы лимфатических узлов мало рецепторов к IL-1β, и они не играют значимой роли в реакции лимфатических узлов на IL-1β.

IL-2 при действии на деэндотелизированные капсулы лимфатических узлов приводил к выраженному повышению тонуса препаратов, амплитуда фазных сокращений при этом практически не изменялись, а частота – несколько возрастала. Известно, что IL-2 активирует в клетках, как минимум, три внутриклеточные сигнальных пути, в т.ч. стимулирует фосфоинозитидный механизм [7]. С целью оценки возможной роли этого сигнального пути в повышении тонуса гладкомышечных клеток мы провели опыты с его блокированием LY-294002. На фоне блокады фосфоинозитид-3-киназы IL-2 приводил к достоверному снижению тонуса, а также амплитуды и частоты фазных сокращений ГМК интактных капсул лимфатических узлов и практически не оказывал влияния на амплитуду и частоту фазных сокращений ГМК деэндотелизированных капсул. На фоне блокады эндотелиальной синтазы NO L-NAME IL-2 вызывал меньшее повышение тонического напряжения интактных препаратов по сравнению с деэндотелизированными, в то же время изменения амплитуды и частоты фазных сокращений практически не отличались от соответствующих изменений в деэндотелизированных препаратах. Применение ингибитора циклоксигеназы – индометацина не приводило к достоверным изменениям параметров сократительной активности ГМК интактных капсул лимфатических узлов. Результаты исследования механизма действия IL-2 на капсулу лимфатических узлов представлены на рис. 3.

Рис. 3. Эффекты иетерлейкина-2 (20 пг/мл) на параметры сократительной активности капсулы лимфатических узлов: Физ. р-р – в физиологическом растворе, Энд (-) – деэндотелизированные полоски, LY-294002 – на фоне действия ингибитора фосфатидилинозитол-3-киназы, L-NAME – на фоне действия ингибитора синтазы NO,

Индо – на фоне действия индометацина (в % от исходных)

Таким образом, мы приходим к заключению, что механизмы, посредством которых IL-1β м IL-2 оказывают влияние на транспортную функцию лимфатических узлов, существенно отличаются. Полученные данные позволяют сделать заключение о том, что эффекты обоих интерлейкинов запускаются через мембранные рецепторы. Эффект IL-1β является эндотелий-зависимым. После связывания IL-1β с рецептором в эндотелиальных клетках увеличивается продукция NO. Действие NO на ГМК лимфатических узлов приводит к снижению амплитуды и частоты фазных сокращений на фоне выраженного снижения тонуса. Механизмы действия IL-2 на лимфатические узлы являются более сложными. Экспериментальные данные позволяют сделать вывод о том, что рецепторы к IL-2 имеются как на эндотелиоцитах, так и на ГМК. Комплекс IL-2-рецептор на ГМК запускает в них фосфоинозитидный механизм, что приводит к повышению тонуса миоцитов. В то же время комплекс IL-2-рецептор на эндотелиоцитах стимулирует продукцию NO, который способствует снижению тонуса и уменьшению амплитуды и частоты спонтанных фазных сокращений. В итоге при действии IL-2 амплитуда и частота фазных сокращений лимфатических узлов снижаются при практически неизменном уровне тонуса.


Библиографическая ссылка

Унт Д.В., Лобов Г.И. СОКРАТИТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ ЛИМФАТИЧЕСКИХ УЗЛОВ: ЭФФЕКТЫ ИНТЕРЛЕЙКИНА-1Β И ИНТЕРЛЕЙКИНА-2 // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 5. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=25149 (дата обращения: 19.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674