Может ли изменение уровня фактора некроза опухоли. Фактор некроза опухоли – что это такое? Виды фактора некроза опухоли и их использование в онкологии

УДК 612.017.11: 616.98-092: 578.828.6: 615.37 О1

СВОЙСТВА И РОЛЬ ФАКТОРА НЕКРОЗА ОПУХОЛЕЙ АЛЬФА В ПАТОГЕНЕЗЕ

ВИЧ-ИНФЕКЦИИ

Павел Дмитриевич Дунаев*, Сергей Васильевич Бойчук, Ильшат Ганиевич Мустафин Казанский государственный медицинский университет

В обзоре представлены современные представления о факторе некроза опухолей альфа: его происхождении, рецепторах, основных свойствах, а также роли в патогенезе ВИЧ-инфекции (инфекции, вызванной вирусом иммунодефицита человека). Фактор некроза опухолей альфа индуцирует репликацию вируса в T-лимфоцитах CD4+, моноцитах и макрофагах, способствует гибели неинфицированных Т-лимфоцитов CD4+, а также CDS* по механизму апоптоза, что обеспечивает прогрессирование иммунодефицита. Фактор некроза опухолей альфа поддерживает жизнеспособность инфицированных Т-лимфоцитов CD4*, способствуя формированию в организме больного резервуара вируса. Повышение содержания фактора некроза опухолей альфа в плазме крови ВИЧ-инфицированных следует рассматривать в качестве маркёра прогрессирования заболевания.

Ключевые слова: фактор некроза опухолей альфа, вирусная репликация, апоптоз лимфоцитов, ВИЧ-инфекция.

THE PROPERTIES AND ROLE OF TUMOR NECROSIS FACTOR ALPHA IN THE PATHOGENESIS OF HIV INFECTION P.D. Dunaev, S.V. Boychuk, I.G. Mustafin. Kazan State Medical University, Kazan, Russia. This review presents the current understanding regarding the tumor necrosis factor alpha: its origin, receptors, main properties and its role in the pathogenesis of HIV infection (the infection, caused by the Human Immunodeficiency Virus). Tumor necrosis factor alpha induces viral replication in CD4+ T lymphocytes, monocytes and macrophages, promotes death of uninfected CD4+ T lymphocytes as well as CD8+ by the mechanism of apoptosis, allowing the progression of immunodeficiency. Tumor necrosis factor alpha maintains the viability of infected CD4+ T lymphocytes, contributing to the formation of the viral reservoir in the patient. Elevated levels of the tumor necrosis factor alpha in the blood plasma of HIV-infected individuals should be regarded as a marker of disease progression. Keywords: tumor necrosis factor alpha, viral replication, lymphocyte apoptosis, HIV-infection.

Фактор некроза опухолей альфа (ФНОа, в англоязычной литературе TNFa - от tumor necrosis factor alfa) описан в 1975 г. Он был выделен из сыворотки крови лабораторных мышей и индуцировал некроз опухоли (фибросаркомы) у этих животных (отсюда и получил своё название) .

ФНОа - гликопротеин с молекулярной массой 17,4 кДа. Структура данной молекулы гомологична ФНОр, фактору роста нервов, Fas-лиганду, мембранным молекулам CD30 и CD40, что объединяет их в общее суперсемейство белков TNF (Tumour Necrosis Factor superfamily) .

Клетками-продуцентами ФНОа служат: (1) лейкоциты, включая моноциты/макрофаги, базофилы, нейтрофилы, Т-лимфоциты (Т-Лф) - активированные CD4+ и CD8+, а также NK-клетки (естественные киллеры, от англ. Natural Killer), LAK-клетки (активированные цитокина-ми NK-клетки) ; (2) другие типы клеток - эндотелиальные, тучные, дендритные клетки, фибробласты, кардиомиоциты, стромальные клетки красного костного мозга, клетки нейроглии, клетки жировой ткани (адипоциты) . Следует отметить, что преимущественными продуцентами данного цитокина служат активированные макрофаги и Т-Лф .

Известно две разновидности рецепторов ФНОа: 1-го типа (TNF-R1, p55, CD120a) и 2-го типа (TNF-R2, p75, CD120b). Преобладает TNF-R1, посредством которого ФНОа осуществляет большую часть своих биологических эф-

Адрес для переписки: [email protected] 290

фектов . Взаимодействие ФНОа с TNF-R1 или TNF-R2 на поверхности клетки-мишени может приводить к разным последствиям.

Во-первых, возможна индукция апоптоза клетки-мишени. Показано, что в цитоплазматической части молекулы рецептора TNF-R1 присутствует «домен гибели» TRADD (TNFR-Associated Death Domen), присутствующий также в составе Fas-рецептора. Домен TRADD передаёт сигнал с TNF-R1 в клетку-мишень. Для запуска программы апоптоза сигнал с данного домена должен поступить на молекулы FADD (Fas-Associated Death Domain) и RIP (Receptor Interacting Protein). Эти белки активируют специфические ферменты каспазы-протеазы FLICE (FADD-Like IL-1b-Converting protein) и эндонуклеазы (ДНКазы I и II), что приводит к расщеплению дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и последующей гибели клетки-мишени . Показано, что связывание ФНОа с мембранным рецептором TNF-R2 клетки-мишени также способно индуцировать её апоптоз . При этом происходит инактивация молекул TRAF2 (TNFR-Associated Factor). Молекулы TRAF2 поддерживают активность белков-ингибиторов апоптоза cIAP (cellular Inhibitor of Apoptosis Proteins) .

Во-вторых, возможна обратная ситуация - индукция каскада ферментативных реакций (с участием ядерного транскрипционного фактора NF-кр, белка AP-1, протеин-киназы MAPK и других белков), приводящих к активации клетки и блокированию развития апоптоза его ингибиторами Bcl-2 и c-FLIP .

Факторы, определяющие ответ клетки на

ФНОа, остаются дискуссионными. Важную роль играет микроокружение клетки. В частности, при ВИЧ-инфекции вирусные белки способствуют ФНОа-опосредованному апоптозу T-Лф CD4+ и CD8+ (см. ниже).

