CYTOKINER: FUNKSJONER, TYPER OG RESEPTORER - BIOLOGI - 2026

Den cytokin eller cytokiner er små signaliseringsproteiner (noen forfattere henviser til disse som peptider) som regulerer mange biologiske funksjoner, og mange av dem er relatert til immunsystemet, hematopoiese, vevsreparasjon og cellulær proliferasjon.

Uttrykket "cytokin" grupperer et stort antall proteiner som har enormt forskjellige strukturelle og funksjonelle egenskaper, og betyr mer eller mindre "faktorer produsert av celler", siden syntesen av dem ikke er begrenset til en eneste type celle i kroppen.

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

Disse proteinene produseres og skilles ut i høye konsentrasjoner av forskjellige typer celler i dyr og kan påvirke celler i nærheten, og det er derfor de sies å utøve signaliseringsfunksjoner "paracrine".

De kan også opptre eksternt ved å indusere utskillelsen av oppløselige faktorer i blodomløpet (endokrin eller systemisk funksjon) og kan til og med virke direkte på cellen som syntetiserer dem (autokrin funksjon).

Cytokiner blir sett på som "symboler" for et spesialisert språk, hvis betydning avhenger av konteksten der de kommer til uttrykk og sendes fra et sted til et annet.

De første beskrevne cytokiner var lymfokiner, oppløselige produkter produsert av lymfocytter som respons på polyklonale og spesifikke antigener; disse representerer en viktig gruppe immunresponsfaktorer.

Cytokinfunksjoner

Cytokiner er oppløselige glykoproteiner (ikke immunoglobuliner) av liten størrelse (opptil 40 kDa) som produseres og frigjøres av forskjellige typer celler i kroppen, de kan ha lokale eller fjerntliggende handlinger, som de utøver i topp- eller nanomolare konsentrasjoner.

Kommunikasjon i immunforsvaret

Den mest bemerkelsesverdige funksjonen til cytokiner er deres deltakelse i kommunikasjon mellom de forskjellige komponentene i immunsystemet og utveksling av informasjon mellom disse komponentene og de andre cellene i kroppen (intercellulær signalering).

Med andre ord er praktisk talt alle immunfunksjoner avhengige av den biologiske aktiviteten til disse systemiske "budbringere".

Cytokiner utviser et bredt spekter av immunologiske funksjoner, både effektor og regulatoriske, og deres virkninger på nivå av vev og biologiske systemer i de fleste organismer der de er produsert, kan være ekstremt omfattende og komplekse.

De er så viktige immunologiske effekter at den typen cytokin som produseres under immunresponsen på en hvilken som helst stimulans, først bestemmer om responsen vil være cytotoksisk, humoral, cellulær eller allergisk.

Forsvar mot virus

De er dypt involvert i inflammatoriske prosesser og i forsvar mot virusinfeksjoner; de deltar i presentasjonen av antigener, i differensieringen av benmargen, i aktivering og rekruttering av celler, i uttrykk for cellulære adhesjonsmolekyler, etc.

Dermed deltar cytokiner ikke bare i kroppens immunforsvar, men også i "normale", fysiologiske og metabolske prosesser, og integrerer derved begge aspekter av det cellulære og organiske livet.

Vekstfaktorer

Mange forfattere vurderer at disse proteinene oppfører seg som vekstfaktorer, ettersom representanter som tumor nekrose faktor (TNF), lymfokiner, interleukiner og interferoner (IFN) er aktivt relatert til spredning, død, differensiering og celleutvikling i forskjellige kroppskontekster.

Denne videoen viser en animasjon der en makrofag inntar bakterier og senere frigjør cytokiner:

Cytokiner og hormoner?

Ulike forskere lager en analogi mellom cytokiner og hormoner, men dette er ikke helt riktig av noen viktige årsaker:

- Hormoner syntetiseres og frigjøres av høyt spesialiserte vev, mens cytokiner produseres av et stort antall forskjellige celler i kroppen.

- Hormoner er det primære syntetiske produktet til de spesialiserte cellene som produserer dem, mens cytokiner bare representerer en liten mengde av produktene som er syntetisert av en celle.

