CYTOKINER: EGENSKAPER, TYPER, FUNKTIONER, EXEMPEL - BIOLOGI - 2025

Den cytokin eller cytokiner är proteiner eller lösliga glykoproteiner signalerings produceras av flera celltyper i kroppen, speciellt celler i immunsystemet som leukocyter: neutrofiler, monocyter, makrofager och lymfocyter (B-celler och T-celler).

Till skillnad från andra specifika receptorbindningsfaktorer som utlöser långa och komplexa signalkaskader som ofta involverar proteinkinas-sekvenser (till exempel den cykliska AMP-vägen), har cytokiner mer direkta effekter.

Struktur av det rekombinanta humana cytokinet känt som Interferon alpha (Källa: Nevit Dilmen via Wikimedia Commons)

Dessa lösliga faktorer binder till receptorer som direkt aktiverar proteiner som har direkta funktioner i gentranskription, eftersom de kan komma in i kärnan och stimulera transkriptionen av en specifik uppsättning gener.

De första cytokinerna upptäcktes för mer än 60 år sedan. Många av dem var emellertid mycket senare. Neural tillväxtfaktor, interferon och interleukin 1 (IL-1) var de första cytokinerna som beskrivs.

Namnet "cytokin" är en allmän term, men i litteraturen görs skillnader beträffande cellen som producerar dem. Således finns det lymfokiner (producerade av lymfocyter), monokiner (producerade av monocyter), interleukiner (producerade av en leukocyt och verkar på andra leukocyter), etc.

De är särskilt rikliga i ryggradsdjur, men deras existens har bestämts i vissa ryggradslösa djur. I ett däggdjurs kropp kan de till exempel ha additiva, synergistiska, antagonistiska funktioner, eller de kan till och med aktivera varandra.

De kan ha autokrin handling, det vill säga de agerar på samma cell som producerar dem; eller paracrine, vilket innebär att de produceras av en typ av celler och verkar på andra omkring dem.

Egenskaper och struktur

Alla cytokiner är "pleiotropiska", det vill säga de har mer än en funktion i mer än en celltyp. Detta beror på att receptorerna som svarar på dessa proteiner uttrycks i många olika typer av celler.

Det har fastställts att det finns viss funktionell redundans mellan många av dem, eftersom flera typer av cytokiner kan ha konvergerande biologiska effekter, och det har föreslagits att detta är relaterat till sekvenslikheterna i deras receptorer.

Liksom många budbärare i cellsignaleringsprocesser har cytokiner kraftfulla åtgärder vid mycket låga koncentrationer, så låga att de kan ligga i nanomolärt och femtomolärt område tack vare det faktum att deras receptorer är extremt relaterade till dem.

Vissa cytokiner fungerar som en del av en "kaskad" av cytokiner. Det är, det är vanligt att de agerar i synergi, och deras reglering beror ofta på andra hämmande cytokiner och ytterligare reglerande faktorer.

Uttryck av cytokinkodande gener

Vissa cytokiner kommer från gener med konstitutivt uttryck eftersom det till exempel är nödvändigt att upprätthålla konstanta hematopoietiska nivåer.

Några av dessa konstitutivt uttryckande proteiner är erytropoietin, interleukin 6 (IL-6) och vissa cellkolonitillväxtstimulerande faktorer som bidrar till differentieringen av många vita celler.

Andra cytokiner pre-syntetiseras och lagras som cytosoliska granuler, membranproteiner eller komplexbundna med bindande proteiner till cellytan eller till den extracellulära matrisen.

Många molekylära stimuli reglerar positivt uttrycket av gener som kodar för cytokiner. Det finns några av dessa molekyler som ökar genuttrycket för andra cytokiner, och det finns också många som har hämmande funktioner som begränsar verkan av andra cytokiner.

Kontroll genom bearbetning

Funktionen av cytokiner styrs också av bearbetningen av prekursorformerna för dessa proteiner. Många av dem produceras initialt som integrerade aktiva membranproteiner som kräver proteolytisk klyvning för att bli lösliga faktorer.