Участие в реализации воспалительной реакции

ФНОа синтезируется в очаге острого воспаления Т-Лф и В-Лф, NK-клетками, моноцитами/макрофагами . Он индуцирует активацию нейтрофилов и макрофагов, а также их хемотаксис . В макрофагах под влиянием ФНОа повышается синтез факторов роста (колониестимулирующего фактора грану-лоцитов и моноцитов, колониестимулирующего фактора моноцитов), интерферона у, интерлейкинов (ИЛ-1, ИЛ-8), простагландинов (PGE2) . Совместно с ИЛ-1 и ИЛ-6 ФНОа индуцирует синтез клетками мононуклеарно-фагоци-тарной системы печени белков острой фазы (таких, как С-реактивный белок, фибриноген, церулоплазмин и др.) . Описанные эффекты ФНОа оказывают защитное действие, так как способствуют фагоцитозу патогенных микроорганизмов активированными нейтрофилами и макрофагами. Кроме того, С-реактивный белок способен связывать и нейтрализовать бактериальные эндотоксины и иммунные комплексы, а также, являясь опсонином, облегчает фагоцитоз бактерий .

ФНОа, ИЛ-1 и ИЛ-6 - вторичные (лейкоцитарные) пирогены. Они с током крови проникают через гематоэнцефалический барьер и взаимодействуют с нейронами центра терморегуляции гипоталамуса, что приводит к развитию лихорадки .

ФНОа в физиологической концентрации способен повышать проницаемость сосудистой стенки, что способствует повреждению эндотелиальных клеток, тромбозу, формированию геморрагических некрозов .

Некоторые авторы приводят данные об участии ФНОа в формировании хронического воспалительного процесса. В частности, продемонстрировано, что в лёгких крысы повышенная концентрация ФНОа вызывает тяжёлый воспалительный процесс с развитием интерстициального фиброза . Инактивация ФНОа предложена в качестве патогенетической терапии больных идиопатическим фиброзом лёгких .

Участие в иммунном ответе

ФНОа индуцирует миграцию дендритных клеток, захвативших антигенный материал, в лимфатические узлы и их дальнейшее созревание. В процессе созревания у этих клеток появляются специфические мембранные кости-мулирующие молекулы CD80/86, которые позволяют им выполнять основную функцию - представлять захваченные антигены в соединении с молекулами главного комплекса гистосовместимости (MHC - от англ. Major Histocompatibility

Complex) I или II класса лимфоцитам (Т и В) и инициировать развитие иммунного ответа . ФНОа способен индуцировать активацию и пролиферацию Т-Лф .

В то же время, работы последних лет показывают, что ФНОа способен оказывать и противоположный эффект - индуцировать развитие опухоли, способствовать пролиферации и ангиогенезу . Рецепторы ФНОа экспрессируют клетки рака желудка, печени и поджелудочной железы, колоректального рака, меланомы, карциномы лёгкого и др. . Повышение экспрессии рецепторов ФНОа у опухолевых клеток в большинстве случаев бывает неблагоприятным прогностическим признаком . В связи с этим применение для лечения злокачественных опухолей моноклональных антител против ФНОа и его рецепторов можно считать перспективным направлением .

Метаболические эффекты

ФНОа подавляет активность липопротеиновой липазы в клетках жировой ткани (адипо-цитах), что приводит к нарушению отложения в них жиров (липогенеза). Этот эффект может способствовать истощению организма - кахексии (ФНОа ранее называли кахексином) .

Роль ФНОа в патогенезе ВИЧ-инфекции

Синтез и секреция ФНОа инфицированными T-Лф CD4+, моноцитами и макрофагами повышается по мере прогрессирования ВИЧ-инфекции . Индуцируют синтез ФНОа белки вируса (например, поверхностный гликопротеин gp120) .

По мере снижения в плазме крови больного количества T-Лф CD4+ содержание ФНОа увеличивается, что обратно коррелирует с содержанием в плазме вирусной рибонуклеиновой кислоты (РНК) . По этой причине повышение концентрации ФНОа в плазме ВИЧ-инфицированных рассматривают в качестве маркёра прогрессирования заболевания .

ФНОа индуцирует репликацию ВИЧ-1 в

T-Лф CD4+ за счёт их активации. При активации на мембране T-Лф CD4+ повышается экспрессия молекул CXCR4, что способствует проникновению вируса в данные клетки . Далее, используя ядерные факторы транскрипции (в частности, NF-кР), активность которых повышается, вирус осуществляет свою репликацию . ФНОа, связавшись с TNF-R1, индуцирует репликацию ВИЧ-1 в инфицированных моноцитах и макрофагах . Механизм репликации также связан с активацией данных клеток под влиянием ФНОа .

ФНОа после связывания с любым из своих рецепторов вызывает апоптоз неин-фицированных T-Лф CD4+, а также CD8+ у ВИЧ-инфицированных . Продемонстрировано, что гликопротеин поверхностной оболочки ВИЧ-1 gp120, связываясь с корецептором CXCR4 на поверхности T-Лф CD8+, индуцирует у них повышенную экспрессию рецепторов TNF-R2. Это повышает чувствительность данных клеток к ФНОа-опосредованному апоптозу. Запуск программы апоптоза происходит после контактного взаимодействия CD8+ с макрофагами, на мембране которых фиксированы молекулы ФНОа . Кроме того, вирусный gp120 сам способен запускать программированную гибель T-Лф CD8+, связываясь с TNF-R1 на их мембране . Показано, что по сходным механизмам осуществляется ФНОа-опосредованный апоптоз и неинфицированных T-Лф CD4+ . Наши собственные исследования показали, что в присутствии данного цитокина по механизму апоп-тоза погибают преимущественно неинфициро-ванные T-Лф CD4+, тогда как инфицированные клетки остаются жизнеспособными в культуре . Литературные данные свидетельствуют, что жизнеспособность инфицированных CD4+ обеспечивают белки ВИЧ-1. Белок вируса Nef инактивирует внутриклеточный белок-индуктор апоптоза Вax . Вирусный белок Tat повышает в клетке активность белка-ингибитора апоптоза с-FLIP . В то же время, как продемонстрировали наши исследования, в данном процессе участвует и сам ФНОа. Действуя совместно с вирусными белками, он обусловливает оптимальный для жизнедеятельности инфицированных T-Лф CD4+ уровень активации (клетки с вирусной репликацией обладают, в отличие от неинфицированных CD4+, минимальной экспрессией активационных маркёров) . Перечисленные особенности препятствуют развитию активационного апоптоза ВИЧ-инфицированных T-Лф CD4+.

