Журнал «Здоровье ребенка» 6(9) 2007

Введение

Семейство интерферонов (IFN) в настоящее время представлено тремя типами — IFN I типа (IFN-α, IFN-β, IFN-ω, IFN-τ, IFN-δ, IFN-κ, IFN-ε, IFN-ζ/limitin), IFN II типа (IFN-γ), IFN III типа (IFN-λ1/IL-29, IFN-λ2/IL-28A, IFN-λ3/IL-28B). Взаимодействие вирусной двухцепочечной РНК (дцРНК) с TLR3 и цитозольными рецепторами RIG-I, MDA-5, протеина F респираторно-синцитиального вируса с TLR4, вирусной одноцепочечной РНК (оцРНК) с TLR7 и TLR8, CpG бактериальной и вирусной ДНК с TLR9 приводят к индукции синтеза IFN, которые, взаимодействуя со специфическими рецепторами клеток, активируют транскрипцию интерферонстимулируемых генов (ISG). Под регулирующим влиянием IFN находится транскрипция более тысячи ISG, участие в физиологических процессах некоторых из них отражено в табл. 1 [30, 33, 38, 42, 58, 75, 168].

Механизмы реализации противовирусного действия IFN

Под влиянием IFN I и II типа индуцируется синтез разнообразных белков, обеспечивающих противовирусные эффекты, в частности дцРНК-зависимой протеинкиназы (double-stranded RNA dependent protein kinase — PKR), 2′,5′-олигоаденилатсинтетазы (2′5′-oligoadenylate synthetase — 2′5′-OAS), рибонуклеазы L (RNase L), РНК-специфической аденозиндезаминазы (ADAR), протеинов MxA, MxB (myxovirus (influenza virus) resistance 1 и 2 соответственно), скрамблазы-1 фосфолипидов (phospholipid scramblase 1 — PLSCR1) [1, 14, 17, 32, 36, 38, 39, 53, 90, 101, 111]. IFN-γ также индуцирует синтез гуанилатсвязывающего протеина-1 (guanylate-binding protein 1 — GBP 1), индолеамин 2,3-диоксигеназы (indoleamine 2,3-dioxygenase — IDO), обеспечивая пролонгированный контроль за инфекцией, вызванной как РНК-, так и ДНК-содержащими вирусами [21, 39, 135, 145].

IFN активируют естественные киллеры, цитотоксические Т-лимфоциты (CTL). Так, IFN I типа индуцируют синтез IL-15, который обусловливает быструю пролиферацию NK-клеток и CD8⁺ [150, 173], и способствуют дифференцировке CD8⁺ в CTL [173]. Под влиянием IFN I типа усиливается экспрессия перфориновой мРНК в NK-клетках и CD8⁺ [122]. IFN-α/β также усиливает элиминацию вирусных агентов, активируя механизмы апоптоза зараженных клеток [150, 173]. Элиминация зараженных клеток, выполняемая NK-клетками и CTL, также регулируется IFN I типа [149].

дцРНК-зависимая протеинкиназа

Молекула серин/треониновой PKR состоит из 551 аминокислотного остатка. В ее N-терминальном регионе содержится два консервативных дцРНК-связывающих домена (dsRBD1/2), соединенных линкером с С-терминальным Ser-Thr-киназным доменом. Ген, кодирующий PKR, находится на коротком плече хромосомы 2 (2p21–p22) [68, 135].

В клетке PKR локализуется преимущественно в цитоплазме и находится в ассоциации с рибосомами. В латентном состоянии PKR представляет собой мономер, аффинный к дцРНК. Активация PKR обусловлена непосредственным взаимодействием ее дцРНК-связывающего домена с длинными отрезками вирусной дцРНК. Связывание фермента с РНК ведет к димеризации и активации аутофосфорилирования, в результате чего РНК освобождается. Одновременно происходят конформационные изменения киназного домена, приводящие его в активное состояние. Одна молекула дцРНК активирует несколько молекул PKR [104]. Уровень индукции PKR отличен в различных клетках и зависит от типа индуцирующего IFN. Так, в фибробластах человека IFN не вызывают индукцию PKR, в эпителиальных клетках человека индукцию PKR вызывают только IFN-α, IFN-β. В настоящее время идентифицированы три протеина, которые участвуют в регуляции активности PKR. Это стрессиндуцируемые протеины — PACT, активирующий PKR; P58IKP, ингибирующий активность PKR; GADD34, рекрутирующий протеинфосфатазу, которая дефосфорилирует фактор инициации трансляции eIF2α-1 [49, 68, 135].

PKR участвует в противовирусной защите, регулирует активность внутриклеточной сигнальной трансдукции, ингибирует пролиферацию клеток. Так, активная PKR, представляющая собой димер, фосфорилирует связанный с рибосомой белок Р1 и α-субъединицу фактора инициации трансляции eIF-2, что обусловливает общую супрессию синтеза протеинов, в том числе и вирусных протеинов. Общая супрессия протеинового синтеза может привести к апоптотической гибели клетки через Bcl2- и каспазозависимый механизмы [85, 167, 179, 181, 184]. PKR принимает участие в регуляции активности факторов транскрипции, она фосфорилирует ингибитор IκB фактора транскрипции NF-κB и такие факторы транскрипции, как IRF-1 (interferon regulatory factor 1), STAT (signal transducer and activator of transcription), супрессор опухоли p53, ATF3 (activating transcription factor 3), NFAT (nuclear factor of activated T-cells) [86, 68, 135, 182].

