Интерфероны и их роль в клинической медицине. от лечения гриппа до терапии сложных вирусных и бактериальных инфекций

Непротивовирусное действие

Противоинфекционное действие Интерферона не ограничивается только вирусами, а распространяется также на другие внутриклеточные паразиты. В частности, Интерферон подавляет внутриклеточное размножение возбудителя трахомы, малярийного плазмодия, токсоплазм и риккетсий. У И. выявлена также антитоксическая активность. При наличии И. клеточные культуры более устойчивы как в отношении экзо-, так и эндотоксинов.

И. влияет на активность антителообразующих клеток: малые дозы И. стимулируют их активность, а высокие концентрации — тормозят.

Полагают, что И. играет роль в клеточном иммунитете. В частности, лимфоциты людей и животных, чувствительных к туберкулину, продуцируют И. в ответ на воздействие очищенного белка туберкулина. У нечувствительных к туберкулину особей И. не продуцируется. Эти данные подкрепляются также тем, что резистентность животных к вирусным инфекциям, связанная с реакцией гиперчувствительности замедленного типа, также в определенной мере обусловлена И.

И. усиливает фагоцитоз и влияет на реакцию отторжения трансплантата, подавляет трансформацию клеток онкогенными вирусами, рост опухолевых клеток in vivo и in vitro, повышает цитотоксичность лимфоцитов. Предполагают также, что И. участвует в контроле дифференциации клеток в организме.

И. может изменять ответ клеток на вирусные или невирусные индукторы И., либо усиливая, либо снижая выработку И. Кроме того, под влиянием И. клетки становятся чувствительными к разрушению их двунитчатыми РНК.

Препараты Интерферона подавляют рост нормальных клеток, угнетая синтез клеточной ДНК и белков, вследствие блокады трансляции клеточной иРНК. Полной уверенности, что именно И. обусловливает антиклеточную активность препаратов И., не имеется. Даже самые высокоочищенные препараты И. при проверке электрофоретическим методом оказывались гетерогенными.

Исходя из выявленного многообразия функций, считают, что в основе различных биол, феноменов, обусловленных И., лежит его способность регулировать синтез макромолекул в клетке.

Механизм действия

Наиболее изученным свойством интерферона является его способность препятствовать размножению вирусов. Он образуется в клетках млекопитающих и птиц в ответ на вирусную инфекцию.

При заражении клетки вирус начинает размножаться. Клетка-хозяин одновременно с этим начинает продукцию интерферона, который выходит из клетки и вступает в контакт с соседними клетками. Хотя интерферон не обладает прямым противовирусным действием, он способен вызывать такие изменения в клетках, которые препятствуют размножению вируса, формированию вирусных частиц и дальнейшему его распространению. Интерферон действует в нескольких направлениях. Во-первых, он оказывает влияние на клетки, соседние с инфицированной, запуская в них цепь событий, приводящих к подавлению синтеза вирусных белков и в некоторых случаях сборки и выхода вирусных частиц (путём активации олигоаденилатциклазы). В ответ на воздействие интерферона клетки вырабатывают большое количество . Этот фермент фосфорилирует фактор инициации трансляции eIF-2, фосфорилированный eIF-2 формирует неактивный комплекс с другим фактором, eIF-2B. В результате уровень белкового синтеза в клетке снижается. После активируется синтез рибонуклеазы L, которая расщепляет клеточные РНК и ещё больше снижает уровень белкового синтеза. В целом, интерферон-зависимое подавление трансляции является губительным как для вируса, так и для клетки-хозяина. Помимо влияния на трансляцию, интерфероны способны активировать сотни других генов (они известны как гены, стимулируемые интерфероном), играющих роль в защите клетки от вирусов. Кроме того, интерферон лимитирует распространение вирусных частиц путём активации белка p53, что ведёт к апоптотической смерти инфицированной клетки.

