Interferoner | |
---|---|
Molekylær struktur af interferon-α | |
Identifikatorer | |
Symbol | Interferoner |
Pfam | PF00143 |
Interpro | IPR000471 |
PROSITE | PDOC00225 |
SCOP | 1au1 |
SUPERFAMILIE | 1au1 |
Tilgængelige proteinstrukturer | |
Pfam | strukturer |
FBF | RCSB FBF ; PDBe ; PDBj |
PDBsum | 3D model |
Interferoner ( forkortet IFN [1] ) er fællesbetegnelsen for en række proteiner med lignende egenskaber, som udskilles af kroppens celler som reaktion på invasionen af virussen , til nogle bakterielle stoffer og til lavmolekylære kemiske forbindelser [ 2] [3] . Interferoner inducerer eller aktiverer visse cellulære proteiner, der blokerer viral replikation [3] . For det meste skyldes den antivirale virkning af interferoner induktionen af mere end 300 gener stimuleret af dem, som er ansvarlige for forskellige antivirale funktioner [4] . "Faktoren defineret som interferon skal være af proteinkarakter, have antiviral aktivitet mod forskellige vira, i det mindste i homologe celler , medieret af cellulære metaboliske processer, herunder RNA og proteinsyntese" [5] .
Præparater, der indeholder "-feron" i navnet, indeholder ikke altid interferoner. Ergoferon og anaferon er for eksempel homøopatiske midler og er ikke lægemidler [6] [7] .
I 1957 medlemmer af London National Institute for Medical Researchvirologer engelske Alik Isaacsog schweiziske Jean Lindemannved et uheld opdagede interferon under forsøgene. Forskerne stod over for et uforståeligt fænomen: Mus, der var inficeret med visse vira, blev ikke syge. Søgningen efter årsagerne til dette fænomen viste, at mus, der ikke bukkede under for infektion med virus, allerede var syge med en anden virusinfektion på infektionstidspunktet. Således viste det sig, at i kroppen af mus forhindrer en af viraene reproduktionen af den anden. Dette fænomen med virusantagonisme kaldes interferens . hindring, hindring), dette fænomen opstår, når to vira introduceres i kroppen på samme tid eller med et interval på højst 24 timer.
Da først interferoner blev opdaget, var deres kliniske forsøg med mennesker skuffende indtil 1970'erne, hvor humant interferon kunne renses, hvorefter det begyndte at vise effekt mod visse sygdomme ved høje doser [8] . I mange år var hovedleverandøren af humant interferon rundt om i verden et forskningslaboratorium i Finland, som producerede leukocytinterferon, hovedsageligt interferon-alfa, ved hjælp af blodleukocytter gennem deres stimulering med Sendai-viruset . Så Wellcome Research Laboratorieslært, hvordan man får en stor mængde af dette interferon fra lymfoblaster , som allerede blev dyrket i suspension i industriel skala [9] .
I 1980'erne skete der et gennembrud i produktionen af interferon, Biogen i Schweiz og Genentech i USA lærte at producere rekombinant interferon ved hjælp af Escherichia coli , kloning af interferon-genet ind, hvilket gjorde det muligt at øge produktionen og producere interferoner af enhver type, og produktionsomkostningerne burde være blevet reduceret med omkring 100 gange. Fra 2016 er mindst et dusin undertyper af interferon-alfa, en interferon-beta og en interferon-gamma blevet identificeret blandt rekombinante humane interferoner [9] .
Humane interferoner inddeles i grupper afhængigt af typen af celler, hvori de er dannet: α, β og γ. a-interferoner indbefatter flere typer proteiner med en molekylvægt på ca. 20 kDa . Af særlig betydning er interferoner alpha-2b (til behandling af alvorlige virussygdomme, især hepatitis) og beta-1a (bruges til behandling af dissemineret sklerose ).
Der er en klassificering af endogene interferoner efter type, baseret på tilstedeværelsen af specifikke cellemembranreceptorer [10] :
Interferon gamma-1b bruges i USA til behandling af kronisk granulomatøs sygdom [11] og osteopetrose [12] .