Каскад 2′ ,5′ -олигоаденилатсинтетазы и рибонуклеазы L

Другим важнейшим механизмом реализации противовирусного действия IFN является индукция каскада OAS-RNase L [1].

Молекула OAS содержит дцРНК-связывающий и каталитический субдомены. OAS одна из немногих молекул, которая активируется при взаимодействии с дцРНК. При этом ее дцРНК-связывающий домен структурно значительно отличается от такового у PKR, в связи с чем некоторые вирусные РНК, блокирующие PKR (аденовирусы), активируют OAS, что делает противовирусную защиту более гибкой и эффективной [104].

Синтез OAS индуцируют IFN-α, IFN-β и IFN-γ [52], однако максимальный индуцирующий эффект на синтез OAS оказывает IFN-α8 [162]. Гены (OAS1, OAS2 и OAS3), кодирующие OAS, расположены на длинном плече хромосомы 12 (12q24.2) [20, 159]. RNase L представляет собой протеин, состоящий из 741 аминокислотного остатка, синтез которого может быть как конститутивным, так и индуцибельным. Молекула RNase L в N-терминальном регионе содержит 9 анкиринподобных областей, участвующих в белково-белковых взаимодействиях, а в С-терминальном регионе — каталитический субдомен. Синтез RNase L осуществляется практически во всех клетках организма и регулируется IFN-α/β. Ген, кодирующий RNase L, расположен на длинном плече хромосомы 1 (1q25) [135].

После взаимодействия с дцРНК вирусных агентов OAS олигодимеризуется и, приобретая активность, катализирует синтез ряда коротких моно-, ди-, три- и тетраполиаденилатов (2′,5′-олигоаденилатов — 2-5А) на основе АТФ. Молекулы 2-5А нестабильны, они быстро деградируют под действием 2′,5′-фосфодиэстеразы. Олигомеры 2-5А ассоциируются с молекулярным активатором, который в последующем взаимодействует с N-терминальным доменом анкириновых повторов RNase L [135]. В результате данного комплексирования молекула RNase L испытывает конформационные изменения, которые способствуют ее димеризации, а C-терминальный рибонуклеазный домен RNase L приобретает каталитически активную форму. RNase L, разрушая мРНК на отдельные фрагменты, подавляет образование целостной РНК вирусов. Образуемые фрагменты РНК вирусов взаимодействуют с внутриклеточными цитоплазматическими РНК-геликазами — продуктом гена 1, индуцируемого ретиноевой кислотой (retinoic acid-inducible gene I — RIG-1/Ddx58), и продуктом гена 5, ассоциированного с дифференцировкой меланомы (melanoma differentiation-associated gene 5 — MDA-5/Ifih1/Helicard). РНК-геликазы возбуждают внутриклеточные сигнальные пути, ответственные за индукцию синтеза IFN. RNase L гидролизует и РНК клетки макроорганизма, что может привести к гибели зараженной клетки [3, 22]. Под действием активной RNase L также происходит индукция транскрипции генов, кодирующих IL-8, MIC-1/NAG-1 (macrophage inhibitory cytokine 1/nonsteroidal antiinflammatory drug-activated gene 1), P56 и ISG15, которые оказывают не только непосредственно противовирусное действие, но и в значительной степени определяют течение воспалительного процесса. В частности, IL-8 обеспечивает хемотаксис моноцитов, нейтрофилов, эозинофилов, Т-клеток в зону воспаления; MIC-1/NAG-1 ингибирует индуцированный липополисахаридом макрофагальный синтез TNF-α, индуцирует апоптоз клеток. Олигомеры 2-5А активируют синтез IFN-индуцибельного транскрипта 1/P56, IFN-индуцибельного транскрипта 2/P54, продукта гена ISG15 и трансформирующего фактора роста β (TGF-β) [1].

РНК-специфическая аденозиндезаминаза

У млекопитающих идентифицированы четыре представителя протеинового семейства ADAR — ADAR1, ADAR2, ADAR3, TENR, из которых IFN-индуцибельный синтез характерен для ADAR1. Фермент ADAR1 представлен тремя изоформами — длинной р150 (первичным продуктом трансляции) и двумя его производными: функционально активными короткими изоформами р80, р110. Изоформа ADAR1 длинная р150 состоит из 1226 аминокислотных остатков и характеризуется наличием в N-терминальном регионе нетипичной последовательности ядерного импорта NLS, ζ-ДНК-домена и от одного до трех РНК-связывающих доменов, а в С-конце — каталитического домена дезаминазы. Короткая изоформа р80 состоит из 502 аминокислотных остатков дезаминазного региона. Ядерный экспорт ADAR1p150 в цитоплазму осуществляется при участии ядерного экспортного рецептора CMR1, который формирует экспортный комплекс с RanGTP. Особенности строения молекулы длинной формы ADAR1 предопределяют ее локализацию в цитоплазме клетки. Короткая изоформа р80 представляет собой курсирующий из ядра в цитоплазму и обратно белок, блокирование ядерного экспорта которого обусловливает его внутриядерную аккумуляцию. Ген, кодирующий ADAR1, расположен на длинном плече хромосомы 1 (1q21.1-21.2). Синтез ADAR1 индуцируется IFN-α, IFN-γ и дцРНК. Продукция ADAR1 осуществляется преимущественно альвеолярными макрофагами [5, 43, 96, 178].

