SYTOKIINIT: TOIMINNOT, TYYPIT JA RESEPTORIT - BIOLOGIA - 2025

Sytokiini tai sytokiinit ovat pieniä signalointi proteiineja (noin tekijät viittaavat näitä peptidejä), jotka säätelevät monia biologisia toimintoja, joista monet liittyvät immuunijärjestelmään, hematopoieesin, kudosten korjaamiseen ja solujen lisääntymistä.

Termi "sytokiini" ryhmittelee suuren määrän proteiineja, joilla on huomattavasti erilaisia ​​rakenteellisia ja toiminnallisia ominaisuuksia, ja tarkoittaa enemmän tai vähemmän "solujen tuottamia tekijöitä", koska niiden synteesi ei ole rajoitettu yksittäiseen solutyyppiin kehossa.

Ciokine-julkaisuprosessi (Lähde: www.sc Scientificaimations.com / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) Wikimedia Commonsin kautta)

Näitä proteiineja tuottavat ja erittävät korkeat pitoisuudet erityyppiset solut eläimissä ja voivat vaikuttaa läheisiin soluihin, minkä vuoksi niiden sanotaan suorittavan "parakriinisia" signalointitoimintoja.

Ne voivat toimia myös etäyhteyden kautta indusoimalla liukoisten tekijöiden erittymisen verenkiertoon (endokriiniset tai systeemiset toiminnot) ja ne voivat toimia jopa suoraan niitä syntetisoivassa solussa (autokriiniset toiminnot).

Sytokiinejä pidetään erikoistuneen kielen "symboleina", joiden merkitys riippuu tilanteesta, jossa ne ilmaistaan ​​ja lähetetään paikasta toiseen.

Ensimmäiset kuvatut sytokiinit olivat lymfokiineja, liukoisia tuotteita, joita lymfosyytit tuottivat vastauksena polyklonaalisiin ja spesifisiin antigeeneihin; nämä edustavat tärkeätä ryhmää immuunivastetekijöitä.

Sytokiinitoiminnot

Sytokiinit ovat liukoisia glykoproteiineja (ei immunoglobuliineja), joiden koko on pieni (40 kDa: iin saakka) ja joita kehon erityyppiset solut tuottavat ja vapauttavat. Niillä voi olla paikallisia tai etätoimia, joita ne suorittavat huippupitoisuuksissa tai nanomolaarisissa pitoisuuksissa.

Viestintä immuunijärjestelmässä

Sytokiinien merkittävin tehtävä on niiden osallistuminen immuunijärjestelmän eri komponenttien väliseen viestintään ja tietojen vaihtoon näiden komponenttien ja kehon muiden solujen välillä (solujen välinen signalointi).

Toisin sanoen käytännöllisesti katsoen kaikki immuunitoiminnot riippuvat näiden systeemisten "lähettiläiden" biologisesta aktiivisuudesta.

Sytokiineillä on laaja valikoima immunologisia toimintoja, sekä efektorisia että sääteleviä, ja niiden vaikutukset kudosten ja biologisten järjestelmien tasolla useimmissa organismeissa, joissa niitä tuotetaan, voivat olla erittäin laajat ja monimutkaiset.

Ne ovat niin tärkeitä immunologisia efektoreita, että minkä tahansa ärsykkeen immuunivasteen aikana tuotetun sytokiinin tyyppi määrää aluksi, onko vaste sytotoksinen, humoraalinen, solu vai allerginen.

Suojaus viruksilta

Ne ovat syvästi mukana tulehduksellisissa prosesseissa ja virusperäisten infektioiden torjunnassa; he osallistuvat antigeenien esittelyyn, luuytimen erilaistumiseen, solujen aktivointiin ja rekrytointiin, soluadheesiomolekyylien ilmentymiseen jne.

Sytokiinit eivät siten osallistu vain kehon immuunipuolustukseen, vaan myös "normaaleihin", fysiologisiin ja metabolisiin prosesseihin integroimalla siten solun ja orgaanisen elämän molemmat näkökohdat.

Kasvutekijät

Monet kirjoittajat katsovat, että nämä proteiinit käyttäytyvät kasvutekijöinä, koska edustajat, kuten tuumorinekroositekijä (TNF), lymfokiinit, interleukiinit ja interferonit (IFN) liittyvät aktiivisesti solujen lisääntymiseen, kuolemaan, erilaistumiseen ja kehitykseen erilaiset kehosuhteet.

Tämä video näyttää animaation, jossa makrofagi nauttii bakteereja ja vapauttaa myöhemmin sytokiineja:

Sytokiinit ja hormonit?

Eri tutkijat tekevät analogian sytokiinien ja hormonien välillä, mutta tämä ei ole täysin oikea tietyistä tärkeistä syistä:

- Hormonit syntetisoidaan ja vapautetaan erittäin erikoistuneissa kudoksissa, kun taas sytokiinejä tuottaa suuri joukko erilaisia ​​kehon soluja.

