CYTOKÍNY: FUNKCIE, TYPY A RECEPTORY - BIOLÓGIE - 2026

Cytokín alebo cytokíny sú malé signalizačné proteíny (niektorí autori sa odvolávajú na tieto ako peptidy), ktoré regulujú rad biologických funkcií, mnoho z nich súvisí s imunitným systémom, krvotvorby, reparáciu tkanív a bunkovej proliferácie.

Termín „cytokín“ zoskupuje veľké množstvo proteínov, ktoré majú výrazne odlišné štrukturálne a funkčné vlastnosti a znamená viac či menej „faktory produkované bunkami“, pretože ich syntéza nie je obmedzená na jediný typ bunky v tele.

Proces uvoľnenia kolagénu (Zdroj: www.scientificaimations.com / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) prostredníctvom Wikimedia Commons)

Tieto proteíny sú produkované a vylučované vo vysokých koncentráciách rôznymi typmi buniek u zvierat a môžu ovplyvňovať okolité bunky, čo je dôvod, prečo sa im zdá, že vykonávajú "parakrinné" signalizačné funkcie.

Môžu tiež pôsobiť na diaľku tým, že indukujú vylučovanie rozpustných faktorov do krvného riečišťa (endokrinný systém alebo systémová funkcia) a môžu dokonca pôsobiť priamo na bunku, ktorá ich syntetizuje (autokrinná funkcia).

Cytokíny sa považujú za „symboly“ špecializovaného jazyka, ktorého význam závisí od kontextu, v ktorom sú vyjadrené a odoslané z jedného miesta na druhé.

Prvými opísanými cytokínmi boli lymfokíny, rozpustné produkty produkované lymfocytmi v reakcii na polyklonálne a špecifické antigény; tieto predstavujú dôležitú skupinu faktorov imunitnej odpovede.

Cytokínové funkcie

Cytokíny sú rozpustné glykoproteíny (nie sú imunoglobulínového typu) malej veľkosti (do 40 kDa), ktoré sú produkované a uvoľňované rôznymi typmi buniek v tele, môžu mať lokálne alebo vzdialené účinky, ktoré vykazujú vo vrcholových alebo nanomolárnych koncentráciách.

Komunikácia v imunitnom systéme

Najvýznamnejšou funkciou cytokínov je ich účasť na komunikácii medzi rôznymi zložkami imunitného systému a výmena informácií medzi týmito zložkami a ostatnými bunkami tela (medzibunková signalizácia).

Inými slovami, prakticky všetky imunitné funkcie závisia od biologickej aktivity týchto systémových „poslov“.

Cytokíny vykazujú širokú škálu imunologických funkcií, efektorových aj regulačných, a ich účinky na úrovni tkanív a biologických systémov, vo väčšine organizmov, v ktorých sú produkované, môžu byť extrémne rozsiahle a komplexné.

Sú to také dôležité imunologické efektory, že typ cytokínu produkovaného počas imunitnej reakcie na akýkoľvek stimul spočiatku určuje, či bude reakcia cytotoxická, humorálna, bunková alebo alergická.

Obrana proti vírusom

Hlboko sa podieľajú na zápalových procesoch a obrane proti infekciám vírusového pôvodu; zúčastňujú sa na prezentácii antigénov, na diferenciácii kostnej drene, na aktivácii a nábore buniek, na expresii molekúl bunkovej adhézie, atď.

Cytokíny sa teda podieľajú nielen na imunitnej obrane tela, ale aj na „normálnych“ fyziologických a metabolických procesoch, čím integrujú obidva aspekty bunkového a organického života.

Rastové faktory

Mnoho autorov sa domnieva, že tieto proteíny sa správajú ako rastové faktory, pretože predstavitelia, ako je faktor nekrózy nádorov (TNF), lymfokíny, interleukíny a interferóny (IFN), sa aktívne týkajú proliferácie, smrti, diferenciácie a vývoja buniek v rôzne kontexty tela.

Toto video ukazuje animáciu, pri ktorej makrofág napadá baktérie a neskôr uvoľňuje cytokíny:

Cytokíny a hormóny?

Rôzni vedci robia analógiu medzi cytokínmi a hormónmi, ale nie je to úplne správne z niektorých dôležitých dôvodov:

- Hormóny sú syntetizované a uvoľňované vysoko špecializovanými tkanivami, zatiaľ čo cytokíny sú produkované veľkým počtom rôznych buniek v tele.