В начале острых респираторных инфекционных заболеваний экспрессируется длинная форма ADAR1, которая обладает самым высоким аффинитетом к молекуле РНК [5]. По мере развития инфекционного процесса происходит переключение синтеза длинной формы на синтез изоформы ADAR1 — короткой р80, которая накапливается в ядре клетки. Каталитическая активация ADAR1 связана с димеризацией молекулы. Протеин ADAR1, дезаминируя аденозин, осуществляет посттранскрипционную модификацию вирусной РНК по типу «A-to-I» (аденозин в иозин), нарушая функционирование вирусных РНК [84, 113, 138, 180]. Также ADAR1 взаимодействует с ядерным фактором NF90, вызывая NF90-опосредованную экспрессию генов [109].

Протеин MxA

Протеин MxA принадлежит к суперсемейству IFN-индуцибeльных динаминподобных с высокой молекулярной массой ГТФаз, участвующих в везикуло-протеиновом сортинге. Молекула протеина MxA состоит из 662 аминокислотных остатков, в N-терминальном конце которой содержится ГТФ-связывающий мотив, а в С-терминальном регионе — последовательности, участвующие в белково-белковых взаимодействиях. Ген, кодирующий MxA, находится на длинном плече хромосомы 21 (21q22.3) [141, 150]. Промотор гена MxA содержит не только интерферон-стимулируемые реагирующие элементы (ISRE), но и cis-элементы IL-6, NF-κB, Sp1 [162]. Продукция MxA индуцируется IFN-α и IFN-β [81]. Максимальный индуцирующий эффект на синтез MxA оказывает IFN-α1, минимальный — IFN-α8. Его основными продуцентами являются моноциты и лимфоциты [90, 115, 125, 133].

Протеин MxA оказывает противовирусное действие на РНК-содержащие вирусы — ортомиксовирусы [74] и парамиксовирусы [183], его эффекта достаточно для подавления вирусной репликации даже при отсутствии других противовирусных IFN-индуцибельных протеинов [48]. Цитоплазматически расположенный протеин MxA, опосредованно снижая активность импортина-α, ингибирует транспорт вирусов в ядро клетки [89, 90], а ядерно расположенный протеин MxA репрессирует транскрипцию вирусного генома, в частности вируса гриппа [91, 106, 108], и подавляет ядерный экспорт вирусной РНК [73]. Относительно недавно было установлено, что MxA ингибирует репликацию и ДНК-содержащих вирусов [73]. Предполагают, что протеин MxA может взаимодействовать с мультикомпонентным комплексом конститутивного фотоморфогенеза 9 (сигналосомой, COP9), который взаимодействует с функционально разнообразными белковыми структурами — факторами транскрипции, трансляции, трансдукции сигнала, внутриклеточными модификаторами и субъединицами протеасомы [110].

Скрамблаза 1 фосфолипидов

Молекула мембраноассоциированного кальцийсвязывающего PLSCR1 состоит из 318 аминокислотных остатков, содержит в цитоплазматическом регионе WW доменсвязывающие мотивы и многократные пролиновые повторы, которые похожи на доменсвязывающие сайты гомологии Src 3 (SH3). PLSCR1 участвует в кальцийактивированном, двунаправленном, неспецифическом передвижении фосфолипидов из внутреннего во внешний липидный монослой мембраны. Ген, кодирующий PLSCR1, находится на длинном плече хромосомы 3 (3q23). Синтез PLSCR1 индуцируется интерферонами, через последовательную активацию протеинкиназы C-δ (PKC-δ), c-Jun N-терминальной киназы (JNK) и STAT1. Индукция синтеза PLSCR1 вызывается не только IFN, но и эпидермальным фактором роста, фактором стволовой клетки, гранулоцитарным колониестимулирующим фактором [54, 117, 119, 182]. PLSCR1 участвует в передаче сигналов с рецепторов факторов роста, усиливает экспрессию противовирусных генов — ISG15, ISG54, p56 и гуанилатсвязывающего протеина. PLSCR1 индуцирует экспрессию IRF7, способствуя синтезу IFN [118]. PLSCR1 взаимодействует с тирозиновыми киназами Src, c-Abl; рецептором эпидермального фактора роста (EGFR), перераспределяя липидные плоты вместе с флотилином-1; с цитоплазматическим регионом β-секретазы, онзином. PLSCR1 является необходимым компонентом нормального миелопоэза, обладает проапоптотическим и антилейкемическим действием [54].

