Введение к работе
Актуальность проблемы.
Фактор некроза опухолей (ФНО) является важнейшим цитокином, регулирующим множество аспектов развития, функционирования и поддержания иммунной системы и организма в целом. Исследования с применением биохимической инактивации ФНО in vivo или с использованием «нокаутных» животных показали, с одной стороны, критическую роль ФНО для развития иммунного ответа и для поддержания структурной организации лимфоидных органов. С другой стороны, была выявлена негативная роль ФНО как индуктора или медиатора развития аутоиммунных заболеваний и различных видов воспалительного шока. Еще в 80-х годах были сформулированы представления о «плохом» и «хорошем» ФНО, одновременно присутствующем в организме или вырабатывающемся в конкретных патофизиологических ситуациях. ФНО нашел ограниченное применения в онкологии (при несистемном введении). Интересно, что в настоящее время для лечения некоторых заболеваний применяются системные блокаторы ФНО, которые имеют и нежелательные побочные эффекты, связанные с подавлением иммунной системы, в частности, функций защиты организма.
Для обеспечения своей физиологической роли, связанной с развитием иммунного ответа, ФНО должен производиться в определенных частях организма, причем его количество, время синтеза и кинетика высвобождения должны четко регулироваться. В избыточных количествах ФНО приводит к негативным эффектам и является причиной развития многих аутоиммунных и воспалительных патологий, таких как ревматоидный артрит (РА), септический шоки болезнь Крона (БК). Недавно применение блокаторов ФНО, таких как Infliximab и Etanercept, позволило добиться терапевтических результатов при лечении РА и БК. Однако системное ингибирование ФНО сопряжено и с опасностями, так как в его отсутствие нарушается индукция многих механизмов антибактериальной защиты, а также затрагивается структура лимфоидных органов. Так, например, у пациентов, страдающих ревматоидным артритом и находящихся на длительной терапии с применением блокаторов ФНО, во много раз возрастает вероятность реактивации туберкулеза.
ФНО в его растворимой и мембранно-связанной форме продуцируется многими типами клеток в различных количествах и с различной кинетикой, в зависимости от вида изначального стимула. Логично предположить, что ФНО, производимый каким-то конкретным типом клеток, играет уникальную роль в отдельно взятом физиологическом процессе - например, в устойчивости к патогенам или развитии
РОС НАЦИОНАЛЬНА*( БИБЛИОТЕКА I
аутоиммунного заболевания. С появлением нового генетического метода -кондиционного (тканеспецифического/индуцибельного) нокаута у мышей - появилась возможность изучить сравнительный вклад различных клеток иммунной системы в продукцию ФНО in vivo. Можно ожидать, что специфическое блокирование ФНО только в одном типе клеток сможет в достаточной степени ингибировать развитие аутоиммунной болезни или шока, в то же время минимально влияя на нормальное функционирование иммунной системы.
Цель и задачи исследования.
Целью данного исследования является изучение биологической роли ФНО мыши, продуцируемого главными видами клеток иммунной системы - макрофагами, гранулоцитами, Т и В лимфоцитами, при ответе организма на патогены и при различных патофизиологических состояниях. Были поставлены следующие конкретные задачи:
Получить и охарактеризовать линии нокаутных мышей с тканеспецифической инактивацией гена ФНО в клетках иммунной системы, в частности, макрофагах, нейтрофилах, Т и В лимфоцитах.
Изучить роль ФНО, продуцируемого клетками врожденного иммунитета (макрофагами и нейтрофилами) и адаптивного иммунитета (Т и В клетками) в устойчивости к внутриклеточному патогену Listeria monocytogenes.
Изучить роль тканеспецифической продукции ФНО в развитии классических патофизиологических состояний, таких как токсический шок и экспериментальный аутоиммунный гепатит.
Научная новизна.
В настоящей работе в рамках международного проекта впервые создана и охарактеризована панель мугантных мышей с тканеспецифической инактивацией гена ФНО в макрофагах и гранулоцитах, а также в Т и В клетках. Эти мыши являются уникальными моделями для изучения in vivo физиологической роли ФНО, продуцируемого соответствующими типами клеток. В настоящей работе впервые исследованы функции ФНО, производимого раздельно только Т клетками или только макрофагами/нейтрофилами. Показано, что для устойчивости к внутриклеточным патогенам необходим как ФНО, производимый макрофагами и нейтрофилами, так и
ФНО, продуцируемый Т лимфоцитами, причем эти два источника ФНО не могут компенсировать друг друга. Для развития септического шока и системной токсичности, вызванной бактериальным липополисахаридом (ЛПС) в присутствии D-галактозаминада-Гал), необходим только макрофагальный ФНО. С другой стороны, ФНО, производимый Т клетками, необходим для возникновения аутоиммунного гепатита, индуцированного инъекцией Конканавалина А, и токсического шока, вызванного энтеротоксином В золотистого стафилококка в присутствии D-Гал. ФНО, продуцируемый макрофагами, также принимает участие в развитии этих патологических состояний, предположительно на эффекторной стадии.
Практическая значимость.
Результаты, полученные в данной работе, представляют интерес не только для фундаментальной науки о цитокинах как медиаторах иммунных, в том числе и патологических, реакций, но и для практического применения. ФНО при локальном введении по-прежнему используется для лечения некоторых видов рака. С другой стороны, в последние годы биохимические ингибиторы ФНО, такие как Infliximab (блокирующие антитела против рекомбинантного ФНО человека) или Etanercept (растворимый ФНОР2 рецептор человека) активно и успешно используются для лечения таких аутоиммунных заболеваний, как ревматоидный артрит, аутоиммунный диабет, болезнь Крона. Поскольку ФНО, как это подтверждено и в настоящей работе, является критически важным медиатором устойчивости организма к различным патогенам, его полное системное ингибирование способно привести к серьезным негативным последствиям, что и было отмечено у пациентов, принимающих блокаторы ФНО. Детальное понимание функций ФНО, продуцируемого определенными клетками иммунной системы в физиологических и патологических условиях, необходимо для разработки более эффективных методов терапии.
Апробация работы.
Материалы диссертации были представлены на нескольких международных и отечественных симпозиумах и конференциях, в том числе: "Keystone Symposia: Link Between Innate and Adaptive Immunity", Taoc, Нью Мехико, США, 2002; "The 9th International Congress on TNF-related cytokines", Сан Диего, Калифорния, США, 2002;
"International Cytokine Society Annual Meeting", Дублин, Ирландия, 2003, конференции "Цитокины, воспаление, иммунитет", Санкт-Петербург, Россия, 2002, и Энгельгардтовской конференции 2003 г.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем работы.
