Механизм антивирусного действия интерферона. Механизм действия интерферона на вирус


Химические антивирусные средства и механизм их действия. Интерфероны.

Сложность получения противовирусных средств обусловлена тесной связью этапов репродукции вирусов с метаболическими, энергетическими и ферментативными реакциями заражённой клетки. В результате любой противовирусный препарат практически всегда оказывает токсическое воздействие и на внутриклеточные процессы. Именно поэтому до сих пор не найден пенициллин для вирусов.

По характеру действия и клинической значимости препараты, применяемые для лечения вирусных инфекций, подразделяют на четыре основные группы — этиотропные, иммуномодулирующие (корригирующие дефекты иммунного реагирования, развивающиеся при заболевании), патогенетические (направленные на борьбу с интоксикацией, обезвоживанием, сосудистыми и органными поражениями, аллергическими реакциями, а также на профилактику бактериальных суперинфекций), симптоматические (купирующие сопутствующую симптоматику, например кашель, головную боль и др.).

В 1957 г. вирусологи - сотрудники Лондонского национального института англичанин Айзекс и швейцарец Линдеман случайно во время опытов открыли интерферон.

Интерферон найден у всех позвоночных животных, причем у различных видов животных интерферон различен; он максимально активен лишь в клетках того вида животных, от которых получен.

При заражении вирус начинает размножаться, и одновременно клетка-хозяин начинает продуцировать интерферон. Интерферон выходит из клетки, вступает в контакт с соседними клетками и делает их невосприимчивыми к вирусу.

Интерферон неспецифичен, он универсален, действует не избирательно против какого-то вируса, а защищает организм от любых вирусов.

Клетка, пораженная вирусом, выделяет интерферон в качестве противовирусного вещества к соседним клеткам, мобилизуя их на борьбу с размножающимся вирусом. Установлено, что интерферон не проникает в клетку, а связывается с особыми рецепторами на мембране.

Как выяснилось, интерферон представляет из себя гликопротеин, 1) не очень высокого молекулярного веса, 2) устойчив к низким значениям pH от ряда других белков. Это облегчает выделение его из различных других материалов.

Как было показано, при изучении его действии на вирусы, он не обладает никаким противовирусным эффектом. Постольку сам интерферон непосредственно на вирус не действует, то было высказано предположение, что в процессе воздействия интерферона в клетке возникают, так сказать, антивирусные состояния. Когда окружающая ситуация, внешняя среда, не способствует процессам репродукции вируса.

Было показано, что если воздействовать на клетку интерфероном и блокировать синтез белка в клетке, то интерферон не образуется. Это позволило сделать вывод, что в процессе индукции интерферона в клетке синтезируется нейкий белок, получивший название ITP (ingibithion translation protein – белок, ингибирующий трансляцию), и в результате активности данного белка блокируется, главным образом, процесс трансляции. Т.е. образование белков, в частности, вирусно-ДНКовых. Поэтому вирус не может синтезировать и репродуцироваться в таких условиях.

В природе существует несколько интерферонов α- интерферон, β- интерферон и γ- интерферон.

Следует отметить такой фактор, что вирусная инфекция индуцирующая синтез интерферона в клетке, не приводит к защите клетки, инфицированной, от вируса. В этой клетке, не смотря на синтез интерферона, вирус продолжает репродуцироваться. Но в силу своего низкого молекулярного веса, интерферон способен высвобождаться из клетки и взаимодействовать с соседними, не заражёнными вирусами, клетками, индуцируя в них уже синтез интерферона. И уже эти клетки, в которых индуцируются возникновения антивирусного состояния оказываются устойчивыми к заражению высвобождающимся вирусными частицами из первично инфицированных клеток. Иными словами, заражённая клетка погибает, но, так образно выражаясь, приносит себя в жертву остальным клеткам, спасая организм от вирусной инфекции.

Можно выделить две стадии действия интерферона на вирусы. Первая стадия: продукция интерферона, вторая стадия: действии интерферона. Продуцируется интерферон в одной клетке, которая инфицируется вирусом или каким-то индуктором синтеза интерферона, т.е. РНК-содержащие вирусы естественно в процессе эволюции у них образуются двунитиевые РНК и она является множественным индуктором в синтезе интерферона.

students-library.com

иммунорегуляторная роль, противовирусное и антипролиферативное действие

А.Н. Моисеев, канд. вет. наук, ООО «БИОТЕХ-ФАРМ», г. Санкт-Петербург

П.И. Барышников, д-р вет. наук, профессор, Алтайский АГАУ, г. Барнаул

В семейство цитокинов входят интерфероны (далее — IFN), интерлейкины, хемокины, ростовые и колониестимулирующие факторы, представляющие собой сигнальные полипептидные молекулы иммунной системы. Обладая широким спектром биологической активности, они определяют не только адекватный уровень иммунного ответа, но и регулируют взаимодействия главных интегративных систем организма — нервной, иммунной и эндокринной.

