SYTOKIINIT: OMINAISUUDET, TYYPIT, TOIMINNOT, ESIMERKIT - BIOLOGIA - 2026

Sytokiini tai sytokiinit ovat proteiineja tai liukoisia glykoproteiineja signalointia tuottavat useat solutyypit kehossa, erityisesti solujen immuunijärjestelmän kuten leukosyyttien: neutrofiilien, monosyyttien, makrofagien ja lymfosyyttien (B-solujen ja T-solut).

Toisin kuin muut spesifiset reseptorisitoutumistekijät, jotka laukaisevat pitkiä ja monimutkaisia ​​signalointikaskadeja, joihin liittyy usein proteiinikinaasisekvenssejä (esimerkiksi syklinen AMP-reitti), sytokiineillä on enemmän suoria vaikutuksia.

Interferoni-alfa-nimellä tunnetun ihmisen yhdistelmäsytokiinin rakenne (Lähde: Nevit Dilmen Wikimedia Commonsin kautta)

Nämä liukoiset tekijät sitoutuvat reseptoreihin, jotka aktivoivat suoraan proteiineja, joilla on suorat toiminnot geenin transkriptiossa, koska ne kykenevät pääsemään ytimeen ja stimuloimaan tietyn geenijoukon transkriptiota.

Ensimmäiset sytokiinit löydettiin yli 60 vuotta sitten. Monien heistä molekyylin karakterisointi tapahtui kuitenkin melko myöhemmin. Neuraalinen kasvutekijä, interferoni ja interleukiini 1 (IL-1) olivat ensimmäiset kuvatut sytokiinit.

Nimi "sytokiini" on yleinen termi, mutta kirjallisuudessa tehdään eroja niitä tuottavan solun suhteen. Siksi on lymfokiinejä (tuottaa lymfosyyttejä), monokiineja (tuottaa monosyyttejä), interleukineja (tuottaa leukosyytit ja vaikuttavat muihin leukosyyteihin) jne.

Niitä on erityisen runsaasti selkärankaisilla eläimillä, mutta niiden olemassaolo on määritetty joillakin selkärangattomilla. Esimerkiksi nisäkkään kehossa niillä voi olla additiivisia, synergistisiä, antagonistisia toimintoja tai ne voivat jopa aktivoida toisiaan.

Heillä voi olla autokriininen vaikutus, eli ne toimivat samassa solussa, joka tuottaa heitä; tai paracrine, mikä tarkoittaa, että ne ovat yhden tyyppisten solujen tuottamia ja vaikuttavat muihin ympäröiviin soluihin.

Ominaisuudet ja rakenne

Kaikki sytokiinit ovat "pleiotrooppisia", ts. Niillä on enemmän kuin yksi funktio useammassa kuin yhdessä solutyypissä. Tämä johtuu siitä, että näihin proteiineihin reagoivat reseptorit ilmenevät monissa erityyppisissä soluissa.

On määritetty, että monien välillä on jonkin verran toiminnallista redundanssia, koska monentyyppisillä sytokiineilla voi olla konvergenssit biologiset vaikutukset, ja on ehdotettu, että tämä liittyy niiden reseptorien sekvenssien samankaltaisuuksiin.

Kuten monet solun signalointiprosessien lähettäjät, sytokiineilla on voimakkaita vaikutuksia erittäin pienillä pitoisuuksilla, niin alhaisilla, että ne voivat olla nanomolaarisessa ja femtomolaarisessa alueella, johtuen siitä, että niiden reseptorit ovat erittäin sukulaisia ​​heihin.

Jotkut sytokiinit toimivat osana sytokiinien "kaskadia". Toisin sanoen, heidän on tavallista toimia synergiassa, ja niiden säätely riippuu usein muista estävistä sytokiineista ja muista säätelevistä tekijöistä.

Sytokiinia koodaavien geenien ekspressio

Jotkut sytokiinit tulevat konstitutiivisen ekspression geeneistä, koska esimerkiksi on tarpeen ylläpitää vakioita hematopoieettisia tasoja.

Jotkut näistä konstitutiivisesti ilmentävistä proteiineista ovat erytropoietiini, interleukiini 6 (IL-6) ja tietyt solukolojen kasvua stimuloivat tekijät, jotka edistävät monien valkosolujen erilaistumista.

Muut sytokiinit esisyntetisoidaan ja varastoidaan sytosolisten rakeiden, membraaniproteiinien muodossa tai kompleksoituneina solun pintaan tai solunulkoiseen matriisiin sitoutuvien proteiinien kanssa.

Monet molekyylinärsykkeet säätelevät positiivisesti sytokiinejä koodaavien geenien ilmentymistä. Jotkut näistä molekyyleistä lisäävät muiden sytokiinien geeniekspressiota, ja on myös monia, joilla on estäviä toimintoja, jotka rajoittavat muiden sytokiinien vaikutusta.

Hallinta prosessoimalla

Sytokiinien toimintaa säädellään myös näiden proteiinien prekursorimuotojen käsittelyllä. Monet heistä tuotetaan alun perin yhtenäisinä aktiivisina membraaniproteiineina, jotka vaativat proteolyyttistä pilkkomista liukoisiksi tekijöiksi.

