CITOKĪNI: RAKSTURLIELUMI, VEIDI, FUNKCIJAS, PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

Citokīnu vai citokīni ir proteīni vai šķīstoši glycoproteins signalizēšanas, ko izraisa vairākas šūnu tipos organismā, jo īpaši šūnu imūnās sistēmas kā leikocītu: neitrofilu, monocītu, makrofāgu un limfocītu (B šūnu un T šūnu).

Atšķirībā no citiem specifiskiem receptoru saistīšanas faktoriem, kas iedarbina garas un sarežģītas signālu kaskādes, kurās bieži tiek iesaistītas olbaltumvielu kināžu sekvences (piemēram, cikliskais AMP ceļš), citokīniem ir tiešāka ietekme.

Cilvēka rekombinantā citokīna, kas pazīstams kā alfa interferons, struktūra (Avots: Nevit Dilmen, izmantojot Wikimedia Commons)

Šie šķīstošie faktori saistās ar receptoriem, kas tieši aktivizē olbaltumvielas, kurām ir tiešas funkcijas gēnu transkripcijā, jo tie spēj iekļūt kodolā un stimulēt noteikta gēnu komplekta transkripciju.

Pirmie citokīni tika atklāti vairāk nekā pirms 60 gadiem. Tomēr daudzu no tiem molekulārais raksturojums notika diezgan vēlāk. Pirmie citokīni, ko aprakstīja, bija neironu augšanas faktors, interferons un interleikīns 1 (IL-1).

Nosaukums "citokīns" ir vispārīgs termins, taču literatūrā ir atšķirības attiecībā uz šūnu, kas tos ražo. Tādējādi ir limfokīni (ko ražo limfocīti), monokīni (kurus ražo monocīti), interleikīni (ko ražo leikocīti un iedarbojas uz citiem leikocītiem) utt.

Īpaši daudz tie ir mugurkaulniekiem, taču dažos bezmugurkaulniekos to esamība ir noteikta. Piemēram, zīdītāja ķermenī tām var būt aditīvas, sinerģiskas, antagonistiskas funkcijas vai arī tās pat var aktivizēt viena otru.

Viņiem var būt autokrīna darbība, tas ir, viņi darbojas uz to pašu šūnu, kas tos ražo; vai parakrīns, kas nozīmē, ka tos ražo viena veida šūnas un iedarbojas uz apkārtējiem.

Raksturojums un uzbūve

Visi citokīni ir "pleiotropiski", tas ir, tiem ir vairāk nekā viena funkcija vairāk nekā viena veida šūnās. Tas notiek tāpēc, ka receptori, kas reaģē uz šiem proteīniem, tiek ekspresēti daudzu dažādu veidu šūnās.

Tika noteikts, ka starp daudziem no tiem pastāv zināma funkcionāla dublēšanās, jo vairākiem citokīnu veidiem var būt konverģenta bioloģiska iedarbība, un tika ierosināts, ka tas ir saistīts ar secību līdzībām to receptoros.

Tāpat kā daudzi kurjeri šūnu signalizācijas procesos, citokīniem ir spēcīga iedarbība ļoti zemās koncentrācijās, kas ir tik zemas, ka tās var atrasties nanomolu un femtomolāru diapazonā, pateicoties tam, ka to receptori ir ārkārtīgi saistīti ar tiem.

Daži citokīni darbojas kā daļa no citokīnu "kaskādes". Tas ir, viņiem ir ierasts rīkoties sinerģijā, un viņu regulēšana bieži ir atkarīga no citiem inhibējošiem citokīniem un papildu regulējošiem faktoriem.

Citokīnus kodējošo gēnu ekspresija

Daži citokīni nāk no konstitutīvas ekspresijas gēniem, jo, piemēram, ir jāuztur nemainīgs asinsrades līmenis.

Daži no šiem konstitutīvi ekspresējošajiem proteīniem ir eritropoetīns, interleikīns 6 (IL-6) un daži šūnu koloniju augšanu stimulējoši faktori, kas veicina daudzu balto šūnu diferenciāciju.

Citus citokīnus iepriekš sintezē un uzglabā citosolisko granulu, membrānas olbaltumvielu veidā vai kompleksi ar saistošiem proteīniem pie šūnu virsmas vai ārpusšūnu matricas.

Daudzi molekulārie stimuli pozitīvi regulē gēnu ekspresiju, kas kodē citokīnus. Ir dažas no šīm molekulām, kas palielina citu citokīnu gēnu ekspresiju, un ir arī daudzas, kurām ir inhibējošas funkcijas, kas ierobežo citu citokīnu darbību.

Kontrole, apstrādājot

Citokīnu darbību kontrolē arī, apstrādājot šo olbaltumvielu prekursoru formas. Daudzi no tiem sākotnēji tiek ražoti kā neatņemamas aktīvās membrānas olbaltumvielas, kurām nepieciešama proteolītiska šķelšana, lai tās kļūtu par šķīstošiem faktoriem.