Структура и механизм действия большинства цитокинов охарактеризованы достаточно полно. Благодаря использованию методов генной инженерии и современной биотехнологии многие цитокины в настоящее время производятся в виде рекомбинантных препаратов, идентичных эндогенным молекулам, в количестве достаточном для их клинического применения.

Многие микроорганизмы — бактерии, дрожжи, вирусы — используются в качестве реципиентов чужеродного генетического материала с целью получения рекомбинантных штаммов — продуцентов биотехнологической продукции. Так получены рекомбинантные штаммы Е. coli, продуцирующие интерфероны, инсулин, гормоны роста, разнообразные антигены; штаммы В. subtilis, вырабатывающие интерферон; дрожжи, продуцирующие интерлейкины и др.

Использование рекомбинантных цитокинов, обеспечивающих адекватную и целенаправленную медикаментозную коррекцию иммунных дисфункций, повышает эффективность иммунотерапии и лечения в целом. Вводимые в организм цитокины восполняют дефицит эндогенных регуляторных молекул и полностью воспроизводят их эффекты. Это особенно важно в условиях тяжелой или хронической патологии, когда применение традиционных иммуномодуляторов или индукторов синтеза цитокинов бесполезно из-за истощения компенсаторных возможностей иммунной системы. В настоящее время терапия рекомбинантными цитокинами является одним из наиболее перспективных и постоянно расширяющихся направлений иммунофармакологии.

Так, противовирусное и антипролиферативное действие оказывают интерфероны первого типа (далее — IFN-α, IFN-β). Особое место в свете современных представлений о молекулярных механизмах иммунных реакций принадлежит интерферону гамма (далее — IFN-γ) — регуляторному цитокину иммунного ответа.

На основе рекомбинантных интерферонов различными компаниями разработаны лекарственные препараты для животных и человека, которые применяются для лечения и профилактики инфекционных заболеваний, в первую очередь вирусной этиологии.

Рекомбинантные IFN в организме животных и человека при терапии и профилактике заболеваний различной этиологии обеспечивают адекватную и целенаправленную медикаментозную коррекцию иммунных дисфункций, восполняя дефицит эндогенных регуляторных молекул и полностью воспроизводят их эффекты. Высокая иммунокорригирующая эффективность, прогнозируемость и селективность их действия обусловлены наличием на клетках специфических рецепторов и существованием природных механизмов их элиминации. Лекарственные препараты на основе рекомбинантных IFN являются мощными средствами патогенетической иммуноориентированной терапии и обладают как прямым замещающим действием, так и оказывают различные индуктивные эффекты. В настоящее время они находят широкое применение в лечении инфекционных, онкологических и некоторых других заболеваний животных.

Классификация интерферонов

Интерфероны (IFN, ИФН) — общее название, под которым в настоящее время объединяют ряд биологически активных белков или гликопротеидов со сходными свойствами, синтезируемых клетками организма в процессе защитной реакции в ответ на вторжение чужеродных агентов — вирусную инфекцию или антигенное воздействие. Благодаря интерферонам клетки становятся невосприимчивыми по отношению к вирусу.

Интерфероны — мультигенное семейство индуцибельных цитокинов, обладающих разнообразными функциями, включая противовирусную, антипролиферативную, противоопухолевую и иммуномодулирующую.

В настоящее время известно более 20 IFN, различающихся по структуре, биологическим свойствам и преобладающему механизму действия. IFN подразделяют на три типа:

• Тип I, известный как вирусный интерферон, включает IFN-α (лейкоцитарный, синтезируется активированными моноцитами и В-лимфоцитами), IFN-β (фибробластный, синтезируется фибробластами, эпителиальными клетками и макрофагами) и другие IFN. Первому типу (IFN-α, IFN-β) главным образом присущи антивирусный и антипролиферативный эффекты, в меньшей степени — иммуномодулирующий. Они вырабатываются непосредственно после встречи с патогеном — индуцируются в процессе вирусной инфекции, их действие направлено на локализацию возбудителя и предотвращение его распространения в организме. Индукторами IFN-α и -β являются вирусы, РНК (особенно двунитевая), липополисахариды (LPS), компоненты некоторых бактерий. Среди вирусов наиболее сильными индукторами интерферонов являются РНК-геномные. ДНК-содержащие вирусы — слабые индукторы (за исключением поксвирусов).