Exempel på cytokiner under denna typ av produktionskontroll är epidermal tillväxtfaktor EGF (från den engelska "E pidermal G rowth F actor"), tumörtillväxtfaktorn TGF (från den engelska "T umoral G rowth F actor"), interleukin 1p (IL-1p) och tumörnekrosfaktor TNFa (från den engelska "Tumor N ecrosis F-aktören").

Andra cytokiner utsöndras som inaktiva prekursorer som måste bearbetas enzymatiskt för att aktivera och några av de enzymer som är ansvariga för denna bearbetning av vissa cytokiner involverar proteiner från cysteinproteas-kaspasfamiljen.

Strukturell översikt

Cytokiner kan ha mycket varierande vikter, så mycket att intervallet har definierats mellan cirka 6 kDa och 70 kDa.

Dessa proteiner har mycket variabla strukturer och kan bestå av fat med alfa-helices, komplexa strukturer av parallella eller antiparallella p-vikta ark etc.

typer

Det finns flera typer av familjer av cytokiner och antalet fortsätter att växa med tanke på den stora mångfalden av proteiner med liknande funktioner och egenskaper som upptäcks varje dag i den vetenskapliga världen.

Dess nomenklatur är långt ifrån alla systematiska förhållanden, eftersom dess identifiering har baserats på olika parametrar: dess ursprung, den initiala bioanalysen som definierade den och dess funktioner, bland andra.

Den nuvarande konsensus för klassificering av cytokiner är i huvudsak baserad på strukturen för deras receptorproteiner, som finns i ett litet antal familjer med mycket bevarade egenskaper. Således finns det sex familjer av cytokinreceptorer som grupperas enligt likheterna i sekvensen för deras cytosoliska delar:

1. Typ I-receptorer (hematopoietinreceptorer): inkluderar cytokinerna interleukin 6R och 12R (IL-6R och IL-12R) och andra faktorer involverade i stimuleringen av cellkolonibildningen. De har sin effekt på aktiveringen av B- och T-celler.
2. Typ II-receptorer (interferonreceptorer): Dessa cytokiner har antivirala funktioner och receptorerna är relaterade till fibronektinproteinet.
3. TNF-receptorer (Tumor Necrosis Factor, engelska "T umor N ecrosis F-aktör"): är "pro-inflammatoriska" cytokiner, bland vilka är faktorer kända som p55 TNFR, CD30, CD27, DR3, DR4 och andra.
4. Vägtull / IL-1-liknande receptorer: Denna familj har många proinflammatoriska interleukiner, och dess receptorer har i allmänhet leucinupprepningsrika regioner i sina extracellulära segment.
5. Tyrosinkinasreceptorer: i denna familj finns det många cytokiner med funktioner av tillväxtfaktorer såsom tumörtillväxtfaktorer (TGF) och andra proteiner som främjar bildandet av cellkolonier.
6. Kemokinreceptorer: cytokinerna i denna familj har i huvudsak kemotaktiska funktioner och deras receptorer har mer än 6 transmembransegment.

Receptorer för cytokiner kan vara lösliga eller membranbundna. Lösliga receptorer kan reglera aktiviteten hos dessa proteiner genom att agera som agonister eller antagonister i signalprocessen.

Många cytokiner använder lösliga receptorer, inklusive olika typer av interleukiner (IL), neurala tillväxtfaktorer (NGF), tumörtillväxtfaktorer (TGF) och andra.

Funktioner

Det är viktigt att komma ihåg att cytokiner fungerar som kemiska budbärare mellan celler, men inte exakt som molekylära effektorer, eftersom de är nödvändiga för att aktivera eller hämma funktionen hos specifika effektorer.

En av de "förenande" funktionella egenskaperna bland cytokiner är deras deltagande i försvaret av kroppen, som sammanfattas som "reglering av immunsystemet", vilket är särskilt viktigt för däggdjur och många andra djur.

De deltar i kontrollen av hematopoietisk utveckling, i intercellulära kommunikationsprocesser och i kroppens svar mot smittämnen och inflammatoriska stimuli.