- Uttrykket av hormoner forekommer som respons på homeostatiske kontrollsignaler (hvorav noen avhenger av døgnsyklusen), men cytokiner blir på den annen side bare uttrykt når de spesifikt blir stimulert av hendelser som er "skadelige" for cellelivet.

Typer cytokiner

Mange cytokiner ble opprinnelig beskrevet i henhold til deres viktigste biologiske funksjoner, men i dag er de hovedsakelig preget av deres struktur, da de kan utøve et stort mangfold av funksjoner som er vanskelige å oppsummere på en kort epitel.

Imidlertid avhenger den nåværende klassifiseringen av disse proteiner av flere parametere: noen har blitt identifisert i henhold til den "numeriske rekkefølgen" av oppdagelsen deres, i henhold til noe funksjonell aktivitet, i henhold til deres deltakelse i inflammatoriske responser, i henhold til dens primære cellulære opprinnelse og i henhold til dens strukturelle likhet med andre relaterte molekyler.

Dermed deler medlemmer av en "superfamilie" av cytokiner egenskaper som sekvenshomologier, gjensidige reseptorsystemer, selv om det ikke nødvendigvis er strukturell likhet. Noen familier er kjent:

- TNF-familien - TNF-reseptorer (Tumor Necrosis Factor), som inkluderer immunregulerende cytokiner som tumor nekrose faktor (TNF), lymfotoksiner og noen cellulære ligander som CD40L (medierer aktiveringen av B- og T-lymfocytter ) og FasL eller CD95 (fremmer programmert celledød).

- IL-1 / IL-1 reseptor (Interleukin) -familien, en gruppe der cytokinene IL-1β, IL-1a, IL-18, IL-33 og IL-36 er klassifisert, samt reseptorantagonister, kjent som IL-1RA, IL-38 og det antiinflammatoriske cytokinet IL-37 (formidler fysiologiske og forsvarsfunksjoner).

- IL-1 / IL-1 reseptorfamilien inkluderer også avgiftslignende reseptorer (TLR), som fungerer som molekyler i det medfødte immunsystemet for gjenkjennelse av molekylære mønstre assosiert med arter mikrobiell.

Enkelte tekster av relatert vitenskapelig litteratur grupperer cytokiner i henhold til deres produksjonssted i "mononukleære fagocytt-avledede cytokiner" og "T-lymfocytt-avledede cytokiner". De skiller dem også i forhold til svarene de formidler: cytotoksisk (antiviral og kreft mot kreft), humoral, cellulær eller allergisk; i tillegg til de som er immunsuppressive.

- I henhold til den inflammatoriske responsen

Avhengig av om de fremmer inflammatoriske reaksjoner eller responser, klassifiseres cytokiner til pro-inflammatoriske cytokiner og antiinflammatoriske cytokiner.

Proinflammatoriske cytokiner

Betennelse formidlet av disse cytokiner består av en kaskade av uttrykk for genprodukter som vanligvis ikke kommer til uttrykk i et sunt menneske.

Selv om visse endotoksiner og andre "inflammatoriske" produkter er i stand til å utløse ekspresjonen av disse "pro-inflammatoriske" gener, er cytokinene IL-1 og TNF, og til og med IFN-y-interferon, spesielt effektive i sin stimulering. som sies å være de viktigste pro-inflammatoriske cytokinene.

Struktur av det humane beta-inferteron (Kilde: via Wikimedia Commons)

Uansett om den inflammatoriske prosessen ble utløst av infeksjon, traumer, iskemi, aktiverte T-celler eller noe toksin, virker disse to molekylene synergistisk for å starte kaskaden til betennelsesformidlere.

Antiinflammatoriske cytokiner

Disse proteinene blokkerer tvert imot den inflammatoriske responsprosessen eller undertrykker intensiteten det oppstår med. En del av denne gruppen er interleukinene IL-4, IL-10, IL-13 og transformerende vekstfaktor (TGF) -p (som blokkerer produksjonen av IL-1 og TNF).