Вторым направлением действия интерферонов является стимуляция иммунной системы для борьбы с вирусами. Интерферон повышает синтез молекул главного комплекса гистосовместимости I и II классов и активирует иммунопротеасому. Высокий уровень молекул главного комплекса гистосовместимости I класса обеспечивает эффективную презентацию вирусных пептидов цитотоксическим Т-лимфоцитам и натуральным киллерам, а иммунопротеасома осуществляет процессинг вирусных пептидов, предшествующий презентации. Высокий уровень молекул главного комплекса гистосовместимости II класса обеспечивает презентацию вирусных антигенов Т-хелперам. Т-хелперы, в свою очередь, выделяют цитокины, которые координируют активность других клеток иммунной системы. Некоторые виды интерферонов, например интерферон-γ, могут прямо стимулировать клетки иммунной системы, такие как макрофаги и натуральные киллеры.

Образование интерферона могут стимулировать не только интактные вирусы, но и различные другие агенты, например некоторые инактивированные вирусы, двухцепочечные РНК, синтетические двухцепочечные олигонуклеотиды и бактериальные эндотоксины.

Человеческий лейкоцитарный интерферон во флаконах

Биологическая активность интерферона очень высока. У мышиного интерферона она составляет 2·109 ед./мг, а одна единица снижает образование вирусов примерно на 50 %. Это означает, что достаточно одной молекулы интерферона, чтобы сделать клетку резистентной к вирусной инфекции. Показано, что молекулы интерферона должны оказывать действие на клетку в течение минимум четырёх часов, для того, чтобы в клетке начались процессы борьбы с вирусом, таким образом, многие специалисты не считают эффективным интраназальное применение интерферона для профилактики ОРВИ. Тем не менее, последние исследования на мышах показывают, что интерферон, применённый на слизистую оболочку, может действовать в качестве иммунологического адъюванта против вируса гриппа, усиливая специфический ответ иммунной системы. В США проводятся клинические испытания вакцины против гриппа, которая использует интерферон в качестве адъюванта.

Интерферон вызывает и целый ряд других биологических эффектов, в том числе подавляет размножение клеток.

Индукторы интерферона

Индукторы интерферона — это вещества природного или синтетического происхождения, стимулирующие в организме человека продуцирование или высвобождение собственных интерферонов. В ранних доклинических исследованиях в 1970-х годах индукторы не показали явного противовирусного эффекта, но у многих из них была выявлена высокая токсичность; они не применяются в медицинской практике развитых стран. Эти вещества напрямую воздействуют на сложные сигнальные системы организма, что может приводить к тяжёлым побочным эффектам.

Индукторы интерферонов природного происхождения делятся на двухцепочечные РНК (dsRNA, выделяемые из дрожжей и бактериофагов) и на полифенолы, выделяемые из растений. Синтетические индукторы представлены ароматическими углеводородами и полинуклеотидами.

За пределами стран бывшего СССР индукторы интерферонов (в том числе в странах Западной Европы и Северной Америки) в качестве лекарственных средств не зарегистрированы, а их клиническая эффективность не доказана ни в одном крупном международном исследовании.

Классификация

Интерфероны человека подразделяют на группы в зависимости от типа клеток, в которых они образуются: α, β и γ. α-интерфероны включают несколько видов белков с молекулярной массой около 20 кДа. Особое значение имеют интерфероны альфа-2b (для лечения тяжёлых вирусных заболеваний, в частности гепатитов) и бета-1a (применяются для лечения рассеянного склероза).

«Пегилированные» интерфероны представляют из себя белки, химических связанные с полиэтиленгликолем (ПЭГ, англ. PEG).

Препараты интерферона выпускаются различных формах, в т.ч. в виде порошков, растворов, капель, и т.п.

Препараты рекомбинантного интерферона

Рекомбинантные интерфероны – самые успешные на рынке, их создают с помощью геномных технологий и производят методом микробного синтеза. Получение интерферона из модифицированной E.coli обходится гораздо дешевле, чем выделение цитокинов из клеток крови человека, и позволяет производить лекарства в больших количествах. При этом структура рекомбинантного интерферона идентична природным белкам.

Рекомбинантные интерфероны-альфа (в частности, ИФН-альфа-2b) сегодня наиболее часто используются на практике. В результате лечения ОРВИ интерфероном сокращается время болезни, уменьшается проявление гриппоподобных симптомов, значительно снижается риск развития осложнений после вирусных инфекций.

Как принимают интерферон?