После индукции IFN скрамблаза PLSCR1 при участии импортина-α/β нуклеопориновой транспортной системы импортируется в ядро клетки и связывается с ДНК. Под влиянием PLSCR1 индуцируется транскрипционная активность ISG15, ISG54 (IFIT-2 или GARG-39), ISG56 (IFIT-1 или GARG-16), продукты которых являются представителями семейства протеинов, содержащих тетратрикопептидные мотивы и обладающих противовирусной активностью [24, 25, 59, 69]. Продукт ISG15, содержащий два убиквитингомологичных домена, способен связываться с различными белками, в том числе с JAK1 и STAT1. Его противовирусный эффект, вероятно, связан со способностью модифицировать вирусные белки и нарушать репликацию вирусов. Мыши с нокаутным геном ISG15 обладают высокой чувствительностью к вирусам гриппа A и B, вирусу герпеса 1-го типа [62].

Протеины р54 (ISG54) и р56 (ISG56) являются представителями семейства белков, содержащих тетратрикопептидные мотивы. Гены, кодирующие данные протеины, находятся на коротком плече хромосомы 10 (ISG54 на 10q23-q25, ISG56 на 10q25-q26). Человеческий белок p56 взаимодействует с ε-субъединицей, а белок p54 с ε- и с-субъединицами фактора инициации трансляции 3 эукариотических клеток (eIF-3). Обе эти субъединицы содержат PCI (протеасома, COP9 сигналосома, эукариотический фактор инициации трансляции 3) мотив. Связывание p54, p56 с eIF-3, нарушая стабилизирующее действие eIF-3 на комплекс eIF-2-GTP-Met-tRNAi, ингибирует процессы трансляции. Протеины p54, p56 обладают способностью супрессировать трансляцию не только вирусных белков, но и белков макроорганизма [55, 157].

Гуанилатсвязывающий протеин 1

Цитоплазматический GBP-1 является одним из самых высокопродуцируемых протеинов в ответ на действие IFN-γ. GBP-1 относится к семейству диаминподобных с высокой молекулярной массой ГТФаз. GBP-1 продуцируется B-лимфоцитами, моноцитами, кератиноцитами, фибробластами, эндотелиоцитами. Ген, кодирующий GBP-1, находится на коротком плече хромосомы 1 (1p22.2). Показано, что GBP-1 обладает противовирусным действием, а также является маркером активации эндотелиальных клеток провоспалительными цитокинами, селективным и ключевым медиатором антипролиферативного эффекта провоспалительных цитокинов, ингибируя bFGF-, VEGF-индуцированную пролиферацию и экспрессию MMP-1 эндотелиальными клетками [56, 80, 103, 151].

Индолеамин 2,3-диоксигеназа

IFN-γ индуцирует в плазмоцитоидных, селезеночных CD8α⁺ дендритных клетках и макрофагах синтез фермента IDO, который катализирует переход триптофана в N-формилкинуренин в эпителиальных и миелоидных клетках. Ген, кодирующий IDO, находится на коротком плече хромосомы 8 (8p12-p11). Сильная экспрессия IDO приводит практически к полному истощению локальных запасов триптофана в месте воспаления, что подавляет репликацию вирусов кори, герпеса, цитомегаловируса и рост стрептококков группы В и внутриклеточных микроорганизмов — Chlamydia, Toxoplasma [70, 107, 144, 145]. Уровень антивирусной, антибактериальной активности IFN-γ коррелирует со степенью индукции IDO [70]. Показано, что промотор гена IDO содержит cis-элементы для STAT1, IRF-1 [92, 130]. В респираторном тракте индукция IDO за счет синтеза иммуносупрессивных метаболитов триптофана приводит к супрессии Т-клеточных реакций, подавляя пролиферацию Т-лимфоцитов или вызывая их апоптоз. Активность IDO приводит при Th₁-зависимом воспалении к деградации триптофана, что обусловливает генерацию различных его токсических метаболитов, индуцирующих Th-cell death, при Th₂-зависимом ответе вызывает подавление синтеза 5-гидрокситриптамина, обладающего мощным бронхоконстриктивным эффектом [72]. Некоторые провоспалительные цитокины (IL-1, TNF-α) усиливают IFN-γ-индуцибельность IDO за счет повышения активности факторов транскрипции STAT1α, IRF-1, NF-κB [143].

Механизмы антибактериальной защиты IFN

Интерфероновая система принимает активное участие и в антимикробной защите. Показано, что под действием IFN-γ индуцируется дифференцировка моноцитов в эффекторные клетки, активируются нейтрофилы, усиливается фагоцитоз, антителозависимая клеточная цитотоксичность за счет индукции экспрессии Fc-рецепторов. IFN-γ усиливает бактерицидную активность фагоцитов, индуцируя синтез iNOS, субъединиц gp67phox, gp91phox NADPH-зависимой оксидазы фагоцитов [8, 11, 79, 108, 127]; активирует продукцию IDO [70]; индуцирует синтез макрофагального протеина, ассоциированного с резистентностью (NRAMP1) и повышающего резистентность макрофагов к внутриклеточным микроорганизмам; усиливает синтез C2, C4, фактора B компонентов комплемента, экспрессию высокоаффинных Fc-рецепторов (FcgRI) на миелоидных клетках [61, 138].

