Цитокины

Цитокины – молекулярные цепи аминокислотных остатков с массой не более 30 кДа. Участвуют в образовании иммунитета и некоторых других функциях организма.

Благодарности

Спасибо, Википедия.

Общая информация

Белки цитокины выделяются на поверхности клетки для взаимодействия с рецептором соседней. Таким образом передается сигнал. Уровень цитокинов поддерживается лимфоцитами, кроме того их генерируют:

  1. Макрофаги.
  2. Ретикулярные фибропласты.
  3. Эндотелиальные клетки.
  4. Тучные клетки.
  5. Гранулоциты.

Название происходит от греческого циттаро – «клетка» и киниси – «движение». Функции цитокинов изменяют поведение окружающих клеток и включают в себя:

  • Аутокринную сигнализацию (регуляцию).
  • Паракринную регуляцию.
  • Эндокринную регуляцию.
  • Обусловливают созревание, рост некоторых клеток.
  • Влияют на соотношение гуморального и клеточного иммунитета.
  • Сложными путями могут влиять на действие других видов цитокинов.
  • Являются доминирующими при ответе организма на сепсис, воспаления, травмы, рак.
  • Влияют на репродуктивные функции.

Действие цитокинов, таким образом, сказывается на гормональном фоне. Их отличие от гормонов до сих пор остается предметом исследований, одним из известных является отсутствие сходства с факторами роста (пептиды и стероиды), а другим – сравнительно большой концентрации в организме. Основные группы цитокинов:

  1. Факторы некроза опухоли.
  2. Колониестимулирующий фактор способствует росту клеток в полутвердой среде.
  3. Лимфокины производятся лимфоцитами.
  4. Хемокины различают не по происхождению, а по способности влиять на взаимодействие между клетками путем хемотаксиса.
  5. Интерфероны производятся моноцитами, как и монокины.
  6. Интерлейкины (IL) первоначально были обнаружены помогающими лейкоцитам в борьбе с инвазией. За что и получили свое название. Сейчас этим термином обозначают все цитокины типов, назначение которых не исследовано. По большей части производятся Т-хелперами.

Система цитокинов регулирует соотношение между гуморальным и клеточным иммунитетом.

История открытия

Первый интерферон типа I был идентифицирован в 1957 году. Ученые заметили пептид, активно мешавший размножению вируса. Вслед за альфа был открыт и гамма-интерферон (II класса). Он описан в 1965 году, как первый из медиаторов, производимых лимфоцитами. Годом позже Джон Дэвид и Барри Блум обнаружили ингибитор миграции макрофагов (MIF).

В 1969 году Дадли Думонд предложил термин лимфокины для описания белков, секретируемых лимфоцитами. Позже эти же протеины были обнаружены испускаемыми макрофагами и моноцитами. Их назвали монокинами. Чем дальше ученые исследовали вопрос, тем более становилось очевидным, что перед ними некий широкий класс пептидов, участвующих в организации иммунной системы человека.

Отличия от гормонов

Гормоны по большей части также являются пептидами и обладают размерами в единицы нанометра. Предельные значения не отличаются более чем в 10 раз от указанной цифры. Цитокины IL-6 намного мельче. Их размеры измеряются пикометрами, а концентрация может возрастать в тысячи раз при занесении в организм инфекции. Основным отличием от гормонов является то, что цитокины в организме генерируются различными клетками, а не железами.

Практически все клетки с ядром, в особенности, эндо и эпителиальные клетки генерируют IL-1, IL-6 и TNF-α. Цитокины иммунология рассматривает в качестве регуляторов защитных сил организма. Их действие системное, в отличие от локальной регуляции гормонов, и может быть:

  1. Аутокринным, эндокринным и паракринным.

  2. Хемотаксисом и хемокинезисом.

  3. Пирогенным (жар, увеличение температуры).

Причем иммунной системы выполняют и другие роли, не связанные с ответными реакциями организма.

Взаимосвязь между семействами цитокинов

Основные классификации

Белок цитокинов характеризуется структурной однородностью. По морфологическим признакам удалось выделить четыре класса:

  1. Семейство четырех-α-связанных спиралей. В трехмерной структуре легко различают характерные признаки. По длине α-цепь может быть короткой или длинной Сюда входят:
    1. IL-2. Самое большой подкласс, содержащий несколько пептидов, не имеющих никакого отношения к иммунитету, среди прочего, эритропоэтин и тромбопоэтин.
    2. Интерфероны (IFN).
    3. IL-10.
  2. Семейство IL-1, куда входят также IL-18.
  3. Семейство IL-17 описано учеными практически полностью, в отличие от других. Провоцируют эффект пролиферации Т-лимфоцитов, вызывающий цитотоксикоз антигенов.
  4. Цитокины с цестеиновым узлом образуют семейство, траснформирующее бета фактор роста (TGF). Сюда входят TGF-β1,TGF-β2 и TGF-β3.

Иммунологам удобно оперировать цитокинами с точки зрения возложенных на них функций. Различают всего лишь две группы:

  1. TNFα, IFN-γ.
  2. TGF-β, IL-4, IL-10, IL-13.

Любопытно, что цитокины обеих групп подавляют активность противоположной. Дисфункция в этом области легко приводит к патогенным состояниям и аутоиммунным нарушениям. Воспалительные цитокины индуцируются окислительным стрессом и служат спусковым курком для инициации других цитокинов. Чем еще больше увеличивается окислительная нагрузка. В результате образуются такие неспецифические реакции, как жар, белок в печени (IL-1, IL-6, IL-12, IFN-a).

