CITOKĪNI: FUNKCIJAS, VEIDI UN RECEPTORI - BIOLOĢIJA - 2025

Citokīnu vai citokīni ir mazi signalizācijas olbaltumvielas (daži autori atsaukties uz šiem kā peptīdiem), kas regulē daudzas bioloģisko funkciju, daudzi no tiem ir saistīti ar imūnsistēmu, asinsradi, audu atjaunošanos un šūnu proliferāciju.

Termins "citokīns" apvieno lielu skaitu olbaltumvielu, kurām ir ļoti atšķirīgas strukturālās un funkcionālās īpašības, un vairāk vai mazāk nozīmē "šūnu ražotus faktorus", jo to sintēze nav ierobežota tikai ar viena veida šūnām organismā.

Ciokine izlaišanas process (Avots: www.sc Scientificaimations.com / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), izmantojot Wikimedia Commons)

Šie proteīni tiek ražoti un lielā daudzumā izdalīti dažādu šūnu šūnās dzīvniekiem, un tie var ietekmēt tuvumā esošās šūnas, tāpēc tiek uzskatīts, ka tie veic "parakrīnas" signālu funkcijas.

Viņi var rīkoties arī attālināti, inducējot šķīstošo faktoru sekrēciju asinsritē (endokrīnā vai sistēmiskā funkcija), un pat var darboties tieši uz šūnu, kas tos sintezē (autokrīnā funkcija).

Citokīni tiek uzskatīti par specializētās valodas "simboliem", kuru nozīme ir atkarīga no konteksta, kurā tie tiek izteikti un nosūtīti no vienas vietas uz otru.

Pirmie aprakstītie citokīni bija limfokīni, šķīstoši produkti, ko ražo limfocīti, reaģējot uz poliklonālajiem un specifiskajiem antigēniem; tie ir nozīmīga imūnās atbildes faktoru grupa.

Citokīnu funkcijas

Citokīni ir šķīstoši glikoproteīni (tie nav imūnglobulīna tipa), maza izmēra (līdz 40 kDa), kurus ražo un izdala dažāda veida šūnas organismā, tiem var būt lokālas vai attālinātas darbības, kuras viņi veic maksimālās vai nanomolārās koncentrācijās.

Komunikācija imūnsistēmā

Visievērojamākā citokīnu funkcija ir to līdzdalība dažādu imūnsistēmas komponentu komunikācijā un informācijas apmaiņā starp šiem komponentiem un citām ķermeņa šūnām (starpšūnu signalizācija).

Citiem vārdiem sakot, praktiski visas imūnās funkcijas ir atkarīgas no šo sistēmisko "kurjeru" bioloģiskās aktivitātes.

Citokīniem ir plašs imunoloģisko funkciju klāsts - gan efektoru, gan regulatoru, un to ietekme audu un bioloģisko sistēmu līmenī lielākajā daļā organismu, kur tie tiek ražoti, var būt ārkārtīgi plaša un sarežģīta.

Tie ir tik svarīgi imunoloģiskie efektori, ka citokīnu tips, kas rodas imūnās reakcijas laikā uz jebkuru stimulu, sākotnēji nosaka, vai reakcija būs citotoksiska, humorāla, šūnu vai alerģiska.

Aizsardzība pret vīrusiem

Viņi ir dziļi iesaistīti iekaisuma procesos un aizsardzībā pret vīrusu izcelsmes infekcijām; viņi piedalās antigēnu prezentācijā, kaulu smadzeņu diferenciācijā, šūnu aktivizēšanā un vervēšanā, šūnu adhēzijas molekulu ekspresijā utt.

Tādējādi citokīni piedalās ne tikai ķermeņa imūno aizsardzībā, bet arī "normālos", fizioloģiskos un vielmaiņas procesos, tādējādi integrējot gan šūnu, gan organiskās dzīves aspektus.

Izaugsmes faktori

Daudzi autori uzskata, ka šie proteīni izturas kā augšanas faktori, jo tādi pārstāvji kā audzēja nekrozes faktors (TNF), limfokīni, interleikīni un interferoni (IFN) ir aktīvi saistīti ar šūnu proliferāciju, nāvi, diferenciāciju un attīstību dažādi ķermeņa konteksti.

Šajā video tiek parādīta animācija, kurā makrofāgs uzņem baktērijas un vēlāk izdala citokīnus:

Citokīni un hormoni?

Vairāki zinātnieki veido analoģiju starp citokīniem un hormoniem, taču tas nav pilnīgi pareizi dažu svarīgu iemeslu dēļ:

- Hormonus sintezē un izdala augsti specializēti audi, savukārt citokīnus ražo liels skaits dažādu ķermeņa šūnu.

