Citokinai: citokinų funkcijos ir veiksmai (su figūromis)
Citokinai yra tirpūs baltymai arba glikoproteinų molekulės, kurias išskiria įvairios ląstelės, reaguodamos į svetimą antigeną arba kitą stimulą. Jie visų pirma dalyvauja reguliuojant imuninį atsaką.
Anksčiau limfocitų išskiriamos medžiagos buvo vadinamos „limfocitais“, o monocitų / makrofagų išskiriamos medžiagos vadinamos „monokinais“. Vėliau suprato, kad daug limfinų ir monokinų išskiria daugelis ląstelių tipų, išskyrus limfocitus ir monocitus / makrofagus.
Todėl šiuo atveju pirmenybė teikiama citokino terminui. Citokinas yra bendrinis pavadinimas, susijęs su ląstelių išsiskiriančiais veiksniais. Remiantis veiksniais, tokiais kaip citokinų gaminančių ląstelių ir citokinų funkcijos, citokinai taip pat pateikiami ir kiti pavadinimai.
i. Daugelis citokinų yra vadinami „interleukinais“. Terminas interleukinas rodo, kad juos išskiria kai kurie leukocitai ir veikia kitus leukocitus.
ii. Kai kurie citokinai yra žinomi įprastiniais pavadinimais, tokiais kaip „interferono“ ir „naviko nekrozės veiksniai“.
iii. Kita citokinų grupė vadinama augimo veiksniais.
iv. Kita citokinų grupė vadinama chemokinu. Chemokinas veikia cheminius taksi ir kai kuriuos kitus leukocitų elgesio aspektus. Chemokino vaidmuo yra svarbus uždegime.
v. Kita citokinų grupė vadinama kolonijas stimuliuojančiais veiksniais (CSF). KSF reikia kraujo ląstelių augimui ir diferenciacijai iš kraujo kamieninių kamieninių ląstelių.
Citokinai veikia kaip tarpląsteliniai pasiuntiniai, nes vienos ląstelės išskiriamas citokinas veikia kitą ląstelę ir veikia jos funkcijas. Citokinas veikia kaip ląstelių tarpląstelinis baltymas. Citokinai reguliuoja vietinius ir sisteminius imuninius ir uždegiminius atsakus, taip pat žaizdų gijimą, hematopoezę ir daugelį kitų biologinių veiklų.
Remiantis ląstelėmis, kuriose veikia citokinai, sakoma, kad citokinai turi autokrininių ar parakrininių ar endokrininių veiksmų (13lA – D pav.).
Autokrininis veiksmas:
Citokinas veikia citokiną išskiriančią ląstelę.
Parakrininis veiksmas:
Vienos ląstelės išskiriamas citokinas veikia kitas ląsteles, esančias šalia citokinų išskiriančių ląstelių.
Endokrininė veikla:
Manoma, kad citokinai veikia kaip endokrininiai, kai citokinai, gauti iš ląstelių, patenka į cirkuliaciją ir paveikia ląsteles tolimose kūno dalyse. Ląstelės išskiriamas citokinas gali prisijungti prie citokinų sekrecijos ląstelės ir lieka kaip ląstelių membrana susietas citokinas. Su membrana susietas citokinas prisijungia prie citokino receptoriaus tikslinėje ląstelėje ir tarpininkauja jo poveikį tikslinei ląstelei.
Toliau pateikiami terminai taip pat naudojami citokinų poveikiui apibūdinti (13.2A – E pav.).
i. Sinergija:
Dvi ar daugiau citokinų gali veikti vienoje ląstelėje. Kai dviejų ar daugiau citokinų bendras poveikis yra didesnis už atskirų citokinų priedų poveikį, sakoma, kad citokinai turi sinerginį poveikį.
13.1 A – D brėžiniai: Parakrininių, autokrininių, endokrininių ir ląstelių-ląstelių komunikacinių citokinų veiksmų vaizdavimas.
(A) Autokrininis veiksmas:
Ląstelės išskiriamas citokinas veikia pačią sekrecinę ląstelę,
B) Parakrininis veiksmas:
Vienos ląstelės išskiriamas citokinas veikia kitą šalia esančią ląstelę,
C) Poveikis endokrininei sistemai:
Ląstelės išskiriamas citokinas patenka į cirkuliaciją ir veikia ląstelę, kuri yra toli nuo citokinų išskiriančios ląstelės, ir
(D) Bendravimasis ląstelėmis:
Ląstelės X gaminamas citokinas lieka susietas su ląstelės X ląstelių membrana. Kita ląstelė Y, turinti receptorių citokinui, prisijungia prie citokino ląstelės X membranoje.
ii. Antagonizmas:
Dvi ar daugiau citokinų gali veikti vienoje ląstelėje. Kai vieno citokino poveikis slopina arba kompensuoja kito citokino poveikį, sakoma, kad citokinai turi antagonistinį poveikį.
iii. Pleiotropija:
Citokinas turi skirtingus veiksmus skirtingiems ląstelių tipams.
Pavyzdžiui, T H ląstelės gaminamas interleukinas-4 (IL-4) turi tokį poveikį skirtingiems ląstelių tipams:
a. Poveikis B ląstelėms - B ląstelių aktyvinimas, proliferacija ir diferenciacija.
b. Poveikis stiebo ląstelėms - stiebo ląstelių plitimas.
c. Poveikis atminties B ląstelei - klasės perjungimas į IgE.
iv. Nereikalingas:
Manoma, kad du ar daugiau citokinų, kurie yra panašūs į ląstelės panašias funkcijas, yra nereikalingi.
v. Kaskados indukcija:
Vienos ląstelės tipo išskiriamas citokinas aktyvuoja antrąjį ląstelių tipą; antrojo ląstelių tipas savo ruožtu išskiria citokiną, kuris veikia kitą ląstelių tipą.
Fig. 13.2A-E: pleiotropinių, sinerginių, antagonistinių, nereikalingų ir kaskadinių indukcinių veiksmų citokinų diagrama.
(A) Pleiotropija:
Citokinas IL-4 veikia skirtingoms ląstelėms: IL-4 sukelia B ląstelių aktyvaciją, diferenciaciją ir proliferaciją; IL-4 sukelia timocitų proliferaciją; ir IL-4 sukelia atminties B ląstelę į klasės jungiklį į IgE,
(B) Sinergija:
Citokinai IL-4 ir IL-5 vienu metu veikia vieną ląstelę. Bendras IL-4 ir IL-5 poveikis yra didesnis nei atskirų citokinų IL-4 ir IL-5 adityvus poveikis,
(C) Antagonizmas:
Citokinai IL-4 ir IFNγ veikia B ląstelėje. IFNγ poveikis B ląstelei apsaugo nuo IL-4 poveikio B ląstelėje,
(D) Atleidimas iš darbo:
Citokinai IL-2, IL-4 ir IL-5, veikiantys B ląstelėje, turi panašias funkcijas, ir
(E) Kaskados indukcija:
Citokinas IFNγ, kurį išskiria aktyvuota TH ląstelių veikla, veikia makrofagą. Makrofagas savo ruožtu išskiria citokiną IL-12, kuris veikia aktyvintą TH ląstelę. Įsijungus į IL-12, aktyvuota TH ląstelė išskiria IFNγ, TNF, IL-2 ir daugelį kitų citokinų
Pavyzdžiui, aktyvuota TH ląstelė išskiria interferoną gama (IFNγ)
↓
IFNγ veikia makrofagus
↓
Makrofagai savo ruožtu gamina interleukiną-12
↓
IL-12 citokinas savo ruožtu veikia T H ląsteles, kad gamintų daug kitų citokinų. Iki šiol buvo nustatyta daugiau kaip 100 citokinų. Dauguma citokinų yra peptidai arba glikoproteinai, kurių molekulinis svoris (MW) yra nuo 6000 iki 60 000. Jie veikia prisijungdami prie specifinių citokinų receptorių, esančių ląstelių paviršiuje. Citokinai yra labai stiprūs labai mažomis koncentracijomis (nuo 10 iki 9 iki 10 M ).
Paprastai citokinų pusinės eliminacijos laikas yra labai trumpas. Taigi, po to, kai jie buvo išrinkti, jie veikia labai ribotą laikotarpį; todėl citokinų veiksmai paprastai yra trumpesni atstumai nuo išskiriančių ląstelių ir dauguma citokinų veikia trumpais atstumais autokrininiu arba parakrininiu būdu.
Nors įvairios ląstelės gali išskirti citokinus, TH ląstelės ir makrofagai yra du svarbiausi ląstelių tipai citokinų sekrecijos atžvilgiu. T H ląstelių ir makrofagų išskiriami citokinai imuninio atsako metu veikia beveik visą sąveikaujančių ląstelių tinklą (13.1 lentelė).
Reikėtų turėti omenyje vieną svarbų dalyką. Konkrečias T ląsteles aktyvuoja tik specifinis antigenas. Konkrečiai antigenui stimuliuojant aktyvuota T ląstelė išskiria citokinus. Citokinai jungiasi su kitais ląstelių tipais (pvz., Makrofagais) ir daro įtaką ląstelių veiklai.
Nors T-ląstelės, kurios išskyrė citokinus, yra būdingos antigenui, ląstelės, kuriose veikia citokinai, nėra būdingos antigenui, kuris inicijavo citokinų sekreciją, ty citokinų aktyvuota ląstelė veiks ir prieš kitus antigenus. (Pavyzdžiui, policininkas traukia pistoleto spragtuką norėdamas nukreipti priešą. Tačiau šautuvai, išeinantys iš pistoleto, nediskriminuoja nė vieno, kaip draugo ar priešo, ir kulkos, nukentėjusios nuo to, kas ateina per savo kelią. ir citokino aktyvuota ląstelė nesiskiria nuo antigeno, kuris sukėlė citokinų sekreciją, ir kitų antigenų).
Dabar daug citokinų (pvz., IL-2 ir IFNγ) gaminami dideliais kiekiais rekombinantinės DNR technologijos dėka ir yra naudojami kaip terapiniai vaistai pacientams gydyti.