Иммунорегулирующее действие IFN

Влияние IFN на процессы распознавания антигена

IFN-α в эпителиальных клетках респираторного тракта индуцирует экспрессию RIG-I и TLR3 [169]. Под влиянием IFN-γ усиливается экспрессия таких компонентов комплекса рекогниции ЛПС, как TLR4, MD-2 и CD14 [37, 138].

Влияние IFN на процессинг и презентацию антигена

IFN индуцирует экспрессию восьми генов, продукты которых участвуют в процессинге антигена, и шести генов, продукты которых участвуют в презентации антигена. В первую группу входят гены, кодирующие синтез пептидного транспортера протеина ABCB2 (ABC transporter B family protein) и протеасомные субъединицы PSMB8, PSMD8, PSMA2, PSME1, PSMB10, которые участвуют в образовании антигенных детерминант [38]. IFN-γ модифицирует активность 26S протеасомы (главного цитозольного комплекса, участвующего в процессинге антигена), увеличивая транскрипцию генов неферментативной субъединицы протеасомы, протеасомного димерного активатора (PA)28α:PA28β, ферментных протеасомных субъединиц LMP2 (β1i), MECL1 (β2i) и LMP7 (β5i), которые селективно заменяют соответственно протеасомные субъединицы β₁, β₂ и β₅ [47]. Индуцибeльная замена протеасомных субъединиц, вероятно, является механизмом IFN-γ, который позволяет увеличить уровень интенсивности и разнообразности презентируемых эпитопов и усилить иммунный надзор [138]. После протеасомной обработки пептиды антигена совместно с продуктами системы HLA презентируются на поверхности мембраны антигенпрезентирующих клеток [38]. IFN I и II типов, изменяя транскрипцию генов-мишеней, активируют синтез продуктов системы HLA I и II классов. Продукты HLA I класса участвуют во взаимодействии антигенпрезентирующей клетки c Т-киллерами, продукты HLA класса II — с Т-хелперами. IFN-γ активирует синтез продуктов HLA II класса (CD74), коактиватора иммунных комплексов, β2-микроглобулина дендритными клетками, макрофагами [38, 138].

IFN-γ активирует синтез IFN-γ-индуцибельного транспортера, ассоциированного с процессингом антигена, TAP (transporter associated with antigen processing), который транспортирует образованные в результате протеасомной деградации пептиды в эндоплазматический ретикулум, где происходит ассоциация с продуктами системы HLA, обеспечивая эффективность презентации эпитопов [87, 93, 175].

В то же время IFN-γ полностью ингибирует антигенпрезентирующую способность тучных клеток респираторного тракта. Показано, что тучные клетки могут функционировать как антигенпрезентирующие клетки, индуцируя Th₂-ответ, только при отсутствии IFN-γ [156].

IFN-γ усиливает экспрессию костимулирующих молекул CD80, CD86, необходимых для активации Т-лимфоцитов; индуцирует экспрессию маркера дендритных клеток CD83, раннего маркера активации Т- и В-лимфоцитов CD63 на мембранах полиморфноядерных лейкоцитов [37]. IFN-α, IFN-β усиливают экспрессию костимулирующих молекул (CD40, CD80 и CD86) незрелыми миелоидными дендритными клетками. Известно, что распознавание Т-лимфоцитами комплекса антигенного пептида/молекулы HLA системы приводит к возбуждению Т-клеток, а взаимодействие молекулярных структур Т-лимфоцитов и B-лимфоцитов (СD28 с СD80; СD2 с CD58; CD11α/CD18 с ICAM-1, -2, -3; CD40L c CD40) — к активации последних [15, 23, 83, 102, 171, 172].

Влияние IFN на трансдукцию внутриклеточного сигнала

IFN индуцируют 53 гена, участвующих в модуляциях различных внутриклеточных сигнальных путей. В частности, под влиянием IFN усиливается продукция JUN, RELA (v-rel reticuloendotheliosis viral oncogene homolog A), MAP2K1 (mitogen- activated protein kinase kinase 1), MAP3K8 (mitogen-activated protein kinase kinase kinase 8), TRADD (TNFR-associated via death domain), G-протеинов, малых, несамостоятельных ГТФаз — RAN, протеина RANBP1 (RAN binding protein 1), NET1A (neuroepithelial cell transforming gene 1), GEM (GTP binding protein overexpressed in skeletal muscle), участвующих в разнообразных внутриклеточных реакциях — ремоделировании цитоскелета, везикулярном транспорте, ядерно-цитоплазматическом транспорте, росте клетки [38, 128]. IFN-γ индуцирует синтез адаптерного протеина MyD88 и IL-1R-ассоциированных серин/треониновых протеинкиназ (IRAK) [138].

Влияние IFN на активацию факторов транскрипции

IFN, индуцируя сигнальные белки, участвуют в регуляции деятельности 37 факторов транскрипции, 30 из которых активируют и 8 ингибируют. Так, показано, что IFN участвуют в процессах индукции факторов транскрипции STAT1, STAT2, ISGF3-γ, IRF1, IRF2, IRF3, IRF4, IRF5, и IRF7, HIF1α (hypoxia-inducible factor), NF-κB (nuclear factor kappa B), T-Bet (T-cell-specific T-box transcription factor) [9, 51, 138].

