CITOKINI: FUNKCIJE, VRSTE I RECEPTORI - BIOLOGIJA - 2025

Citokina ili citokini su mali signalni proteini (neki autori odnose na njih kao peptidi) koji reguliraju mnoge biološke funkcije, mnogi od njih se odnose na imunološki sustav, hematopoeze, popravak tkiva i stanične proliferacije.

Pojam "citokini" grupira veliki broj proteina koji imaju izrazito različite strukturne i funkcionalne karakteristike i znači, manje ili više, "faktore proizvedene od stanica", budući da njihova sinteza nije ograničena na jednu vrstu stanica u tijelu.

Proces oslobađanja Ciokina (Izvor: www.scientificaimations.com / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) putem Wikimedia Commonsa)

Ti se proteini proizvode i izlučuju u visokim koncentracijama od strane različitih vrsta stanica u životinjama i mogu utjecati na stanice u blizini, zbog čega se kaže da vrše "parakrinske" signalizacijske funkcije.

Oni mogu djelovati i na daljinu inducirajući izlučivanje topljivih čimbenika u krvotok (endokrina ili sistemska funkcija), a mogu čak i izravno djelovati na stanicu koja ih sintetizira (autokrina funkcija).

Citokini se vide kao "simboli" specijaliziranog jezika, čije značenje ovisi o kontekstu u kojem su izraženi i poslani s jednog mjesta na drugo.

Prvi opisani citokini bili su limfokini, topivi proizvodi koje stvaraju limfociti kao odgovor na poliklonske i specifične antigene; oni predstavljaju važnu skupinu faktora imunološkog odgovora.

Citokinske funkcije

Citokini su topivi glikoproteini (oni nisu imunoglobulin tipa) male veličine (do 40 kDa) koji se stvaraju i oslobađaju različite vrste stanica u tijelu, mogu imati lokalno ili daljinsko djelovanje, koje vrše u vršnim ili nanomolarnim koncentracijama.

Komunikacija u imunološkom sustavu

Najistaknutija funkcija citokina je njihovo sudjelovanje u komunikaciji između različitih komponenti imunološkog sustava i razmjeni informacija između tih komponenata i ostalih stanica tijela (međućelijska signalizacija).

Drugim riječima, gotovo sve imunološke funkcije ovise o biološkoj aktivnosti tih sistemskih glasnika.

Citokini pokazuju širok spektar imunoloških funkcija, i efektorskih i regulatornih, a njihovi učinci na nivou tkiva i biološkog sustava, u većini organizama u kojima se proizvode, mogu biti izuzetno opsežni i složeni.

To su tako važni imunološki učinci da vrsta citokina proizvedenih tijekom imunološkog odgovora na bilo koji podražaj u početku određuje hoće li odgovor biti citotoksičan, humoralni, stanični ili alergijski.

Obrana od virusa

Duboko su uključeni u upalne procese i u obrani od infekcija virusnog podrijetla; oni sudjeluju u prezentaciji antigena, u diferencijaciji koštane srži, u aktiviranju i regrutovanju stanica, u ekspresiji molekula stanične adhezije itd.

Dakle, citokini ne samo da sudjeluju u imunološkoj obrani tijela, već i u "normalnim", fiziološkim i metaboličkim procesima, integrirajući na taj način oba aspekta staničnog i organskog života.

Čimbenici rasta

Mnogi autori smatraju da se ti proteini ponašaju kao faktori rasta, budući da su predstavnici poput faktora nekroze tumora (TNF), limfokina, interleukina i interferona (IFN) aktivno povezani sa staničnom proliferacijom, smrću, diferencijacijom i razvojem u različiti tjelesni konteksti.

Ovaj videozapis prikazuje animaciju u kojoj makrofag guta bakterije i kasnije oslobađa citokine:

Citokini i hormoni?

Razni znanstvenici prave analogiju između citokina i hormona, ali to nije potpuno ispravno iz nekih važnih razloga:

- Hormoni se sintetiziraju i oslobađaju visoko specijalizirana tkiva, dok citokini stvaraju veliki broj različitih stanica u tijelu.

