Κυτοκίνες: τα μόρια για πολλές δουλειές

Τα τελευταία χρόνια έχει απομονωθεί ένας μεγάλος αριθμός πρωτεϊνικών ή γλυκοπρωτεϊνικών μορίων που εκκρίνονται από το κύτταρο και ενεργοποιούν μία σειρά χαρακτηριστικών ανταποκρίσεων (ανάπτυξη, διαφοροποίηση, ανοσολογική απάντηση). Φέρονται με την ονομασία κυτοκίνες και συνιστούν μία τάξη βιολογικών τροποποιητών που σχηματίζουν ένα δίκτυο ενδοκυτταρικών μηνυμάτων τα οποία μεταφέρονται από ειδικούς υποδοχείς με χαρακτηριστική ενζυμική δράση και ρυθμίζουν την έκφραση γονιδίων που ελέγχουν δομικές και λειτουργικές πρωτεΐνες.

Τα τελευταία χρόνια έχει απομονωθεί ένας μεγάλος αριθμός πρωτεϊνικών η νλυκοπρωτεϊνικών μορίων που εκκρίνονται από το κύτταρο και ενεργοποιούν μία σειρά χαρακτηριστικών ανταποκρίσεων (ανάπτυξη, διαφοροποίηση, ανοσολογική απάντηση). Φέρονται με την ονομασία κυτοκίνες και συνιστούν μία τάξη βιολογικών τροποποιητών που σχηματίζουν ένα δίκτυο ενδοκυτταρικών μηνυμάτων τα οποία μεταφέρονται από ειδικούς υποδοχείς με χαρακτηριστική ενζυμική δράση και ρυθμίζουν την έκφραση γονιδίων που ελέγχουν δομικές και λειτουργικές πρωτεΐνες.

Πολλές κυτοκίνες έχουν ήδη εισέλθει στη θεραπευτική με αντιπροσωπευτικότερο δείγμα τις ιντερφερόνες και τους παρά­γοντες διαφοροποίησης του αιμοποιητικού συστήματος. Οι ιντερλευκίνες και ο παράγων νέκρωσης καρκινικών κυττάρων εκδηλώνουν επίσης αντικαρκινική και ανοσορυθμιστική δρά­ση. Η συνδυασμένη δράση κυτοκινών ή κυτοκινών και άλλων κυτταρολυτικών φαρμάκων συνιστά ειδικά θεραπευτικά σχήματα που διερευνώνται με αυξανόμενους ρυθμούς.

Ο όρος λεμφοκίνες περιγράφει «διαλυτούς παράγοντες» πρωτεΐνες ή γλυκοπρωτεϊνες που εκκρίνονται από ευαισθητοποιημένα λεμφοκύτταρα όταν έλθουν σ’ επαφή με ειδικά αντιγόνα, δεν είναι ανοσοσφαιρίνες και δεν χαρακτηρίζονται από ανοσολογική ειδικότητα. Ο όρος λεμφοκίνη επεκτείνεται από το 1970 και σε βιολογικούς παράγοντες που ευρίσκονται στο υπερκείμενο κυτταροκαλλιεργειών λεμφοκυττά­ρων ενεργοποιημένων με μιτογόνα.

Υπάρχει μια πληθώρα ονομασιών που αναφέρονται στον ίδιο παράγοντα και μια σχετική επικάλυψη όρων (Πίνακας 1).

Πίνακας 1: Ονομασίες Κυτοκινών

Η ταξινόμηση που ακολουθεί δίνεται από τον Borden (πίνακας 2). Χρησιμοποιείται επίσης ο γενικότερος όρος «πεπτιδικοί ρυθμιστικοί παράγοντες». για όλο το φάσμα πεπτιδίων μικρού μοριακού βάρους και βραχείας σχετικά δράσης, αναγνωρίσιμων από εξειδικευμένους υποδοχείς των κυττάρων, που ρυθμίζουν τον πολλαπλασιασμό και την διαφοροποίηση τους. Ο όρος «κυτοκίνες»* (μονοκίνες ή λεμφοκίνες) αναφέρεται συχνότερα σε μια υποομάδα τέτοιων πεπτιδίων με ανοσορυθμιστική δράση σε αντιδιαστολή με τους αυξητικούς παράγοντες (growth factors) που συνιστούν μια άλλη υποομάδα πεπτιδίων που ελέγχουν τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων και δεν ανήκουν στο ανοσολογικό σύστημα. Η διάκριση αυτή είναι ασαφής δεδομένου ότι οι κυτοκίνες και οι αυξητικοί παράγοντες παρουσιάζουν αρκετές ομοιότητες και μία σειρά κυτοκινών δρα και σε κύτταρα εκτός του ανοσολογικού συστήματος.