Влияние IFN на посттранскрипционную регуляцию экспрессии генов

IFN индуцируют гены, которые участвуют в регуляции посттранскрипционной модификации. Под влиянием IFN индуцируется синтез факторов инициации и элонгации (eukaryotic translation initiation factor — EIF2A, EIF2B, EIF2S2, EIF3S10, EIF3S6) и трансляционных ингибиторов (IFN-индуцибeльного 56К (IFI56) и PKR) [38].

Влияние IFN на продукцию цитокинов

Под влиянием IFN I типа усиливаются продукция цитокинов IL-1, IL-2, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-13, IL-15, IL-18, TNF-α [132, 155, 164, 165], IFN-γ [169], экспрессия рецепторов IL-12Rβ₂ [51], TNF-αR, IL-18R [137], синтез хемокинов CXCL9, CXCL10, CXCL11 [57, 58, 114, 116], MIP-1α [154], MIP-1β, RANTES [27] и снижаются продукция цитокинов GM-CSF, IL-3, хемокина CCR5, экспрессия рецепторов IL-4R [50, 148], CXСR4 [27, 142].

Действие IFN I типа на продукцию IL-12 и IFN-γ зависит от его концентрации. Биологически активная форма IL-12 представляет собой гетеродимер IL-12p70, состоящий из двух цепей — p35 и p40, синтез которых кодируется разными генами. IFN I типа при низком уровне содержания активируют транскрипцию IL-12p35, усиливают продукцию IFN-γ  CD4 и CD8 T-клетками; при высокой концентрации ингибируют синтез цепи IL-12p35 дендритными клетками и моноцитами, IFN-γ — NK-клетками [2, 15].

Под влиянием IFN-γ усиливается продукция интерлейкинов: IL-1β, IL-6; провоспалительного цитокина TNF-α; рецептора интерлейкина IL-1а; хемокинов: хемотаксического фактора дендритных клеток (CCL20), монокина, индуцируемого IFN-γ (MIG, CXCL9); IFN-индуцибельного протеина-10 (IFN-inducible protein-10/IP-10, CXCL10); IFN-индуцибельного Т-клеточного хемоаттрактанта (IFN-inducible T cell-α chemoattractant/I-TAC, CXCL11); тромбоцитарного фактора 4 (CXCL4), CCL5, ENA-78 (epithelial neutrophil-activating peptide-78); моноцитарных хемотаксических протеинов 2 (MCP2) и 3 (MCP3/CCL7) EBI1, SCYA2, SCYA5, SCYB10; хемокиновых рецепторов: CCR1, CCR3 и CCR6 [41, 38, 64, 131, 134, 177]. Хемокины CXCL4, CXCL9, CXCL10 и CXCL11 реализуют свое действие через один хемокиновый рецептор CXCR3, регулируя хемотаксис различных лейкоцитов [7, 186]. CXCL9 и CXCL10 ингибируют миграцию эозинофилов в ткань легкого [124]. Хемокины CXCL9, CXCL10 и CXCL11 усиливают миграцию клеток CXCR3⁺ (CXCR3⁺ и CCR5 — типичные хемокиновые рецепторы хелперов Th₁) и ингибируют миграцию клеток CCR3⁺ (CCR3 является характерным рецептором хелперов Th₂), внося свой вклад в развитие Th₁-ответа иммунной системой [134, 161].

IFN-γ ингибирует продукцию макрофагальных и нейтрофильных воспалительных протеинов (MIP-1α, MIP-1β), GRO-α (human growth-regulated oncogene), IL-8, который является мощным хемоаттрактантом полиморфноядерных лейкоцитов, а также экспрессию хемокинового рецептора CXCR4 [76].

IFN-γ активно участвует в процессах регуляции адгезии, индуцируя синтез β₂-интегринов: CD11α, CD11β и CD18; молекул адгезии: поздней активации антиген 4 (late-activation antigen 4/VLA-4), межклеточной адгезивной молекулы-1 (intercellular adhesion molecule-1/ICAM-1, CD54), адгезивной молекулы-1 сосудистого эндотелия (vascular cell adhesion molecule-1/VCAM-1), CD47 [16, 37, 38].

IFN индуцируют 15 генов, кодирующих факторы роста, в том числе VEGFА, VEGFC (vascular endothelial growth factor А и С), FGF (fibroblast growth factor), PDGFRL (platelet-derived growth factor receptor-like), ECGF1 (endothelial cell growth factor 1) и CTGF (connective tissue growth factor) [16, 37, 38].

Действие IFN на баланс Th₁/Th₂

Так, IFN-α, IFN-β и IFN-γ принимают активное участие в подготовке и регуляции механизмов специфического иммунного ответа, способствуя развитию Th₁-ответа [94, 165].

IFN I типа регулируют баланс хелперов Th₁ и Th₂ [27], способствуя дифференциации Th₀ в хелперы Th₁, повышая интенсивность экспрессии IL-12Rβ₂ [140].