- Hormoni ir specializēto šūnu, kas tos ražo, primārais sintētiskais produkts, savukārt citokīni ir tikai neliels daudzums šūnu sintezētu produktu.

- Hormonu ekspresija notiek, reaģējot uz homeostatiskās kontroles signāliem (daži no tiem ir atkarīgi no diennakts cikla), bet citokīni, no otras puses, tiek izteikti tikai tad, kad tos īpaši stimulē notikumi, kas “kaitīgi” šūnu dzīvībai.

Citokīnu veidi

Daudzi citokīni sākotnēji tika aprakstīti atbilstoši to galvenajām bioloģiskajām funkcijām, taču mūsdienās tos galvenokārt raksturo to uzbūve, jo tie var veikt ļoti dažādas funkcijas, kuras ir grūti apkopot īsā epitetā.

Tomēr pašreizējā šo olbaltumvielu klasifikācija ir atkarīga no vairākiem parametriem: daži ir identificēti pēc to atklāšanas "skaitliskā secības", pēc dažām funkcionālām aktivitātēm, pēc to līdzdalības iekaisuma reakcijās, pēc tā primārā šūnu izcelsme un saskaņā ar struktūras līdzību ar citām radniecīgām molekulām.

Tādējādi citokīnu "superģimenes" locekļiem ir kopīgas īpašības, piemēram, sekvenču homoloģijas, savstarpējas receptoru sistēmas utt., Kaut arī ne vienmēr tās ir strukturālas līdzības. Dažas ģimenes ir zināmas:

- TNF saime-TNF receptori (audzēja nekrozes faktors), kas ietver imūnregulējošus citokīnus, piemēram, audzēja nekrozes faktoru (TNF), limfotoksīnus un dažus šūnu ligandus, piemēram, CD40L (mediē B un T limfocītu aktivizēšanu). ) un FasL vai CD95 (veicina ieprogrammēto šūnu nāvi).

- IL-1 / IL-1 receptoru (interleikīnu) saime, grupa, kurā klasificēti citokīni IL-1β, IL-1α, IL-18, IL-33 un IL-36, kā arī receptoru antagonisti, pazīstams kā IL-1RA, IL-38 un pretiekaisuma citokīns IL-37 (mediē fizioloģiskās un aizsardzības funkcijas).

- IL-1 / IL-1 receptoru saimē ietilpst arī Toll līdzīgi receptori (TLR), kas darbojas kā iedzimtas imūnsistēmas molekulas, lai atpazītu ar sugām saistītos molekulāros modeļus mikrobs.

Daži saistītās zinātniskās literatūras grupas citokīnu teksti pēc to rašanās vietas par "mononukleāriem fagocītu atvasinātiem citokīniem" un "T limfocītu atvasinātiem citokīniem". Viņi tos atdala arī saistībā ar atbildēm, kuras viņi meditē: citotoksiski (pretvīrusu un pretvēža), humorāli, šūnu vai alerģiski; papildus tiem, kas nomāc imūnsistēmu.

- Saskaņā ar iekaisuma reakciju

Atkarībā no tā, vai tie veicina iekaisuma reakcijas vai reakcijas, citokīni tiek klasificēti pretiekaisuma citokīnos un pretiekaisuma citokīnos.

Pro-iekaisuma citokīni

Šo citokīnu izraisītais iekaisums sastāv no gēnu produktu ekspresijas kaskādes, kas parasti netiek izteikti veselā cilvēkā.

Lai arī atsevišķi endotoksīni un citi “iekaisuma” produkti spēj izraisīt šo “pretiekaisuma” gēnu ekspresiju, citokīni IL-1 un TNF un pat IFN-γ interferons ir īpaši efektīvi to stimulācijā, tāpēc kas tiek uzskatīti par galvenajiem pretiekaisuma citokīniem.

Cilvēka beta inferterona struktūra (Avots: caur Wikimedia Commons)

Neatkarīgi no tā, vai iekaisuma procesu izraisīja infekcija, trauma, išēmija, aktivētas T šūnas vai kāds toksīns, šīs divas molekulas darbojas sinerģiski, ierosinot iekaisuma mediatoru kaskādi.

Pretiekaisuma citokīni

Šie proteīni, gluži pretēji, bloķē iekaisuma reakcijas procesu vai nomāc intensitāti, ar kādu tas notiek. Daļa no šīs grupas ir interleikīni IL-4, IL-10, IL-13 un pārveidojošais augšanas faktors (TGF) -β (kas bloķē IL-1 un TNF veidošanos).

