Cytokiny: podział i rola w organizmie

Cytokiny stanowią grupę rozpuszczalnych polipeptydów, które produkowane są przez różne typy komórek (np. limfocyty, makrofagi, komórki tuczne, komórki nabłonkowe). Cytokiny pełnią w układzie immunologicznym rolę regulacyjną – kontrolują odpowiedź limfocytów na antygen, działają cytotoksycznie, prozapalnie lub przeciwzapalnie oraz nadzorują międzykomórkową komunikację.

Spis treści

1. Cytokiny: podział
2. Cytokiny: działanie

Cytokiny funkcjonują jako mediatory procesu zapalnego i odpowiedzi immunologicznej oraz wykazują wpływ na wzrost, proliferację i różnicowanie innych komórek naszego organizmu. Można je podzielić na interleukiny, czynniki wzrostu, interferony, chemokiny oraz na tzw. nadrodzinę czynnika martwicy nowotworów TNF (Tumor Necrosis Factor).

Cytokiny: podział

• Interleukiny

Interleukiny należą do cytokin, które są wytwarzane i uwalniane przez leukocyty. Biorą one udział w przekazywaniu informacji między leukocytami. Co więcej, ich stężenie we krwi znacznie wzrasta w trakcie infekcji czy urazu. Z uwagi na krótki okres półtrwania trudno je oznaczyć we krwi.

• Czynniki wzrostu

Czynniki wzrostu (GM-CSF, G-CSF, M-CSF, SCF) wytwarzane są przez limfocyty i makrofagi. Wykazują wpływ na proliferację i różnicowanie leukocytów w szpiku kostnym oraz funkcje dojrzałych komórek układu odpornościowego.

• Interferony

Interferony są białkami, do których uwolnienia dochodzi zwykle w przebiegu infekcji wirusowej. Działają przeciwwirusowo, przeciwnowotworowo i antyproliferacyjnie. Wyróżnia się dwa typy interferonów.

Do typu I zalicza się interferon α, β, ε, ω, κ - produkowane są przez fibroblasty, keratynocyty i komórki dendrytyczne. Natomiast do typu II zalicza się interferon γ, który wytwarzany jest przez komórki NK, limfocyty T oraz makrofagi pobudzone antygenem.

Interferony nasilają procesy cytotoksyczności, fagocytozy i zwiększają ekspresję antygenów MHC. Poza tym wpływają na wydzielenie innych cytokin istotnych w indukcji i hamowaniu procesu zapalnego.

• Nadrodzina cząsteczek TNF

Nadrodzina cząsteczek TNF (czynnik martwicy nowotworu) to duża grupa cytokin, które wytwarzane są przez limfocyty T, komórki NK, makrofagi oraz monocyty. Wywiera ona złożony wpływ na szereg elementów odpowiedzi immunologicznej. Przykładowo TNFα oprócz działania przeciwnowotworowego jest jedną z głównych cytokin reakcji zapalnej. Poza tym odgrywa rolę w patogenezie wielu chorób o podłożu immunologicznym takich jak np. odrzucanie przeszczepu, choroby autoimmunizacyjne, wstrząs septyczny.

• Transformujący czynnik wzrostu TGFβ

Ważną cytokiną, która nie należy do powyższego podziału jest transformujący czynnik wzrostu TGFβ (Transforming Growth Factor). Wytwarzany on jest przez limfocyty B i T, makrofagi, neutrofile i płytki krwi. Jego główną funkcją jest hamowanie wytwarzania innych cytokin, hamowanie proliferacji limfocytów B, T i komórek NK oraz hamowanie ekspresji antygenów MHC klasy II.

Poza powyższym podziałem istnieje podział cytokin ze względu na ich działanie prozapalne, czyli stymulujące rozwój zapalenia (TNF, IL-1, IL-6) lub przeciwzapalne – hamujące rozwój zapalenia (TGFβ, IL-1ra, IL-10, IL-19, IL-20, IL-22, IL-24, IL-26, IL-28, IL-29).

Cytokiny można również podzielić na zaangażowane w odpowiedź cytotoksyczną (IL-11, IFNα, IFNβ, IFNω, IFNγ, IL-28A, IL-28B, IL-29), zaangażowane w odpowiedź humoralną (m.in. IL-7, IL-11, IL-21) oraz komórkową (IL-2, IL-16, IL-17 i IFNγ).

Cytokiny: działanie

Cytokiny oddziałują na komórki dzięki obecności na ich powierzchni specjalnych receptorów. Receptory te zbudowane są z dwóch domen – domeny zewnątrzkomórkowej odpowiedzialnej za swoistość wiązania oraz domeny wewnątrzkomórkowej, która reguluje przekazywanie sygnału do komórki.

Dodatkowo, istotną rolę w przekazywaniu sygnału pełnią tzw. szlaki GTPaz oraz kinaz białkowych aktywowanych przez mitogen (MAPK – mitogen activated protein kinases), kinazy tyrozynowe, kinazy 3-fosfatydyloinozytolu oraz białka STAT.

Po połączeniu się cytokiny z odpowiednim receptorem następuje przekazanie sygnału, który wpływa stymulująco lub hamująco na funkcje komórki.

Każda cytokina w zależności od tego z jakim receptorem się połączy, może pełnić różne funkcje. Większość z nich wykazuje tzw. plejotropowe działanie.

Oznacza to że wpływają one w zróżnicowany sposób na różne komórki, jedna cytokina może wykazywać różne aktywności i oddziaływać na wiele typów komórek.

Poza tym cytokiny mogą działać autokrynnie - czyli oddziaływać na komórki, które je wydzielają, parakrynnie - na sąsiadujące komórki oraz endokrynnie - w miejscach odległych od źródła wytwarzania.

Wiele z nich jest od siebie współzależnych i tworzą sieć cytokinową, która ma istotne znaczenie zarówno dla odpowiedzi immunologicznej jak i zapalenia.