Citokīnu piemēri ar šāda veida ražošanas kontroli ir epidermas augšanas faktors EGF (no angļu valodas “E pidermal G rowth F activ”), audzēja augšanas faktors TGF (no angļu valodas “T umoral G rowth F activ”), interleikīns 1β (IL-1β) un audzēja nekrozes faktors TNFα (no angļu valodas "Tumor N ecrosis F activ").

Citi citokīni tiek izdalīti kā neaktīvi prekursori, kas fermentatīvi jāapstrādā, lai tos aktivizētu, un daži no fermentiem, kas ir atbildīgi par šo noteiktu citokīnu pārstrādi, ietver cisteīna proteāzes kasparāžu ģimenes olbaltumvielas.

Strukturālais pārskats

Citokīniem var būt ļoti mainīgs svars, tiktāl, ka diapazons ir noteikts no aptuveni 6 kDa līdz 70 kDa.

Šīm olbaltumvielām ir ļoti mainīga struktūra, un tās var veidot no alfa helikriju mucām, paralēlu vai antiparalēli veidotu β salocītu lapu sarežģītām struktūrām utt.

Veidi

Pastāv vairāki citokīnu ģimeņu veidi, un to skaits turpina pieaugt, ņemot vērā olbaltumvielu lielo dažādību ar līdzīgām funkcijām un īpašībām, kuras zinātnes pasaulē tiek atklātas katru dienu.

Tās nomenklatūra ir tālu no sistemātiskām attiecībām, jo ​​tās identificēšana ir balstīta uz dažādiem parametriem: tās izcelsmi, sākotnējo bioloģisko pārbaudi, kas to definēja, un tās funkcijām, cita starpā.

Pašreizējā vienprātība par citokīnu klasifikāciju galvenokārt ir balstīta uz to receptoru olbaltumvielu struktūru, kuras ir ietvertas nelielā skaitā ģimeņu ar ļoti konservētām īpašībām. Tādējādi ir sešas citokīnu receptoru grupas, kas sagrupētas pēc līdzībām to citosolisko porciju secībā:

1. I tipa receptori (hematopoetīna receptori): ietver citokīnus interleikīnu 6R un 12 R (IL-6R un IL-12R) un citus faktorus, kas iesaistīti šūnu koloniju veidošanās stimulēšanā. Viņiem ir ietekme uz B un T šūnu aktivizēšanu.
2. II tipa receptori (interferona receptori): Šiem citokīniem ir pretvīrusu funkcijas, un receptori ir saistīti ar fibronektīna proteīnu.
3. TNF receptori (audzēja nekrozes faktors, angļu valodā "T umor N ecrosis F activ"): ir "pretiekaisuma" citokīni, starp kuriem ir faktori, kas pazīstami kā p55 TNFR, CD30, CD27, DR3, DR4 un citi.
4. Toll / IL-1 līdzīgi receptori: šai ģimenei ir daudz proinflammatozes interleikīnu, un tās receptoriem parasti ir leucīniem bagāti reģioni ārpusšūnu segmentos.
5. Tirozīnkināzes receptori: šajā ģimenē ir daudz citokīnu ar augšanas faktoru funkcijām, piemēram, audzēja augšanas faktoriem (TGF) un citām olbaltumvielām, kas veicina šūnu koloniju veidošanos.
6. Kemokīna receptori: šīs ģimenes citokīniem būtībā ir ķīmotaktiskas funkcijas, un to receptoriem ir vairāk nekā 6 transmembranālie segmenti.

Citokīnu receptori var būt šķīstoši vai piesaistīti membrānai. Šķīstošie receptori var regulēt šo olbaltumvielu aktivitāti, signalizācijas procesā darbojoties kā agonisti vai antagonisti.

Daudzi citokīni izmanto šķīstošos receptorus, ieskaitot dažāda veida interleikīnus (IL), neironu augšanas faktorus (NGF), audzēju augšanas faktorus (TGF) un citus.

Iespējas

Ir svarīgi atcerēties, ka citokīni darbojas kā ķīmiski kurjeri starp šūnām, bet ne tieši kā molekulārie efektori, jo tie ir nepieciešami, lai aktivizētu vai kavētu īpašu efektoru darbību.

Viena no citokīnu "vienojošajām" funkcionālām īpašībām ir viņu līdzdalība ķermeņa aizstāvēšanā, kas tiek apkopota kā "imūnsistēmas regulēšana", kas ir īpaši svarīgi zīdītājiem un daudziem citiem dzīvniekiem.

Viņi piedalās asinsrades attīstības kontrolē, starpšūnu komunikācijas procesos un organisma reakcijā pret infekcijas izraisītājiem un iekaisuma stimuliem.

