CITOKINE: FUNCȚII, TIPURI ȘI RECEPTORI - BIOLOGIE - 2024

Citokine sau Citokinele sunt proteine de semnalizare mici (unii autori se referă la aceste ca peptide) care reglează multe funcții biologice, multe dintre ele legate de sistemul imunitar, hematopoieza, repararea tisulară și proliferarea celulară.

Termenul "citokină" grupează un număr mare de proteine ​​care au caracteristici structurale și funcționale mult diferite și înseamnă, mai mult sau mai puțin, „factori produși de celule”, deoarece sinteza lor nu este limitată la un singur tip de celule din organism.

Procesul de eliberare a Ciokine (Sursa: www.scientificaimations.com / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) prin Wikimedia Commons)

Aceste proteine ​​sunt produse și secretate în concentrații mari de diferite tipuri de celule la animale și pot afecta celulele din apropiere, motiv pentru care se spune că exercită funcții de semnalizare "paracrine".

De asemenea, pot acționa de la distanță inducând secreția factorilor solubili în fluxul sanguin (funcție endocrină sau sistemică) și pot acționa chiar direct asupra celulei care le sintetizează (funcția autocrină).

Citokinele sunt văzute ca „simboluri” ale unui limbaj specializat, al cărui sens depinde de contextul în care sunt exprimate și trimise dintr-un loc în altul.

Primele citokine descrise au fost limfokine, produse solubile produse de limfocite ca răspuns la antigene policlonale și specifice; acestea reprezintă un grup important de factori de răspuns imun.

Funcții citokine

Citokinele sunt glicoproteine ​​solubile (nu sunt de tip imunoglobulină) de dimensiuni mici (până la 40 kDa), care sunt produse și eliberate de diferite tipuri de celule din corp, pot avea acțiuni locale sau îndepărtate, pe care le exercită în concentrații de vârf sau nanomolare.

Comunicarea în sistemul imunitar

Cea mai notabilă funcție a citokinelor este participarea lor la comunicarea dintre diferitele componente ale sistemului imunitar și schimbul de informații între aceste componente și celelalte celule ale corpului (semnalizare intercelulară).

Cu alte cuvinte, practic toate funcțiile imune depind de activitatea biologică a acestor „mesageri” sistemici.

Citokinele prezintă o gamă largă de funcții imunologice, atât efectoare cât și reglatoare, iar efectele lor la nivelul țesuturilor și sistemelor biologice, în majoritatea organismelor unde sunt produse, pot fi extrem de extinse și complexe.

Sunt efectori imunologici atât de importanți încât tipul de citokină produsă în timpul răspunsului imun la orice stimul determină inițial dacă răspunsul va fi citotoxic, umoral, celular sau alergic.

Apărare împotriva virușilor

Sunt profund implicați în procesele inflamatorii și în apărarea împotriva infecțiilor de origine virală; participă la prezentarea antigenelor, la diferențierea măduvei osoase, la activarea și recrutarea celulelor, la expresia moleculelor de adeziune celulară etc.

Astfel, citokinele nu numai că participă la apărarea imunitară a organismului, ci și la procesele "normale", fiziologice și metabolice, integrând astfel ambele aspecte ale vieții celulare și organice.

Factorii de creștere

Mulți autori consideră că aceste proteine ​​se comportă ca factori de creștere, deoarece reprezentanți precum factorul de necroză tumorală (TNF), limfochinele, interleukinele și interferonii (IFN) sunt în mod activ legate de proliferarea celulară, moartea, diferențierea și dezvoltarea în contexte diferite ale corpului.

Acest videoclip arată o animație în care un macrofag ingerează bacterii și mai târziu eliberează citokine:

Citokine și hormoni?

Diversi oameni de știință fac o analogie între citokine și hormoni, dar acest lucru nu este complet corect din anumite motive importante:

- Hormonii sunt sintetizați și eliberați de țesuturi extrem de specializate, în timp ce citokinele sunt produse de un număr mare de celule diferite din corp.

