ЦИТОКИНИ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ВРСТЕ, ФУНКЦИЈЕ, ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЈА - 2025

Цитокин или цитокини су протеини или растворљиви гликопротеини сигналне произвела више типова ћелија у телу, нарочито ћелија имуног система као леукоцита: неутрофили, моноцити, макрофаги и лимфоцити (Б ћелије и Т ћелије).

За разлику од других специфичних фактора везивања рецептора који покрећу дуге и сложене каскаде сигнала које често укључују низ протеина киназа (на пример циклички АМП пут), цитокини имају веће изравне ефекте.

Структура рекомбинантног људског цитокина познатог под називом Интерферон алфа (Извор: Невит Дилмен виа Викимедиа Цоммонс)

Ови растворљиви фактори се везују за рецепторе који директно активирају протеине који имају директне функције у транскрипцији гена, јер су способни да уђу у језгро и стимулишу транскрипцију одређеног сета гена.

Први цитокини откривени су пре више од 60 година. Међутим, молекуларна карактеризација многих од њих је била тек касније. Неурални фактор раста, интерферон и интерлеукин 1 (ИЛ-1) су први цитокини који су описани.

Назив "цитокин" је општи израз, али у литератури се праве разлике у погледу ћелије која их производи. Дакле, постоје лимфокини (произведени од лимфоцита), монокини (произведени моноцитима), интерлеукини (произведени од леукоцита и који делују на остале леукоците) итд.

Особито су обилне код кичмењака, али њихово постојање је одређено код неких бескраљежњака. На пример, у телу сисара они могу имати адитивне, синергистичке, антагонистичке функције или се чак могу активирати.

Они могу имати аутокрино деловање, односно делују на исту ћелију која их производи; или паракрин, што значи да их производе једна врста ћелија и делују на друге око њих.

Карактеристике и структура

Сви цитокини су "плеиотропни", односно имају више функција у више ћелија. То је зато што се рецептори који реагују на ове протеине експримирају у многим различитим врстама ћелија.

Утврђено је да постоји одређена функционална редукција између многих од њих, јер неколико врста цитокина може имати конвергентне биолошке ефекте, па се претпоставља да је то повезано са сличностима у секвенци у њиховим рецепторима.

Као и многи гласници у процесима ћелијске сигнализације, цитокини имају моћна дејства у врло малим концентрацијама, толико ниским да могу бити у наномоларном и фемтомоларном распону захваљујући чињеници да су њихови рецептори изузетно повезани са њима.

Неки цитокини делују као део „каскаде“ цитокина. Односно, уобичајено је да делују у синергији, а њихова регулација често зависи од других инхибицијских цитокина и додатних регулаторних фактора.

Експресија гена за кодирање цитокина

Неки цитокини потичу из гена конститутивне експресије јер је, на пример, потребно одржавати константан ниво хематопоезе.

Неки од ових конститутивно експресивних протеина су еритропоетин, интерлеукин 6 (ИЛ-6) и одређени фактори који стимулишу раст ћелија у колонији који доприносе диференцијацији многих белих ћелија.

Остали цитокини се претходно синтетишу и чувају у облику цитосолних гранула, мембранских протеина или сложен са везивајућим протеинима на ћелијску површину или ванћелијску матрицу.

Многи молекуларни стимуланси позитивно регулишу експресију гена који кодирају цитокине. Постоје неки од ових молекула који повећавају експресију гена других цитокина, а има и много оних који имају инхибиторне функције које ограничавају деловање других цитокина.

Контрола обрадом

Функција цитокина се такође контролише прерадом облика прекурсора ових протеина. Многи од њих се у почетку производе као интегрални протеини активне мембране који захтевају протеолитичко цепање да би постали растворљиви фактори.

