Роль кіназ Януса в сигналізації цитокінів та патогенезі ревматоїдного артриту
Відомими учасниками патомеханізму ревматоїдного артриту (РА) є В-клітини, стимульовані активованими Т-клітинами, та клітини системи моноцити-макрофаги, які продукують значну кількість запальних цитокінів. Цитокіни діють через рецептори на різні клітини. Завдяки високій спорідненості цих рецепторів (Ka = 1010–1012 M - 1), цитокіни вже ефективні при пікомолярних концентраціях. Таким чином, його можна виявити на спокійних клітинах, часто лише декількох сотень рецепторних молекул достатньо для ініціювання внутрішньоклітинної сигнальної послідовності та отримання біологічного ефекту. Цитокіни зв'язуються з мембранним рецептором клітини-мішені, щоб активувати рецептор, який потім активує ферменти фосфорилази, пов'язані з рецептором, в деяких випадках пов'язані з рецепторами, а в інших випадках - з цитозолем до активованого рецептора. Вони фосфорилюють додаткові білки, які в активованій формі, переважно димеризовані, здатні потрапляти в ядро, де індукують вироблення відповідного білка на сегменті ДНК, що відповідає даному цитокіну.
Сигнальні механізми та участь різних сигнальних молекул залежать від структури даного рецептора та амінокислотних мотивів його внутрішньоклітинної частини. Деякі рецептори цитокінів, такі як рецептор SCF (тимчасовий актор), c-kit або TGF-бета-R (трансформуючий рядовий актор-бета-рецептор) як протеїнкінази (ПК), є рецепторами хемокінів, пов'язаними з білками G, тоді як більшість рецептор цитокінів діє за допомогою сигналізації JAK-STAT (перетворювач сигналу та активатор транскрипції).
Рецептори цитокінів можна класифікувати на різні родини на основі їх структурних властивостей (рис. 1). Кожне сімейство рецепторів характеризується використовуваними фосфорилазами. Вплив найважливіших цитокінів на розвиток і підтримку РА та деяких запальних захворювань опорно-рухового апарату наведено в таблиці I/II. TNF-альфа, IL-1, IL-17, TGF-бета та хемокіни діють на інші рецептори.
I/II. Цитокіни, що діють за допомогою рецептора цитокінів типу I-JAK-STAT, відіграють важливу роль у розвитку кровотворення, лімфоїдних та мієлоїдних клітин, а також у виробленні багатьох білків, активних у запаленні, і є важливими медіаторами аутоімунного запалення (наприклад, РА). Характеристика JAK полягає в тому, що він містить домен псевдокінази на додаток до домену кінази - саме тому його назвали кіназою Янус на честь дволикого римського бога Януса. Диверсифіковані цитокіни в цій групі наведені в таблиці 1 (2).
I/II. Сигналізація цитокінів типу 1 на прикладі IL-6 проілюстрована на малюнку 2. Цитокін (IL-6) зв'язується з позаклітинним домом зв'язування цитокінів (-ланцюга) рецептора, що призводить до димеризації -ланцюга рецептора (це молекула gp-130 в IL-6R). Кінази Януса прикріплені до внутрішньоклітинного домену -ланцюга. Відомі чотири типи JAK (JAK1, JAK2, JAK3, TYK2 (тирозинкіназа-2)), які здатні фосфорилювати ферменти фосфотрансферази, як самі, так і інші молекули. що вони можуть потрапити в ядро і там активувати реагуючі на IL-6 гени (наприклад, ген junB), що призводить до вироблення цитокінів і клітин-специфічних білків (наприклад, фібриногену). У цитоплазмі може відбуватися діалог між окремими сигнальними шляхами.
Подальші нюанси картини, що існує кілька типів не тільки молекул JAK, але й молекул STAT: STAT1, STAT2, STAT3, STAT4, STAT5A, STAT5B, STAT6. Для даного цитокіну для передачі сигналів із широкого репертуару, перерахованого вище, використовуються лише певні молекули JAK та STAT, специфічні для цього цитокіна (табл. 2). Приклад IL-6 діє на клітину-мішень із використанням трьох типів кіназ Януса (JAK1, JAK2, TYK2) та двох типів STAT (STAT1 та STAT3). Таким чином, взаємозв'язок цитокін-JAK-STAT чітко визначений, з одного боку, але в той же час характеризується "функціональною розмитістю", згідно з якою даний цитокін може використовувати кілька вторинних сигнальних агентів. І навпаки, чотири молекули JAK та сім молекул STAT природним чином опосередковують множинні сигнали цитокінів.
Можливості інгібування JAK, jakinibs
Ми бачили, що I/II. типи цитокінів відіграють важливу роль на декількох стадіях запалення, їх гальмування може допомогти стримати запалення. Одним із засобів для цього може бути інгібування JAK. Інгібітори JAK (якінібіси) пригнічують активність фосфорилювання ферментів JAK, конкурентно перешкоджаючи зв'язуванню АТФ шляхом зв'язування з сайтом зв'язування АТФ, що використовується для фосфорилювання. Якініби першого покоління (тофацитиніб, барицитиніб, руксолітиніб, оклацитиніб) інгібують кілька JAK (JAK1, JAK2, JAK3) з різною силою дії. Вони не впливають на TYK2.
Найбільший досвід є з тофацитинібом. Це насамперед інгібітор JAK1 та JAK3, але також незначно пригнічує функцію JAK2. В даний час єдиний доступний якініб у ревматологічних показаннях є у багатьох країнах світу, включаючи США (3–16). Барицитиніб є інгібітором JAK1 та JAK2 (17, 18). Руксолітиніб є інгібітором JAK1 та JAK2, що використовується для лікування мієлопроліферативних розладів (19, 20).
Резюме
Процес внутрішньоклітинної сигналізації є складним, сигнали з позаклітинного середовища (антигени, патогени, цитокіни, хемокіни, гормони тощо) розпізнаються і зв’язуються клітинними рецепторами, рецепторами, а потім передаються в ядро. У цій складній системі бере участь багато молекул. Механізми сигналізації та участь різних сигнальних молекул залежать від структури конкретного рецептора та певних амінокислотних мотивів його внутрішньоклітинної частини. Більшість рецепторів цитокінів діють через сигнальний шлях JAK-STAT. Через функціональну розмитість акторів в системі сигналізації JAK-STAT важко знайти підходящу терапевтичну мішень, пригнічення якої призводить до очікуваного ефекту без значних побічних ефектів, але інгібування JAK виявляється доцільним. Інгібітори JAK, відомі як цілеспрямовані синтетичні DMARD, вже були включені до Рекомендації EULAR 2013 щодо лікування ревматоїдного артриту (1).
Анна Полгар
Національний інститут ревматології та фізіотерапії, Будапешт