- Hormonii sunt produsul sintetic primar al celulelor specializate care le produc, în timp ce citokinele reprezintă doar o cantitate mică din produsele sintetizate de o celulă.

- Expresia hormonilor apare ca răspuns la semnalele de control homeostatic (unele dintre ele depind de ciclul circadian), dar citokinele, pe de altă parte, sunt exprimate numai atunci când sunt stimulate în mod specific de evenimente „dăunătoare” vieții celulare.

Tipuri de citokine

Multe citokine au fost descrise inițial în funcție de principalele lor funcții biologice, dar astăzi sunt caracterizate în principal prin structura lor, deoarece pot exercita o mare diversitate de funcții dificil de rezumat într-un scurt epitet.

Cu toate acestea, clasificarea actuală a acestor proteine ​​depinde de câțiva parametri: unii au fost identificați în funcție de „ordinea numerică” a descoperirii lor, conform unor activități funcționale, în funcție de participarea lor la răspunsurile inflamatorii, conform originea sa celulară primară și în funcție de asemănarea sa structurală cu alte molecule înrudite.

Astfel, membrii unei „superfamilii” de citokine împărtășesc caracteristici precum omologii de secvență, sisteme de receptoare reciproce etc., deși nu neapărat similaritate structurală. Unele familii sunt cunoscute:

- Receptorii TNF din familia TNF (Factorul de necroză tumorală), care include citokine imunoregulatoare precum factorul de necroză tumorală (TNF), limfotoxinele și unii liganzi celulari, cum ar fi CD40L (mediază activarea limfocitelor B și T ) și FasL sau CD95 (favorizează moartea celulelor programate).

- Familia IL-1 / IL-1 Receptor (Interleukin), un grup în care sunt clasificate citokinele IL-1β, IL-1α, IL-18, IL-33 și IL-36, precum și antagoniști ai receptorilor, cunoscut sub denumirea de IL-1RA, IL-38 și anti-inflamator citocină IL-37 (mediază funcțiile fiziologice și de apărare).

- Familia de receptori IL-1 / IL-1 include, de asemenea, receptori de tip Toll (TLRs), care acționează ca molecule ale sistemului imunitar innascut pentru recunoașterea tiparelor moleculare asociate cu speciile microbiană.

Anumite texte din literatura științifică înrudită grupează citokinele în funcție de site-ul lor de producție în „citokine mononucleare derivate din fagocite” și „citokine derivate din limfocitele T”. De asemenea, le separă în raport cu răspunsurile pe care le mediază: citotoxice (antivirale și anti-cancer), umorale, celulare sau alergice; pe lângă cele care sunt imunosupresive.

- Conform răspunsului inflamator

În funcție de faptul că promovează sau nu reacții inflamatorii sau răspunsuri, citokinele sunt clasificate în citokine pro-inflamatorii și citokine antiinflamatorii.

Citokine pro-inflamatorii

Inflamarea mediată de aceste citokine constă într-o cascadă de exprimare a produselor genice care nu sunt exprimate de obicei la un om sănătos.

Deși anumite endotoxine și alte produse „inflamatorii” sunt capabile să declanșeze expresia acestor gene „pro-inflamatorii”, citokinele IL-1 și TNF, și chiar interferonul IFN-y sunt deosebit de eficiente în stimularea lor, prin urmare despre care se spune că sunt principalele citokine pro-inflamatorii.

Structura beta-inferteronului uman (Sursa: prin Wikimedia Commons)

Indiferent dacă procesul inflamator a fost declanșat de infecție, traume, ischemie, celule T activate sau unele toxine, aceste două molecule acționează sinergic pentru a iniția cascada mediatorilor inflamatori.

Citokine antiinflamatorii

Aceste proteine, dimpotrivă, blochează procesul de răspuns inflamator sau suprimă intensitatea cu care apare. O parte a acestui grup sunt interleucinele IL-4, IL-10, IL-13 și factorul de creștere transformant (TGF) -β (care blochează producția de IL-1 și TNF).

