CITOKINI: FUNKCIJE, VRSTE IN RECEPTORJI - BIOLOGIJA - 2026

Citokin ali citokini so majhne signalni proteini (nekateri avtorji sklicujejo na to kot peptide), ki uravnavajo številne biološke funkcije, mnogi izmed njih povezani z imunskim sistemom, hematopoeze, obnavljanje tkiva in celično proliferacijo.

Izraz "citokini" združuje veliko število beljakovin, ki imajo zelo različne strukturne in funkcionalne značilnosti in pomenijo bolj ali manj "dejavnike, ki jih proizvajajo celice", saj njihova sinteza ni omejena na eno vrsto celic v telesu.

Postopek sproščanja Ciokina (Vir: www.scientificaimations.com / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) prek Wikimedia Commons)

Te beljakovine proizvajajo in izločajo v visoki koncentraciji različne vrste celic pri živalih in lahko vplivajo na bližnje celice, zato naj bi delovale na „parakrinskih“ signalizacijskih funkcijah.

Prav tako lahko delujejo na daljavo, tako da povzročijo izločanje topnih dejavnikov v krvni obtok (endokrino ali sistemsko delovanje) in lahko celo delujejo neposredno na celico, ki jih sintetizira (avtokrinska funkcija).

Na citokine vidimo kot "simbole" specializiranega jezika, katerih pomen je odvisen od konteksta, v katerem se izražajo in pošiljajo iz enega kraja v drugega.

Prvi opisani citokini so bili limfokini, topni produkti, ki jih tvorijo limfociti kot odgovor na poliklonske in specifične antigene; ti predstavljajo pomembno skupino dejavnikov imunskega odziva.

Citokinske funkcije

Citokini so topni glikoproteini (ne imunoglobulini) majhne velikosti (do 40 kDa), ki jih proizvajajo in sproščajo različne vrste celic v telesu, lahko imajo lokalno ali oddaljeno delovanje, ki ga izvajajo v najvišjih ali nanomolarnih koncentracijah.

Komunikacija v imunskem sistemu

Najbolj opazna funkcija citokinov je njihovo sodelovanje v komunikaciji med različnimi komponentami imunskega sistema in izmenjavi informacij med temi komponentami in drugimi celicami telesa (medcelično signalizacijo).

Z drugimi besedami, skoraj vse imunske funkcije so odvisne od biološke aktivnosti teh sistemskih "glasnikov".

Citokini imajo širok spekter imunoloških funkcij, tako efektorskih kot regulativnih, njihovi učinki na nivoju tkiv in bioloških sistemov pa so v večini organizmov, kjer nastajajo, lahko izjemno obsežni in zapleteni.

So tako pomembni imunološki učinki, da vrsta citokina, ki nastane med imunskim odzivom na kateri koli dražljaj, na začetku določa, ali bo odziv citotoksičen, humoralni, celični ali alergični.

Obramba pred virusi

Globoko sodelujejo v vnetnih procesih in v obrambi pred okužbami virusnega izvora; sodelujejo pri predstavitvi antigenov, pri diferenciaciji kostnega mozga, pri aktiviranju in rekrutaciji celic, pri izražanju molekul celične adhezije itd.

Tako citokini ne sodelujejo le v imunski obrambi telesa, temveč tudi pri "normalnih", fizioloških in presnovnih procesih, s čimer se vključijo oba vidika celičnega in organskega življenja.

Rastni dejavniki

Številni avtorji menijo, da se ti proteini obnašajo kot rastni dejavniki, saj so predstavniki, kot so dejavnik nekroze tumorja (TNF), limfokini, interlevkini in interferoni (IFN), aktivno povezani s celično proliferacijo, smrtjo, diferenciacijo in razvojem v različni telesni konteksti.

Ta video prikazuje animacijo, v kateri makrofag zaužije bakterije in kasneje sprosti citokine:

Citokini in hormoni?

Različni znanstveniki opravijo analogijo med citokini in hormoni, vendar to iz nekaterih pomembnih razlogov ni povsem pravilno:

- Hormone sintetizirajo in sproščajo visoko specializirana tkiva, medtem ko citokine proizvaja v telesu veliko število različnih celic.