- Hormóny sú primárnym syntetickým produktom špecializovaných buniek, ktoré ich produkujú, zatiaľ čo cytokíny predstavujú iba malé množstvo produktov syntetizovaných bunkou.

- K expresii hormónov dochádza v reakcii na homeostatické kontrolné signály (niektoré z nich závisia od cirkadiánneho cyklu), ale cytokíny sú na druhej strane exprimované iba vtedy, keď sú špecificky stimulované udalosťami „škodlivými“ pre život buniek.

Druhy cytokínov

Mnoho cytokínov bolo pôvodne opísaných podľa ich hlavných biologických funkcií, dnes sa však vyznačujú hlavne svojou štruktúrou, pretože môžu vykonávať veľkú rozmanitosť funkcií, ktoré je ťažké zhrnúť v krátkom epiteli.

Súčasná klasifikácia týchto proteínov však závisí od niekoľkých parametrov: niektoré boli identifikované podľa „číselného poradia“ ich objavu, podľa určitej funkčnej aktivity, podľa ich účasti na zápalových odpovediach, podľa jeho primárny bunkový pôvod a podľa štruktúrnej podobnosti s inými príbuznými molekulami.

Členovia „superrodiny“ cytokínov teda zdieľajú charakteristiky, ako sú sekvenčné homológie, systémy recipročných receptorov atď., Aj keď nie nevyhnutne štrukturálna podobnosť. Niektoré rodiny sú známe:

- rodina TNF - receptory TNF (faktor nádorovej nekrózy), ktoré zahŕňajú imunoregulačné cytokíny, ako je faktor nekrózy nádorov (TNF), lymfotoxíny a niektoré bunkové ligandy, ako napríklad CD40L (sprostredkuje aktiváciu B a T lymfocytov ) a FasL alebo CD95 (podporuje programovanú bunkovú smrť).

- rodina receptorov IL-1 / IL-1 (Interleukin), skupina, do ktorej sú klasifikované cytokíny IL-lp, IL-1a, IL-18, IL-33 a IL-36, ako aj antagonisty receptorov, známy ako IL-1RA, IL-38 a protizápalový cytokín IL-37 (sprostredkuje fyziologické a obranné funkcie).

- Skupina receptorov IL-1 / IL-1 zahŕňa aj receptory podobné Toll (TLR), ktoré pôsobia ako molekuly vrodeného imunitného systému na rozpoznávanie molekulárnych vzorcov spojených s druhmi. mikrobiálne.

Niektoré texty príbuzných vedeckej literatúry zoskupujú cytokíny podľa miesta ich vzniku do „cytokínov odvodených od mononukleárnych fagocytov“ a „cytokínov odvodených od T lymfocytov“. Taktiež ich delia podľa reakcií, ktoré sprostredkúvajú: cytotoxické (antivírusové a protirakovinové), humorálne, bunkové alebo alergické; okrem tých, ktoré sú imunosupresívne.

- Podľa zápalovej odpovede

V závislosti od toho, či podporujú alebo nezaujímajú zápalové reakcie alebo reakcie, sú cytokíny klasifikované na prozápalové cytokíny a protizápalové cytokíny.

Prozápalové cytokíny

Zápal sprostredkovaný týmito cytokínmi spočíva v kaskáde expresie génových produktov, ktoré sa zvyčajne nevyskytujú u zdravého človeka.

Napriek tomu, že určité endotoxíny a iné „zápalové“ produkty sú schopné spustiť expresiu týchto „prozápalových“ génov, sú cytokíny IL-1 a TNF a dokonca aj interferón IFN-y obzvlášť účinné pri ich stimulácii, a preto ktoré sú považované za hlavné prozápalové cytokíny.

Štruktúra ľudského beta inferterónu (Zdroj: prostredníctvom Wikimedia Commons)

Bez ohľadu na to, či bol zápalový proces vyvolaný infekciou, traumou, ischémiou, aktivovanými T bunkami alebo nejakým toxínom, tieto dve molekuly pôsobia synergicky, aby iniciovali kaskádu zápalových mediátorov.

Protizápalové cytokíny

Tieto proteíny naopak blokujú proces zápalovej reakcie alebo potláčajú intenzitu, s akou sa vyskytujú. Súčasťou tejto skupiny sú interleukíny IL-4, IL-10, IL-13 a transformujúci rastový faktor (TGF) -β (ktorý blokuje produkciu IL-1 a TNF).