Примјери цитокина под овом врстом контроле производње су епидермални фактор раста ЕГФ (од енглеског „Е пидермал Г ровтх Ф ацтор“), фактор раста тумора ТГФ (од енглеског „Т уморални Г редак Ф актер“), интерлеукин 1β (ИЛ-1β) и фактор некрозе тумора ТНФа (од енглеског "Тумор Н екроза Ф актер").

Остали цитокини се излучују као неактивни прекурсори који морају бити ензимски обрађени да би се активирали, а неки ензими одговорни за ову прераду одређених цитокина укључују протеине из породице цистеин протеаза каспаза.

Структурни преглед

Цитокини могу имати јако променљиве тежине, толико да је дефинисан распон између око 6 кДа и 70 кДа.

Ови протеини имају веома променљиве структуре и могу се састојати од бачви алфа-хелика, сложених структура паралелних или антипараллелних β пресавијених плоча итд.

Врсте

Постоји неколико врста породица цитокина и њихов број и даље расте с обзиром на велику разноликост протеина са сличним функцијама и карактеристикама које се свакодневно откривају у научном свету.

Његова номенклатура је далеко од било каквог систематског односа, јер се њена идентификација заснивала на различитим параметрима: пореклу, почетном биолошком тесту који га је дефинисао и функцијама, између осталог.

Тренутни консензус за класификацију цитокина у основи је заснован на структури њихових рецепторских протеина који су садржани у малом броју породица са врло очуваним карактеристикама. Дакле, постоји шест породица цитокинских рецептора које су груписане према сличностима у редоследу њихових цитосолних делова:

1. Рецептори типа И (хематопоетински рецептори): укључују цитокине интерлеукин 6Р и 12 Р (ИЛ-6Р и ИЛ-12Р) и друге факторе који учествују у стимулацији формирања ћелијских колонија. Имају утицај на активацију Б и Т ћелија.
2. Рецептори типа ИИ (интерферонски рецептори): Ови цитокини имају антивирусне функције и рецептори су повезани са протеином фибронектина.
3. ТНФ рецептори (Тумор Нецросис Фацтор, енглески „Т умор Н ецросис Ф ацт“): су „протуупални“ цитокини међу којима су фактори познати као п55 ТНФР, ЦД30, ЦД27, ДР3, ДР4 и други.
4. Рецептори слични за толл / ИЛ-1: Ова породица садржи многе проупалне интерлеукине, а њени рецептори углавном имају регионе богате леуцином у својим ванћелијским сегментима.
5. Тирозин киназни рецептори: у овој породици постоји много цитокина са функцијама фактора раста, као што су фактори раста тумора (ТГФс) и других протеина који промовишу стварање ћелијских колонија.
6. Хемокински рецептори: цитокини из ове породице у основи имају хемотактичке функције и њихови рецептори имају више од 6 трансмембранских сегмената.

Рецептори за цитокине могу бити растворљиви или везани за мембрану. Растворљиви рецептори могу регулисати активност ових протеина, делујући као агонисти или антагонисти у процесу сигнализације.

Многи цитокини користе растворљиве рецепторе, укључујући разне врсте интерлеукина (ИЛ), неуралне факторе раста (НГФ), факторе раста тумора (ТГФ) и друге.

Карактеристике

Важно је запамтити да цитокини функционишу као хемијски гласници између ћелија, али не баш као молекуларни ефектори, јер су неопходни за активирање или инхибицију функције одређених ефектора.

Једна од "обједињујућих" функционалних карактеристика цитокина је њихово учешће у одбрани тела, што је резимирано као "регулација имуног система", што је посебно важно за сисар и многе друге животиње.

Учествују у контроли развоја хематопоезе, у међућелијским комуникацијским процесима и у реакцијама тела на инфективне агенсе и упалне стимулусе.

Пошто се обично налазе у ниским концентрацијама, квантификација концентрације цитокина у ткивима или телесним течностима користи се као биомаркер за предвиђање напретка болести и праћење ефеката лекова који се дају пацијентима. болесни болесници.