Основные способы доставки интерферона в организм в составе средств против простуды: интраназальный и ректальный. Интраназальный способ введения безопасен, но малоэффективен, если средство представляет собой водный раствор. В этом случае в носу всасыванию интерферона мешает мукозная слизь, отталкивающая воду (подробнее об этом – в статье «Актуальные аспекты иммунопрофилактики ОРВИ и COVID-19 в сложных эпидемиологических условиях»).

Прекрасной альтернативой водным растворам для интраназального ввода служат гели. Они дольше задерживаются на поверхности слизистой и проявляют высокую эффективность в качестве лечебно-профилактического средства против ОРВИ и COVID-19, в том числе у детей. Гель можно наносить на слизистую носа и рта (на миндалины) с целью предотвращения инфицирования или во время болезни – для снижения скорости распространения инфекции за счет активации местного иммунитета.

Гель на основе интерферона снижает количество рецидивов респираторных вирусных заболеваний в течение нескольких месяцев после завершения курса приема лекарства.

Самым эффективным способом доставки остается ректальный – лекарства на базе интерферона выпускаются в форме ректальных суппозиториев (рис. 2). Такой способ не вызывает нежелательных побочных эффектов и гарантирует быстрое всасывание лекарственного средства в кишечнике (лекарство напрямую всасывается в кровь, минуя печень), благодаря чему интерферон начинает работать уже через 15-20 минут после введения.

Рисунок 2. Динамика выделения антигенов возбудителя из зева и носа детей, больных ОРВИ, в ходе лечения с использованием ИФН-альфа-2b.

Совместное использование ректальных суппозиториев и геля для местного применения отличается повышенной эффективностью при лечении ОРВИ и помогает быстрее снизить выраженность симптомов (рис. 3).

Как увеличить биодоступность интерферона?

В состав некоторых лекарственных средств на базе интерферона входят также всем известные антиоксиданты: витамины С и Е. Их роль заключается в снижении окислительного стресса, борьбе со свободными радикалами, которые день за днем разрушают наши клетки. 

Токоферол не только защищает мембраны клеток от окислительного повреждения, но и служит прекрасным химическим проводником. Являясь жирорастворимым, он без труда преодолевает трансэпидермальные барьеры, открывая путь другим активным веществам, напримаер, интерферону. Не удивительно, что препараты интерферона, содержащие токоферол ацетат, проявляют повышенную эффективность при лечении вирусных инфекций. 

История открытия

В 1957 году сотрудники Лондонского национального института медицинских исследований (англ.)русск. вирусологи англичанин Алик Айзекс (англ.)русск. и швейцарец Жан Линдеман (англ.)русск. случайно во время опытов открыли интерферон. Исследователи столкнулись с непонятным явлением: мыши, которых заражали определёнными вирусами, не заболевали. Поиски причин этого явления показали, что мыши, не поддавшиеся заражению вирусами, в момент заражения уже болели другой вирусной инфекцией. Таким образом выяснилось, что в организме мышей один из вирусов препятствует размножению другого. Это явление антагонизма вирусов назвали интерференцией (англ. помеха, препятствие), данное явление встречается при введении в организм двух вирусов одновременно или с интервалом не более 24 часов.

Интерферон в биотехнологии

Разработка методов получения лейкоцитарного и рекомбинантного интерферона в препаративных количествах, а также высокоэффективных методов их очистки открыла возможность применения этих препаратов в лечении вирусных гепатитов B и C и некоторых видов неопластических заболеваний (исключительно в инъекционной форме).

В настоящее время в России выпускаются коммерческие препараты: человеческий лейкоцитарный, лимфобластный «Велферон» (Wellferon), фибробластный (Ферон); интерферон и интерфероны, полученные генно-инженерными методами: рекомбинантные альфа- (Лаферобион, Роферон, Реальдирон, и другие), бета- и гамма-интерферон (Ингарон).

В отдельных странах постсоветского пространства выпускаются интерферон-содержащие безрецептурные средства в виде капель, мазей, свечей, геля (например, Виферон, Гриппферон, Генферон, вариант Лаферобиона и т.п.), позиционируемые производителями для применения при различных заболеваниях, в частности, ОРВИ и гриппе. По данным ВОЗ, не существует ни качественных клинических исследований эффективности, ни систематизированных наблюдений местного применения интерферонов для лечения гриппа

Отличительной особенностью рекомбинантных интерферонов является то, что они получены вне организма человека (продуцируются бактерией E. coli, в ДНК которой встроен ген человеческого интерферона). Это значительно удешевляет производство, плюс сводит к нулю вероятность передачи какой-либо инфекции от донора.