- Hormoni su primarni sintetički produkt specijaliziranih stanica koje ih proizvode, dok citokini predstavljaju samo malu količinu proizvoda sintetiziranih u stanici.

- Ekspresija hormona događa se kao odgovor na homeostatske kontrolne signale (od kojih neki ovise o cirkadijanskom ciklusu), ali se citokini s druge strane izražavaju samo kada su posebno potaknuti događajima "štetnim" za stanični život.

Vrste citokina

Mnogi su citokini u početku opisani prema njihovim glavnim biološkim funkcijama, ali danas ih karakterizira uglavnom njihova struktura jer mogu izvršavati veliku raznolikost funkcija koje je teško sažeti u kratkom epitetu.

Međutim, trenutna klasifikacija ovih proteina ovisi o nekoliko parametara: neki su identificirani prema "numeričkom redoslijedu" njihovog otkrića, prema nekoj funkcionalnoj aktivnosti, prema njihovom sudjelovanju u upalnim odgovorima, prema primarno stanično podrijetlo i prema strukturnoj sličnosti s drugim srodnim molekulama.

Dakle, članovi "superfamilije" citokina dijele karakteristike kao što su homologije sekvenci, recipročni receptorski sustavi itd., Iako ne nužno i strukturna sličnost. Neke su obitelji poznate:

- Obitelj TNF - receptori TNF (faktor nekroze tumora), koji uključuje imunoregulacijske citokine poput faktora nekroze tumora (TNF), limfotoksine i neke stanične ligande poput CD40L (posreduje aktiviranje B i T limfocita) i FasL ili CD95 (potiče programiranu staničnu smrt).

- Obitelj receptora IL-1 / IL-1 (Interleukin), skupina u koju su svrstani citokini IL-lp, IL-la, IL-18, IL-33 i IL-36, kao i antagonisti receptora, poznat kao IL-1RA, IL-38 i protuupalni citokin IL-37 (posreduje fiziološke i obrambene funkcije).

- Obitelj receptora IL-1 / IL-1 također uključuje receptore nalik na putarinu (TLR), koji djeluju kao molekule urođenog imunološkog sustava za prepoznavanje molekularnih obrazaca povezanih s vrstama mikrobna.

Određeni tekstovi srodne znanstvene literature grupiraju citokine prema mjestu proizvodnje u "citokine izvedene mononuklearnim fagocitima" i "citokine izvedene iz T limfocita". Također ih razdvajaju prema odgovorima koje posreduju: citotoksični (antivirusni i antikancerogeni), humoralni, stanični ili alergični; pored onih koji su imunosupresivni.

- Prema upalnom odgovoru

Ovisno o tome potiču li ili ne upalne reakcije ili odgovore, citokini se klasificiraju u pro-upalne citokine i protuupalne citokine.

Proupalni citokini

Upala posredovana ovim citokinima sastoji se od kaskade ekspresije genskih proizvoda koji se obično ne izražava kod zdravog čovjeka.

Iako su određeni endotoksini i drugi "upalni" proizvodi sposobni potaknuti ekspresiju tih "protuupalnih" gena, citokini IL-1 i TNF, pa čak i IFN-γ interferon, posebno su djelotvorni u svojoj stimulaciji. za koje se kaže da su glavni protuupalni citokini.

Struktura ljudskog beta inferterona (Izvor: via Wikimedia Commons)

Bez obzira jesu li upalni proces pokrenuli infekcija, trauma, ishemija, aktivirane T stanice ili neki toksin, ove dvije molekule djeluju sinergistički na pokretanje kaskade upalnih medijatora.

Protuupalni citokini

Ti proteini, naprotiv, blokiraju upalni proces odgovora ili suzbijaju intenzitet s kojim se javljaju. Dio ove skupine su interleukini IL-4, IL-10, IL-13 i transformirajući faktor rasta (TGF) -β (koji blokira proizvodnju IL-1 i TNF).