Некоторые цитокины уменьшают воспаление и могут снимать боль, в том числе от периферических нервов.

Рецепторы цитокинов

В последние годы рецепторы цитокинов получают все больше внимания. Потому что именно дефицит рецепторов позволяет идентифицировать ряд тяжелых иммунодефицитных состояний. Вот почему считается практически полезной классификация упомянутых признаков. Вначале рецепторы цитокинов пытались поделить по их трехмерной структуре. Такая классификация, хотя и выглядит громоздкой, все же позволяет выявить некоторые характерные черты:

  • Надсемейство иммуноглобулинов. Присутствует практически у всех позвоночных. Структура напоминает строение иммуноглобулинов. Сюда относят IL-1.

  • Гемопоэтические факторы роста (тип 1). Представители этого вида имеют внеклеточный аминокислотный домен. Рецептор IL-2 относится именно к этой группе. Его γ-цепочка непосредственно отвечает за развитие X-тяжелого комбинированного иммунодефицита.
  • Интерфероны (тип 2). Семейство представлено IFN β и γ.
  • Факторы некроза опухоли (TNF, тип 3). Представители имеют внеклеточную структуру, богатую цистеином и имеют нецитокиновые лиганды, наподобие маркеров CD40, CD27, CD30.
  • Семи-трансмембранные спирали. Тип характерен для животного мира. Все G-рецепторы, спаренные с белками, относятся к этому семейству. Рецепторы хемокинов, два протеина которых ответственны за связывание HIV (CD4 и CCR5), также относятся к этому семейству.

  • Рецептор интерлейкина 17 (IL-17R). Внеклеточная часть представлена фибронектином III-вида, трансмембранная – цитоплазматическим доменом SERIF. Сюда входят: IL-17RA, IL-17RB, IL-17RC, IL-17RD, IL-17RE.

Взаимодействие с клетками

Каждый цитокин соответствует своему клеточному рецептору. Последовательность каскадов внутриклеточной сигнализации изменяет функции самой клетки. Этим могут усиливаться или ослабляться заданные участки генов и их факторы транскрипции. Что приводит к продуцированию новых цитокинов или уменьшению поголовья путем изменения количества рецепторов. При этом наблюдается явная избыточность. Множество цитокинов выполняет одни и те же функции.

Наблюдается один парадокс: связанные с антителами цитокины демонстрируют более сильный иммунитет, нежели одиночные. Это может быть использовано для снижения терапевтических доз препаратов.

Как уже было замечено, воспалительные цитокины ингибируют выработку IL-10 в зависимости от экспансии Т-лимфоцитов и функций регулирующих уровней PD-1 моноцитов. Каждая причина приводит в продуцированю IL-10 моноцитами после связывания PD-1 посредством PD-L. Побочные реакции цитокинов характеризуются местными воспалениями в месте укола. Иногда даже наблюдается аллергические высыпания.

Роль эндогенных цитокинов в здоровье и болезни

Цитокины бывают часто вовлечены в эмбриогенез. Они активно борются с инвазией в ходе иммунного ответа. Иногда процесс может стать неуправляемым при порезах, травмах или сепсисе. Побочные эффекты цитокинов связаны с некоторыми болезненными состояниями:

  1. Шизофрения.

  2. Болезнь Альцгеймера.

  3. Рак.

  4. Большое депрессивное расстройство.

Здоровье организма поддерживается только при правильном взаимодействии многочисленных семейств цитокинов. Избыток какого-либо вида ведет к синдрому известному, как цитокиновый шторм (гиперцитокинемия). Это может быть вызвано, например, побочными эффектами клинических испытаний TGN1412. Именно цитокиновый штурм служит причиной высокой смертности при испанской пандемии (испанка) 1918 года. Любопытно, что фатальный исход наступал как раз у людей, имеющих сильный иммунный ответ. За счет того, что резко возрастал уровень цитокинов. Часто именно это становится причиной внутрибрюшной катастрофы.

Лечение цитокинами

Существуют биологические препараты из цитокинов, действующие по технологии рекомбинантной ДНК. Активное применение было начато в 2014 году:

  1. Костные морфогенетические белки.

  2. Эритропоэтин, помогающий от анемии.

  3. Фактор стимуляции колонии гранулоцитов (G-CSF) для лечения нейтропении у раковых больных.

  4. Фактор стимуляции колонии гранулоцитов макрофагов (GM-CSF) для лечения нейтропении и микоза раковых больных.

  5. Интерферон-альфа для терапии гепатита С и рассеянного склероза.

  6. Интерферон-бета для терапии рассеянного склероза.

  7. Интерферон-гамма лечение хронического грануломатоза и остеопороза.

  8. Интерлейкин 2 (IL-2) терапия рака.

  9. Интерлейкин 11 (IL-11) предотвращение тромбоцитопении раковых больных.

Уровни цитокинов для выставления диагноза

Уровни цитокинов в плазме дают самую разную информацию. Можно предсказать уровень воспалительных процессов или нарушения аутоиммунной системы, как например, ревматоидный артрит. Так же как и иммуномодулирующий эффект приема пищи и лекарств. Вдобавок к этому, повышенный уровень IL-7, нужных для поддержания гомеостаза Т-лимфоцитов, позволяет выявить инфекцию HIV.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *