CYTOKINER: FUNKTIONER, TYPER OCH RECEPTORER - BIOLOGI - 2025

Den cytokin eller cytokiner är små signaleringsproteiner (vissa författare hänvisar till dessa som peptider) som reglerar många biologiska funktioner, många av dem relaterade till immunsystemet, hematopoes, vävnadsreparation och cellulär proliferation.

Termen "cytokin" grupperar ett stort antal proteiner som har oerhört olika strukturella och funktionella egenskaper och betyder mer eller mindre "faktorer som produceras av celler", eftersom deras syntes inte är begränsad till en enda typ av cell i kroppen.

Ciokine release process (Källa: www.scientificaimations.com / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

Dessa proteiner produceras och utsöndras i höga koncentrationer av olika typer av celler i djur och kan påverka celler i närheten, varför de sägs utöva signaliseringsfunktioner "paracrine".

De kan också agera på distans genom att inducera utsöndring av lösliga faktorer i blodomloppet (endokrin eller systemisk funktion) och kan till och med agera direkt på cellen som syntetiserar dem (autokrin funktion).

Cytokiner ses som "symboler" för ett specialiserat språk, vars betydelse beror på sammanhanget i vilket de uttrycks och skickas från en plats till en annan.

De första beskrivna cytokinerna var lymfokiner, lösliga produkter producerade av lymfocyter som svar på polyklonala och specifika antigener; dessa representerar en viktig grupp immunsvarfaktorer.

Cytokinfunktioner

Cytokiner är lösliga glykoproteiner (de är inte immunoglobulintyp) av liten storlek (upp till 40 kDa) som produceras och frigörs av olika typer av celler i kroppen, de kan ha lokala eller avlägsna åtgärder, som de utför i topp- eller nanomolära koncentrationer.

Kommunikation i immunsystemet

Den mest anmärkningsvärda funktionen av cytokiner är deras deltagande i kommunikation mellan de olika komponenterna i immunsystemet och informationsutbytet mellan dessa komponenter och de andra cellerna i kroppen (intercellulär signalering).

Med andra ord beror praktiskt taget alla immunfunktioner på den biologiska aktiviteten hos dessa systemiska "budbärare".

Cytokiner uppvisar ett brett spektrum av immunologiska funktioner, både effektor och regulatoriska, och deras effekter på vävnader och biologiska system i de flesta organismer där de produceras kan vara extremt omfattande och komplexa.

De är så viktiga immunologiska effektorer att den typ av cytokin som produceras under immunresponsen på vilken stimulans som helst initialt avgör om svaret kommer att vara cytotoxiskt, humoralt, cellulärt eller allergiskt.

Försvar mot virus

De är djupt involverade i inflammatoriska processer och i försvar mot infektioner av viralt ursprung; de deltar i presentationen av antigener, i differentieringen av benmärgen, i aktiveringen och rekryteringen av celler, i uttrycket av cellulära vidhäftningsmolekyler, etc.

Således deltar cytokiner inte bara i kroppens immunförsvar, utan också i "normala", fysiologiska och metaboliska processer, och integrerar därmed både aspekter av cellulärt och organiskt liv.

Tillväxtfaktorer

Många författare anser att dessa proteiner uppträder som tillväxtfaktorer, eftersom representanter såsom tumornekrosfaktor (TNF), lymfokiner, interleukiner och interferoner (IFN) är aktivt relaterade till cellproliferation, död, differentiering och utveckling i olika kroppssammanhang.

Den här videon visar en animation där en makrofag tar in bakterier och senare släpper cytokiner:

Cytokiner och hormoner?

Olika forskare gör en analogi mellan cytokiner och hormoner, men detta är inte helt korrekt av några viktiga skäl:

- Hormoner syntetiseras och frigörs av mycket specialiserade vävnader, medan cytokiner produceras av ett stort antal olika celler i kroppen.

- Hormoner är den primära syntetiska produkten från de specialiserade cellerna som producerar dem, medan cytokiner endast representerar en liten mängd av de produkter som syntetiseras av en cell.