Таким образом, можно заключить, что ФНОа играет отрицательную роль в патогенезе ВИЧ-инфекции. Он способствует дальнейшему инфицированию иммунокомпетентных клеток, а также вирусной репликации. ФНОа индуцирует гибель неинфицированных Т-Лф CD4+ и CD8+ по механизму апоптоза, что обеспечивает прогрессирование иммунодефицита. ФНОа поддерживает жизнеспособность инфи-292

цированных T-Лф CD4+, тем самым способствуя формированию в организме больного резервуара ВИЧ-1. Следовательно, повышение содержания ФНОа в плазме ВИЧ-инфицированных следует рассматривать в качестве маркёра прогрессирования заболевания.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дунаев П.Д., Иванкова А.В., Бойчук С.В., Мустафин И.Г. Влияние цитокинов на репликацию ВИЧ-1 и регуляцию апоптоза лимфоцитов при ВИЧ-инфекции in vitro // Астрахан. мед. ж. - 2010. - Т. 5, №1 (приложение). - С. 100-102.

2. Дунаев П.Д., Иванкова А.В., Бойчук С.В., Мустафин И.Г. Исследование роли цитокинов в патогенезе ВИЧ-инфекции // ВИЧ-инфек. и иммуносупрес.-2010. - Т. 2, №3. - С. 55-57.

3. Accornero P., Radrizzani M, Delia D. et al. Differential susceptibility to HIV-GP 120-sensitized apoptosis in CD4+ T-cell clones with different T-helper phenotypes: role of CD95/CD95L interactions // Blood. - 1997. - Vol. 89. - P. 558-569.

4. Alfano M, Poli G. Role of cytokines and chemokines in the regulation of innate immunity and HIV-infection // Mol. Immunol. - 2005. - Vol. 42. - P. 161-182.

5. Badley A.D., DockrellD, Simpson M. et al. Macrophage-dependent apoptosis of CD4+ T-lymphocytes from HIV-infected individuals is mediated dy FasL and tumor necrosis factor // J. Exp. Med. - 1997. - Vol. 185. - P. 55-64.

6. Baqui A.A., Jabra-RizkM.A., Kelley J.I. et al. Enhanced interleukin-1beta, interleukin-6 and tumor necrosis factor alpha production by LPS stimulated human monocytes isolated from HIV+ patients // Immunopharm. and immunotox. - 2000. - Vol. 22. - P. 401-421.

7. Bazzoni F, Beutler B. The tumor necrosis factor ligand and receptor families // N. Engl. J. Med. - 1996. - Vol. 334. - P. 1717-1725.

8. Beutler B, Cerami A. Cachectin. More than a tumor necrosis factor // N. Engl. J. Med. - 1987. - Vol. 316. -P. 379-385.

9. Biswas P., Mantelli B, Delfanti F. et al. TNF-а drives HIV-1 replication in U937 cell clones and upregulates CXCR4 // Cytokine. - 2001. - Vol. 13. - P. 55-59.

10. Carswell E.A., Old L.J., Kassel R.L. et al. An endotoxin-induced serum factor that causes necrosis of tumors // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1975. - Vol. 72. - P. 3666-3670.

11. De Oliveira Pinto L.M., Garcia S., Lecoeur H. et al. Increased sensitivity of T lymphocytes to tumor necrosis factor receptor 1 (TNFR1)- and TNFR2-mediated apoptosis in HIV infection: relation to expression of Bcl-2 and active caspase-8 and caspase-3 // Blood. - 2002. - Vol. 99. - P. 1666-1675.

12. Esparza I., Mdnnel D, Ruppel A. et al. Interferon gamma and lymphotoxin or tumor necrosis factor act synergistically to induce macrophage killing of tumor cells and shistosomula of Shistosoma mansoni // J. Exp. Med. - 1987. - Vol. 166. - P. 589-594.

13. Esser R., Glienke W, Andreesen R. et al. Individual cell analysis of the cytokine repertoire in human immunodeficiency virus-1-infected monocytes/macrophages by a combination of immunocytochemistry and in situ hybridization // Blood. - 1998. - Vol. 91. - P. 4752-4760.

14. Foli A., Saville M.W., May L.T. et al. Effects of human immunodeficiency virus and colony-stimulating factors on the production of interleukin 6 and tumor necrosis factor alpha by monocytes/macrophages // AIDS Res. and Hum. Retroviruses. - 1997. - Vol. 13. - P. 829-839.

15. Gibellini D., Re M.C., Ponti C. et al. HIV-1 Tat protein concomitantly downregulates apical caspase-10 and up-regulates c-FLIP in lymphoid T cells: a potential molecular mechanism to escape TRAIL cytotoxicy // J. Cell. Physiol. - 2005. - Vol. 203. - P. 547-556.

16. Godfried M.H., van der Poll T, Weverling G.J. et al. Soluble receptors for TNF as predictors of progression to AIDS in asymptomaatic HIV type 1 infection // J. Infect. Dis. - 1994. - Vol. 169. - P. 739-745.

17. Herbein G., Mahlknecht U, Batliwalla F. et al. Apoptosis of CD8+ T-cells is mediated by macrophages through interaction of HIV gp120 with chemokine receptor CXCR4 // Nature. - 1998. - Vol. 395. - P. 189-194.

18. Herbein G, Khan K.A. Is HIV-infection a TNF receptor signaling-driven disease? // Trends Immunol. - 2008. - Vol. 2. - P. 61-67.

19. Hsu H, Xiong J., Goeddel D.V. The TNF receptor 1-associated protein TRADD signals cell death and NF-kB activation // Cell. - 1995. - Vol. 81. - P. 495-504.

20. Hussain S.P., Hofseth L.J., Harris C.C. Radical causes of cancer // Nat. Rev. Cancer. - 2003. - Vol. 3. - P. 276-285.

21. Janeway C.A., Travers P., Walport M, Shlomchik M.J. Immunobiology: the immune system in health and disease. - New York: Garland Publishing, 2001. - 732 p.

22. Keane M.P., Strieter R.M. The importance of balanced pro-inflammatory and anti-inflammatory mechanisms in diffuse lung disease // Respir. Res. - 2002. - Vol. 3. - P. 5.