- Hormonit ovat niitä tuottavien erikoistuneiden solujen ensisijainen synteettinen tuote, kun taas sytokiinit edustavat vain pientä määrää solun syntetisoimia tuotteita.

- Hormonien ilmentyminen tapahtuu vasteena homeostaattisille kontrollisignaaleille (joista osa riippuu vuorokauden ajanjaksosta), mutta sytokiinit toisaalta ilmenevät vain silloin, kun niitä soluelämään "haitalliset" tapahtumat stimuloivat.

Sytokiinityypit

Monet sytokiinit kuvailtiin alun perin niiden tärkeimpien biologisten funktioiden mukaan, mutta nykyään niille on ominaista pääasiassa rakenne, koska ne voivat suorittaa suuren monimuotoisuuden toimintoja, joita on vaikea tiivistää lyhyessä epiteetissä.

Näiden proteiinien nykyinen luokittelu riippuu kuitenkin useista parametreistä: jotkut on tunnistettu löytönsä "numeerisessa järjestyksessä", jonkin toiminnallisen aktiivisuuden perusteella, osallistumisensa perusteella tulehduksellisiin vasteisiin, sen primaarinen soluperäisyys ja rakenteellisen samankaltaisuuden mukaan muiden sukulaisten kanssa.

Täten sytokiinien "superperheen" jäsenillä on yhteisiä ominaisuuksia, kuten sekvenssihomologiat, vastavuoroiset reseptorijärjestelmät jne., Vaikkakaan ei välttämättä rakenteellinen samankaltaisuus. Joitakin perheitä tunnetaan:

- TNF-perheen TNF-reseptorit (tuumorinekroositekijä), joka sisältää immunoregulatoivia sytokiinejä, kuten tuumorinekroositekijä (TNF), lymfotoksiineja ja joitain soluligandeja, kuten CD40L (välittää B- ja T-lymfosyyttien aktivaatiota)) ja FasL tai CD95 (edistää ohjelmoitua solukuolemaa).

- IL-1 / IL-1-reseptori (interleukiini) -perhe, ryhmä, jossa luokitellaan sytokiinit IL-1β, IL-la, IL-18, IL-33 ja IL-36, samoin kuin reseptoriantagonistit, tunnetaan nimellä IL-1RA, IL-38 ja anti-inflammatorinen sytokiini IL-37 (välittää fysiologisia ja puolustustoimintoja).

- IL-1 / IL-1 -reseptoriperhe sisältää myös Toll-tyyppisiä reseptoreita (TLR), jotka toimivat luontaisen immuunijärjestelmän molekyyleinä tunnistamaan lajeihin liittyviä molekyylikuvioita mikrobien.

Tietyt asiaan liittyvän tieteellisen kirjallisuuden tekstit sytokiineja ryhmittelevät tuotantoalueensa mukaan "mononukleaarisiksi fagosyyteistä johdettuiksi sytokiineiksi" ja "T-lymfosyytteistä johdettuiksi sytokiineiksi". Ne erottavat ne myös välittämiensä vasteiden suhteen: sytotoksiset (virusten ja syövän vastaiset), humoraaliset, soluväliset tai allergiset; immunosuppressiivisten lisäksi.

- Tulehduksellisen vasteen mukaan

Sen mukaan, edistävätkö ne tulehduksellisia reaktioita tai vasteita, sytokiinit luokitellaan tulehdusta edistäviin sytokiineihin ja anti-inflammatorisiin sytokiineihin.

Proinflammatoriset sytokiinit

Näiden sytokiinien välittämä tulehdus koostuu geenituotteiden ekspressiokaskadista, joita ei yleensä ekspressoida terveessä ihmisessä.

Vaikka tietyt endotoksiinit ja muut “tulehdukselliset” tuotteet kykenevät laukaisemaan näiden “tulehdusta edistävien” geenien ilmentymisen, sytokiinit IL-1 ja TNF ja jopa IFN-y-interferoni ovat erityisen tehokkaita niiden stimulaatiossa, joten joiden sanotaan olevan pääasiallisia tulehdusta edistäviä sytokiinejä.

Ihmisen beeta-inferteronin rakenne (Lähde: Wikimedia Commonsin kautta)

Riippumatta siitä, laukaisivatko tulehdusprosessin infektiot, trauma, iskemia, aktivoidut T-solut vai jokin toksiini, nämä kaksi molekyyliä toimivat synergistisesti aloittaen tulehduksen välittäjien kaskadin.

Tulehdusta estävät sytokiinit

Nämä proteiinit päinvastoin estävät tulehduksellista vasteprosessia tai tukahduttavat sen esiintymisen intensiteetin. Osa tähän ryhmään ovat interleukiinit IL-4, IL-10, IL-13 ja transformoiva kasvutekijä (TGF) -β (joka estää IL-1: n ja TNF: n tuotannon).