Esimerkkejä sytokiineistä tämän tyyppisellä tuotannonhallinnalla ovat epidermaalinen kasvutekijä EGF (englanninkieliseltä "E pidermal G rowth F näyttelijä"), tuumorin kasvutekijä TGF (englanninkieliseltä "T umoral G rowth F näyttelijä"), interleukiini 1p (IL-1p) ja tuumorinekroositekijä TNFa (englanninkielisestä "Tumor N ecrosis F näyttelijä").

Muut sytokiinit erittyvät inaktiivisina prekursoreina, jotka on prosessoitava entsymaattisesti aktivoidakseen, ja joihinkin entsyymeihin, jotka vastaavat tiettyjen sytokiinien tästä prosessoinnista, kuuluu kysteiiniproteaasin kaspaasiperheen proteiineja.

Rakennekatsaus

Sytokiineillä voi olla erittäin vaihtelevia painoja, niin paljon, että alue on määritelty välillä noin 6 kDa - 70 kDa.

Näillä proteiineilla on erittäin vaihteleva rakenne, ja ne voivat koostua tynnyreistä alfa-helixeistä, monimutkaisista rakenteista, jotka ovat rinnakkaisia ​​tai vastakkaisia ​​β-taitettuja arkkeja jne.

Tyypit

Sytokiiniryhmiä on monentyyppisiä, ja niiden lukumäärä kasvaa jatkuvasti niiden proteiinien monimuotoisuuden vuoksi, joiden toiminnot ja ominaisuudet ovat samanlaisia ​​ja joita löydetään joka päivä tiedemaailmassa.

Sen nimikkeistö on kaukana kaikesta systemaattisesta suhteesta, koska sen tunnistaminen on perustunut erilaisiin parametreihin: alkuperään, alustavaan biomääritykseen, joka sen määritteli, ja sen tehtäviin.

Nykyinen yksimielisyys sytokiinien luokittelusta perustuu olennaisesti niiden reseptoriproteiinien rakenteeseen, jotka sisältyvät pieneen joukkoon perheitä, joilla on erittäin konservoituneet ominaisuudet. Siksi on olemassa kuusi sytokiinireseptoreiden perhettä, jotka on ryhmitelty niiden sytosolisten osien sekvenssin samankaltaisuuksien mukaan:

1. Tyypin I reseptorit (hematopoietiinireseptorit): sisältävät sytokiinit interleukiini 6R ja 12 R (IL-6R ja IL-12R) ja muut tekijät, jotka osallistuvat solupesäkkeiden muodostumisen stimulointiin. Niillä on vaikutus B- ja T-solujen aktivaatioon.
2. Tyypin II reseptorit (interferonireseptorit): Näillä sytokiineilla on viruksenvastaisia ​​toimintoja ja reseptorit liittyvät fibronektiiniproteiiniin.
3. TNF-reseptorit (tuumorinekroositekijä, englanninkielinen "T-tuumorin N-eroosin F-näyttelijä"): ovat "tulehdusta edistäviä" sytokiinejä, joihin kuuluvat tekijät, jotka tunnetaan nimellä p55 TNFR, CD30, CD27, DR3, DR4 ja muut.
4. Toll / IL-1: n kaltaiset reseptorit: Tämä perhe sisältää useita tulehduksellisia interleukiinia, ja sen reseptoreilla on yleensä leusiinitoistorikkaita alueita niiden solunulkoisissa segmenteissä.
5. Tyrosiinikinaasireseptorit: tässä perheessä on monia sytokiinejä, joilla on kasvutekijöiden, kuten tuumorin kasvutekijöiden (TGF), ja muiden proteiinien, jotka edistävät solukolojen muodostumista, toimintoja.
6. Kemokiinireseptorit: Tämän perheen sytokiineilla on olennaisesti kemotaktiset toiminnot ja niiden reseptoreilla on yli 6 kalvon läpäisevää segmenttiä.

Sytokiinien reseptorit voivat olla liukoisia tai membraaniin sitoutuneita. Liukoiset reseptorit voivat säädellä näiden proteiinien aktiivisuutta toimimalla agonisteina tai antagonisteina signalointiprosessissa.

Monissa sytokiineissä käytetään liukenevia reseptoreita, mukaan lukien erityyppiset interleukiinit (IL), hermoston kasvutekijät (NGF), tuumorin kasvutekijät (TGF) ja muut.

ominaisuudet

On tärkeätä muistaa, että sytokiinit toimivat kemiallisina lähettiläinä solujen välillä, mutta eivät tarkalleen molekyyliefektoreina, koska ne ovat tarpeen tiettyjen efektorien toiminnan aktivoimiseksi tai estämiseksi.

Yksi sytokiinien "yhdistävistä" toiminnallisista ominaisuuksista on niiden osallistuminen kehon puolustamiseen, josta esitetään yhteenveto "immuunijärjestelmän säätelyllä", joka on erityisen tärkeä nisäkkäille ja monille muille eläimille.

