Cytokiner: Funktioner og virkninger af cytokiner (med figurer)

Cytokiner er opløselige protein- eller glycoproteinmolekyler udskilt af en række celler som reaktion på et fremmed antigen eller anden stimulus. De er primært involveret i regulering af immunresponserne.

Tidligere blev stofferne, der blev udskilt af lymfocytter, kaldt "lymfocytter", og stofferne udskilt af monocytter / makrofager blev kaldt "monokiner". Senere blev det indset, at mange lymfokiner og monokiner udskilles af en række andre celletyper end lymfocytter og monocytter / makrofager.

Derfor er udtrykket cytokin foretrukket nu. Cytokin er et generisk navn, der henviser til faktorer frigivet af celler. Baseret på faktorer som cytokinproducerende celle og cytokinfunktioner, får cytokinerne også andre navne.

jeg. Mange cytokiner betegnes som "interleukiner". Betegnelsen interleukin indikerer at de udskilles af nogle leukocytter og virker på andre leukocytter.

ii. Nogle cytokiner er kendt af almindelige navne som "interferon s" og "tumor nekrose faktorer.

iii. En anden gruppe af cytokiner kaldes vækstfaktorer.

iv. En anden gruppe af cytokiner kaldes kemokin. Chemokin påvirker kemotaxier og nogle andre aspekter af leukocytadfærd. Chemokin spiller vigtige roller i betændelse.

v. En anden gruppe af cytokiner kaldes kolonistimulerende faktorer (CSF'er). CSF'er er nødvendige for vækst og differentiering af blodceller fra hæmatopoietiske stamceller.

Cytokiner virker som intercellulære budbringere, fordi et cytokin udskilt af en celle virker på en anden celle og påvirker dets funktioner. Cytokin virker som intercellulært signalprotein. Cytokiner regulerer lokale og systemiske immun- og inflammatoriske reaktioner såvel som sårheling, hæmatopoiesis og mange andre biologiske aktiviteter.

Baseret på cellerne, på hvilke cytokinerne virker, siges cytokinerne at have autokrine eller parakrine eller endokrine virkninger (fig. 13A til D).

Autokrin handling:

Cytokinet virker på cellen, som udskiller cytokinen.

Paracrine handling:

Cytokinet udskilt af en celle virker på andre celler, der er til stede i nærheden af ​​den cytokin-udskillende celle.

Endokrine-lignende virkning:

Cytokinerne siges at have endokrine lignende virkninger, når cytokinerne produceret fra celler kommer i omsætning og påvirker celler i fjerne dele af kroppen. Cytokin udskilt af en celle kan binde til den cytokin-secernerende celle og forblive som et cellemembranbundet cytokin. Det membranbundne cytokin binder til cytokinreceptoren på en målcelle og formidler dets virkninger på målcellen.

Følgende termer anvendes også til at beskrive virkningerne af cytokiner (fig. 13.2A til E).

jeg. Synergi:

To eller flere cytokiner kan virke på en celle. Når den kombinerede virkning af to eller flere cytokiner er større end additivvirkningerne af individuelle cytokiner, siges cytokinerne at have synergiske virkninger.

Fig. 13.1 A til D: Diagrammatisk repræsentation af cytokiner fra parakrin, autokrin, endokrinlignende og celle-til-celle.

(A) Autokrin handling:

Cytokinet, der udskilles af cellen, virker på selve den udskilte celle,

(B) Paracrine virkning:

Cytokinet udskilt af en celle virker på en anden nærliggende celle,

(C) Endokrine-lignende virkning:

Cytokinet, der udskilles af en celle, trænger ind i kredsløbet og virker på en celle langt væk fra den cytokin-udskillende celle, og

(D) Cell-til-celle kommunikation:

Cytokinet produceret af celle X forbliver bundet til cellemembranen i cellen X. En anden celle Y, der har receptorer til cytokinet binder til cytokinet på membranen i celle X. Denne binding sender signal ind i cellen Y

ii. Antagonisme:

To eller flere cytokiner kan virke på en celle. Når virkningerne af et cytokin hæmmer eller opvejer virkningerne af et andet cytokin, siges cytokinerne for at have antagonistiske virkninger.

iii. pleiotropi:

Et cytokin har forskellige virkninger på forskellige celletyper.