Интерферон и восприимчивость к вирусной инфекции

Поскольку подавление размножения вирусов является важнейшей функцией И., его количество, образующееся в организме при вирусной инфекции, имеет важное значение в проявлении противовирусной резистентности. Чем больше вырабатывается И

в организме, тем более защищенным оказывается данный индивидуум. Вместе с тем потенциальные возможности выработки И. у отдельных людей и животных неодинаковы. Способность к образованию И. передается по наследству по законам Менделя (см. Менделя законы). Несмотря на генетическую детерминированность этого признака, его фенотипическое проявление существенным образом меняется на различных этапах физиол. развития организма. Способность интерферонообразования относительно низка у грудных детей, постепенно возрастает у детей старше 1 года, достигая максимума у взрослых. После 60-летнего возраста выработка И. резко снижается.

Способность к выработке Интерферона меняется также при различных неблагоприятных воздействиях на организм: охлаждении, облучении, шумовом стрессе, алкогольной интоксикации и т. п. К понижению образования И. ведет также нарушение обмена веществ, обусловленное как гиперфункцией, так и гипофункцией эндокринных желез.

Вырабатывать И. может практически любая клетка организма. Выработка И. начинается тотчас после проникновения вируса в организм. Его продуцируют те клетки, которые первично поражаются вирусом, т. е. выработка И. начинается уже во входных воротах инфекции. При этом, если даже инфекция ограничивается входными воротами, все же определенное количество клеток погибает. Разрушаются именно те клетки, которые первыми вступили в контакт с вирусом. Образованный этими клетками И. не успевает обеспечить резистентность самих клеток-продуцентов, однако окружающие клетки за счет И. обретают резистентность к вирусу.

И. рассматривается как один из важнейших факторов защиты организма при первичной вирусной инфекции. Вместе с тем далеко не всегда удается обнаружить соответствие между образованием И. и исходом вирусной инфекции (см. Иммунитет противовирусный).

Побочные эффекты

Большое значение имеют психопатологические нарушения, в том числе депрессия, вызванная интерфероном[каким?]. До недавнего времени преобладало мнение, что наличие депрессии (в том числе в анамнезе) служит противопоказанием к назначению интерферонов; в случае развития депрессии при применении интерферона, лечение рекомендовалось незамедлительно прекратить, в первую очередь из-за высокого суицидального риска таких состояний. Однако исследования последних лет выявили несомненный терапевтический эффект антидепрессантов для коррекции аффективных нарушений у больных гепатитом C, получающих интерферон.

Механизм действия

Интерферон непосредственно не инактивирует вирусы или их нуклеиновые к-ты, не препятствует адсорбции и проникновению вируса в клетку, а также его депротеинизации. Интерферон проявляет свое действие на внутриклеточном этапе репродукции вируса.

Механизм взаимодействия И. с клетками, в которых он индуцирует антивирусное состояние, остается неясным. По данным одних авторов, И. может индуцировать антивирусное состояние в клетках без обнаруживаемой потери активности, по другим — защитное действие И. связано с интенсивностью его поглощения. Для проявления действия И. должна сохраняться целостность клеточных рецепторов и способность клеток к синтезу РНК и белков, что, по мнению ряда исследователей, свидетельствует в пользу его опосредованного действия путем индукции в клетках особого противовирусного белка (АВБ).

Окончательно не решен вопрос о молекулярном механизме противовирусного действия И. Допускается действие И. на уровне трансляции (см.), так и транскрипции (см.). В пользу первого свидетельствуют данные о том, что И., не влияя на синтез вирусспецифических РНК, ингибирует синтез вирусных белков. И. не только уменьшает количество образующихся вирусспецифических полипептидов в зараженных клетках, но приводит также к укорочению полипептидных цепей. Предполагают, что И. или АВБ могут модифицировать вирусную РНК настолько, что она утрачивает способность участвовать в образовании полисом.