Πίνακας 2: Καθιερωμένες ονομασίες Κυτοκινών

Τα Τ κύτταρα και τα μακροφάγα αποτελούν την σημαντικότερη πηγή παραγωγής των κυτοκινών – λεμφοκινών. Οι παράγοντες αυτοί παίζουν ένα σημαντικό ρόλο στην ρύθμιση και την διαφοροποίηση κυττάρων του ανοσολογικού συστήματος καθώς επίσης και σε φλεγμονώδεις και φυσιολογικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ άλλων κυττάρων (όχι του ανοσολογικού) με κύτταρα του ανοσολογικού συστήματος.

Οι σημαντικότερες κυτοκίνες συνοψίζονται στο Πίνακα 3.

Πίνακας 3: Οι σημαντικότερες Κυτοκίνες

Οι κυτοκίνες εκφράζονται από γονίδια για τα οποία υπάρχει ένα αντίγραφο ανά κύτταρο. Τα γονίδια των κυτοκινών ευρίσκονται σε διαφορετικά χρωμοσώματα και περιέχουν 4-5 περιοχές που μεταφράζονται σε πρωτεΐνη (exons) μεταξύ των οποίων παρεμβάλλονται 3-4 περιοχές που δεν μεταφράζονται (ίntrons). Είναι αξιοσημείωτο ότι στον άνθρωπο τα περισσότερα γονίδια για τις κυτοκίνες τοποθετούνται στο χρωμόσωμα 5 με εξαίρεση τον ΤΝF και LT που ευρίσκονται στο χρωμόσωμα 6. Η θέση των γονιδίων στο ίδιο χρωμόσωμα αυξάνει την πιθανότητα γειτνίασης και τη δυνατότητα ρύθμισης της έκφρασης των γονιδίων από ίδια ερεθίσματα.

Ο ΡΟΛΟΣ ΤΩΝ ΚΥΤΟΚΙΝΩΝ ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΑ ΝΟΣΗΜΑΤΑ – ΑΝΕΠΑΡΚΕΙΕΣ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΤΩΝ ΚΥΤΟΚΙΝΩΝ

Οι κυτοκίνες ρυθμίζουν την ανοσολογική απάντηση επομένως, είναι φυσικό η παραγωγή και δράση τους να επηρεάζει την εξέλιξη ασθενειών οι οποίες άμεσα ή έμμεσα επηρεάζουν με τη σειρά τους το ανοσολογικό σύστημα. Τόσο η παραγωγή των κυτοκινών όσο και η έκφραση των αντίστοιχων υποδοχέων τους. αναφέρεται ότι παρουσιάζει διαφορές σε μια σειρά παθήσεων. Δεδομένου ότι οι κυτοκίνες παίζουν ένα σημαντικό βιολογικό ρόλο στην ανοσοαπάντηση έναντι ξένων αντιγόνων θα πρέπει επίσης ν’ αναμένεται η συμμετοχή τους στην ανοσοαπάντηση έναντι ίδιων αντιγόνων, δηλαδή σε καταστάσεις όπως αυτές των αυτοάνοσων νοσημάτων. Κυτοκίνες εμφανίζονται επίσης σε περιπτώσεις οξείας φλεγμονής άρα θα πρέπει να συμμετέχουν σε χρόνιες φλεγμονώδεις ασθένειες. Τέλος επειδή οι κυτοκίνες συνιστούν αυξητικούς παράγοντες για τα κύτταρα του ανοσολογικού συστήματος αναμένεται να επηρεάζουν την ανάπτυξη (αναστέλλουν) λεμφικών ή μυελω­δών καρκίνων.