For eksempel har interleukin-4 (IL-4) produceret af TH - celle følgende effekter på forskellige celletyper:

en. Virkning på B-celle- Aktivering, proliferation og differentiering af B-celler.

b. Virkning på mastcelle- Proliferation af mastcelle.

c. Virkning på hukommelse B-celle - Induktion af klasseskift til IgE.

iv. Overflødig:

To eller flere cytokiner, der moderat lignende funktioner på en celle, siges at være overflødige.

v. Cascade induktion:

Cytokinet udskilt af en celletype aktiverer en anden celletype; den anden celletype udskiller på sin side et cytokin, der virker på en anden celletype.

Fig. 13.2A til E: Diagrammatisk repræsentation af pleiotropiske, synergiske, antagonistiske, redundante og kaskade induktionsaktioner af cytokiner.

(A) Pleiotropi:

Cytokinet IL-4 har forskellige virkninger på forskellige celler: IL-4 forårsager aktivering, differentiering og proliferation af B-celler; IL-4 forårsager proliferation af thymocyt; og IL-4 inducerer hukommelse B-celle til klasseomskiftning til IgE,

(B) Synergi:

Cytokinerne IL-4 og IL-5 virker på en celle samtidigt. De kombinerede virkninger af IL-4 og IL-5 er større end additivvirkningerne af individuelle cytokiner IL-4 og IL-5,

(C) Antagonisme:

Cytokiner IL-4 og IFNγ virker på en B-celle. Virkningen af ​​IFNγ på B-cellen forhindrer virkningen af ​​IL-4 på B-celle,

(D) Redundans:

Cytokinerne IL-2, IL-4 og IL-5, der virker på en B-celle, har lignende funktioner og

(E) Cascade induktion:

Cytokin IFNy udskilt af en aktiveret TH - celle virker på makrofag. Makrofagen udskiller igen cytokinet IL-12, som virker på aktiveret TH - celle. Ved binding til IL-12 udskiller den aktiverede TH - celle IFNγ, TNF, IL-2 og mange andre cytokiner

For eksempel udskiller aktiveret TH - celle interferon-gamma (IFNy)

IFNγ virker på makrofager

Makrofagerne producerer i sin tur interleukin-12

IL-12 cytokinen virker igen på T- H- celler for at producere mange andre cytokiner. Over 100 cytokiner er hidtil blevet identificeret. De fleste cytokiner er peptider eller glycoproteiner med molekylvægte (MW) mellem 6.000 og 60.000. De virker ved at binde til specifikke cytokinreceptorer til stede på overfladen af ​​celler. Cytokiner er ekstremt potente i meget lave koncentrationer ( 10-9 til 10- M ).

Halveringstiden for cytokiner er normalt meget kort. Derfor virker de i en meget begrænset periode efter at være udskilt Følgelig er cytokinerne sædvanligvis begrænset til kortere afstande fra de udskillende celler, og de fleste cytokiner virker over korte afstande på en autokrin eller parakrin måde.

Skønt en række celler kan udskille cytokiner, er T H- cellerne og makrofagerne de to vigtigste celletyper med hensyn til cytokinesekretion. Cytokinerne udskilt af TH - celler og makrofager påvirker næsten hele netværket af interagerende celler under et immunrespons (tabel 13.1).

Et vigtigt punkt bør tages i betragtning. En bestemt T-celle aktiveres kun af specifikt antigen. Ved specifik antigenstimulering udskiller den aktiverede T-celle cytokinerne. Cytokinerne binder til andre celletyper (såsom makrofager) og påvirker cellernes aktiviteter.

Selvom T-cellerne, som udskilles cytokinerne, er specifikke for et antigen, er cellerne, som cytokinerne virker på, ikke specifikke for antigenet, som initierede cytokinsekretionen, dvs. den cytokinaktiverede celle vil også virke mod et hvilket som helst andet antigen. (For eksempel trækker politimanden udløseren af ​​pistolen med en hensigt at ramme en fjende, men kuglerne, der kommer ud af en pistol, diskriminerer ikke nogen som ven eller fjende, og kuglerne rammer dem, der kommer over deres vej. Ligeledes cytokinen og cellen aktiveret af cytokinet differentierer ikke mellem antigenet, hvilket inducerede cytokinsekretionen og andre antigener).

Nu produceres mange cytokiner (som IL-2 og IFNy) i store mængder ved rekombinant DNA-teknologi og anvendes som terapeutiske midler til behandling af patienter.