• Тип II, известный как иммунный, включает IFN-γ (синтезируется активированными Т-лимфоцитами и NK-клетками). Главное действие интерферонов второго типа (IFN-γ) — участие в реакциях иммунитета. Он начинает вырабатываться на последующих этапах инфекционного процесса уже сенсибилизированными Т-лимфоцитами и активно участвует в каскаде специфического иммунного ответа. Индуцировать выработку IFN-γ способны интерфероногенные вещества, антигены, Т-митогены и некоторые цитокины. Клетками-мишенями для действия IFN-γ являются макрофаги, нейтрофилы, естественные киллерные клетки, цитотоксические Т-лимфоциты, имеющие на своей поверхности рецепторы к IFN-γ Продукция IFN-γ находится под контролем цитокинов. IL-12 и IL-18 усиливают его экспрессию, а IL-2 способствует реализации функции CD4+ лимфоцитов, активируя выработку IFN-γ. Фоновое количество IFN-γ всегда есть в организме, даже если нет инфекции: например, анализ на интерфероновый статус показывает у здоровых людей и животных всегда определяемое количество IFN в крови, при стимуляции или инфекции оно многократно возрастает. Однако при герпесвирусной инфекции и на последних стадиях опухолевого процесса количество IFN-γ стремится к нулю, так как вирус герпеса и раковые клетки продуцируют белки, блокирующие синтез IFN-γ. Поэтому при герпесвирусной инфекции и раке индукторы интерферонов бессмысленны, их нужно вводить в организм извне.

• Тип III был обнаружен позже типа I и типа II; информация о нем свидетельствует о важности IFN типа III в некоторых видах вирусных инфекций.

Вирусные интерфероны (IFN-α/β) индуцируются в процессе вирусной инфекции, а синтез интерферонов II типа (IFN-γ) индуцируется митогенными или антигенными стимулами. Большинство типов вирусоинфицированных клеток способно синтезировать IFN-α/β в клеточной культуре. В противоположность этому IFN-γ синтезируется только некоторыми клетками иммунной системы, включая естественные киллерные (NK) клетки, CD4 Т-клетки и CDS цитотоксические супрессорные клетки.

Противовирусный эффект интерферонов

Интерфероны не действуют непосредственно на вирус. Под их влиянием клетка становится резистентной к инфекции. Интерфероны являются первой линией защиты от вирусной инфекции, поскольку начинают вырабатываться сразу же после контакта с вирусом. При этом выраженность ответа прямо пропорциональна заражающей дозе.

Некоторые вирусы способны блокировать противовирусное действие IFN. Так, например, аденовирусы продуцируют специфическую РНК, которая предотвращает активацию протеинкиназы.

Cвязывание IFN с рецептором индуцирует в клетке три одновременно протекающих процесса, которые заканчиваются:

• активацией латентной эндорибонуклеазы, приводящей к разрушению вирусной РНК;

• подавлением синтеза вирусной матричной РНК;

• подавлением синтеза белков вирусной оболочки.

Эти механизмы интегрально реализуют противовирусный эффект, приводя к подавлению репликации вируса.

Иммуномодулирующее действие интерферонов

IFN обладают не только противовирусным, но и иммуномодулирующим действием за счет влияния на экспрессию рецепторов главного комплекса гистосовместимости (МНС). IFN увеличивают экспрессию молекул 1-го класса МНС на всех видах клеток, тем самым улучшая распознавание инфицированных клеток цитотоксическими Т-лимфоцитами (CTL). Кроме того, IFN-γ усиливает экспрессию молекул 2-го класса МНС на антигенпрезентирующих клетках, в результате чего улучшается презентация вирусных антигенов CD4+ лимфоцитам и активируются натуральные киллеры (NK-клетки). IFN также стимулируют фагоцитоз.

Регуляция иммунного ответа цитокинами, в том числе интерферонами, происходит по эстафетному принципу, воздействие цитокина на клетку вызывает образование ею других цитокинов (цитокиновый каскад).