Există, de asemenea, IL-6 - produs de celulele B, celule T și monocite - și IL-11 - produse de celulele stromale și fibroblaste.

Pe baza celor de mai sus, se spune că dezvoltarea unei boli (pe termen scurt sau lung) depinde, în mare măsură, de „echilibrul” dintre efectele citokinelor pro-inflamatorii și antiinflamatorii.

De fapt, unele cercetări sugerează că sensibilitatea la anumite boli este determinată genetic de echilibrul în expresia genelor care codifică cele două tipuri de citokine.

O afecțiune patologică progresează, atunci când mediatorii antiinflamatori oferă un control care nu este suficient pentru a bloca activitatea pro-inflamatoare (în bolile controlate de sistemul imunitar) sau când controlul este exagerat și sfârșește prin a inhiba răspunsul imun, determinând gazda să aibă riscul unei infecții sistemice.

receptoare

O parte esențială a funcției oricărei citokine este interacțiunea și asocierea acesteia cu o pereche de receptori (interacțiunea ligand-receptor).

Unii autori clasifică citokinele în funcție de tipul de receptor de care se leagă, care poate fi:

- tip I (din familia hematopoietinei)

- Tip II (din familia interferonilor)

- Familia receptorilor proteinelor TNF (factorul de necroză tumorală)

- receptorii IL-1

- Receptori de taxă

- receptorii IL-17

- Receptorii tirozin kinazei

- Familia de receptori serin kinazei ai factorului de creștere transformant

Tip I (din familia hematopoietinei)

Hormoni (eritropoietină (EPO), trombopoietină (TPO) și leptină) și citokine precum factori de stimulare a coloniei granulocitelor (G-CSFs), agenții de stimulare a colonii de granulocite macrofage (GM-CSFs) și interleucinele IL-2 la IL-7, IL-9, IL-11 până la IL-13, IL-15, IL-21, IL-23, IL-27, IL- 31 și IL-35.

Aceste citokine „tip I” se caracterizează prin asemănarea pe care o împărtășesc în secvențele lor, deoarece fiecare conține patru elice antiparalele alfa cu două conexiuni sau bucle, una scurtă și una lungă, care sunt „aranjate” structural într-o configurație „up-up”. ”Și„ în jos ”.

Tip II (din familia interferonilor)

Acești receptori sunt legați de interferon IFN-α / β, IFN-γ, interleukine IL-10, IL-19, IL-20, IL-22, IL-24, IL-26 și IL-28 de IL- 30.

Sunt heterodimeri compuse din două subunități cunoscute sub numele de IFNAR1 și IFNAR2, care împărtășesc similaritatea cu unele secvențe de motive în receptorii de tip I. Lucrează mai ales cu citokine antivirale.

IL-1 și receptorii asemănați cu Toll (TLR)

Acestea sunt asociate cu răspunsurile declanșate de interleukina IL-1α / β, IL-18, IL-33 și IL-36 la IL-38.

Transformând familia serin kinazelor receptorilor factorului de creștere

Această familie de receptori citokinici este legată de răspunsul proteinelor TGF-β1, TGF-β2 și TGF-β3, care sunt produse de celulele T, macrofage și alte celule din corp.

Referințe

1. Borish, LC și Steinke, JW (2003). 2. Citokine și chemokine. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 111 (2), S460-S475.
2. Cavaillon, JM (1994). Citokine și macrofage. Biomedicină și farmacoterapie, 48 (10), 445-453.
3. Dinarello, CA (2000). Citokine proinflamatorii. Piept, 118 (2), 503-508.
4. Nathan, C., & Sporn, M. (1991). Citokinele în context. The Journal of Cell Biology, 113 (5), 981-986.
5. Opal, SM și DePalo, VA (2000). Citokine antiinflamatorii. Piept, 117 (4), 1162-1172.
6. O'Shea, JJ, Gadina, M., & Siegel, RM (2019). Citokine și receptori ai citokinelor. În imunologie clinică (pp. 127-155). Numai depozitul de conținut!