- Uttrycket av hormoner förekommer som svar på homeostatiska kontrollsignaler (av vilka vissa beror på den cirkadiska cykeln), men å andra sidan uttrycks cytokiner endast när de specifikt stimuleras av händelser som är "skadliga" för cellliv.

Typer av cytokiner

Många cytokiner beskrevs ursprungligen enligt deras huvudsakliga biologiska funktioner, men idag kännetecknas de främst av deras struktur, eftersom de kan utöva en stor mångfald av funktioner som är svåra att sammanfatta i en kort epitel.

Men den nuvarande klassificeringen av dessa proteiner beror på flera parametrar: vissa har identifierats enligt den "numeriska ordningen" för deras upptäckt, enligt viss funktionell aktivitet, enligt deras deltagande i inflammatoriska svar, enligt dess primära cellulära ursprung och enligt dess strukturella likhet med andra relaterade molekyler.

Således delar medlemmar av en "superfamilj" av cytokiner egenskaper såsom sekvenshomologier, ömsesidiga receptorsystem etc., även om det inte nödvändigtvis är strukturell likhet. Vissa familjer är kända:

- TNF-familjen-TNF-receptorer (Tumor Necrosis Factor), som inkluderar immunreglerande cytokiner såsom tumornekrosfaktor (TNF), lymfotoxiner och vissa cellulander såsom CD40L (förmedlar aktiveringen av B- och T-lymfocyter) ) och FasL eller CD95 (främjar programmerad celldöd).

- IL-1 / IL-1-receptor (Interleukin) -familjen, en grupp där cytokinerna IL-1p, IL-la, IL-18, IL-33 och IL-36 klassificeras såväl som receptorantagonister, känd som IL-1RA, IL-38 och det antiinflammatoriska cytokinet IL-37 (förmedlar fysiologiska och försvarsfunktioner).

- IL-1 / IL-1-receptorfamiljen inkluderar också avgiftsbelagda receptorer (TLR), som fungerar som molekyler i det medfödda immunsystemet för igenkänning av molekylära mönster associerade med arter mikrobiellt.

Vissa texter av relaterad vetenskaplig litteratur grupperar cytokiner enligt deras produktionsplats i "mononukleära fagocyt-härledda cytokiner" och "T-lymfocyt-härledda cytokiner". De separerar dem också i förhållande till de svar de förmedlar: cytotoxisk (antiviral och anti-cancer), humoral, cellulär eller allergisk; utöver de som är immunsuppressiva.

- Enligt det inflammatoriska svaret

Beroende på om de främjar inflammatoriska reaktioner eller svar klassificeras cytokiner till pro-inflammatoriska cytokiner och antiinflammatoriska cytokiner.

Proinflammatoriska cytokiner

Inflammation medierad av dessa cytokiner består av en kaskad av uttryck av genprodukter som vanligtvis inte uttrycks i en frisk människa.

Även om vissa endotoxiner och andra "inflammatoriska" produkter kan trigga uttrycket av dessa "pro-inflammatoriska" gener, är cytokinerna IL-1 och TNF, och till och med IFN-y-interferon, särskilt effektiva i deras stimulering. som sägs vara de främsta pro-inflammatoriska cytokinerna.

Strukturen för det mänskliga beta-inferteronet (Källa: via Wikimedia Commons)

Oavsett om den inflammatoriska processen utlöses av infektion, trauma, ischemi, aktiverade T-celler eller något toxin, verkar dessa två molekyler synergistiskt för att initiera kaskaden av inflammatoriska mediatorer.

Antiinflammatoriska cytokiner

Dessa proteiner blockerar tvärtom den inflammatoriska responsprocessen eller undertrycker intensiteten med vilken den inträffar. En del av denna grupp är interleukinerna IL-4, IL-10, IL-13 och transformerande tillväxtfaktor (TGF) -p (som blockerar produktionen av IL-1 och TNF).