23. Kedzierska K., Crowe S.M. Cytokines and HIV-1: interactions and clinical implications // Antivir. Chem. Chemother. - 2001. - Vol. 12. - P. 133-150.

24. Kedzierska K, CroweS.M., TurvilleS., CunninghamA.L. The influence of cytokines, chemokines and their receptors on HIV-1 replication in monocytes and macrophages // Rev. Med. Virol. - 2003. - Vol. 13. - P. 39-56.

25. Lee C, Tomkowicz B, Freedman B.D., Collman R.G. HIV-1 gp120-induced TNF-a production by primary human macrophages is mediated by phosphatidyllinositol-3 (PI-3) kinase and mitogen-activated protein (MAP) kinase pathways // J. Leucoc. Biol. - 2005. - Vol. 78. - P. 1016-1023.

26. Legler D.F., Micheau O, Doucey M.A. et al. Recruitment of TNF receptor 1 to lipid rafts is essential for TNFa-mediated NF-kB activation // Immunity. - 2003. -Vol. 18. - P. 655-664.

27. Lin W.J., Yeh W.C. Implication of Toll-like receptor and tumor necrosis factor alpha signaling in septic shock // Shock. - 2005. - Vol. 24. - P. 206-209.

28. Lin W.-W, Karin M. A cytokine-mediated link between innate immunity, inflammation, and cancer // J. Clin. Invest. - 2007. - Vol. 117. - P. 1175-1183.

29. Locksley R.M., Killeen N., Lenardo M.J. The TNF and TNF receptor superfamilies: integrating mammalian biology // Cell. - 2001. - Vol. 104. - P. 487-501.

30. McDermott M.F. TNF and TNFR biology in health and disease // Cell. Mol. Biol. - 2001. - Vol. 47. - P. 619-635.

31. Ming W.J., Bersani L., Mantovani A. Tumor necrosis factor is chemotactic for monocytes and polymorphonuclear leukocytes // J. Immunol. - 1987. - Vol. 138. - P. 1469-1474.

32. Mocellin S., Rossi C.R., Pilati P., Nitti D. Tumor necrosis factor, cancer and anticancer therapy // Cytokine Growth Factor Rev. - 2005. - Vol. 16. - P. 35-53.

33. Mucoz-FernSndez M.A., Navarro J., Garcia A. et al. Replication of human immunodeficiency virus-1 in primary human T cells is dependent on the autocrine secretion of tumor necrosis factor though the control of nuclear factor-kappa B activation // J. Allergy Clin. Immunol. - 1997. - Vol. 100. - P. 838-845.

34. Nabors L.B., Suswam E., Huang Y. et al. Tumor necrosis factor alpha induces angiogenic factor up-regulation in malignant glioma cells: a role for RNA stabilization and HuR // Cancer Res. - 2003. - Vol. 63. - P. 4181-4187.

35. Naif H., Ho-Shon M., Chang J., Cunningham A.L. Molecular mechanisms of IL-4 effect on HIV expression in promonocytic cell lines and primary human monocyte // J. Leukoc. Biol. - 1994. - Vol. 56. - P. 335-339.

36. Prevost-Blondel A., Roth E., Rosenthal F.M., Pircher H. Crucial role of TNF-alpha in CD8 T cell-mediated elimination of 3LL-A9 Lewis lung carcinoma cells in vivo // J. Immunol. - 2000. - Vol. 164. - P. 3645-3651.

37. Rampart M., De Smet W., Fiers W., Herman A.G. Inflammatory properties of recombinant tumor necrosis factor in rabbit skin in vivo // J. Exp. Med. - 1989. - Vol. 169. - P. 2227-2232.

38. Rizzardi G.P., Marriott J.B., Cookson S. et al. Tumour necrosis factor (TNF) and TNF-related molecules in HIV-1+ individuals: relationship with in vitro Th1/Th2-type response // Clin. and Exp. Immunol. - 1998. - Vol. 114. - P. 61-65.

39. Sedgwick J.D., Riminton D.S., Cyster J.G., K^ner H.

Tumor necrosis factor: a master-regulator of leukocyte

movement // Immunol. Today. - 2000. - Vol. 21. - P. 110-113.

40. Sime P.J., Marr R.A., Gauldie D. et al. Transfer of tumor necrosis factor-alpha to rat lung induces severe pulmonary inflammation and patchy interstitial fibrogenesis with induction of transforming growth factor-beta1 and myofibroblasts // Am. J. Pathol. - 1998. - Vol. 153. - P. 825-832.

41. Spriggs D.R., Deutsch S., Kufe D.W. Genomic

structure, induction, and production of TNF-alpha // Immunol. Ser. - 1992. - Vol. 56. - P. 3-34.

42. Torti F.M., Dieckmann B., Beutler B. et al. A

macrophage factor inhibits adipocyte gene expression: an in vitro model of cachexia // Science. - 1985. - Vol. 229. - P. 867-869.

43. Valdez H., Lederman M. Cytokines and cytokine therapies in HIV infection // AIDS Clin. Rev. - 1997-1998. - P. 187-228.

44. Vyakarnam A., McKeating J., Meager A., Beverley P.C. Tumour necrosis factors (alfa, beta) induced by HIV-1 in peripheral biood mononuclear cells potentiate virus replication // AIDS. - 1990. - Vol. 4. - P. 21-27.

45. Wajant H., Pfizenmaier K., Scheurich P. Tumor necrosis factor signaling / H. Wajant // Cell Death Differ. - 2003. - Vol. 10. - P. 45-65.

46. Wolf D., Witte V., Laffert B. et al. HIV-1 Nef associated PAK and PI3-kinases stimulate Akt-independent Bad-phosphorylation to induce anti-apoptotic signals // Nat. Med. - 2001. - Vol. 7. - P. 1217-1224.

Фактор некроза опухоли – это специфический белок, который может подавлять развитие клеток опухоли, воздействуя на нее цитотоксином. Он способен разрушать раковые клетки, вызывая их некроз, с этим связано его название. При этом белок не затрагивает здоровые клетки. Кроме того, ФНО служит маркером серьезных заболеваний, поскольку он фактически отсутствует в крови здоровых людей. Наличие ФНО в крови и в моче указывает на потенциальную онкологию, тяжелые ревматические или астматические поражения. Анализ на ФНО требует определенной подготовки, он проводится в медицинских центрах с развитой инструментальной и методической базой. Фармацевты предлагает большое количество препаратов ФНО, как оригинальных, так и дженериков.

