ЦИТОКИНИ: ФУНКЦИИ, ВИДОВЕ И РЕЦЕПТОРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На цитокин или цитокини са малки сигнални протеини (някои автори се отнасят до тях, като пептиди), които регулират много биологични функции, много от тях, свързани с имунната система, хематопоезис, ремонт тъкан и клетъчна пролиферация.

Терминът "цитокин" обединява голям брой протеини, които имат значително различни структурни и функционални характеристики и означава, повече или по-малко, "фактори, произведени от клетки", тъй като синтезът им не е ограничен до един тип клетки в тялото.

Процес на освобождаване на Ciokine (Източник: www.scientificaimations.com / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) чрез Wikimedia Commons)

Тези протеини се произвеждат и секретират във високи концентрации от различни видове клетки при животни и могат да повлияят на близките клетки, поради което се казва, че те упражняват "паракрин" сигнални функции.

Те също могат да действат дистанционно, като индуцират секрецията на разтворими фактори в кръвообращението (ендокринна или системна функция) и дори могат да действат директно върху клетката, която ги синтезира (автокринна функция).

Цитокините се разглеждат като „символи“ на специализиран език, чието значение зависи от контекста, в който са изразени и изпратени от едно място на друго.

Първите описани цитокини са лимфокини, разтворими продукти, произведени от лимфоцити в отговор на поликлонални и специфични антигени; те представляват важна група фактори на имунния отговор.

Цитокинови функции

Цитокините са разтворими гликопротеини (те не са тип имуноглобулин) с малък размер (до 40 kDa), които се произвеждат и отделят от различни видове клетки в тялото, те могат да имат локални или отдалечени действия, които упражняват в пикови или наномоларни концентрации.

Комуникация в имунната система

Най-забележимата функция на цитокините е участието им в комуникацията между различните компоненти на имунната система и обмена на информация между тези компоненти и другите клетки на тялото (междуклетъчна сигнализация).

С други думи, почти всички имунни функции зависят от биологичната активност на тези системни „пратеници“.

Цитокините проявяват широк спектър от имунологични функции, както ефекторни, така и регулаторни и техните ефекти на нивото на тъканите и биологичните системи, в повечето от организмите, където се произвеждат, могат да бъдат изключително обширни и сложни.

Те са толкова важни имунологични ефекти, че типът цитокин, произведен по време на имунния отговор на който и да е стимул, първоначално определя дали отговорът ще бъде цитотоксичен, хуморален, клетъчен или алергичен.

Защита срещу вируси

Те участват дълбоко във възпалителни процеси и в защита срещу инфекции с вирусен произход; те участват в представянето на антигени, в диференциацията на костния мозък, в активирането и набирането на клетки, в експресията на клетъчни адхезионни молекули и др.

По този начин цитокините участват не само в имунната защита на организма, но и в "нормалните", физиологични и метаболитни процеси, като по този начин интегрират и двата аспекта на клетъчния и органичния живот.

Фактори на растеж

Много автори считат, че тези протеини се държат като растежни фактори, тъй като представители като фактор на тумор некроза (TNF), лимфокини, интерлевкини и интерферони (IFNs) са активно свързани с клетъчната пролиферация, смъртта, диференциацията и развитието на различни телесни контексти.

Това видео показва анимация, в която макрофаг поглъща бактерии и по-късно освобождава цитокини:

Цитокини и хормони?

Различни учени правят аналогия между цитокините и хормоните, но това не е напълно правилно поради някои важни причини:

- Хормоните се синтезират и отделят от високо специализирани тъкани, докато цитокините се произвеждат от голям брой различни клетки в тялото.

- Хормоните са основният синтетичен продукт на специализираните клетки, които ги произвеждат, докато цитокините представляват само малко количество от синтезираните от клетката продукти.

- Експресията на хормони възниква в отговор на хомеостатични контролни сигнали (някои от които зависят от циркадния цикъл), но цитокините, от друга страна, се изразяват само когато са специално стимулирани от събития, "вредни" за живота на клетките.

Видове цитокини

Много цитокини първоначално бяха описани според техните основни биологични функции, но днес те се характеризират главно със своята структура, тъй като те могат да упражняват голямо разнообразие от функции, които е трудно да се обобщят в кратък епитет.

Въпреки това, настоящата класификация на тези протеини зависи от няколко параметъра: някои са идентифицирани според "числовия ред" на тяхното откриване, според някаква функционална активност, според участието им във възпалителни реакции, според неговия първичен клетъчен произход и според структурното му сходство с други свързани молекули.

По този начин, членовете на "свръхсемейство" на цитокини споделят характеристики като хомологии на последователности, реципрочни рецепторни системи и др., Макар и не непременно структурно сходство. Известни са някои семейства:

- фамилията TNF - TNF рецептори (тумор некрозисен фактор), която включва имунорегулиращи цитокини като фактор на тумор некроза (TNF), лимфотоксини и някои клетъчни лиганди като CD40L (медиира активирането на В и Т лимфоцити) и FasL или CD95 (насърчава програмирана клетъчна смърт).

- семейството на рецепторите IL-1 / IL-1 (Interleukin), група, в която цитокините IL-1β, IL-1α, IL-18, IL-33 и IL-36 са класифицирани, както и рецепторни антагонисти, известни като IL-1RA, IL-38 и противовъзпалителния цитокин IL-37 (медиира физиологични и защитни функции).

- Семейството на рецепторите IL-1 / IL-1 включва също рецептори, подобни на тол (TLR), които действат като молекули на вродената имунна система за разпознаване на молекулни модели, свързани с видове микробен.