Pegylerede interferoner er proteiner, der er kemisk bundet til polyethylenglycol (PEG, engelsk PEG ).
Humant interferon-a
Humant interferon-β
Humant interferon-y
Interferonpræparater fås i forskellige former - i pulvere, opløsninger, dråber mv.
Den mest undersøgte egenskab ved interferon er dets evne til at forhindre reproduktion af vira . Det produceres i pattedyrs- og fugleceller som reaktion på virusinfektion .
Når en celle er inficeret, begynder virussen at formere sig. Værtscellen begynder samtidig at producere interferon, som forlader cellen og kommer i kontakt med naboceller. Selvom interferon ikke har en direkte antiviral virkning, er det i stand til at forårsage sådanne ændringer i celler, der forhindrer reproduktionen af virussen , dannelsen af virale partikler og dens yderligere spredning. Interferon virker i flere retninger. For det første påvirker det cellerne, der støder op til den inficerede, og udløser en kæde af begivenheder i dem, der fører til undertrykkelse af syntesen af virale proteiner og, i nogle tilfælde, samling og frigivelse af virale partikler (ved at aktivere oligoadenylatcyclase ). Som reaktion på eksponering for interferon producerer celler store mængder proteinkinase R. Dette enzym phosphorylerer translationsinitieringsfaktor eIF-2, phosphoryleret eIF-2 danner et inaktivt kompleks med en anden faktor, eIF-2B. Som et resultat falder niveauet af proteinsyntese i cellen. Efter proteinkinase R aktiveres syntesen af ribonuklease L , som spalter cellulært RNA og yderligere reducerer niveauet af proteinsyntese. Generelt er interferonafhængig translationsundertrykkelse skadelig for både virussen og værtscellen. Ud over at påvirke translation er interferoner i stand til at aktivere hundredvis af andre gener (kendt som interferon-stimulerede gener), der spiller en rolle i at beskytte celler mod vira [13] [14] . Derudover begrænser interferon spredningen af virale partikler ved at aktivere p53 -proteinet , hvilket fører til apoptotisk død af den inficerede celle [15] [16] .
Den anden virkningsretning af interferoner er at stimulere immunsystemet til at bekæmpe vira. Interferon øger syntesen af molekyler i det store histokompatibilitetskompleks af klasse I og II og aktiverer immunproteasomet . Et højt niveau af molekyler af det store histokompatibilitetskompleks af klasse I sikrer effektiv præsentation af virale peptider til cytotoksiske T-lymfocytter og naturlige dræberceller , og immunoproteasomet behandler virale peptider før præsentation. Et højt niveau af klasse II store histokompatibilitetskompleksmolekyler sikrer præsentationen af virale antigener til T-hjælpere . Hjælper-T-celler frigiver igen cytokiner , der koordinerer aktiviteten af andre immunsystemceller. Nogle typer interferoner, såsom interferon-γ, kan direkte stimulere immunsystemets celler såsom makrofager og naturlige dræberceller .
Interferonproduktion kan stimuleres ikke kun af intakte vira , men også af forskellige andre midler, såsom nogle inaktiverede vira, dobbeltstrengede RNA'er , syntetiske dobbeltstrengede oligonukleotider og bakterielle endotoksiner.
Den biologiske aktivitet af interferon er meget høj. I museinterferon er det 2⋅10 9 enheder/mg, og en enhed reducerer dannelsen af vira med omkring 50 %. Det betyder, at et molekyle interferon er nok til at gøre en celle resistent over for en virusinfektion . Det har vist sig, at interferonmolekyler skal have en effekt på cellen i mindst fire timer, for at cellen kan begynde at bekæmpe virussen, så mange eksperter anser ikke intranasal brug af interferon for at være effektiv til forebyggelse af akut respiratorisk viral infektioner [17] . Nylige undersøgelser på mus viser imidlertid, at interferon påført slimhinden kan fungere som en immunologisk adjuvans mod influenzavirus, hvilket forstærker immunsystemets specifikke respons [18] . En influenzavaccine, der bruger interferon som adjuvans, er ved at blive afprøvet klinisk i USA [19] .