- Hormoni so primarni sintetični produkt specializiranih celic, ki jih proizvajajo, citokini pa predstavljajo le majhno količino produktov, ki jih sintetizira celica.

- Izražanje hormonov se pojavi kot odziv na homeostatske kontrolne signale (nekateri so odvisni od cirkadianskega cikla), vendar se citokini po drugi strani izrazijo le, kadar jih posebej spodbudijo dogodki, "škodljivi" za življenje celic.

Vrste citokinov

Številni citokini so bili sprva opisani glede na njihove glavne biološke funkcije, danes pa jih je značilna predvsem njihova zgradba, saj lahko izvajajo veliko raznolikost funkcij, ki jih je težko povzeti v kratkem epitetu.

Vendar je trenutna razvrstitev teh beljakovin odvisna od več parametrov: nekateri so bili določeni po "številčnem vrstnem redu" njihovega odkritja, po neki funkcionalni aktivnosti, glede na njihovo udeležbo v vnetnih odzivih, glede na njegovega primarnega celičnega izvora in po strukturni podobnosti z drugimi sorodnimi molekulami.

Tako si člani "naddružine" citokinov delijo značilnosti, kot so zaporedja homologij, vzajemni receptorski sistemi itd., Čeprav ne nujno strukturne podobnosti. Nekatere družine so znane:

- Družina TNF - receptorji TNF (faktor nekroze tumorjev), ki vključuje imunoregulacijske citokine, kot so dejavnik tumorske nekroze (TNF), limfotoksini in nekateri celični ligandi, kot je CD40L (posreduje aktiviranje B in T limfocitov ) in FasL ali CD95 (spodbuja programirano celično smrt).

- družina receptorjev IL-1 / IL-1 (interlevkin), skupina, v katero so razvrščeni citokini IL-1β, IL-1α, IL-18, IL-33 in IL-36, ter antagonisti receptorjev, znana kot IL-1RA, IL-38 in protivnetni citokin IL-37 (posreduje fiziološke in obrambne funkcije).

- Družina receptorjev IL-1 / IL-1 vključuje tudi celične receptorje (TLR), ki delujejo kot molekule prirojenega imunskega sistema za prepoznavanje molekulskih vzorcev, povezanih z vrstami mikrobi.

Nekatera besedila sorodne znanstvene literature citokine združujejo glede na njihovo proizvodno mesto v "citokine, ki izvirajo iz mononuklearnih fagocitov" in "citokine, pridobljene iz limfocitov". Ločijo jih tudi glede na odgovore, ki jih posredujejo: citotoksične (protivirusne in proti raku), humoralne, celične ali alergične; poleg tistih, ki so imunosupresivni.

- Glede na vnetni odziv

Glede na to, ali spodbujajo vnetne reakcije ali odzive, se citokini razvrstijo v vnetne citokine in protivnetne citokine.

Protivnetni citokini

Vnetje, ki ga posredujejo ti citokini, je sestavljeno iz kaskade izražanja genskih produktov, ki se pri zdravem človeku običajno ne izražajo.

Čeprav lahko nekateri endotoksini in drugi "vnetni" produkti sprožijo izražanje teh "vnetnih" genov, so citokini IL-1 in TNF ter celo IFN-γ interferon še posebej učinkoviti pri njihovi stimulaciji, zato za katere pravijo, da so glavni protivnetni citokini.

Struktura človeškega beta inferterona (Vir: prek Wikimedia Commons)

Ne glede na to, ali je vnetni proces sprožil okužba, travma, ishemija, aktivirane T-celice ali nekaj toksina, ti dve molekuli delujeta sinergistično, da sprožita kaskado vnetnih mediatorjev.

Protivnetni citokini

Ti proteini nasprotno blokirajo vnetni odzivni proces ali zavirajo intenzivnost, s katero se pojavi. Del te skupine so interlevkini IL-4, IL-10, IL-13 in transformirajoči rastni faktor (TGF) -β (ki blokira proizvodnjo IL-1 in TNF).