Действие IFN-γ на Th₁- и Th₂-клетки в зависимости от концентрации характеризуется дуальным проявлением. Ранняя продукция высоких концентраций IFN-γ является значимым фактором, регулирующим направление цитодифференцировки хелперов от Th₀ к Th₁. IFN-γ индуцирует продукцию IL-12 антигенпрезентирующими клетками (макрофагами и дендритными клетками), предопределяя развитие Th₁-фенотипа, а также потенцирует активность Th₁-клеток [16, 65, 67, 154]. IFN-γ ингибирует синтез CCL2, который является ключевым медиатором рекрутирования хелперов Th₂. Хемокин CCL2, который может продуцироваться в ответ на индукцию IL-4 не только хелперами Th₂, но и макрофагами и эпителиальными клетками респираторного тракта, способствует дифференциации хелперов Th₀ в хелперы Th₂ [36, 97, 99]. IFN-γ, взаимодействуя с рецептором, активирует IRF-1 и IRF-2, которые, связываясь с тремя различными сайтами промотора гена IL-4, выступают как репрессоры транскрипции, подавляя синтез IL-4 Th₂-клетками [60]. Под действием IFN-γ в эпителиоцитах респираторного тракта и Т-лимфоцитах усиливается экспрессия нескольких SOCS (suppressor of cytokine signaling) протеинов (SOCS-1, SOCS-3) [66, 153], которые предопределяют снижение содержания фосфорилированных димеров STAT6 в ядре клетки, что негативно сказывается на трансдукции сигнала с рецептора интерферона [82]. IFN-γ ингибирует продукцию TGF-β, 15-липоксигеназы Th₂-клетками, ускоряет распад мРНК эотаксина-3 (eotaxin-3/CCL26), который привлекает эозинофилы, базофилы и хелперы Th₂ [78, 82, 105, 146, 158]. IFN-γ регулирует канализированность цитодифференцировки Th₀-клеток, ингибирует продукцию цитокинов Th₂-лимфоцитами, подавляет рекрутирование эффекторных клеток, индуцирует апоптоз Т-лимфоцитов, эозинофилов, тучных клеток [63, 156]. IFN-γ ингибирует экспрессию рецептора эотаксина CCR3, который является важнейшим индуктором дифференцировки эозинофилов [156]. Баланс IFN-γ и IL-4, IL-13 в значительной мере предопределяет характер воспалительного процесса [82].

В условиях низкой концентрации IFN-γ способствует активации Th₂-клеток и индуцирует продукцию ими IL-4, воздействуя непосредственно на Th₂-клетки или реализуя свое действие через APC [147].

Влияние IFN на антителообразование

IFN I типа STAT-независимым путем регулируют пролиферацию В-лимфоцитов, способствуя их дифференциации в CD38hi CD20neg плазмобласты, которые не способны продуцировать большие количества иммуноглобулинов [120]. Считают, что данный эффект связан со способностью IFN I типа активировать транскрипцию гена В-лимфоцитарного стимулятора (BLyS) и лиганда, индуцирующего пролиферацию (proliferation-inducing ligand APRIL) моноцитов и дендритных клеток [26, 46, 98, 100]. Однако плазмобласты, генерация которых обусловлена действием IFN-α, IFN-β, после воздействия IL-6 дифференцируются в очень эффективные Ig-продуцирующие плазмоциты, высоко экспрессирующие CD38 [12, 45]. IFN-γ стимулирует синтез IgG_a и ингибирует синтез IgG_3a, IgG_2b и IgE [63, 156].

Проапоптотическое действие IFN

В настоящее время IFN рассматриваются как апоптозиндуцирующие цитокины, под действием которых индуцируется синтез онкосупрессора p53, c-myc, Bcl-2 (Bad, Вах, Bcl-XS, Bik, Bid, Bak), TRAIL (TNF-related apoptosis-inducing ligand), Fas/CD95, XAF-1 (X-linked inhibitor of apoptosis (XIAP) associated factor-1), каспазы-4, каспазы-8, RID (regulators of IFN-induced death), PKR, IRF-1, PML (acute promyelocytic leukemia gene), RNase L, галектина-9 (ацидофильного гранулоцитарного хемоаттрактанта), 9–2 изоформы OAS-1, DAPK (death associated protein kinases) [9, 29]. В настоящее время показано, что IFN-α, IFN-β и IFN-γ индуцируют апоптоз, используя FADD (Fas-associated death domain)/каспазы-8 путь. Под влиянием IFN происходит выраженная активация продукции TRAIL и/или Fas, которые взаимодействуют с мембранными рецепторами соответственно TRAILR, CD95 (Fas/Apo1), что приводит к тримеризации рецептора за счет наличия в его структуре домена смерти — DD (death domain). С помощью данных доменов рецептор рекрутирует адаптерный цитоплазматический протеин FADD, содержащий DED (death effector domain), который, в свою очередь, путем частичного протеолиза активирует прокаспазу-8. Каспаза-8 активирует эффекторную каспазу-3 и расщепляет цитоплазматический белок Bid, который, встраиваясь в наружную мембрану митохондрий, принимает участие в формировании трансмембранных пор. Поры, сообщая перимитохондриальное пространство с гиалоплазмой, обусловливают появление в цитоплазме клетки солютабных белков межмембранного пространства митохондрий, в том числе проапоптотических протеинов: цитохрома C, прокаспаз-2, -3, -9, протеина AIF (apoptosis inducing factor). В цитоплазме клетки цитохром С, цитоплазматический фактор APAF-1 (apoptosis protease activating factor), дАТФ или АТФ, прокаспаза-9 формируют каркасную структуру для активации каспазы-3 — апоптосому. Активная каспаза-3 возбуждает дистальные эффекторные каспазы — каспазу-6 и каспазу-7. Последние обусловливают деградацию разнообразных белков, которые участвуют в репарации ДНК, регуляции клеточного цикла и являются компонентами комплекса фокальной адгезии и цитоскелета клетки. В дальнейшем происходит индукция ядерной эндонуклеазы — каспазоактивируемой дезоксирибонуклеазы (CAD, DFF-40), которая осуществляет межнуклеосомную деградацию ДНК, предопределяя смерть клетки (рис. 1). Освобожденный AIF, переместившись в ядро клетки, активирует нуклеазу без участия каспаз [4, 6, 9, 88, 121, 150, 152, 163, 174]. Известно, что обработка клеток IFN I типа усиливает интенсивность апоптоза при последующей вирусной инфекции [150].