Existujú tiež IL-6 - produkované B bunkami, T bunkami a monocytmi - a IL-11 - produkované stromálnymi bunkami a fibroblastami.

Na základe vyššie uvedeného sa uvádza, že vývoj ochorenia (krátkodobo alebo dlhodobo) do značnej miery závisí od „rovnováhy“ medzi účinkami prozápalových a protizápalových cytokínov.

Niektoré výskumy v skutočnosti naznačujú, že citlivosť na určité choroby je geneticky determinovaná rovnováhou v expresii génov kódujúcich dva typy cytokínov.

Patologický stav potom pokračuje, keď protizápalové mediátory poskytujú kontrolu, ktorá nie je dostatočná na blokovanie prozápalovej aktivity (pri ochoreniach kontrolovaných imunitným systémom) alebo keď je kontrola prehnaná a nakoniec inhibuje imunitnú reakciu, čo spôsobuje, že hostiteľ má riziko systémovej infekcie.

prijímača

Dôležitou súčasťou funkcie ktoréhokoľvek cytokínu je jeho interakcia a asociácia s párom receptorov (interakcia ligand-receptor).

Niektorí autori klasifikujú cytokíny podľa typu receptora, na ktorý sa viažu, čo môže byť:

- typ I (z hematopoetínovej rodiny)

- typ II (z rodiny interferónov)

- Rodina receptorov proteínov TNF (faktor nekrózy nádorov)

- receptory IL-1

- Receptory mýta

- receptory IL-17

- receptory tyrozínkinázy

- Rodina serínkináz receptorov transformujúcich rastových faktorov

Typ I (z hematopoetínovej rodiny)

Hormóny (erytropoetín (EPO), trombopoetín (TPO) a leptín) a cytokíny, ako sú faktory stimulujúce kolónie granulocytov (G-CSF), stimulačné látky kolónie granulocytov makrofágov (GM-CSF) a interleukíny IL-2 až IL-7, IL-9, IL-11 až IL-13, IL-15, IL-21, IL-23, IL-27, IL- 31 a IL-35.

Tieto cytokíny typu I sa vyznačujú podobnosťou, ktorú zdieľajú vo svojich sekvenciách, pretože každý obsahuje štyri antiparalelné alfa helixy s dvoma spojeniami alebo slučkami, jedno krátke a jedno dlhé, ktoré sú štruktúrne "usporiadané" v "up-up konfigurácii". „A„ nadol “.

Typ II (z rodiny interferónov)

Tieto receptory sú naviazané interferónom IFN-a / p, IFN-y, interleukínmi IL-10, IL-19, IL-20, IL-22, IL-24, IL-26 a IL-28 na IL- 30.

Sú to heterodiméry zložené z dvoch podjednotiek známych ako IFNAR1 a IFNAR2, ktoré zdieľajú podobnosť s niektorými sekvenciami motívov v receptoroch typu I. Pracujú hlavne s antivírusovými cytokínmi.

Receptory IL-1 a Toll (TLR)

Sú spojené s odpoveďami vyvolanými interleukínom IL-la / ß, IL-18, IL-33 a IL-36 na IL-38.

Serínkinázová rodina transformujúcich rastových faktorov

Táto rodina cytokínových receptorov súvisí s reakciou proteínov TGF-P1, TGF-P2 a TGF-P3, ktoré sú produkované T bunkami, makrofágmi a inými bunkami v tele.

Referencie

1. Borish, LC, a Steinke, JW (2003). 2. Cytokíny a chemokíny. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 111 (2), S460-S475.
2. Cavaillon, JM (1994). Cytokíny a makrofágy. Biomedicine & farmaktherapy, 48 (10), 445-453.
3. Dinarello, CA (2000). Protizápalové cytokíny. Chest, 118 (2), 503-508.
4. Nathan, C., & Sporn, M. (1991). Cytokíny v kontexte. The Journal of Celí Biology, 113 (5), 981-986.
5. Opal, SM a DePalo, VA (2000). Protizápalové cytokíny. Chest, 117 (4), 1162-1172.
6. O'Shea, JJ, Gadina, M., & Siegel, RM (2019). Cytokíny a cytokínové receptory. V Clinical imunology (pp. 127-155). Iba úložisko obsahu!