Cytokiny: funkcje i działania cytokin (z postaciami)
Cytokiny są cząsteczkami białka rozpuszczalnego lub glikoproteiny wydzielanymi przez różne komórki w odpowiedzi na obcy antygen lub inny bodziec. Są one głównie zaangażowane w regulację odpowiedzi immunologicznych.
Wcześniej substancje wydzielane przez limfocyty nazywane były "limfocytami", a substancje wydzielane przez monocyty / makrofagi nazywano "monoklinami". Później okazało się, że wiele limfokin i monokin jest wydzielanych przez wiele typów komórek innych niż limfocyty i monocyty / makrofagi.
Stąd termin cytokina jest obecnie preferowany. Cytokina jest ogólną nazwą odnoszącą się do czynników uwalnianych przez komórki. W oparciu o czynniki, takie jak komórki wytwarzające cytokiny i funkcje cytokin, cytokiny mają również inne nazwy.
ja. Wiele cytokin określa się jako "interleukiny". Termin interleukina wskazuje, że są one wydzielane przez niektóre leukocyty i działają na inne leukocyty.
ii. Niektóre cytokiny są znane pod wspólnymi nazwami, takimi jak "interferon" i "czynniki martwicy nowotworów.
iii. Inna grupa cytokin nazywana jest czynnikami wzrostu.
iv. Inna grupa cytokin jest nazywana chemokiną. Chemokiny wpływają na taksony chemiczne i niektóre inne aspekty zachowań leukocytów. Chemokiny odgrywają ważną rolę w stanach zapalnych.
v. Inna grupa cytokin nazywana jest czynnikami stymulującymi wzrost kolonii (CSF). CSF są wymagane do wzrostu i różnicowania komórek krwi od hematopoetycznych komórek macierzystych.
Cytokiny działają jako komunikatory międzykomórkowe, ponieważ cytokiny wydzielane przez jedną komórkę działają na inną komórkę i wpływają na jej funkcje. Cytokina działa jako białko sygnalizujące międzykomórkowo. Cytokiny regulują miejscowe i układowe reakcje immunologiczne i zapalne, a także gojenie się ran, hematopoezę i wiele innych aktywności biologicznych.
W oparciu o komórki, na których działają cytokiny, cytokiny mają działanie autokrynne lub parakrynne lub endokrynne (ryc.
Działanie autokrynne:
Cytokina działa na komórkę, która wydziela cytokinę.
Działanie parakryn:
Cytokina wydzielana przez jedną komórkę działa na inne komórki obecne w sąsiedztwie komórki wydzielającej cytokiny.
Działanie endokrynopodobne:
Mówi się, że cytokiny mają działanie podobne do wydzielania wewnętrznego, gdy cytokiny wytwarzane z komórek wchodzą do krążenia i wpływają na komórki w odległych częściach ciała. Cytokina wydzielana przez komórkę może wiązać się z komórką wydzielającą cytokiny i pozostać jako cytokina związana z błoną komórkową. Cytokina związana z błoną wiąże się z receptorem cytokinowym w komórce docelowej i pośredniczy w jej oddziaływaniu na komórkę docelową.
Następujące terminy są również używane do opisania działań cytokin (ryc. 13.2A do E).
ja. Synergia:
Dwie lub więcej cytokin może działać na jedną komórkę. Kiedy połączony efekt dwóch lub więcej cytokin jest większy niż wpływ addytywny poszczególnych cytokin, mówi się, że cytokiny mają działanie synergiczne.
Ryc. 13.1 A do D: Schematyczne przedstawienie komunikacyjnych działań cytokin w parakrynie, autokrynie, wewnątrzwydzielniczej komórce i komórce.
(A) Działanie autokrynne:
Cytokina wydzielana przez komórkę działa na komórkę wydzielającą,
(B) Działanie parakryn:
Cytokina wydzielana przez jedną komórkę działa na inną pobliską komórkę,
(C) Działanie endokrynopodobne:
Cytokina wydzielana przez komórkę wchodzi do krążenia i działa na komórkę z dala od komórki wydzielającej cytokiny, oraz
(D) Komunikacja między komórkami:
Cytokina wytwarzana przez komórkę X pozostaje związana z błoną komórkową X. Kolejna komórka Y mająca receptory dla cytokiny wiąże się z cytokiną na błonie komórki X. Wiązanie to wysyła sygnał do komórki Y
ii. Antagonizm:
Dwie lub więcej cytokin może działać na jedną komórkę. Kiedy działanie jednej cytokiny hamuje lub kompensuje działanie innej cytokiny, mówi się, że cytokiny mają działanie antagonistyczne.
iii. Pleiotropy:
Cytokin ma różne działania na różnych typach komórek.
