CITOKINAI: FUNKCIJOS, TIPAI IR RECEPTORIAI - BIOLOGIJA - 2024

Citokinas arba citokinai yra mažos signalizacijos baltymai (kai kurie autoriai kreiptis į juos kaip peptidų), kurie reguliuoja daug biologines funkcijas, daugelis iš jų, susijusios su imuninės sistemos, kraujodaros, audinių remonto ir ląstelių proliferacija.

Terminas „citokinas“ jungia daugybę baltymų, turinčių labai skirtingas struktūrines ir funkcines savybes, ir daugiau ar mažiau reiškia „ląstelių gaminamus faktorius“, nes jų sintezė neapsiriboja vieno tipo ląstelėmis organizme.

„Ciokine“ išleidimo procesas (Šaltinis: www.sc Scientificaimations.com / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) per „Wikimedia Commons“)

Šie baltymai yra gaminami ir išskiriami didelėmis koncentracijomis skirtingų tipų gyvūnų ląstelėse ir gali paveikti šalia esančias ląsteles, todėl sakoma, kad jie atlieka „parakrino“ signalizacijos funkcijas.

Jie taip pat gali veikti nuotoliniu būdu, sukeldami tirpių veiksnių sekreciją į kraują (endokrininę ar sisteminę funkciją) ir netgi gali veikti tiesiogiai juos sintetinančioje ląstelėje (autokrininė funkcija).

Citokinai yra vertinami kaip specializuotos kalbos „simboliai“, kurių reikšmė priklauso nuo konteksto, kuriame jie išreiškiami ir siunčiami iš vienos vietos į kitą.

Pirmieji aprašyti citokinai buvo limfokinai, tirpūs produktai, kuriuos gamina limfocitai reaguodami į polikloninius ir specifinius antigenus; jie yra svarbi imuninio atsako veiksnių grupė.

Citokinų funkcijos

Citokinai yra tirpūs mažo dydžio (iki 40 kDa) glikoproteinai (ne imunoglobulinai), kuriuos gamina ir išskiria skirtingo tipo ląstelės kūne, jie gali atlikti vietinius ar nuotolinius veiksmus, kuriuos daro didžiausia ar nanomolinė koncentracija.

Bendravimas imuninėje sistemoje

Ryškiausia citokinų funkcija yra jų dalyvavimas bendraujant tarp skirtingų imuninės sistemos komponentų ir keičiantis informacija tarp šių komponentų ir kitų kūno ląstelių (tarpląstelinė signalizacija).

Kitaip tariant, beveik visos imuninės funkcijos priklauso nuo šių sisteminių „pasiuntinių“ biologinio aktyvumo.

Citokinai atlieka platų imunologinių funkcijų spektrą - tiek efektorinius, tiek reguliuojančius - ir jų poveikis audinių ir biologinių sistemų lygyje daugumoje organizmų, kuriuose jie gaminami, gali būti ypač platus ir sudėtingas.

Jie yra tokie svarbūs imunologiniai efektoriai, kad imuninės reakcijos į bet kurį dirgiklį metu gaminamas citokinų tipas lemia, ar atsakas bus citotoksinis, humoralinis, ląstelinis ar alerginis.

Apsauga nuo virusų

Jie aktyviai dalyvauja uždegiminiuose procesuose ir gynyboje nuo virusinės kilmės infekcijų; jie dalyvauja antigenų pristatyme, kaulų čiulpų diferenciacijoje, ląstelių aktyvavime ir įdarbinime, ląstelių adhezijos molekulių ekspresijoje ir kt.

Taigi citokinai ne tik dalyvauja organizmo imuninėje gynyboje, bet ir „normaliuose“, fiziologiniuose bei medžiagų apykaitos procesuose, taip integruodami abu ląstelių ir organinio gyvenimo aspektus.

Augimo veiksniai

Daugelis autorių mano, kad šie baltymai veikia kaip augimo veiksniai, nes tokie atstovai kaip naviko nekrozės faktorius (TNF), limfokinai, interleukinai ir interferonai (IFN) yra aktyviai susiję su ląstelių dauginimu, mirtimi, diferenciacija ir raida skirtingi kūno kontekstai.

Šis vaizdo įrašas rodo animaciją, kurioje makrofagas praryja bakterijas ir vėliau išskiria citokinus:

Citokinai ir hormonai?

Įvairūs mokslininkai pateikia analogiją tarp citokinų ir hormonų, tačiau tai nėra visiškai teisinga dėl kai kurių svarbių priežasčių:

- Hormonus sintezuoja ir išskiria labai specializuoti audiniai, o citokinus gamina daugybė skirtingų organizmo ląstelių.