Det finns också IL-6 - producerade av B-celler, T-celler och monocyter - och IL-11 - producerade av stromceller och fibroblaster.

Baserat på ovanstående sägs det att utvecklingen av en sjukdom (antingen på kort eller lång sikt) till stor del beror på ”balansen” mellan effekterna av pro-inflammatoriska och antiinflammatoriska cytokiner.

I själva verket antyder viss forskning att mottagligheten för vissa sjukdomar bestäms genetiskt av balansen i uttrycket av generna som kodar för de två typerna av cytokiner.

Ett patologiskt tillstånd utvecklas då när antiinflammatoriska mediatorer ger en kontroll som inte är tillräcklig för att blockera pro-inflammatorisk aktivitet (vid sjukdomar som kontrolleras av immunsystemet) eller när kontrollen är överdriven och hamnar immunsvaret, vilket får värden att ha risken för en systemisk infektion.

mottagare

En väsentlig del av funktionen hos vilket cytokin som helst är dess interaktion och associering med ett receptorpar (ligand-receptorinteraktion).

Vissa författare klassificerar cytokiner beroende på vilken typ av receptor de binder till, vilket kan vara:

- Typ I (av hematopoietin-familjen)

- Typ II (av interferonfamiljen)

- Familjen av receptorer av TNF-proteiner (tumörnekrosfaktor)

- IL-1-receptorer

- Vägtullsreceptorer

- IL-17-receptorer

- Tyrosinkinasreceptorer

- Familj med transformerande tillväxtfaktorreceptor serinkinaser

Typ I (av hematopoietin-familjen)

Hormoner (erytropoietin (EPO), trombopoietin (TPO) och leptin), och cytokiner såsom granulocytkolonistimulerande faktorer (G-CSF), de stimulerande medlen för makrofaggranulocytkolonier (GM-CSF) och interleukinerna IL-2 till IL-7, IL-9, IL-11 till IL-13, IL-15, IL-21, IL-23, IL-27, IL- 31 och IL-35.

Dessa "cytokiner" av typ I kännetecknas av den likhet de delar i sina sekvenser, eftersom var och en innehåller fyra antiparallella alfa-helikser med två anslutningar eller slingor, en kort och en lång, som är strukturellt "arrangerade" i en "up-up-konfiguration. ”Och” ner-ner ”.

Typ II (från interferonfamiljen)

Dessa receptorer är bundna av interferon IFN-a / p, IFN-y, interleukiner IL-10, IL-19, IL-20, IL-22, IL-24, IL-26 och IL-28 till IL- 30.

De är heterodimerer som består av två underenheter kända IFNAR1 och IFNAR2, som delar likhet med vissa motivsekvenser i receptorer av typ I. De arbetar främst med antivirala cytokiner.

IL-1 och avgiftsliknande receptorer (TLR)

De är associerade med svar utlösta av interleukin IL-la / p, IL-18, IL-33 och IL-36 till IL-38.

Transformerande tillväxtfaktorreceptor serinkinasfamilj

Denna familj av cytokinreceptorer är relaterad till responsen från proteinerna TGF-p1, TGF-p2 och TGF-p3, som produceras av T-celler, makrofager och andra celler i kroppen.

referenser

1. Borish, LC, & Steinke, JW (2003). 2. Cytokiner och kemokiner. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 111 (2), S460-S475.
2. Cavaillon, JM (1994). Cytokiner och makrofager. Biomedicin & farmacoterapi, 48 (10), 445-453.
3. Dinarello, CA (2000). Proinflammatoriska cytokiner. Bröstkorg, 118 (2), 503-508.
4. Nathan, C., & Sporn, M. (1991). Cytokiner i sammanhang. Journal of cell biology, 113 (5), 981-986.
5. Opal, SM, & DePalo, VA (2000). Antiinflammatoriska cytokiner. Chest, 117 (4), 1162-1172.
6. O'Shea, JJ, Gadina, M., & Siegel, RM (2019). Cytokiner och cytokinreceptorer. I Clinical immunology (s. 127-155). Endast innehållsförvar !.