Na przykład interleukina-4 (IL-4) wytwarzana przez komórkę TH ma następujące działanie na różne typy komórek:
za. Wpływ na limfocyt B - Aktywacja, proliferacja i różnicowanie komórek B.
b. Wpływ na komórkę tuczną - Proliferacja komórek tucznych.
do. Wpływ na komórkę B pamięci - indukcja przełączania klas na IgE.
iv. Zbędny:
Uważa się, że dwie lub więcej cytokin, które łagodzą podobne funkcje w komórce, jest zbędnych.
v. Kaskadowa indukcja:
Cytokina wydzielana przez jeden typ komórki aktywuje drugi typ komórki; drugi typ komórki z kolei wydziela cytokinę działającą na inny typ komórki.
Fig. 13.2A do E: Schematyczne przedstawienie pukropotycznych, synergicznych, antagonistycznych, redundantnych i kaskadowych działań indukcyjnych cytokin.
(A) Plejotropia:
Cytokina IL-4 ma różne działania na różnych komórkach: IL-4 powoduje aktywację, różnicowanie i proliferację komórek B; IL-4 powoduje proliferację tymocytów; a IL-4 indukuje komórkę B pamięci do przejścia do klasy IgE,
(B) Synergia:
Cytokiny IL-4 i IL-5 działają jednocześnie na jedną komórkę. Połączone efekty IL-4 i IL-5 są większe niż efekty addytywne poszczególnych cytokin IL-4 i IL-5,
(C) Antagonizm:
Cytokiny IL-4 i IFNγ działają na komórkę B. Wpływ IFNγ na komórkę B zapobiega działaniu IL-4 na komórkę B,
(D) Redundancja:
Cytokiny IL-2, IL-4 i IL-5 działające na komórkę B mają podobne funkcje i
(E) Indukcja kaskady:
Cytokina IFNγ wydzielana przez aktywowaną komórkę T H działa na makrofagi. Makrofag z kolei wydziela cytokinę IL-12, która działa na aktywowaną komórkę TH. Po związaniu się z IL-12 aktywowana komórka T H wydziela IFNγ, TNF, IL-2 i wiele innych cytokin
Na przykład aktywowana komórka TH wydziela interferon gamma (IFNγ)
↓
IFNγ działa na makrofagi
↓
Z kolei makrofagi wytwarzają interleukinę-12
↓
Cytokina IL-12 z kolei działa na komórki T H, wytwarzając wiele innych cytokin. Dotychczas zidentyfikowano ponad 100 cytokin. Większość cytokin to peptydy lub glikoproteiny o masie cząsteczkowej (MW) od 6000 do 60 000. Działają poprzez wiązanie ze specyficznymi receptorami cytokin obecnymi na powierzchni komórek. Cytokiny są wyjątkowo silne w bardzo niskich stężeniach (10 -9 do 10- M ).
Okres półtrwania cytokin jest zazwyczaj bardzo krótki. W związku z tym działają one przez bardzo ograniczony okres po wydzieleniu; w konsekwencji działania cytokin są zwykle ograniczone do krótszych odległości od komórek wydzielających i większość cytokin działa na krótkich dystansach w sposób autokrynny lub parakrynny.
Chociaż różne komórki mogą wydzielać cytokiny, komórki T H i makrofagi są dwoma najważniejszymi typami komórek w odniesieniu do sekrecji cytokin. Cytokiny wydzielane przez komórki T H i makrofagi wpływają na prawie całą sieć oddziałujących komórek podczas odpowiedzi immunologicznej (Tabela 13.1).
Należy pamiętać o jednym ważnym punkcie. Określona komórka T jest aktywowana tylko przez specyficzny antygen. Po specyficznej stymulacji antygenem aktywowana komórka T wydziela cytokiny. Cytokiny wiążą się z innymi typami komórek (takimi jak makrofagi) i wpływają na aktywność komórek.
Chociaż limfocyty T, które wydzielają cytokiny, są specyficzne dla antygenu, komórki, na których działają cytokiny, nie są specyficzne dla antygenu, który zainicjował wydzielanie cytokin, tj. Komórka aktywowana cytokiną będzie działać również przeciwko jakiemukolwiek innemu antygenowi. (Na przykład policjant pociąga za spust pistoletu z zamiarem trafienia wroga, ale kule wydobywające się z broni nie dyskryminują nikogo jako przyjaciela lub wroga, a kule trafiają każdego, kto znajdzie się na ich drodze. a komórka aktywowana przez cytokinę nie różnicuje antygenu, który indukował wydzielanie cytokin i innych antygenów).
Obecnie wiele cytokin (takich jak IL-2 i IFNγ) jest produkowanych w dużych ilościach za pomocą technologii rekombinacji DNA i jest stosowanych jako środki terapeutyczne do leczenia pacjentów.