Ne osallistuvat hematopoieettisen kehityksen hallintaan, solujen välisiin viestintäprosesseihin ja kehon reaktioihin tartunta-aineita ja tulehduksellisia ärsykkeitä vastaan.

Koska niitä esiintyy yleensä pieninä pitoisuuksina, kudoksissa tai kehon nesteissä olevien sytokiinien pitoisuuden kvantitatiivista määrittämistä käytetään biomarkkerina tautien etenemisen ennustamiseen ja potilaille annettavien lääkkeiden vaikutusten seurantaan. sairaat potilaat.

Yleensä niitä käytetään tulehduksellisten sairauksien, mukaan lukien implanttien hyljinnät, Alzheimerin tauti, astma, arterioskleroosi, paksusuolen syöpä ja muut syövät yleensä, masennus, jotkut sydän- ja virustaudit, Parkinsonin, sepsis, maksavauriot jne.

Mistä ne löytyvät?

Suurin osa sytokiineistä erittyy soluilla. Toiset voidaan ekspressoida plasmamembraanissa, ja on joitain, jotka jäävät siihen, mitä voidaan pitää ”varanna” tilassa, jonka solunulkoinen matriisi käsittää.

Kuinka ne toimivat?

Sytokiineillä, kuten mainittiin, on in vivo vaikutuksia, jotka riippuvat ympäristöstä, jossa ne löytyvät. Sen toiminta tapahtuu merkinantokaskien ja vuorovaikutusverkkojen kautta, joihin osallistuvat muut sytokiinit ja muut tekijät, joilla on erilainen kemiallinen luonne.

Ne osallistuvat yleensä vuorovaikutukseen reseptorin kanssa, jolla on kohdeproteiini, joka aktivoituu tai inhiboituu assosioitumisensa jälkeen ja jolla on kyky toimia suoraan tai epäsuorasti transkription tekijänä tietyissä geeneissä.

Esimerkkejä joistakin sytokiineistä

IL-1 tai interleukiini 1

Se tunnetaan myös nimellä lymfosyyttejä aktivoiva tekijä (LAF), endogeeninen pyrogeeni (EP), endogeeninen leukosyyttien välittäjä (EML), kataboliini tai mononukleaarinen solutekijä (MCF).

Sillä on monia biologisia toimintoja monissa solutyypeissä, erityisesti B-, T-soluissa ja monosyyteissä. Se aiheuttaa hypotensiota, kuumetta, painonpudotusta ja muita vasteita. Sitä erittävät monosyytit, kudosmakrofagit, Langerhans-solut, dendriittisolut, imusolut ja monet muut.

IL-3:

Sillä on muita nimiä, kuten syöttösolujen kasvutekijä (MCGF), useita pesäkkeitä stimuloiva tekijä (multi-CSF), hematopoieettisten solujen kasvutekijä (HCGF) ja muut.

Sillä on tärkeitä tehtäviä erytrosyyttien, megakaryosyyttien, neutrofiilien, eosinofiilien, basofiilien, syöttösolujen ja muiden monosyyttilinjojen solujen muodostumisen stimuloimisessa.

Sitä syntetisoivat ensisijaisesti aktivoidut T-solut, syöttösolut ja eosinofiilit.

angiostatiini

Se on johdettu plasminogeenistä ja on angiogeneesiä estävä sytokiini, joka antaa sille funktiona voimakkaana uusien verisuonittumisen estäjänä ja kasvaimen metastaasien kasvuna in vivo. Se syntyy syöpien läsnäolon välittämän plasminogeenin proteolyyttisellä pilkkomisella.

Epidermaalinen kasvutekijä

Se stimuloi epiteelisolujen kasvua, nopeuttaa hampaiden syntymistä ja hiirien silmien avautumista. Lisäksi se estää mahahapon eritystä ja osallistuu haavojen paranemiseen.

Viitteet

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Oleellinen solubiologia. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis -ryhmä.
2. Dinarello, C. (2000). Proinflammatoriset sytokiinit. CHEST, 118 (2), 503–508.
3. Fitzgerald, K., O'Neill, L., Gearing, A., ja Callard, R. (2001). The Cytokine FactsBook (2. painos). Dundee, Skotlanti: Academic Press FactsBook -sarja.
4. Keelan, JA, Blumenstein, M., Helliwell, RJA, Sato, TA, Marvin, KW, & Mitchell, MD (2003). Sytokiinit, prostaglandiinit ja synnytykset - arvostelu. Placenta, 17, S33-S46.
5. Stenken, JA, ja Poschenrieder, AJ (2015). Sytokiinien bioanalyyttinen kemia - katsaus. Analytica Chimica Acta, 1, 95–115.
6. Vilcek, J., & Feldmann, M. (2004). Historiallinen katsaus: Sytokiinit terapeuttisina lääkkeinä ja kohteina. TRENDS in Pharmacological Sciences, 25 (4), 201–209.
7. Zhang, J., & An, J. (2007). Sytokiinit, tulehdukset ja kipu. Int. Anesthesiol. Clin., 45 (2), 27–37.