- Hormonai yra pagrindinis juos gaminančių specializuotų ląstelių sintetinis produktas, tuo tarpu citokinai sudaro tik nedidelį kiekį ląstelių sintezuotų produktų.

- Hormonų ekspresija vyksta reaguojant į homeostatinius valdymo signalus (kai kurie priklauso nuo paros ciklo), tačiau citokinai išreiškiami tik tada, kai juos specialiai stimuliuoja įvykiai, „kenksmingi“ ląstelių gyvenimui.

Citokinų tipai

Daugelis citokinų iš pradžių buvo aprašyti atsižvelgiant į jų pagrindines biologines funkcijas, tačiau šiandien jiems būdinga daugiausia jų struktūra, nes jie gali atlikti didelę funkcijų įvairovę, kurias sunku apibendrinti per trumpą epitetą.

Tačiau dabartinė šių baltymų klasifikacija priklauso nuo kelių parametrų: kai kurie buvo identifikuoti pagal jų atradimo „skaitmeninę tvarką“, pagal tam tikrą funkcinį aktyvumą, pagal dalyvavimą uždegiminėse reakcijose, pagal pirminės ląstelės kilmės ir pagal savo struktūrinį panašumą su kitomis giminingomis molekulėmis.

Taigi citokinų „superšeimos“ nariai turi tokias savybes kaip sekos homologija, abipusės receptorių sistemos ir kt., Nors nebūtinai struktūrinis panašumas. Kai kurios šeimos yra žinomos:

- TNF šeima - TNF receptoriai (naviko nekrozės faktorius), apimanti imunoreguliacinius citokinus, tokius kaip naviko nekrozės faktorius (TNF), limfotoksinus ir kai kuriuos ląstelių ligandus, tokius kaip CD40L (tarpininkauja B ir T limfocitų aktyvacijai). ) ir FasL arba CD95 (skatina užprogramuotą ląstelių mirtį).

- IL-1 / IL-1 receptorių (interleukinų) šeima, grupė, kurioje klasifikuojami citokinai IL-1β, IL-1α, IL-18, IL-33 ir IL-36, taip pat receptorių antagonistai, žinomas kaip IL-1RA, IL-38 ir priešuždegiminis citokinas IL-37 (tarpininkauja fiziologinėms ir gynybinėms funkcijoms).

- IL-1 / IL-1 receptorių šeimai taip pat priklauso į Toll panašūs receptoriai (TLR), kurie veikia kaip įgimtos imuninės sistemos molekulės atpažinti su rūšimis susijusius molekulinius modelius. mikrobų.

Tam tikri susijusios mokslinės literatūros tekstai citokinus pagal jų gamybos vietą suskirsto į „iš vienatūrių fagocitų gautus citokinus“ ir „T limfocitų gautus citokinus“. Jie taip pat atskiria juos pagal tarpininkaujamą reakciją: citotoksiniai (antivirusiniai ir priešvėžiniai), humoraliniai, ląsteliniai ar alerginiai; be tų, kurie slopina imunitetą.

- Pagal uždegiminį atsaką

Priklausomai nuo to, ar jie skatina uždegimines reakcijas, ar ne, citokinai skirstomi į priešuždegiminius ir priešuždegiminius citokinus.

Prouždegiminiai citokinai

Šių citokinų sukeliamas uždegimas susideda iš genų produktų, kurie paprastai nėra ekspresuojami sveikam žmogui, ekspresijos pakopos.

Nors tam tikri endotoksinai ir kiti „uždegimą sukeliantys“ produktai gali sukelti šių „uždegimą slopinančių“ genų ekspresiją, citokinai IL-1 ir TNF ir netgi IFN-γ interferonas yra ypač veiksmingi jų stimuliacijai, todėl kurie, kaip teigiama, yra pagrindiniai priešuždegiminiai citokinai.

Žmogaus beta inferterono struktūra (Šaltinis: per „Wikimedia Commons“)

Nepriklausomai nuo to, ar uždegiminį procesą sukėlė infekcija, trauma, išemija, aktyvuotos T ląstelės ar koks nors toksinas, šios dvi molekulės veikia sinergiškai ir inicijuoja uždegiminių mediatorių kaskadą.

Priešuždegiminiai citokinai

Šie baltymai, priešingai, blokuoja uždegiminio atsako procesą arba slopina jo pasireiškimo intensyvumą. Dalis šios grupės yra interleukinai IL-4, IL-10, IL-13 ir transformuojantis augimo faktorius (TGF) -β (kuris blokuoja IL-1 ir TNF gamybą).