Interferon forårsager også en række andre biologiske virkninger, herunder hæmning af cellereproduktion .
I medicin bruges interferoner til at forebygge og behandle virusinfektioner. Behandlingen er dog begrænset og kommer med betydelige bivirkninger, som omfatter udvikling af influenzalignende symptomer som feber, muskelsmerter og hovedpine. Faktisk forekommer lignende symptomer også under produktionen af endogent interferon af kroppen selv som reaktion på en virusinfektion. Terapeutisk behandling med interferon fører også til leukopeni og trombocytopeni , og eksponering for centralnervesystemet forårsager depression [20] . Samtidig har præparater med alfa-interferoner normalt advarsler om, at de kan forårsage eller forværre fatale eller livstruende neuropsykiatriske, autoimmune, iskæmiske eller infektionssygdomme [21] .
Interferon alfa administreres normalt intramuskulært i en daglig dosis på 3⋅10 6 til 8⋅10 7 IE , hvilket gør det muligt at opnå en interferonkoncentration i blodet i størrelsesordenen 50-500 IE pr. ml . Interferon beta administreres intravenøst, da det efter intramuskulær administration næsten ikke detekteres i blodet. Ved behandling af cancer kan lokale injektioner direkte i tumoren anvendes [22] . Oral brug af interferoner er ineffektiv [22] , deres lange aminosyresekvenser er følsomme over for spaltning af fordøjelseskanalens proteaser [23] . Når det administreres intranasalt, skylles interferoner hurtigt ud med slim [22] . Andre metoder til at levere interferon ind i kroppen, selvom de viste nogle resultater, kunne ikke opnå succes i klinisk praksis [24] .
Spray og næsedråberNæseslimhinden er i stand til at absorbere forskellige endogene hormoner, herunder interferoner [25] . Eksperimentelle undersøgelser har dog vist, at nasal administration af interferon i doser af størrelsesordenen 10 6 IE hver 4. time ikke har en forebyggende effekt. Der er dog tegn på, at administration af store doser (i størrelsesordenen 10 8 IE) kan give beskyttelse mod rhinovirusinfektion , hvilket kan skyldes hurtig fjernelse af interferon sammen med slim [26] . Undersøgelser af næsespray med rekombinant interferon alfa-2b viser, at det er ineffektivt i behandlingen, giftigt og øger chancerne for sekundær infektion [27] .
Under arbejdet i Forkølelsesenhedenfra 1946 til 1989 blev der ikke fundet nogen effektiv kur mod forkølelse . Både interferon alfa og interferon beta har, når de anvendes intranasalt før starten af en virussygdom, vist sig at være effektive til forebyggelse af rhinovirus, coronavirus, respiratoriske syncytiale infektioner og influenza, men tilstedeværelsen af lokale bivirkninger og det faktum, at interferon var mest effektivt til forebyggelse, hvilket førte til, at interferon ikke har fundet anvendelse til behandling af disse infektioner [28] . Der er ingen evidens for terapeutisk værdi for interferon mod almindelige luftvejsvirusinfektioner [26] [29] . Samtidig kan interferon alfa ifølge en systematisk gennemgang fra 2021 være lovende mod COVID-19 med hensyn til hospitalsophold og reduktion af viral udskillelse, men forskning er stadig sparsom [30] .
Inddrypning i øjneneEn lille, dobbeltblind, placebokontrolleret undersøgelse i 1980'erne viste, at instillation af rekombinant interferon alfa-2b i øjet resulterede i påviselige niveauer af interferon i næseslim i løbet af de næste 8 timer. På samme tid, med en stigning i dosis, var en af de væsentlige bivirkninger overfladisk punctate keratitis . Denne intranasale levering af interferon viste sig at være mindre giftig end den nasale vej, men undersøgelsen afgjorde ikke, om interferonniveauer i de nasale passager var tilstrækkelige til terapeutisk eller profylaktisk brug [31] .