Ειδικότερα η IL-1 και ο ΤΝF συμμετέχουν σε οξείες φλεγμονές (τοπικά ή γενικευμένα) και αυτή τους η συμμετοχή ενδέχεται να διατηρεί χρόνιες φλεγμονές όπως στην ρευματοειδή αρθρίτιδα και στην σκλήρυνση κατά πλάκας. Είναι γνωστό ότι η απελευθέρωση IL-1 και ΤΝF τοπικά (στον άνθρωπο) ενεργοποιεί τα ενδοθηλιακά κύτταρα των αγγείων, με αποτέλεσμα αυξημένη προσκόλληση των λευκοκυττάρων σ’ αυτά, γεγονός που επιτρέπει την διαπίδυση των φλεγμονωδών κυττάρων στους ιστούς. Είναι επίσης γνωστό ότι μολύνσεις από αρνητικά κατά Gram βακτήρια μπορεί να οδηγήσουν σ’ ένα οξύ σύνδρομο (που χαρακτηρίζεται από πυρετό, διάρροια, υποτονικότητα και διάσπαρτη ενδοαγγειακή πήξη) – ενδοτοξικό σοκ. Οι βακτηριακές τοξίνες που ευθύνονται για την αντίδραση αυτή φαίνεται να προκαλούν την παραγωγή IL-Ι και ΤΝF. Γι αυτό συνηγορεί το γεγονός ότι ο ΤΝF παράγεται σε μεγάλα ποσά από τα μακροφάγα όταν αυτά διεγερθούν από πολυσακχαρίτες (σε ποσοστό 1-2% της ολικής πρωτεΐνης). Μετά από ένεση ενδοτοξίνης σε ζώα, έχει επίσης παρατηρηθεί ότι εμφανίζονται μεγάλα ποσά ΤΝF στην κυκλοφορία μέσα σε λίγα λεπτά που φθάνουν το μέγιστο σε 1-2 ώρες.

Ο ΤΝF πιστεύεται ότι είναι υπεύθυνος και για την καχεξία που εμφανίζεται στον καρκίνο και σ” άλλα νοσήματα γι’ αυτό λέγεται και καχεκτίνη. Αναφέρεται ότι μειώνει την παραγωγή της λιποπρωτεϊνικής λιπάσης και αυτό εμποδίζει την υδρόλυ­ση εξωγενών τριγλυκεριδίων σε ελεύθερα λιπαρά οξέα και γλυκερίνη. Τα καρκινικά κύτταρα μπορούν από μόνα τους να συνθέτουν ΤΝF ή να διεγείρουν τα μακροφάγα να τον συνθέτουν. Σε λοιμώδη επίσης νοσήματα, η συνεχής διέγερση των μακροφάγων οδηγεί σε παραγωγή ΤΝF με αποτέλεσμα καχεξία. Ο μεγάλος αριθμός κυτοκινών και η ποικιλία δράσης τους συνηγορούν για την συμμετοχή τους στην ανώμαλη ανάπτυξη των λεμφοκυττάρων και μυελωδών κυττάρων που οδηγεί σε λευχαιμία. Επειδή οι κυτοκίνες μπορούν να δρουν κατά ένα αυτοκρινή τρόπο, λευχαιμικά κύτταρα πιθανόν να προκαλούν την παραγωγή αυξητικών παραγόντων και συγχρόνως ν’ ανταποκρίνονται σ’ αυτούς μ’ έναν ανεξέλεγκτο τρόπο.

Η παράγωγη μιας κυτοκίνης μπορεί να μεταβληθεί από την παρεμβολή ενός ρετροϊού στην περιοχή του γονιδίου που εκφράζει την κυτοκίνη. Έτσι οι ρετροϊοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μεταβάλουν την έκφραση των γονιδίων μιας κυτοκίνης. Τέτοιες μελέτες έχουν δείξει ότι η έκφραση ου γονιδίου της IL-2 απορυθμίζεται σε Τ κύτταρα μολυσμένα με τον ρετροϊό HTLV-1 (Human T-cell Leukemia /Lymphoma virus type I: Προκαλεί στους ενήλικες μια γρήγορα εξελισσόμενη νεοπλασία των Τ4-λεμφοκυττάρων). Αντίθετα το γονίδιο για την ΙFΝ-γ δεν επηρεάζεται από την παρεμβολή του ιού, γεγονός που δείχνει ότι ο ιός ΗΤLV-1 δεν προκαλεί γενική καταστολή στην έκφραση των γονιδίων. Στο AIDS δεν φαίνεται ν’ ακολουθείται η ίδια πορεία. Στο νόσημα αυτό το γονί­διο για την IFΝ-γ παραμένει ανενεργό. Η παρεμβολή λοιπόν ενός ρετροϊού μπορεί να σχετίζεται με την ανώμαλη έκφραση των γονιδίων των κυτοκινών αν και ο ρόλος τους για την εξέλιξη της συγκεκριμένης νόσου δεν έχει ξεκαθαριστεί.