Ir arī IL-6 - ko ražo B šūnas, T šūnas un monocīti - un IL-11 -, ko ražo stromas šūnas un fibroblasti.

Balstoties uz iepriekš teikto, tiek teikts, ka slimības attīstība (īstermiņā vai ilgtermiņā) lielā mērā ir atkarīga no “līdzsvara” starp pretiekaisuma un pretiekaisuma citokīnu iedarbību.

Faktiski daži pētījumi liecina, ka uzņēmību pret noteiktām slimībām ģenētiski nosaka līdzsvars gēnu ekspresijā, kas kodē divu veidu citokīnus.

Patoloģiskais stāvoklis progresē, kad pretiekaisuma mediatori nodrošina kontroli, kas nav pietiekama, lai bloķētu pretiekaisuma darbību (slimībās, kuras kontrolē imūnsistēma), vai kad kontrole ir pārspīlēta un galu galā kavē imūno reakciju, izraisot saimniekorganismu sistēmiskas infekcijas risks.

Uztvērēji

Jebkura citokīna funkcijas būtiska sastāvdaļa ir tā mijiedarbība un saistība ar receptoru pāri (ligandu un receptoru mijiedarbība).

Daži autori citokīnus klasificē pēc receptoru veida, pie kura tie saistās, un tas var būt:

- I tips (no hematopoetīnu grupas)

- II tips (interferonu saime)

- TNF olbaltumvielu (audzēja nekrozes faktora) receptoru saime

- IL-1 receptori

- Maksas tipa receptori

- IL-17 receptori

- Tirozīnkināzes receptori

- Transformējošo augšanas faktora receptoru serīna kināžu ģimene

I tips (no hematopoetīnu grupas)

Hormoni (eritropoetīns (EPO), trombopoetīns (TPO) un leptīns) un citokīni, piemēram, granulocītu kolonijas stimulējošie faktori (G-CSF), kas stimulē makrofāgu granulocītu kolonijas (GM-CSF) un interleikīni IL-2 līdz IL-7, IL-9, IL-11 līdz IL-13, IL-15, IL-21, IL-23, IL-27, IL- 31 un IL-35.

Šiem "I tipa" citokīniem ir raksturīga līdzība, kas tiem ir savās sekvencēs, jo katrs satur četras antiparalēlās alfa helikas ar diviem savienojumiem vai cilpām, vienu īsu un vienu garu, kuras ir strukturāli "sakārtotas" augšupvērstā konfigurācijā. ”Un“ uz leju ”.

II tips (no interferonu saimes)

Šos receptorus IFN-α / β, IFN-γ, interleikīni IL-10, IL-19, IL-20, IL-22, IL-24, IL-26 un IL-28 saista ar IL- 30.

Tie ir heterodimeri, kas sastāv no divām apakšvienībām, kas pazīstamas kā IFNAR1 un IFNAR2 un kurām ir līdzība ar dažām motīvu sekvencēm I tipa receptoros. Tās galvenokārt darbojas ar pretvīrusu citokīniem.

IL-1 un Toll līdzīgi receptori (TLR)

Tās ir saistītas ar reakcijām, ko izraisa IL-38 interleikīns IL-1α / β, IL-18, IL-33 un IL-36.

Augšanas faktora receptoru serīna kināzes ģimenes pārveidošana

Šī citokīnu receptoru saime ir saistīta ar TGF-β1, TGF-β2 un TGF-β3 olbaltumvielu, kuras ražo T šūnas, makrofāgi un citas ķermeņa šūnas, reakciju.

Atsauces

1. Borish, LC, & Steinke, JW (2003). 2. Citokīni un kemokīni. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 111 (2), S460-S475.
2. Kavaillons, JM (1994). Citokīni un makrofāgi. Biomedicīna un farmakoterapija, 48 (10), 445–453.
3. Dinarello, Kalifornijā (2000). Proinflammatozi citokīni. Krūtis, 118 (2), 503–508.
4. Nathan, C., & Sporn, M. (1991). Citokīni kontekstā. The Journal of Cell Biology, 113 (5), 981–986.
5. Opal, SM, & DePalo, VA (2000). Pretiekaisuma citokīni. Krūtis, 117 (4), 1162-1172.
6. O'Shea, JJ, Gadina, M., & Siegel, RM (2019). Citokīni un citokīnu receptori. Klīniskajā imunoloģijā (127.-155. Lpp.). Tikai satura krātuve !.