Антипролиферативный эффект интерферонов

Антипролиферативный эффект IFN объясняется следующими механизмами:

• активацией цитотоксических клеток;

• усилением экспрессии опухольассоциированных антигенов;

• модуляцией продукции антител;

• ингибицией действия опухолевых ростовых факторов;

• ингибицией синтеза РНК и белков опухолевой клетки;

• замедлением клеточного цикла с переходом в фазу покоя;

• стимуляцией опухолевых клеток к созреванию;

• восстановлением сдерживающего контроля за пролиферацией;

• торможением образования новых сосудов в опухоли;

• ингибицией метастазирования;

• биомодуляцией активности цитостатиков: изменением метаболизма и снижением клиренса;

• преодолением лекарственной резистентности за счет ингибиции генов множественной лекарственной резистентности.

Антибактериальный эффект интерферонов

В последние годы показано, что IFN обладают также антибактериальным эффектом, в основе которого лежит способность IFN индуцировать активность некоторых ферментов в пораженной клетке.

Кроме того, антибактериальная роль IFN-γ заключается в активации макрофагов, которые продуцируют провоспалительные цитокины, а также активные формы кислорода и азота, простагландины. Эти факторы способствуют развитию воспалительного процесса, ведущего к гибели бактерий.

Таким образом, все интерфероны представляют собой группу полифункциональных белковых факторов с выраженным противовирусным и противоопухолевым эффектом разной степени. IFN-α обладает самой сильной противовирусной активностью среди всех интерферонов, а IFN-γ имеет более выраженную антипролиферативную активность. Все интерфероны обладают иммунорегуляторным действием разной степени выраженности (максимальной обладает IFN-γ) — повышают активность макрофагов, Т-лимфоцитов и NK-клеток.

Назад в раздел

www.zoomedvet.ru

Механизм антивирусного действия интерферона - Интерферонопрофилактика гриппа - Профилактика гриппа

После окончания процесса репродукции вируса в первых зараженных клетках вновь сформированное вирусное потомство покидает пораженную клетку, выходит в окружающую околоклеточную жидкость, адсорбируется на поверхности и заражает сотни соседних клеток, где вновь освобождает свой генетический материал.

Образовавшиеся в тех же зараженных клетках и вышедшие из них несколько раньше или даже одновременно с вирусом молекулы ИФН не инактивируют вирусы непосредственно, а взаимодействуют с мембранами окружающих клеток, в результате чего возникает состояние временной невосприимчивости. Возможно, что ИФН действует по типу катализатора, не поглощаясь клеткой, а стимулируя образование нового антивирусного вещества.

Использование соматических гибридных клеток грызун — человек позволило выявить ответственность за действие человеческого ИФН длинного плеча хромосомы № 21. Эти работы были подтверждены опытами с использованием культур моносомных, дисомных и трисомных по хромосоме № 21 клеток. Внесение в эти культуры очищенных препаратов человеческого лейкоцитарного или фибробластного ИФН приводило, после периода ад сорбции, к снижению концентрации неадсорбированного ИФН.

Удалось установить наличие прямой зависимости между числом пар хромосом № 21 в клетках и количеством адсорбированного ИФН: наименьшее количество ИФН адсорбировалось в моносомной культуре, в 3 — 4 раза больше в дисомной и в 6 — 30 раз больше в трисомной культуре клеток. Максимальная защищенность от вирусной инфекции под воздействием ИФН возникала также в культурах с трисомным содержанием хромосом № 21. В то же время было показано, что некоторые другие функциональные особенности воздействия ИФН на клетки (например; цитостатическое или способность стимулировать иммунитет) не связаны с наличием или отсутствием в клеточной линии хромосомы № 21.

В обработанных ИФН клетках происходит дерепрессия специфического гена, хранящего информацию о структуре еще одной белковой молекулы — антивирусного белка (АВБ), синтез которого должен произойти до осуществления репликации вируса. Вероятно, этот ген либо локализован в хромосоме № 21 человека, либо требует ее наличия. Присутствие этого белка в клетке не препятствует проникновению в нее вируса и выделению в цитоплазму его генетического материала. АВБ подавляет осуществление дальнейших этапов размножения внутри клетки большинства известных вирусов.

Не исключено, что ИФН ингибирует декапсидацию вируса, однако более вероятно, что механизм антивирусного действия АВБ заключается в подавлении процесса трансляции на рибосомах основных вирусспецифических белков. После соединений АВБ с рибосомами клеточная иРНК транслируется и синтез белковых клеточных., молекул не подавляется. Напротив, вирусная иРНК. транслируется очень слабо или вообще не транслируется, в результате чего синтез вирусных частиц не происходит. Однако нельзя исключить и воздействия АВБ на период транскрипции. Высказывались и предположения о воздействии АВБ на фазу сборки вирусного потомства и выход его из клетки.

«Грипп и его профилактика», А.А. Смородинцев

www.vitaminov.net