Цитокины, характерным представителем которых служит ФНО- это класс белков, синтезируемых иммунной системой организма человека в ответ на различные угрозы иммунитету. Название класса цитокинов было дано в ходе лабораторных исследований

Кроме борьбы с пораженными онкологией тканями, цитокины выполняют также функцию общего управления иммунным ответом.

Клетки монофагов и периферийные кровяные гранулоциты также способны генерировать полезный белок.

Триггером запуска синтеза ФНО служат вирусные структуры, бактерии и вещества, образующиеся в результате их деятельности.

Стимулировать синтез могут также и другие белки класса цитокинов, которые создают иммунные агенты:

интерлейкинные;
интерферонные;
стимулирующие образование колоний.

ФНО воздействует на такие процессы, как:

Цитотоксикоз. Вызывает геморрагическое отмирание онкологических клеток, разрушая также и клетки с внедренными вирусными структурами.
Иммуномодуляция. Усиливает действие иммунных агентов, ускоряя генерацию других противовоспалительных веществ.
Облегчение проникновения лимфоцитов из костного мозга в кровеносную систему и их транспортировку в воспалительный очаг.

Воздействие ФНО на эти процессы определяется его концентрацией. В малых дозах белок активен большей частью в месте синтеза, борясь с воспалением и атаками на иммунитет. При повышении концентрации начинается массовая активация синтеза цитокинов во всем организме. Это может привести к тому, что иммунный ответ его может выйти из-под контроля.

Фактор некроза опухоли может также вызвать осложнение в ряде критических ситуаций, таких как:

общий сепсис
эндокринные кризисы.

Еще одно проявление активности ФНО – участие в иммунном ответе при пересадке органов и тканевых структур. Рост его концентрации является маркером началом отторжения.

Повышенный уровень ФНО может также указывать и на обострения ревматических состояний, артритов и других аутоиммунных заболеваний, а также микологических поражений.

Поэтому при ухудшении состояния пациента врачи многих специальностей назначают анализ на определение уровня фактора некроза опухоли.

У здорового человека ФНО определяться не должен, его наличие в составе крови или мочи свидетельствует о той или иной стадии заболевания. По результатам анализа обязательно следует еще раз посетить лечащего врача- только по совокупности уровня ФНО и других симптомов можно сделать заключение о диагнозе и состоянии.

ФНО в онкологии

Серии лабораторных исследований на грызунах дали возможность определить корреляцию между уровнем ФНО и этапом развития онкологических процессов. В дальнейшем этот факт был подтвержден клиническими исследованиями. При повышении уровня гибель раковых клеток протекает быстрее. ФНО активирует специфические рецепторы, идентифицирующие зараженную клетку. Они предотвращают ее размножение и вызывают отмирание. Сходным способом фактор некроза опухоли воздействует и на клетки, страдающие от вирусов, грибком, злокачественных микроорганизмов. Находящиеся по соседству здоровые клетки организма не идентифицируются ФНО как цель и воздействию не подвергаются. Кроме подавления самой опухоли, белок является сильным иммуномодулятором, активизирует защитные ресурсы организма и облегчает транспортировку обеспечивающих иммунную защиту лейкоцитов из костного мозга в центральную и периферийную кровеносные системы.

Дополнительным преимуществом применения фактора некроза опухоли в онкологии служит то, что он эффективно воздействует на раковые клетки, устойчивые к химической и радиологической обработке.

В случае своевременного начала приема препаратов, содержащих выделенный из крови доноров ФНО, фиксируется облегчение течения рака молочной железы и других органов.

Показания к сдаче анализа

Измерение уровня ФНО – это достаточно сложное исследование. Корректная интерпретация его результатов возможна только в общем контексте состояния организма, основных и сопутствующих диагнозов, текущего иммунного статуса пациента.

Для этого часто специалисты назначают параллельно с исследованием уровня ФНО определение концентрации других цитокинов. В некоторых случаях септических заражений и иных сложных инфекционных заболеваний назначается анализ с применением ингибиторов фактора некроза опухоли.

Исследование на уровень ФНО обычно назначается онкологами, ревматологами, терапевтами и специалистами по трансплантологии.

Определение уровня ФНО и его значение

Чтобы понять, насколько серьезная сложилась ситуация, следует знать референсный уровень, порог повышения и отслеживать динамику изменения уровня. Определение проводится по уровню специфических антител к фактору некроза опухоли.

Норма

Нормальным значением в медицинской практике считается уровень < 8,1 пг/мл.

Если следы белка не обнаружены при исследовании, это также считается нормой.

Повышенные показатели

Рост концентрации ФНО происходит при тяжелых заражениях крови, общих и местных инфекциях. Резкий рост уровня специфического белка указывает на возможный септический шок, онкологию, отторжение пересаженных органов или тканей, серьезные поражения иммунной системы

Понижение значений

В ходе тяжелых инфекций и состояний, диагностированного иммунодефицита, важно следить за уровнем ФНО. Его снижение после достигнутых высоких значений может указывать на ослабление или исчерпание возможностей иммунной системы по защите организма.

Нюансы подготовки к сдаче анализа

Для того, чтобы исследование прошло качественно, специалисты установили ряд требований к подготовке пациента для его прохождения:

не употреблять алкогольные напитки, наркотические и другие стимулирующие средства в течение суток перед анализом;
воздержаться от еды и напитков за 12 часов до исследования. Допустимо употреблять чистую воду без газа;
воздержаться от курения не менее чем за полчаса до обследования;
избегать физических и эмоциональных нагрузок за сутки до анализа.

Само по себе обследование болезненным или изнуряющим не является, оно заключается в заборе образца венозной крови.

Цены анализа

Цены на проведение процедуры различаются от клиники к клинике.

При их сравнении следует обратить внимание на то, что в одних медицинских заведениях указывают полную цену всего обследования, а в других делают маркетинговый ход: в цену не включают стоимость процедуры по забору образца венозной крови.