Rektale stikpillerEn undersøgelse med rotter fra 1980'erne viste, at suppositorium interferon alfa i sig selv ikke blev absorberet fra tarmen, men en lille mængde absorption blev opnået ved brug af natriumursodeoxycholat. Absorptionsniveauet var dog for lavt til behandling af hepatitis, hvor interferon normalt anvendes [32] .
Udviklingen af metoder til opnåelse af leukocytter og rekombinant interferon i præparative mængder, såvel som yderst effektive metoder til deres oprensning, åbnede muligheden for at bruge disse lægemidler til behandling af viral hepatitis B og C og nogle typer neoplastiske sygdomme (eksklusivt i injicerbar form).
I øjeblikket produceres kommercielle præparater i Rusland: human leukocyt, lymfoblastisk "Velferon" (Wellferon), fibroblast (Feron); interferon og interferoner opnået ved gensplejsningsmetoder: rekombinant alfa (Laferobion, Roferon, Realdiron og andre), beta- og gamma-interferon (Ingaron).
I nogle lande i det postsovjetiske rum produceres interferonholdige OTC-produkter i form af dråber [33] , salver, stikpiller, geler (f.eks. Viferon, Grippferon, Genferon, en variant af Laferobion osv.), positioneret af producenter til brug ved forskellige sygdomme, i især SARS og influenza. Samtidig er der ifølge WHO hverken højkvalitets kliniske undersøgelser af effekt eller systematiske observationer af den topiske anvendelse af interferoner til behandling af influenza [34] .
Også i Rusland er der forveksling med kommercielle navne: ikke alle lægemidler med roden -feron- i navnet indeholder interferon. Eksempelvis indeholder det homøopatiske middel "Anaferon" slet ikke et aktivt stof [6] , samt "Ergoferon" [7] .
Et karakteristisk træk ved rekombinante interferoner er, at de opnås uden for den menneskelige krop (fremstillet af bakterien E. coli , i hvis DNA det humane interferon-gen er indsat). Dette reducerer produktionsomkostningerne betydeligt, plus reducerer sandsynligheden for overførsel af enhver infektion fra donoren til nul.
Interferoninducere er stoffer af naturlig eller syntetisk oprindelse, der stimulerer produktionen eller frigivelsen af dets egne interferoner i menneskekroppen [35] . I tidlige prækliniske undersøgelser i 1970'erne viste inducere ingen klar antiviral effekt, men mange af dem viste høj toksicitet; de bruges ikke i medicinsk praksis i udviklede lande . Disse stoffer påvirker direkte kroppens komplekse signalsystemer, hvilket kan føre til alvorlige bivirkninger [36] .
Interferoninducere af naturlig oprindelse er opdelt i dobbeltstrenget RNA (dsRNA isoleret fra gær og bakteriofager) og polyphenoler isoleret fra planter. Syntetiske induktorer er repræsenteret af aromatiske carbonhydrider og polynukleotider .
Uden for landene i det tidligere USSR er interferoninducere (herunder i landene i Vesteuropa og Nordamerika) ikke registreret som lægemidler, og deres kliniske effektivitet er ikke blevet bevist i nogen større international undersøgelse. [36] [37]
Af stor betydning er psykopatologiske lidelser, herunder depression forårsaget af interferon[ hvad? ] . Indtil for nylig var den fremherskende opfattelse, at tilstedeværelsen af depression (herunder historie ) er en kontraindikation for udnævnelsen af interferoner; i tilfælde af udvikling af depression ved brug af interferon blev behandlingen anbefalet at stoppe med det samme, primært på grund af den høje selvmordsrisiko ved sådanne tilstande. Imidlertid har undersøgelser i de senere år [38] afsløret den utvivlsomme terapeutiske effekt af antidepressiva til korrektion af affektive lidelser hos patienter med hepatitis C , der modtager interferon [39] .
![]() | |
---|---|
I bibliografiske kataloger |
|