Tā kā citokīnu koncentrācija audos vai ķermeņa šķidrumos parasti ir zemā koncentrācijā, to izmanto kā biomarķieri, lai prognozētu slimību progresu un uzraudzītu pacientiem paredzēto zāļu iedarbību. slimie pacienti.

Parasti tos izmanto kā iekaisuma slimību marķierus, ieskaitot implantātu atgrūšanu, Alcheimera slimību, astmu, aterosklerozi, resnās zarnas vēzi un citus vēzi kopumā, depresiju, dažas sirds un vīrusu slimības, Parkinsona, sepsi, aknu bojājumi utt.

Kur viņi atrodami?

Lielāko daļu citokīnu izdala šūnas. Citus var ekspresēt plazmas membrānā, un ir daži, kas paliek tajā, ko varētu uzskatīt par “rezervi” telpā, ko veido ārpusšūnu matrica.

Kā viņi strādā?

Citokīniem, kā minēts, ir in vivo ietekme, kas atkarīga no vides, kurā tie atrodami. Tā darbība notiek ar signalizācijas kaskādēm un mijiedarbības tīkliem, kuros iesaistīti citi citokīni un citi faktori ar atšķirīgu ķīmisko raksturu.

Viņi parasti piedalās mijiedarbībā ar receptoru, kam ir mērķa proteīns, kas tiek aktivizēts vai kavēts pēc tā asociācijas, kam ir spēja tieši vai netieši darboties kā transkripcijas faktors uz noteiktiem gēniem.

Dažu citokīnu piemēri

IL-1 vai interleikīns 1

Tas ir arī pazīstams kā limfocītu aktivējošais faktors (LAF), endogēnais pirogēns (EP), endogēno leikocītu mediators (LEM), katabolīns vai mononukleāro šūnu faktors (MCF).

Tam ir daudz bioloģisko funkciju daudzos šūnu tipos, īpaši B, T šūnās un monocītos. Tas izraisa hipotensiju, drudzi, svara zudumu un citas reakcijas. To izdala monocīti, audu makrofāgi, Langerhansa šūnas, dendrītiskās šūnas, limfoīdas šūnas un daudzi citi.

IL-3

Tam ir citi nosaukumi, piemēram, tuklo šūnu augšanas faktors (MCGF), vairāku koloniju stimulējošais faktors (multi-CSF), hematopoētisko šūnu augšanas faktors (HCGF) un citi.

Tam ir svarīgas funkcijas, stimulējot eritrocītu, megakariocītu, neitrofilu, eozinofilu, bazofilu, tuklo šūnu un citu monocītisko cilts šūnu veidošanos.

To galvenokārt sintezē aktivētas T šūnas, tuklas šūnas un eozinofīli.

Angiostatīns

Tas ir iegūts no plazminogēna un ir angioģenēzes inhibitoru citokīns, kas tam ļauj darboties kā spēcīgs neovaskularizācijas un audzēja metastāžu augšanas bloķētājs in vivo. To rada plazminogēna proteolītiskā šķelšanās, ko veic vēža klātbūtne.

Epidermas augšanas faktors

Tas darbojas, stimulējot epitēlija šūnu augšanu, paātrina zobu parādīšanos un acu atvēršanu pelēm. Turklāt tas kavē kuņģa skābes sekrēciju un ir iesaistīts brūču sadzīšanā.

Atsauces

1. Alberts, B., Deniss, B., Hopkins, K., Džonsons, A., Lūiss, J., Rafs, M., … Valters, P. (2004). Būtiskā šūnu bioloģija. Abingdons: Garland Science, Taylor & Francis grupa.
2. Dinarello, C. (2000). Proinflammatozi citokīni. CHEST, 118 (2), 503–508.
3. Ficdžeralds, K., O'Neils, L., Gearings, A., un Callard, R. (2001). Citokīnu faktu grāmata (2. izdevums). Dandī, Skotija: Academic Press FactsBook Series.
4. Keelan, JA, Blumenstein, M., Helliwell, RJA, Sato, TA, Marvin, KW, & Mitchell, MD (2003). Citokīni, prostaglandīni un atdalīšanās - pārskats. Placenta, 17, S33-S46.
5. Stenken, JA, & Poschenrieder, AJ (2015). Citokīnu bioanalītiskā ķīmija - pārskats. Analytica Chimica Acta, 1, 95–115.
6. Vilcek, J., & Feldmann, M. (2004). Vēsturisks pārskats: citokīni kā terapeitiskie līdzekļi un to mērķi. TENDENCES Farmakoloģiskajās zinātnēs, 25. (4), 201–209.
7. Džans, Dž., Un An, Dž. (2007). Citokīni, iekaisums un sāpes. Int. Anesteziols. Klin. , 45 (2), 27. – 37.