Так, например, в лаборатории Helix анализ обойдется в 1810 руб., у другого лидера рынка медицинских исследований – клиники Invitroцена составит 1 815 руб. плюс за взятие крови из вены 199 руб. Лаборатория Литех запрашивает 1590 руб., также без учета стоимости забора образца, от обойдется в 170 руб.

В любом случае, медицинское заведение должно иметь лицензии на право проведения таких исследований.

Препараты ФНО в борьбе с онкологией

Начало использованию цитокинов в лечении злокачественных опухолей было положено в 70-е годы XX века. Исследователи университетов, ведущих клиник и фармацевтических гигантов постоянно разрабатывают новые и улучшают существующие формулы веществ, пригодных для лекарственного применения. Для уже известных препаратов достигнут существенных прогресс в ходе снижения побочных эффектов и улучшения фармакокинетики.

Традиционно применяемыми цитокинами являются:

интерферон альфа;
интерлейкин II;
фактор некроза опухоли альфа.

После разработки, апробации и выхода на рынок медицинских препаратов таких разработок, как

ФНО тимозин альфа 1;
Интерферон Гамма

лечение онкоопухолей поднялось на следующую ступень развития.

Иммунная система человека способна вырабатывать собственный человеческий фактор некроза опухоли – цитокин, его выделяют из донорской крови и вводят в организм больного. Ввиду высокой общей токсичности таких препаратов, они имели ограниченное применение. Пораженный орган приходилось временно отключать от общего кровотока и запускать в нем искусственный оборот крови, чтобы защитить от токсического воздействия здоровые органы и ткани.

Одним из прогрессивных препаратов является разработанный в России ФНО- тимозин альфа. Его токсичность была снижена в 100 раз по сравнению с традиционными цитокинами. Это дало возможность применять его в общем кровотоке.

На основании ряда изобретений и патентов Клиники онкоиммунологии и цитокинотерапии был разработан препарат РЕФНОТ, который стал основой отечественного протокола лечения опухолей.

Низкотоксичный препарат безопасен для подкожного или внутримышечного введения, этим обуславливается его местное действие на ограниченную область организма, в которой располагаются злокачественные образования.

ИНГАРОН работает на основе гамма- интерферона. Он производится иммунными клетками, его рецепторы распознают клетки, пораженные раком и стимулируют выработку антител. Кроме того, активируя рецепторы на пораженных клетках, он маркирует их для последующего воздействия препарата РЕФНОТ. Поэтому совместное назначение этих двух лекарств дает значительный и долговременный эффект.

Разумеется, решение о назначении такой комбинации должен принимать врач- специалист на основании данных обследований и общей клинической картины.

Метод определения Иммуноанализ.

Исследуемый материал Сыворотка крови

Доступен выезд на дом

Регулятор иммунной и воспалительной реакций.

Термин ФНО (фактор некроза опухоли) был предложен в 1975 г. Назван так по своему основному биологическому эффекту - способности оказывать цитотоксическое действие на опухолевую клетку в условиях in vivo. Относится к цитокинам. Существует в двух формах альфа и бета. Способен вызывать in vivo геморрагический некроз некоторых опухолевых клеток, не повреждая нормальные клетки. Но вместе с тем он вызывает шок, если его продукция обусловлена бактериальными эндотоксинами. ФНО-альфа - гликопротеин с молекулярной массой 17 400 кДа. Его образуют макрофаги, эозинофилы и естественные киллеры (14% лимфоцитов). В сыворотке крови здоровых людей ФНО-альфа практически не определяется. Его уровень возрастает при инфицировании, поступлении в организм бактериальных эндотоксинов.

При ревматоидном артрите ФНО-альфа накапливается в суставной жидкости; при многих воспалительных процессах он определяется и в моче. Секреция фактора регистрируется через 40 минут; максимум её достигается через 1,5 - 3 часа после стимуляции. Период полужизни в крови 15 минут. ФНО-альфа близок к ИЛ-1 и ИЛ-6. Но важной его особенностью является воздействие на опухолевые клетки за счёт апоптоза, генерации активных форм кислорода и окиси азота. ФНО-альфа может ликвидировать не только клетки опухоли, но и клетки, поражённые вирусом. Он участвует в развитии иммунного ответа, обуславливая пролиферацию В- и Т-лимфоцитов и препятствует возникновению иммунологической толерантности. ФНО-альфа также тормозит эритро-, миело- и лимфопоэз, но оказывает радиозащитный эффект.

Биологические эффекты ФНО зависят от его концентрации. В низких концентрациях он действует в месте своего «рождения», как пара- и аутокринный регулятор иммуновоспалительной реакции против травмы или инфекции. Он основной стимулятор для нейтрофилов и эндотелиальных клеток, для их адгезии и дальнейшей миграции лейкоцитов, пролиферации фибробластов и эндотелия при заживлении раны. В средних концентрациях ФНО-альфа, поступая в кровь, действует как гормон, оказывая пирогенный эффект, стимулируя образование фагоцитов, усиливает свёртывание крови, снижает аппетит, являясь важным фактором развития кахексии при таких хронических заболеваниях, как туберкулёз и рак.

Высокие концентрации, определяемые при грамм-отрицательном сепсисе, важнейшая причина возникновения септического шока вследствие снижения тканевой перфузии, снижения артериального давления, внутрисосудистого тромбоза, резкого, несовместимого с жизнью, падения концентрации глюкозы в крови.

ФНО играет важную роль в патогенезе и выборе терапии при различной патологии: септическом шоке, аутоиммунных заболеваниях (ревматоидный артрит), эндометриозе, ишемических поражениях мозга, рассеянном склерозе, слабоумии у больных СПИДом, остром панкреатите, нейропатиях, алкогольном поражении печени, отторжении трансплантата. ФНО считается одним из важных маркёров повреждения паренхимы печени и наряду с другими цитокинами имеет диагностическое и прогностическое значение при лечении гепатита С.

Повышенный уровень ФНО-альфа в крови коррелирует с тяжёстью проявлений хронической сердечной недостаточности. Обострение бронхиальной астмы также связано с увеличением выработки ФНО-альфа. Величина и динамика изменений ФНО-aльфа, в совокупности с ИЛ-1b и ИЛ-6, отражает тяжесть течения ожоговой болезни и характер заживления ожогов. Разрабатываются методы использования моноклональных антител к ФНО для лечения сепсиса, воспалительных заболеваний и опухолей. Все эти методы нуждаются в регулярном лабораторном контроле фактора некроза опухоли.