Siellä on myös IL-6 - tuottaa B-solut, T-solut ja monosyytit - ja IL-11 -, joita tuottaa stromaalisolut ja fibroblastit.

Edellä esitetyn perusteella sanotaan, että sairauden kehitys (joko lyhyellä tai pitkällä aikavälillä) riippuu suuressa määrin tulehdusta edistävien ja anti-inflammatoristen sytokiinien vaikutusten "tasapainosta".

Itse asiassa jotkut tutkimukset viittaavat siihen, että alttius tietyille sairauksille määräytyy geneettisesti kahden sytokiinityypin koodaavien geenien ekspression tasapainon perusteella.

Patologinen tila etenee, kun anti-inflammatoriset välittäjät tarjoavat kontrollin, joka ei riitä estämään tulehdusta edistävää aktiivisuutta (immuunijärjestelmän hallitsemissa sairauksissa) tai kun kontrolli on liioiteltu ja lopulta estää immuunivastetta aiheuttaen isäntälle systeemisen tartunnan riski.

vastaanottimet

Olennainen osa minkä tahansa sytokiinin toimintaa on sen vuorovaikutus ja assosiaatio reseptoriparin kanssa (ligandi-reseptori-vuorovaikutus).

Jotkut kirjoittajat luokittelevat sytokiinit reseptorityypin mukaan, johon ne sitoutuvat, mikä voi olla:

- tyyppi I (hematopoietiiniryhmään)

- tyyppi II (interferoniperheestä)

- TNF-proteiinien reseptoriperhe (tuumorinekroositekijä)

- IL-1-reseptorit

- Tullityyppiset reseptorit

- IL-17-reseptorit

- Tyrosiinikinaasireseptorit

- Transformoivien kasvutekijäreseptoriseriinikinaasien perhe

Tyyppi I (hematopoietiiniryhmään)

Hormonit (erytropoietiini (EPO), trombopoietiini (TPO) ja leptiini) ja sytokiinit, kuten granulosyyttipesäkkeitä stimuloivat tekijät (G-CSF: t), jotka stimuloivat aineita makrofagigranosyyttipesäkkeet (GM-CSF: t) ja interleukiinit IL-2 IL-7: een, IL-9, IL-11 - IL-13, IL-15, IL-21, IL-23, IL-27, IL- 31 ja IL-35.

Näille "tyypin I" sytokiineille on tunnusomaista samankaltaisuus, joita heillä on sekvensseissään, koska kukin sisältää neljä antiparallel-alfa-heliksiä, joissa on kaksi kytkentää tai silmukkaa, yksi lyhyt ja yksi pitkä, jotka on rakenteellisesti "järjestetty" ylös-ylös-konfiguraatioon. ”Ja” alaspäin ”.

Tyyppi II (interferoniperheestä)

Näitä reseptoreita sitovat interferoni-IFN-a / p, IFN-y, interleukiinit IL-10, IL-19, IL-20, IL-22, IL-24, IL-26 ja IL-28 IL- 30.

Ne ovat heterodimeerejä, jotka koostuvat kahdesta alayksiköstä, jotka tunnetaan nimellä IFNAR1 ja IFNAR2 ja joilla on samankaltaisuus joidenkin tyypin I reseptoreiden motiivisekvenssien kanssa.Ne toimivat pääasiassa virusten vastaisten sytokiinien kanssa.

IL-1 ja Toll-tyyppiset reseptorit (TLR)

Ne liittyvät vasteisiin, jotka interleukiini IL-la / p, IL-18, IL-33 ja IL-36 laukaisevat IL-38: lle.

Kasvufaktorireseptorin seriinikinaasiperheen muuttaminen

Tämä sytokiinireseptoreiden perhe liittyy TGF-p1-, TGF-p2- ja TGF-p3-proteiinien vasteeseen, joita tuottavat T-solut, makrofagit ja muut kehon solut.

Viitteet

1. Borish, LC, ja Steinke, JW (2003). 2. Sytokiinit ja kemokiinit. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 111 (2), S460-S475.
2. Cavaillon, JM (1994). Sytokiinit ja makrofagit. Biolääketiede ja farmakoterapia, 48 (10), 445 - 453.
3. Dinarello, CA (2000). Proinflammatoriset sytokiinit. Rinta, 118 (2), 503 - 508.
4. Nathan, C., & Sporn, M. (1991). Sytokiinit yhteydessä. The Journal of cell biology, 113 (5), 981-986.
5. Opal, SM, ja DePalo, VA (2000). Tulehdusta estävät sytokiinit. Chest, 117 (4), 1162 - 1172.
6. O'Shea, JJ, Gadina, M., ja Siegel, RM (2019). Sytokiinit ja sytokiinireseptorit. Kliinisessä immunologiassa (sivut 127-155). Vain sisältövarasto!