Някои текстове на свързана научна литература групират цитокини според мястото на тяхното производство в „цитокини, получени от моноядрен фагоцит“ и „цитокини, получени от Т-лимфоцити“. Те също така ги разделят във връзка с отговорите, които посредничат: цитотоксични (антивирусни и противоракови), хуморални, клетъчни или алергични; в допълнение към тези, които са имуносупресивни.

- Според възпалителния отговор

В зависимост от това дали те стимулират или не възпалителни реакции или реакции, цитокините се класифицират в провъзпалителни цитокини и противовъзпалителни цитокини.

Провъзпалителни цитокини

Възпалението, медиирано от тези цитокини, се състои от каскада на експресия на генни продукти, които обикновено не се експресират при здрав човек.

Въпреки че определени ендотоксини и други „възпалителни“ продукти са способни да предизвикат експресията на тези „провъзпалителни“ гени, цитокините IL-1 и TNF, и дори IFN-γ интерферон, са особено ефективни в тяхната стимулация, следователно за които се казва, че са основните провъзпалителни цитокини.

Структура на човешкия бета инфертерон (Източник: чрез Wikimedia Commons)

Независимо дали възпалителният процес е бил предизвикан от инфекция, травма, исхемия, активирани Т клетки или някакъв токсин, тези две молекули действат синергично, за да инициират каскадата на възпалителните медиатори.

Противовъзпалителни цитокини

Тези протеини, напротив, блокират процеса на възпалителен отговор или потискат интензивността, с която се появява. Част от тази група са интерлевкините IL-4, IL-10, IL-13 и трансформиращият растежен фактор (TGF) -β (който блокира производството на IL-1 и TNF).

Съществува също IL-6 - продуциран от В клетки, Т клетки и моноцити - и IL-11 - произведен от стромални клетки и фибробласти.

Въз основа на горното се казва, че развитието на заболяване (или в краткосрочен, или в дългосрочен план) зависи до голяма степен от "баланса" между ефектите на възпалителни и противовъзпалителни цитокини.

Всъщност някои изследвания предполагат, че податливостта към определени заболявания се определя генетично от баланса в експресията на гените, кодиращи двата типа цитокини.

Патологично състояние прогресира, тогава, когато противовъзпалителните медиатори осигуряват контрол, който не е достатъчен за блокиране на възпалителната активност (при заболявания, контролирани от имунната система) или когато контролът е преувеличен и в крайна сметка инхибира имунния отговор, причинявайки на гостоприемника рискът от системна инфекция.

Приемници

Съществена част от функцията на всеки цитокин е неговото взаимодействие и свързване с рецепторна двойка (взаимодействие лиганд-рецептор).

Някои автори класифицират цитокините според типа рецептор, към който се свързват, който може да бъде:

- Тип I (от семейство на хематопоетина)

- Тип II (от семейството на интерферона)

- Фамилията рецептори на TNF протеини (фактор на тумор некроза)

- IL-1 рецептори

- Рецептори от типа на таксата

- IL-17 рецептори

- рецептори на тирозин киназа

- Семейство на трансформиращи рецептори на растежен фактор серин кинази

Тип I (от семейство на хематопоетина)

Хормони (еритропоетин (ЕРО), тромбопоетин (TPO) и лептин) и цитокини като гранулоцитни фактори, стимулиращи колонията (G-CSFs), стимулиращи агенти на гранулоцитни колонии на макрофага (GM-CSFs) и интерлевкините IL-2 до IL-7, IL-9, IL-11 до IL-13, IL-15, IL-21, IL-23, IL-27, IL- 31 и IL-35.

Тези цитокини от "тип I" се характеризират със сходството, което споделят в своите последователности, тъй като всеки съдържа четири антипаралелни алфа спирали с две връзки или бримки, една къса и една дълга, които са структурно "подредени" в "нагоре" конфигурация. ”И“ надолу ”.

Тип II (от семейството на интерферона)

Тези рецептори се свързват от интерферон IFN-a / β, IFN-y, интерлевкини IL-10, IL-19, IL-20, IL-22, IL-24, IL-26 и IL-28 до IL- 30.

Те са хетеродимери, съставени от две субединици, известни като IFNAR1 и IFNAR2, които споделят сходство с някои мотивни последователности в рецептори от тип I. Те работят главно с антивирусни цитокини.

IL-1 и толоподобни рецептори (TLR)

Те са свързани с отговори, предизвикани от интерлевкин IL-1α / β, IL-18, IL-33 и IL-36 до IL-38.

Трансформиращо семейство на рецептори на растежен фактор серин киназа

Това семейство от цитокинови рецептори е свързано с отговора на протеините TGF-β1, TGF-β2 и TGF-β3, които се произвеждат от Т клетки, макрофаги и други клетки в тялото.

Препратки

1. Borish, LC, & Steinke, JW (2003). 2. Цитокини и хемокини. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 111 (2), S460-S475.
2. Cavaillon, JM (1994). Цитокини и макрофаги. Биомедицина и фармакотерапия, 48 (10), 445-453.
3. Динарело, Калифорния (2000). Провъзпалителни цитокини. Ракла, 118 (2), 503-508.
4. Nathan, C., & Sporn, M. (1991). Цитокини в контекста. The Journal of cell biology, 113 (5), 981-986.
5. Opal, SM, & DePalo, VA (2000). Противовъзпалителни цитокини. Ракла, 117 (4), 1162-1172.
6. O'Shea, JJ, Gadina, M., & Siegel, RM (2019). Цитокини и цитокинови рецептори. В клиничната имунология (с. 127-155). Само хранилище за съдържание!