{mospagebreak}

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΤΩΝ ΚΥΤΟΚΙΝΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΟΣΟΘΕΡΑΠΕΙΑ

Το ενδιαφέρον για την θεραπεία με κυτοκίνες έγκειται τόσο στην δυνατότητα χρησιμοποίησης αυτών των ιδίων όσο και στην ανάγκη αναστολής της παραγωγής ή της δράσης τους. Δεδομένου όμως ότι οι ίδιες ουσίες ρυθμίζουν φυσιολογικά την ανοσολογική απάντηση, είναι απαραίτητο ν’ αντιμετωπιστεί η ανώμαλη παραγωγή και δράση κυτοκινών χωρίς να παραβλέπεται η φυσιολογική τους δράση. Η διάθεση των κυτοκινών από εταιρείες παραγωγής βιολογικών· προϊόντων η φαρμακοβιομηχανίες σε φυσική ή ανασυνδυασμένη μορφή, επιτάχυνε την εισαγωγή τους στην ανοσοθεραπεία. Η ένδειξη ότι εμπλέκονται σε χρόνιες φλεγμονές προωθεί, επίσης το ενδιαφέρον για φυσικούς και συνθετικούς αναστολείς.

Οι κυτοκίνες μπορεί να χρησιμοποιηθούν για να επαναφέρουν ένα αδρανοποιημένο ή σε καταστολή ανοσολογικό σύστημα όπως συμβαίνει στο ΑΙDS. Μπορούν να ενεργοποιήσουν ειδικά κύτταρα ώστε να επανέλθει στα φυσιολογικά επίπεδα η προσωρινή ανεπάρκεια που ακολουθεί την κυτταροτο-ξική θεραπεία που εφαρμόζεται, σε περιπτώσεις καρκίνου η μεταμοσχεύσεων νωτιαίου μυελού. Επίσης μπορούν να διεγείρουν την ανοσολογική απάντηση του ξενιστή σε καρκίνους ή γενικευμένες μολύνσεις. Στις περιπτώσεις αυτές έχει αρχίσει η χρησιμοποίηση ανασυνδυασμένων κυτοκινών σε πειραματικά μοντέλα zώων και σε προκαταρκτικές δοκιμαστικές μελέτες στον άνθρωπο. Έχει παρατηρηθεί ότι λευκοκύτ­ταρα μετά από επώαση με IL-2 καθίστανται φονικά για καρκι­νικά κύτταρα όχι όμως και για τα φυσιολογικά κύτταρα. Τα δραστηριοποιημένα από την κυτοκίνη φονικά κύτταρα (Lymphokine Activated Killer-LAK) έχει δειχθεί ότι παρεμποδίζουν μεταστάσεις στο ήπαρ και τους πνεύμονες σε πολλά μοντέλα ζώων (τρωκτικών). Η ίδια η ΙL-2 σε μεγάλα ποσά φαίνεται να επηρεάζει τους καρκίνους ενώ η χορήγηση IL-2 σε συνδυασμό με κύτταρα LAK έδωσε ακόμη καλύτερα αποτελέσματα. Αυτές οι παρατηρήσεις (εργαστηριακές) έχουν οδηγήσει σε κλινικές εφαρμογές στις οποίες τα LΑΚ κύτταρα χορηγούνται μαζί με ΙL-2 (σε ανθρώπους). Σ’ αυτό το σύστημα τα λευκοκύτταρα των ασθενών επωάζονται ex vivo με ΙL-2 και στην συνέχεια επαναχορηγούνται σε συνδυασμό με ΙL-2. Η καταστολή του όγκου ήταν σημαντική αν και παρουσιάστηκαν φαινόμενα τοξικότητας. Η ΙL-2 προκαλεί αιμορραγία των τριχοειδών με αποτέλεσμα κατακράτηση υγρών που αποτελεί περιοριστικό παράγοντα.