Det er også IL-6 - produsert av B-celler, T-celler og monocytter - og IL-11 - produsert av stromalceller og fibroblaster.

Basert på det ovennevnte sies det at utviklingen av en sykdom (enten på kort eller lang sikt) i stor grad avhenger av "balansen" mellom effektene av pro-inflammatoriske og antiinflammatoriske cytokiner.

Noe forskning antyder faktisk at mottakeligheten for visse sykdommer bestemmes genetisk av balansen i uttrykket til genene som koder for de to typene cytokiner.

En patologisk tilstand utvikler seg da når betennelsesdempende mediatorer gir en kontroll som ikke er tilstrekkelig til å blokkere pro-inflammatorisk aktivitet (ved sykdommer kontrollert av immunforsvaret) eller når kontrollen er overdrevet og ender opp med å hemme immunresponsen, noe som får verten til å ha risikoen for en systemisk infeksjon.

mottakere

En vesentlig del av funksjonen til ethvert cytokin er dets interaksjon og assosiasjon til et reseptorpar (ligand-reseptorinteraksjon).

Noen forfattere klassifiserer cytokiner i henhold til typen reseptor de binder seg til, og det kan være:

- Type I (av hematopoietin-familien)

- Type II (av interferonfamilien)

- Familien av reseptorer av TNF-proteiner (tumor nekrose faktor)

- IL-1 reseptorer

- Reseptorer for bompengetype

- IL-17 reseptorer

- Tyrosinkinaseseptorer

- Familie med transformerende vekstfaktorreseptor serinkinaser

Type I (av hematopoietin-familien)

Hormoner (erytropoietin (EPO), trombopoietin (TPO) og leptin) og cytokiner som granulocyttkolonistimulerende faktorer (G-CSFs), de stimulerende midlene til makrofaggranulocyttkolonier (GM-CSFs) og interleukinene IL-2 til IL-7, IL-9, IL-11 til IL-13, IL-15, IL-21, IL-23, IL-27, IL- 31 og IL-35.

Disse "type I" cytokiner er preget av likheten de deler i sekvensene deres, ettersom hver inneholder fire antiparallelle alfa-helikser med to forbindelser eller løkker, en kort og en lang, som er strukturelt "arrangert" i en "up-up konfigurasjon. ”Og“ ned-ned ”.

Type II (fra interferonfamilien)

Disse reseptorene er bundet av interferon IFN-a / ß, IFN-y, interleukiner IL-10, IL-19, IL-20, IL-22, IL-24, IL-26 og IL-28 til IL- 30.

De er heterodimerer sammensatt av to underenheter kjent som IFNAR1 og IFNAR2, som deler likhet med noen motorsekvenser i type I reseptorer. De jobber hovedsakelig med antivirale cytokiner.

IL-1 og avgiftslignende reseptorer (TLR)

De er assosiert med responser utløst av interleukin IL-1a / β, IL-18, IL-33 og IL-36 til IL-38.

Transformerende vekstfaktor reseptor serinkinasefamilie

Denne familien av cytokinreseptorer er relatert til responsen fra proteinene TGF-ß1, TGF-ß2 og TGF-ß3, som er produsert av T-celler, makrofager og andre celler i kroppen.

referanser

1. Borish, LC, & Steinke, JW (2003). 2. Cytokiner og kjemokiner. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 111 (2), S460-S475.
2. Cavaillon, JM (1994). Cytokiner og makrofager. Biomedisin og farmakoterapi, 48 (10), 445-453.
3. Dinarello, CA (2000). Proinflammatoriske cytokiner. Bryst, 118 (2), 503-508.
4. Nathan, C., & Sporn, M. (1991). Cytokiner i sammenheng. Journal of cell biology, 113 (5), 981-986.
5. Opal, SM, & DePalo, VA (2000). Antiinflammatoriske cytokiner. Bryst, 117 (4), 1162-1172.
6. O'Shea, JJ, Gadina, M., & Siegel, RM (2019). Cytokiner og cytokinreseptorer. I Clinical immunology (s. 127-155). Innholdslager kun !.