Taip pat yra IL-6 - kuriuos gamina B ląstelės, T ląstelės, o monocitus - ir IL-11 - gamina stromos ląstelės ir fibroblastai.

Remiantis tuo, kas išdėstyta, teigiama, kad ligos vystymasis (trumpalaikis ar ilgalaikis) didžiąja dalimi priklauso nuo priešuždegiminių ir priešuždegiminių citokinų „pusiausvyros“.

Iš tiesų, kai kurie tyrimai rodo, kad jautrumą tam tikroms ligoms genetiškai lemia genų, koduojančių dviejų tipų citokinus, raiškos pusiausvyra.

Patologinė būklė progresuoja, kai priešuždegiminiai mediatoriai užtikrina kontrolę, kurios nepakanka blokuoti priešuždegiminį aktyvumą (esant imuninės sistemos kontroliuojamoms ligoms), arba kai kontrolė yra perdėta ir galiausiai slopina imuninį atsaką, sukeldama šeimininką sisteminės infekcijos rizika.

Imtuvai

Svarbi bet kurio citokino funkcijos dalis yra jo sąveika ir ryšys su receptorių pora (ligando ir receptoriaus sąveika).

Kai kurie autoriai citokinus klasifikuoja pagal receptorius, prie kurių jie jungiasi, ir tai gali būti:

- I tipas (iš hematopoetinų šeimos)

- II tipas (iš interferonų šeimos)

- TNF baltymų receptorių šeima (naviko nekrozės faktorius)

- IL-1 receptoriai

- Rinkliavos tipo receptoriai

- IL-17 receptoriai

- Tirozino kinazės receptoriai

- Transformuojančių augimo faktoriaus receptorių serino kinazių šeima

I tipas (hematopoetinų šeimos)

Hormonai (eritropoetinas (EPO), trombopoetinas (TPO) ir leptinas) ir citokinai, tokie kaip granulocitų kolonijas stimuliuojantys faktoriai (G-CSF), stimuliuojantys makrofagų granulocitų kolonijos (GM-CSF) ir interleukinai IL-2 iki IL-7, IL-9, IL-11 iki IL-13, IL-15, IL-21, IL-23, IL-27, IL- 31 ir IL-35.

Šie „I tipo“ citokinai pasižymi panašumu, kurį jie dalijasi savo sekomis, nes kiekviename yra keturios antiparallelinės alfa spiralės su dviem jungtimis arba kilpomis, viena trumpa ir viena ilga, kurios struktūriškai yra „išdėstytos“ „aukštyn-aukštyn“ konfigūracijoje. “Ir„ žemyn žemyn “.

II tipas (iš interferono šeimos)

Šiuos receptorius jungia IFN-α / β, IFN-γ, interleukinai IL-10, IL-19, IL-20, IL-22, IL-24, IL-26 ir IL-28 su IL- 30.

Tai heterodimerai, sudaryti iš dviejų subvienetų, vadinamų IFNAR1 ir IFNAR2, kurie panašūs į kai kurias I tipo receptorių motyvų sekas. Jie daugiausia dirba su antivirusiniais citokinais.

IL-1 ir rinkliavos tipo receptoriai (TLR)

Jie yra siejami su interleukino IL-1α / β, IL-18, IL-33 ir IL-36 sukeltomis reakcijomis į IL-38.

Transformuojanti augimo faktoriaus receptoriaus serino kinazių šeimą

Ši citokinų receptorių šeima yra susijusi su baltymų TGF-β1, TGF-β2 ir TGF-β3, kuriuos gamina T ląstelės, makrofagai ir kitos organizmo ląstelės, atsaku.

Nuorodos

1. Borish, LC ir Steinke, JW (2003). 2. Citokinai ir chemokinai. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 111 (2), S460-S475.
2. Cavaillon, JM (1994). Citokinai ir makrofagai. Biomedicina ir farmakoterapija, 48 (10), 445–453.
3. Dinarello, Kalifornija (2000). Uždegiminiai citokinai. Krūtinė, 118 (2), 503–508.
4. Nathan, C., & Sporn, M. (1991). Citokinai kontekste. Žurnalas apie ląstelių biologiją, 113 (5), 981–986.
5. Opalas, SM ir „DePalo“, VA (2000). Priešuždegiminiai citokinai. Krūtinė, 117 (4), 1162–1172.
6. O'Shea, J. J., Gadina, M., & Siegel, RM (2019). Citokinai ir citokinų receptoriai. In Clinical immunology (p. 127-155). Tik turinio saugykla !.