Obstajajo tudi IL-6 - ki jih proizvajajo celice B, T celice in monociti - in IL-11 - ki jih proizvajajo stromalne celice in fibroblasti.

Na podlagi zgoraj navedenega rečemo, da je razvoj bolezni (kratkoročno ali dolgoročno) v veliki meri odvisen od "ravnovesja" med učinki protivnetnih in protivnetnih citokinov.

Pravzaprav nekatere raziskave kažejo, da je dovzetnost za nekatere bolezni genetsko določena z ravnovesjem v ekspresiji genov, ki kodirajo dve vrsti citokinov.

Nato napreduje patološko stanje, ko protivnetni mediatorji zagotovijo kontrolo, ki ne zadostuje za blokiranje protivnetnega delovanja (pri boleznih, ki jih nadzoruje imunski sistem) ali kadar je nadzor pretiran in na koncu zavira imunski odziv, zaradi česar gostiteljica ima tveganje za sistemsko okužbo.

Sprejemniki

Bistveni del funkcije katerega koli citokina je njegova interakcija in povezanost z receptorskim parom (interakcija ligand-receptor).

Nekateri avtorji citokine razvrstijo glede na vrsto receptorja, na katerega se vežejo, kar je lahko:

- tip I (družine hematopoetinov)

- tip II (iz družine interferonov)

- Družina receptorjev proteinov TNF (faktor nekroze tumorja)

- receptorji IL-1

- receptorji za cestnino

- receptorji IL-17

- receptorji za tirozin kinazo

- Družina transformacijskih receptorjev serinskih kinaz za rastni faktor

Tip I (iz družine hematopoetinov)

Hormoni (eritropoetin (EPO), trombopoetin (TPO) in leptin) in citokini, kot so dejavniki, ki stimulirajo kolonijo granulocitov (G-CSF), stimulirajoči dejavniki kolonije granulocitov makrofaga (GM-CSF) in interlevkini IL-2 do IL-7, IL-9, IL-11 do IL-13, IL-15, IL-21, IL-23, IL-27, IL- 31 in IL-35.

Za te citokine tipa "I" je značilna podobnost, ki jo delijo v svojih zaporedjih, saj vsak vsebuje štiri protiparalne alfa vijake z dvema vezama ali zankami, eno kratko in eno dolgo, ki so strukturno "razporejene" v konfiguraciji navzgor. "In" navzdol ".

Tip II (iz družine interferonov)

Te receptorje vežejo interferon IFN-α / β, IFN-y, interlevkini IL-10, IL-19, IL-20, IL-22, IL-24, IL-26 in IL-28 na IL- 30.

Gre za heterodimere, sestavljene iz dveh podenot, znanih kot IFNAR1 in IFNAR2, ki si delita podobnost z nekaterimi motivnimi sekvencami v receptorjih tipa I. Delujejo predvsem z protivirusnimi citokini.

IL-1 in celični receptorji (TLR)

Povezani so z odzivi, ki jih sprožijo interlevkin IL-1α / β, IL-18, IL-33 in IL-36 do IL-38.

Družina receptorjev serin kinaz za receptor rastnega faktorja

Ta družina citokinskih receptorjev je povezana z odzivom beljakovin TGF-β1, TGF-β2 in TGF-β3, ki jih proizvajajo celice T, makrofagi in druge celice v telesu.

Reference

1. Borish, LC, & Steinke, JW (2003). 2. Citokini in hemokini. Časopis za alergijo in klinično imunologijo, 111 (2), S460-S475.
2. Cavaillon, JM (1994). Citokini in makrofagi. Biomedicina in farmakoterapija, 48 (10), 445–453.
3. Dinarello, Kalifornija (2000). Vnetni citokini. Prsni koš, 118 (2), 503-508.
4. Nathan, C., & Sporn, M. (1991). Citokini v kontekstu. Časopis za celično biologijo, 113 (5), 981–986.
5. Opal, SM, & DePalo, VA (2000). Protivnetni citokini. Prsni koš, 117 (4), 1162-1172.
6. O'Shea, JJ, Gadina, M., & Siegel, RM (2019). Citokini in receptorji za citokine. V klinični imunologiji (str. 127–155). Samo shramba vsebine !.