Сторонники действия И. на уровне транскрипции опираются на данные об ингибиторном действии И. на транскрипцию ранней вирусной РНК. Эта ингибиция связана с подавлением вирусиндуцированного синтеза, обусловленного вирионной РНК-зависимой полимеразой.

Некоторые авторы допускают существование двух способов действия И.— на транскрипцию и трансляцию — с преобладанием одного из механизмов при различных вирусных инфекциях. Наиболее распространенным является предположение о том, что в результате воздействия И. нарушается трансляция, что и обусловливает невозможность осуществления последующих этапов в репродукции вируса (см. Вирусы).

Практическое значение

Использование И. для профилактики и лечения вирусных инфекций возможно по двум основным направлениям: 1) применение готового препарата (экзогенный И.), получаемого в системе клеток человека, 2) стимуляция в организме своего собственного, так наз. эндогенного И.

И. оказывает выраженный профилактический и лечебный эффект при заболеваниях, вызываемых многими вирусами. Целесообразно его применение при вирусных инфекциях с преимущественно местным поражением (дерматиты, глазные заболевания и др.). Особенно важным признается возможность применения И. при респираторных вирусных инфекциях, этиология которых разнообразна, и следовательно, вакцинопрофилактика их чрезвычайно затруднена.

Наилучший эффект дает И. при профилактическом применении. При развитии заболевания необходимо по возможности раннее его применение. Одним из основных путей повышения эффективности И. является увеличение кратности его введения.

Из других аспектов практического применения И. следует упомянуть разработанную В. Д. Соловьевым и Т. А. Бектемировым (1967) методику определения продукции И. лейкоцитами in vitro, к-рая была названа интерфероновой реакцией лейкоцитов (ИРЛ). Установлено, что ИРЛ при ряде вирусных инфекций может быть использована как показатель иммунореактивности организма. Вместе с тем показано, что определение продукции И. лейкоцитами может быть использовано для оценки реактивности организма в норме и при патол, состояниях не вирусного происхождения.

Методы индикации и титрования

Наиболее чувствительным методом титрования И. считается определение его действия на интенсивность размножения вируса в клетках, выявляемое либо по уменьшению вирусных гемагглютининов, либо по снижению «урожая» инфекционного вируса.

Для определения активности Интерферона чаще применяют методы, основанные на подавлении И. цитопатического действия вируса в пробирках или подавлении им бляшек (метод негативных колоний вируса по Дульбекко). Причем, последний в 16— 32 раза чувствительнее метода титрования по подавлению цитопатического действия в пробирочных культурах.

Следует иметь в виду, что максимальная резистентность обработанных И. клеток развивается не менее 7—8 час. после внесения препарата. Если И. из клеточных культур удаляется промыванием после достижения максимума резистентности, клетки нек-рое время сохраняют невосприимчивость к вирусу. Однако продолжительная инкубация клеток после удаления И. приводит к постепенной потере устойчивости.

На чувствительность системы к И. оказывают влияние многие факторы: вид индикаторного вируса и его доза, тип клеточной культуры, возраст клеток, длительность инкубации клеток с И. и pH среды. Для стандартизации методов титрования И. рекомендуется вводить в каждый опыт хорошо изученный стандарт активности И. и определять активность исследуемого материала в международных единицах.

Источники

1. Малиновская В.В., Чеботарева Т.А., Парфенов В.В. Клиническая эффективность применения препарата Виферон при лечении гриппа и ОРВИ у взрослых // Альманах клинической медицины. 2014. № 35. С. 109–115

2. Малиновская В.В., Коржов И.В., Мосягин И.Г. Актуальные аспекты противовирусной терапии ОРВИ и гриппа в воинских коллективах // Морская медицина. 2020. Т. 6, № 1. С. 15–00, http://dx.doi.org/10.22328/2413-5747-2019-5-4-15-23.

3. McKenzie C. Ferguson and all. Interferons as Therapeutic Agents in Infectious Diseases // Pharmacy Faculty Research, Scholarship, and Creative Activity. -2011

Fan-ching Lin and  Howard A. Young. Interferons: Success in anti-viral immunotherapy // Cytokine Growth Factor Rev. 2014 Aug; 25(4): 369–376. doi: 10.1016/j.cytogfr.2014.07.015