Литература

Насонов Е.Л. Фактор некроза опухоли-а новая мишень для противорвоспалительной терапии ревматоидного артрита // РМЖ, 2000, т. 8, № 17.
Суслова Т.Е. и др. Провоспалительные цитокины и эндотелиальная дисфункция у больных с коронарным атеросклерозом и у лиц с отягощенной по атеросклерозу наследственностью // Аллергология и иммунология, 2000. - том 1. - № 2. - С. 159.
Burtis C., Ashwood E., Bruns D/ Tietz textbook of clinical chemistry and molecular diagnostics/ 2006/ Elsevir Inc,/ pp. 702 - 708.

Фактор некроза опухолей (ФНО) — это специфический белок группы цитокинов — гормоноподобных веществ, продуцируемых иммунной системой. Он вызывает большой интерес в медицине благодаря своим свойствам — способности вызывать гибель клеток (некроз) внутриопухолевой ткани. Это настоящий прорыв в медицине, позволяющий применять препараты с ФНО для лечения раковых заболеваний.

История открытия

К началу XX столетия в медицинской практике была обнаружена закономерность: у некоторых пациентов происходило уменьшение и/или исчезновение опухолевых образований после перенесения какой-либо инфекции. После чего американский исследователь Уильям Коли начал намеренно вводить онкобольным инфекционное начало (бактерии и их токсины).

Метод не был признан эффективным, так как имел сильное отравляющее действие на организм пациентов. Но так было положено начало целому ряду исследований, приведших к обнаружению белка, получившего название фактор некроза опухолей.Обнаруженное вещество вызывало стремительную гибель злокачественных клеток, имплантированных под кожу подопытным мышам. Чуть позже был выделен чистый ФНО, что позволило использовать его для исследовательских целей.

Это открытие способствовало настоящему прорыву в терапии раковых заболеваний. Раньше с помощью белков-цитокинов удавалось успешно лечить лишь некоторые онкологические образования — меланому кожи, рак почки. Но значительно продвинуться в этом направлении позволило изучение свойств, которыми обладает фактор некроза опухоли. Препараты на его основе включены в процедуру химиотерапии.

Механизм действия

Фактор некроза опухолей действует на определенную клетку — мишень. Существует несколько механизмов действия:

Через специальные ФНО-рецепторы происходит запуск многоступенчатого механизма — программируемой гибели Это действие называется цитотоксическим. При этом наблюдают либо полное исчезновение новообразования, либо уменьшение его размеров.
Через нарушение или полное прекращение клеточного цикла. Раковая клетка становится неспособной к делению и рост опухоли прекращается. Такое действие названо цитостатическим. Обычно опухоль при этом либо перестает расти, либо уменьшается в размерах.
Путем блокировки процесса образования новых сосудов опухолевой ткани и повреждения уже существующих капилляров. Опухоль, лишенная питания, некротизируется, уменьшается и исчезает.

Есть ситуации, когда раковые клетки могут быть нечувствительными к вводимым препаратам за счет мутаций. Тогда вышеописанных механизмов не возникает.

Использование в медицине

Фактор некроза опухолей применяют в так называемой цитокинотерапии — лечении специфическими белками, вырабатываемыми клетками крови, отвечающими за иммунитет. Процедура возможна на любой стадии и не противопоказана людям с сопутствующими патологиями — сердечно-сосудистыми, почечными, печеночными. Для снижения токсичности применяют подверженный рекомбинации фактор некроза опухоли.

Лечение цитокинами — новое и прогрессивно развивающееся направление в онкологии. При этом использование ФНО считается самым эффективным. Так как это вещество высокотоксично, его применяют путем так называемой региональной перфузии. Метод заключается в том, что зараженный опухолью орган или часть тела с помощью специального оборудования вычленяют из общего кровотока. Затем искусственно запускают циркуляцию крови с введенным ФНО.

Опасные последствия

В медицинской практике фактор некроза опухолей применяют с осторожностью. Ряд исследований доказывает, что ФНО — ключевой компонент при развитии сепсиса, токсического шока. Присутствие этого белка усиливало патогенность бактериальных и вирусных инфекций, что особенно опасно при наличии ВИЧ у пациента. Доказано, что ФНО участвует в возникновении аутоиммунных заболеваний, (например, ревматоидного артрита) при которых иммунная система ошибочно принимает ткани и клетки своего организма за чужеродные тела и повреждает их.

Для минимизации высокого токсичного действия соблюдают следующие меры:

используют только локально в месте образования опухоли;
сочетают с другими препаратами;
работают с мутантными менее токсичными белками ФНО;
вводят нейтрализующие антитела.

Эти обстоятельства вынуждают ограниченно применять фактор некроза опухоли. Лечение им должно быть грамотно организовано.

Диагностический показатель

Анализ крови не регистрирует ФНО в здоровом организме. Но его уровень резко возрастает при инфекционных болезнях, когда в кровь поступают токсины возбудителя. Тогда он может содержаться и в моче. Фактор некроза опухоли в суставной жидкости говорит о ревматоидном артрите.

Также повышение этого показателя говорит об аллергических реакциях, онкологических болезнях и является признаком отторжения пересаженных донорских органов. Есть сведения о том, что повышение этого показателя может свидетельствовать о неинфекционных заболеваниях, например, сердечной недостаточности, бронхиальной астме.

При различных иммунодефицитах (включая СПИД) и тяжело протекающих вирусных заболеваниях, а также травмах и ожогах создаются условия, которые снижают фактор некроза опухоли. Лекарство, обладающее иммуносупрессорным действием, даст аналогичный эффект.

Препараты

Препараты на основе ФНО называют таргетными — способными действовать прицельно на конкретную молекулу раковой клетки, вызывая гибель последней. При этом влияние на другие органы остается минимальным, что снижает токсичность, которой обладает фактор некроза опухоли. Препараты на основе ФНО применяют как самостоятельно (монотерапия), так и сочетая с другими средствами.

Сегодня существует несколько средств на основе ФНО, а именно:

NGR-TNF — зарубежный препарат, действующее вещество которого производное ФНО. Способен повреждать сосуды опухоли, лишая ее питания.
"Альнорин" — российская разработка. Высокоэффективен в сочетании с интерферонами.