Непосредственно в тканях респираторного тракта IFN-γ, активируя каспазы и CD95/Fas-зависимые механизмы, вызывает апоптоз Т-лимфоцитов и эозинофилов [126, 130]. Проапоптотическое действие IFN-γ также связывают с его способностью как активировать фактор транскрипции IRF-1, который индуцирует каспазу-1 [34], так и индуцировать синтез PKR, DAP (death-associated proteins) 1–5, катепсин D, экспрессию Fas и TNF-α-рецепторов на поверхности мембраны клеток [138].

Антипролиферативное действие IFN

IFN-α и IFN-β нарушают митотический цикл клетки, преимущественно блокируя его в цикле G1 или удлиняя все фазы цикла (G1, G2 и S). Антипролиферативное действие IFN связано и с их способностью опосредованно, через индукцию онкосупрессора р53, вызывать синтез p21WAF1/CIP1, ингибирующих циклины, INK4, ингибирующих циклинзависимые киназы, замедляя таким образом переход клетки в S-фазу. IFN-α, ингибируя киназы клеточного цикла, замедляет переход клетки в фазу S. Так, показано, что IFN-α подавляет экспрессию циклина D3, способствуя снижению содержания D-CDK4, активности киназы циклина-CDK6, а также экспрессию циклинов CDK25A, E, A, нарушая активацию циклинами соответствующих циклинзависимых киназ и переход клетки в последующие фазы клеточного цикла [9, 121, 136].

IFN-ассоциированные состояния

Среди человеческой популяции по активности продукции IFN на вирусассоциированный или невирусассоциированный стимул различают среднего уровня (> 2000 IU/ml) и низкого уровня (< 1000 IU/ml) интерферонопродуцентов [19].

Вариации активности в кластере генов IFN ассоциируются как с Th₁-, так и с Th₂-зависимыми заболеваниями. Высокая продукция IFN I типа предрасполагает к развитию Th₁-зависимых, низкая — Th₂-зависимых заболеваний [44, 160, 176].

Избыток эндо- или экзогенных IFN I типа предопределяет ускорение матурации моноцитов и незрелых дендритных клеток в профессиональные антигенпрезентирующие клетки, которые индуцируют дифференциацию хелперов Th₀ в Th₁ и активируют CTL. Усиленный цитолиз и IFN-активируемый апоптоз клеток обусловливают появление аутоантигенов, которые захватываются дендритными клетками. IFN I типа индуцируют дифференциацию В-клеток, в том числе и аутореактивных клонов, в плазмоциты. IFN-индуцированные дендритные клетки презентируют ядерные антигены, способствуя продукции антител к дцДНК, типичных для красной волчанки [12, 13, 98]. Нарушения периферической толерантности миелоидных дендритных клеток, которые связаны с избытком продукции IFN I типа, могут быть причиной развития аутоиммунных заболеваний (системной красной волчанки, сахарного диабета I типа, склеродермии, неврологических расстройств в виде синдрома Aicardes — Goutieres) [12, 71, 95, 112]. Избыток продукции IFN II типа (IFN-γ) может сопровождаться развитием аутоиммунной патологии, в частности системной красной волчанки [77], инсулинзависимого диабета [138].

Дефицит продукции IFN I типа приводит к возникновению частых вирусных инфекций, злокачественных опухолей [44, 160, 177]. Показано, что у детей c атопическими заболеваниями как во время вирусной инфекции, так и в интеркуррентный период наблюдается низкий уровень продукции IFN-β эпителиальными клетками слизистой оболочки бронхов [10, 18, 35]. Считают, что гены IFNA1, IFNA10, IFNA16, IFNA21, IFNB1 связаны с риском развития атопии [176]. Дефицит продукции IFN-γ способствует формированию Th₂-фенотипа Th₀-клеток и развитию аллергических реакций [122].