Уопште се користе као маркери упалних болести, укључујући одбацивање имплантата, Алзхеимерову болест, астму, артериосклерозу, рак дебелог црева и друге карциноме уопште, депресију, неке болести срца и вируса, Паркинсонове болести, сепса, оштећење јетре итд.

Где су их пронашли?

Већина цитокина излучује ћелије. Други се могу изразити у плазма мембрани, а има и оних који остају у ономе што би се могло сматрати „резервом“ у простору који садржи екстрацелуларни матрикс.

Како функционишу?

Као што је споменуто, цитокини имају ин виво ефекте који зависе од окружења у коме се налазе. Његово дејство се одвија путем сигналних каскада и интеракционих мрежа које укључују друге цитокине и друге факторе различите хемијске природе.

Обично учествују у интеракцији са рецептором који има циљни протеин који се активира или инхибира након његовог удруживања, а који има способност да делује директно или индиректно као фактор транскрипције на одређене гене.

Примери неких цитокина

ИЛ-1 или интерлеукин 1

Познат је и као фактор активирања лимфоцита (ЛАФ), ендогени пироген (ЕП), ендогени леукоцитни посредник (ЕМЛ), катаболин или мононуклеарни ћелијски фактор (МЦФ).

Има много биолошких функција на многим типовима ћелија, посебно Б, Т ћелије и моноцити. Он индукује хипотензију, температуру, губитак телесне тежине и друге реакције. Излучују је моноцити, ткивни макрофаги, Лангерхансове ћелије, дендритичне ћелије, лимфоидне ћелије и многи други.

ИЛ-3

Има и друга имена као што су фактор раста мастоцита (МЦГФ), фактор стимулисања вишеструких колонија (мулти-ЦСФ), фактор раста хематопоетских ћелија (ХЦГФ) и други.

Има важне функције у подстицању стварања колоније еритроцита, мегакариоцита, неутрофила, еозинофила, базофила, мастоцита и осталих ћелија моноцитних родова.

Синтетише га примарно активиране Т ћелије, мастоцити и еозинофили.

Ангиостатин

Настаје из плазминогена и цитокин је инхибитор ангиогенезе, што му даје функцију моћног блокатора неоваскуларизације и раста метастаза тумора ин виво. Настаје протеолитичким цепањем плазминогена посредованим присуством карцинома.

Фактор раста епидерме

Делује стимулишући раст епителијских ћелија, убрзава настанак зуба и отварање очију код мишева. Поред тога, делује на инхибирање излучивања желудачне киселине и учествова у зарастању рана.

Референце

1. Албертс, Б., Деннис, Б., Хопкин, К., Јохнсон, А., Левис, Ј., Рафф, М., … Валтер, П. (2004). Основна ћелијска биологија. Абингдон: Гарланд Сциенце, Таилор & Францис Гроуп.
2. Динарелло, Ц. (2000). Проинфламаторни цитокини. ЦХЕСТ, 118 (2), 503–508.
3. Фитзгералд, К., О'Неилл, Л., Геаринг, А., & Цаллард, Р. (2001). Тхе Цитокине ФацтсБоок (друго издање). Дундее, Сцотланд: Серија академског тиска.
4. Кеелан, ЈА, Блуменстеин, М., Хелливелл, РЈА, Сато, ТА, Марвин, КВ, и Митцхелл, МД (2003). Цитокини, простагландини и порођаји - преглед. Плацента, 17, С33-С46.
5. Стенкен, ЈА, & Посцхенриедер, АЈ (2015). Биоаналитичка хемија цитокина - преглед. Аналитица Цхимица Ацта, 1, 95–115.
6. Вилцек, Ј. и Фелдманн, М. (2004). Историјски преглед: Цитокини као терапеутици и мета терапеутика. ТРЕНДИ из фармаколошких наука, 25 (4), 201–209.
7. Зханг, Ј., & Ан, Ј. (2007). Цитокини, упала и бол. Инт анестезиол. Цлин. , 45 (2), 27–37.