"Рефнот" — новый российский препарат, содержит и тимозин-альфа 1. Его токсичность крайне низка, но эффективность равна природному ФНО и даже превышает ее за счет иммуностимулирующего действия. Препарат был создан в 1990 г. Он успешно прошел все необходимые клинические испытания и только в 2009 г. был зарегистрирован, что дало официальное разрешение для лечения им злокачественных новообразований.

Самостоятельный прием любых препаратов на основе фактора некроза опухолей категорически запрещен. Лечение онкологических заболеваний — сложноорганизованный процесс, который протекает исключительно под наблюдением специалиста.

Фактор некроза опухоли-альфа – определение концентрации в крови белка, продуцируемого иммунокомпетентными клетками и участвующего в комплексной регуляции воспалительных и иммунных процессов в организме человека.

Синонимы русские

ФНО-α, кахектин.

Синонимы английские

Tumor necrosis factor-alpha, TNF-α, cachectin.

Единицы измерения

Пг/мл (пикограмм на миллилитр).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь.

Как правильно подготовиться к исследованию?

Исключить из рациона алкоголь в течение 24 часов до исследования.
Не принимать пищу в течение 12 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
Исключить физическое и эмоциональное перенапряжение в течение 24 часов до исследования.
Не курить в течение 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

Фактор некроза опухоли относится к классу цитокинов – белков, которые вырабатываются различными клетками иммунной системы для регуляции комплекса межклеточных взаимодействий при иммунном ответе. Название белка отражает лишь один из его биологических эффектов, обнаруженный в опытах на мышах, после которых и был открыт ФНО. Однако роль этого цитокина не ограничивается разрушением опухолевых клеток - помимо этого, ФНО принимает ключевое участие в регуляции иммунного ответа.

Основные клетки, продуцирующие фактор некроза опухоли, это активированные моноциты и макрофаги. Также ФНО может выделяться гранулоцитами периферической крови, естественными киллерами и Т-лимфоцитами. Главными стимуляторами секреции фактора некроза опухоли являются вирусы, микроорганизмы и продукты их метаболизма (например, липополисахариды грамотрицательных бактерий). Кроме того, роль стимуляторов могут выполнять и другие цитокины, вырабатываемые иммунными клетками: интерлейкины, колониестимулирующие факторы, интерфероны.

Основные биологические эффекты фактора некроза опухоли:

цитотоксическая активность – ФНО обуславливает геморрагический некроз опухолевых клеток, а также вызывает гибель клеток, пораженных вирусами;

оказывает иммуномодулирующее действие - активирует гранулоциты, макрофаги, гепатоциты (усиливается продукция белков острой фазы), стимулирует синтез других провоспалительных цитокинов;

стимулирует пролиферацию и дифференцировку нейтрофилов, Т- и В-лимфоцитов, усиливает поступление их из костного мозга в кровь и миграцию в очаг воспаления.

Выраженность биологических эффектов ФНО зависит от его концентрации. Так, в низких концентрациях он действует преимущественно в месте выработки, опосредуя локальные иммуновоспалительные процессы. Однако в высоких концентрациях он может приводить к гиперактивации цитокинов и потере контроля организмом за воспалением и иммунными реакциями.

Фактор некроза опухоли играет основную роль в развитии некоторых критических состояний. В начальных стадиях развития синдрома системной воспалительной реакции (SIRS) и сепсиса происходит увеличение концентрации ФНО в крови (под влиянием бактериальных эндотоксинов). В настоящее время считается, что высокие концентрации ФНО на фоне тяжелой инфекции и сепсиса приводят к развитию септического шока. ФНО способен вмешиваться в процессы обмена жиров и углеводов и вызывать у пациентов с опухолями и длительными инфекционными заболеваниями истощение и кахексию.

Помимо цитотоксической активности против опухолевых и инфицированных клеток, ФНО принимает участие и в реакциях отторжения трансплантированных органов и тканей. Повышение концентрации цитокина в крови в ранние сроки после трансплантации может косвенно говорить о начале реакции отторжения. ФНО участвует в патогенезе многих аутоиммунных заболеваний, в том числе ревматоидного артрита.

Это далеко не исчерпывающий список биологических эффектов ФНО. Однако перечисленные эффекты фактора некроза опухоли определяют основные диагностические потребности исследования его концентрации.

Для чего используется исследование?

Для определения концентрации фактора некроза опухоли в крови.

Когда назначается исследование?

Определение концентрации ФНО не является рутинным исследованием. Учитывая, что данный цитокин принимает участие в широком спектре иммунных процессов, необходимость его исследования определяется конкретной клинической ситуацией. Нередко уровень ФНО исследуется в комплексе с другими цитокинами для диагностики нарушений иммунного статуса. У пациентов с тяжелыми инфекциями и сепсисом уровень цитокина коррелирует с тяжестью и исходом заболевания. Иногда целесообразно определять уровень ФНО при терапии лекарственными препаратами класса ингибиторов фактора некроза опухоли.

Что означают результаты?

Референсные значения:

Повышение уровня ФНО наблюдается при тяжелых инфекционных заболеваниях, сепсисе (прежде всего грамотрицательном) и септическом шоке; аллергических и аутоиммунных заболеваниях; ожогах, реакциях отторжения трансплантата, онкологических заболеваниях.
Снижение концентрации ФНО может быть обусловлено иммунодефицитом, в том числе при тяжелых и затяжных инфекциях как отражение истощения защитных сил организма.

Кто назначает исследование?

Ревматолог, онколог, трансплантолог, терапевт, врач общей практики.

Литература

Henry"s Clinical Diagnosis and Management by Laboratory Methods, 23e by Richard A. McPherson MD MSc (Author), Matthew R. Pincus MD PhD (Author). St. Louis, Missouri: Elsevier, 2016. Page 974.

A Manual of Laboratory and Diagnostic Tests, 9th Edition, by Frances Fischbach, Marshall B. Dunning III. Wolters Kluwer Health, 2015. Page 644.

Клиническая лабораторная диагностика: национальное руководство: в 2 т. – T. I / Под ред. В. В. Долгова, В. В. Меньшикова. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. С. 236-237.