Οι κυτοκίνες που επηρεάζουν την αιμοποίηση παρουσιάζουν επίσης δυνατότητες ευρείας εφαρμογής σε οξείες περιπτώσεις όπως αναγέννηση μετά από κυτταροτοξική θεραπεία, μεταμόσχευση νωτιαίου μυελού, απλαστική αναιμία, λευκοπενία (ιδιοπαθή, τοξική ή κληρονομική), συγγενείς ή επίκτητες δυσλειτουργίες ουδετερόφιλων. Χορήγηση ανασυνδυασμένου GM-CSF (ανθρώπινου) σε πιθήκους προκαλεί έντονη λευκοκυττάρωση κυρίως των ουδετεροφίλων μέσα σε 24-48 ώρες, που διαρκεί περίπου ένα μήνα, με συνεχή έκχυση χωρίς ουσιαστικές παρενέργειες. Με την διακοπή της έκχυσης ο αριθμός των λευκοκυττάρων επανέρχεται στα φυσιολογικά επίπεδα μέσα σε 3-7 μέρες. Η χορήγηση σε φυσιολογικά άτομα ή ασθενείς έχει επίσης σαν αποτέλεσμα την ταχεία εμφάνιση κυττάρων στο αίμα και στους ιστούς.

Στην θεραπεία του καρκίνου έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί ΙFΝ-γ, ΤΝF και λεμφoτοξίνη (LΤ). Η ΙFΝ-γ προκαλεί ενεργοποίηση των μακροφάγων και τις ίδιες παρενέργειες που αναφέρονται για την IFΝ-a (σύνδρομο γρίπης, κούραση, συγχυτικά επεισόδια. διάρροιες και αρρυθμίες). Υπάρχουν ενδείξεις ότι η ΙFΝ-γ δρα σε περιπτώσεις μολύνσεων με Μυcobacterium Leprae, προκαλώντας αύξηση της ανοσολογικής απάντησης και μερική καταστολή του μυκοβακτηριδίου.

Η δυνατότητα χορήγησης χαμηλών δόσεων ΙFΝ-γ με ΤΝF σε συνδυασμό με LΤ στην θεραπεία του καρκίνου ερευνάται διεξοδικά. Γενικά η συνδυασμένη δράση κυτοκινών είναι προφανές ότι παρουσιάζει μεγάλες προοπτικές. Η έρευνα έχει δόσει ένα μεγάλο αριθμό πληροφοριών όσον αφορά την τοξικότητα και αποτελεσματικότητα των κυτοκινών. Οι κυτοκίνες που δρουν συνεργιστικά είναι φανερό ότι θα δράσουν αποτελεσματικότερα αν χορηγηθούν σε συνδυασμό. Για παράδειγμα η IL-1 δρα ως αιματοποετίνη Ι και ευαισθητοποιεί τα πρόδρομα κύτταρα στους CSFs. Αναμένεται επομένως ότι η χορήγηση IL-1 μαζί με CSFs θα παρουσιάσει περισσότερα πλεονεκτήματα. Ο καθορισμός του ασφαλέστερου και του πλέον αποδοτικού συνδυασμού κυτοκινών θα οδηγήσει σε νέα θεραπευτικά σχήματα ιδιαίτερα για τη θεραπεία νοσημάτων για τα οποία σήμερα διαθέτουμε περιορισμένους τρόπους προσέγγισης.

* Ο όρος κυτοκινησίνες αναφέρεται επίσης σαν περισσότερο ενδεικτικός της δράσης τους.

Αναφορά: Μπαρώνα, Φ. & Χαβρεδάκη, Μ. (1991). Κυτοκίνες – Λεμφοκίνες, Επιθεώρηση ΥΓΕΙΑΣ, Μάιος – Ιούνιος