Eftersom de normalt finns i låga koncentrationer, används kvantifieringen av koncentrationen av cytokiner i vävnader eller kroppsvätskor som en biomarkör för att förutsäga framstegen av sjukdomar och övervaka effekterna av läkemedel som administreras till patienter. sjuka patienter.

I allmänhet används de som markörer för inflammatoriska sjukdomar, inklusive avslag på implantat, Alzheimers, astma, arterioskleros, koloncancer och andra cancerformer i allmänhet, depression, vissa hjärta- och virussjukdomar, Parkinsons, sepsis, leverskada etc.

Var finns de?

De flesta av cytokinerna utsöndras av celler. Andra kan uttryckas i plasmamembranet och det finns några som kvarstår i vad som kan betraktas som en "reserv" i det utrymme som består av den extracellulära matrisen.

Hur fungerar de?

Som nämnts har cytokiner in vivo-effekter som beror på miljön där de finns. Dess handling sker genom signalering av kaskader och interaktionsnätverk som involverar andra cytokiner och andra faktorer av olika kemisk natur.

De deltar vanligtvis i interaktionen med en receptor som har ett målprotein som aktiveras eller hämmas efter dess associering, vilket har förmågan att verka direkt eller indirekt som en transkriptionsfaktor för specifika gener.

Exempel på vissa cytokiner

IL-1 eller interleukin 1

Det är också känt som lymfocytaktiverande faktor (LAF), endogen pyrogen (EP), endogen leukocytmediator (EML), katabolin eller mononukleär cellfaktor (MCF).

Det har många biologiska funktioner på många celltyper, särskilt B-, T-celler och monocyter. Det inducerar hypotoni, feber, viktminskning och andra svar. Det utsöndras av monocyter, vävnadsmakrofager, Langerhans-celler, dendritiska celler, lymfoida celler och många andra.

IL-3

Den har andra namn såsom mastcellstillväxtfaktor (MCGF), multipel kolonistimulerande faktor (multi-CSF), hematopoietisk celltillväxtfaktor (HCGF) och andra.

Det har viktiga funktioner för att stimulera kolonibildningen av erytrocyter, megakaryocyter, neutrofiler, eosinofiler, basofiler, mastceller och andra celler av monocytiska linjer.

Det syntetiseras främst av aktiverade T-celler, mastceller och eosinofiler.

angiostatin

Det härstammar från plasminogen och är en cytokin-hämmare av angiogenes, vilket ger det fungerar som en potent blockerare av neovaskularisering och tillväxten av tumörmetastaser in vivo. Det genereras genom den proteolytiska klyvningen av plasminogen medierad av närvaron av cancer.

Epidermal tillväxtfaktor

Det verkar genom att stimulera tillväxten av epitelceller, påskyndar uppkomsten av tänder och öppningen av ögonen hos möss. Dessutom fungerar det för att hämma magsyrasekretion och är involverat i sårläkning.

referenser

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Väsentlig cellbiologi. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Dinarello, C. (2000). Proinflammatoriska cytokiner. CHEST, 118 (2), 503–508.
3. Fitzgerald, K., O'Neill, L., Gearing, A., & Callard, R. (2001). The Cytokine FactsBook (2: a upplagan). Dundee, Skottland: Academic Press FactsBook Series.
4. Keelan, JA, Blumenstein, M., Helliwell, RJA, Sato, TA, Marvin, KW, & Mitchell, MD (2003). Cytokiner, prostaglandiner och förlossning - en översyn. Placenta, 17, S33-S46.
5. Stenken, JA, & Poschenrieder, AJ (2015). Bioanalytisk kemi av cytokiner - En översyn. Analytica Chimica Acta, 1, 95–115.
6. Vilcek, J., & Feldmann, M. (2004). Historisk genomgång: Cytokiner som terapeutik och mål för terapeutik. TRENDS in Pharmacological Sciences, 25 (4), 201–209.
7. Zhang, J., & An, J. (2007). Cytokiner, inflammation och smärta. Int. Anestesiol. Clin. , 45 (2), 27–37.