Postoje također IL-6 - koje proizvode B stanice, T stanice i monociti - i IL-11 - koje proizvode stromalne stanice i fibroblasti.

Na temelju gore navedenog, rečeno je da razvoj bolesti (bilo kratkoročno ili dugoročno) u velikoj mjeri ovisi o "ravnoteži" između učinaka protuupalnih i protuupalnih citokina.

Zapravo, neka istraživanja sugeriraju da je osjetljivost na određene bolesti genetski određena ravnotežom u ekspresiji gena koji kodiraju dvije vrste citokina.

Patološko stanje napreduje, tada, kada protuupalni posrednici daju kontrolu koja nije dovoljna za blokiranje protuupalne aktivnosti (kod bolesti koje kontrolira imunološki sustav) ili kada je kontrola pretjerana i završava inhibirajući imunološki odgovor, uzrokujući da domaćin ima rizik od sistemske infekcije.

Prijemnici

Bitni dio funkcije bilo kojeg citokina je njegova interakcija i povezanost s receptorskim parom (interakcija ligand i receptor).

Neki autori klasificiraju citokine prema vrsti receptora na koji se vežu, a to mogu biti:

- tip I (porodice hematopoetina)

- tip II (iz obitelji interferona)

- Obitelj receptora proteina TNF (faktor nekroze tumora)

- receptori IL-1

- Receptori s naplatom putarine

- receptori IL-17

- Tirozin kinazne receptore

- Obitelj transformirajućih serinskih kinaza receptora faktora rasta

Tip I (porodice hematopoetina)

Hormoni (eritropoetin (EPO), trombopoetin (TPO) i leptin) i citokini poput faktora koji stimuliraju koloniju granulocita (G-CSF), stimulanse kolonije granulocita makrofaga (GM-CSFs) i interleukini IL-2 do IL-7, IL-9, IL-11 do IL-13, IL-15, IL-21, IL-23, IL-27, IL- 31 i IL-35.

Ti citokini tipa "I" karakteriziraju sličnost koju dijele u svojim nizovima, jer svaki sadrži četiri antiparalelna alfa helikoleta s dvije veze ili petlje, jednom kratkom i jednom dužom, koji su strukturno "raspoređeni" u konfiguraciji "gore". "I" dolje ".

Tip II (iz obitelji interferona)

Ti se receptori vežu interferonom IFN-a / β, IFN-y, interleukinima IL-10, IL-19, IL-20, IL-22, IL-24, IL-26 i IL-28 na IL- 30.

Riječ je o heterodimeri sastavljeni od dviju podjedinica poznatih kao IFNAR1 i IFNAR2, koji dijele sličnost s nekim motivnim nizovima u receptorima tipa I. Djeluju uglavnom s antivirusnim citokinima.

IL-1 i Toll-receptori (TLR)

Oni su povezani s odgovorima koje pokreću interleukin IL-la / β, IL-18, IL-33 i IL-36 do IL-38.

Obitelj receptora faktora rasta porodice serin kinaza

Ova obitelj citokinskih receptora povezana je s odgovorom proteina TGF-β1, TGF-β2 i TGF-β3, koji proizvode T stanice, makrofagi i ostale stanice u tijelu.

Reference

1. Borish, LC, i Steinke, JW (2003). 2. Citokini i hemokini. Časopis za alergiju i kliničku imunologiju, 111 (2), S460-S475.
2. Cavaillon, JM (1994). Citokini i makrofagi. Biomedicina i farmakoterapija, 48 (10), 445-453.
3. Dinarello, Kalifornija (2000). Proupalni citokini. Škrinja, 118 (2), 503-508.
4. Nathan, C., i Sporn, M. (1991). Citokini u kontekstu. Časopis za staničnu biologiju, 113 (5), 981-986.
5. Opal, SM, & DePalo, VA (2000). Protuupalni citokini. Škrinja, 117 (4), 1162-1172.
6. O'Shea, JJ, Gadina, M., & Siegel, RM (2019). Citokini i receptori za citokine. U kliničkoj imunologiji (str. 127-155). Samo skladište sadržaja !.