Cytokiner: Funksjoner og virkninger av cytokiner (med figurer)
Cytokiner er oppløselige proteiner eller glykoproteinmolekyler som utskilles av en rekke celler som svar på et fremmed antigen eller andre stimulanser. De er primært involvert i å regulere immunresponsene.
Tidligere ble stoffene som ble utsatt for lymfocytter, kalt "lymfocytter", og stoffene utskilt av monocytter / makrofager ble kalt "monokiner". Senere ble det innså at mange lymfokiner og monokiner blir utskilt av en rekke andre celletyper enn lymfocytter og monocytter / makrofager.
Derfor er uttrykket cytokin foretrukket nå. Cytokin er et generisk navn som refererer til faktorer som frigjøres av celler. Basert på faktorer som cytokinproduserende celle og cytokinfunksjoner, får cytokiner også andre navn.
Jeg. Mange cytokiner refereres til som "interleukiner". Begrepet interleukin indikerer at de utskilles av noen leukocytter og virker på andre leukocytter.
ii. Noen cytokiner er kjent med vanlige navn som "interferon" og "tumor nekrosefaktorer.
iii. En annen gruppe cytokiner kalles vekstfaktorer.
iv. En annen gruppe cytokiner kalles kjemokin. Chemokin påvirker kjemotransport og noen andre aspekter ved leukocytadferd. Chemokin spiller viktige roller i betennelse.
v. En annen gruppe cytokiner kalles kolonistimulerende faktorer (CSFs). CSFer kreves for vekst og differensiering av blodceller fra hematopoietiske stamceller.
Cytokiner fungerer som intercellulære budbringere fordi et cytokin utsatt av en celle virker på en annen celle og påvirker dens funksjoner. Cytokin virker som intercellulært signalprotein. Cytokiner regulerer lokale og systemiske immun- og inflammatoriske responser samt sårheling, hematopoiesis og mange andre biologiske aktiviteter.
Basert på cellene, på hvilke cytokiner virker, sies cytokinene å ha autokrine eller parakrine eller endokrine virkninger (fig. 13A til D).
Autokrin handling:
Cytokinet virker på cellen, som utskilt cytokinet.
Paracrine handling:
Cytokinet som utskilles av en celle, virker på andre celler som er tilstede i nærheten av den cytokin-utskillende cellen.
Endokrine-lignende handling:
Kytokinene sies å ha endokrine lignende virkninger når cytokinene som produseres fra celler, kommer inn i sirkulasjon og påvirker celler i fjerne deler av kroppen. Cytokin utskilt av en celle kan binde til cytokin-utskillende celle og forbli som et cellemembranbundet cytokin. Det membranbundne cytokinet binder seg til cytokinreseptoren på en målcelle og formidler dens effekter på målcellen.
Følgende termer brukes også til å beskrive virkningene av cytokiner (fig. 13.2A til E).
Jeg. Synergy:
To eller flere cytokiner kan virke på en celle. Når den kombinerte effekten av to eller flere cytokiner er større enn additiv virkningene av individuelle cytokiner, antas cytokiner å ha synergiske effekter.
Fig. 13.1 A til D: Diagrammatisk representasjon av parokrine, autokrine, endokrine-lignende og celle-til-celle kommunikative handlinger av cytokiner.
(A) Autokrin handling:
Cytokinet som utskilles av cellen, virker på den utskillende cellen selv,
(B) Parakrine handling:
Cytokinet som utskilles av en celle virker på en annen nærliggende celle,
(C) Endokrinlignende virkning:
Cytokinet som utskilles av en celle, går inn i sirkulasjonen og virker på en celle langt borte fra cytokin-utskillende celle, og
(D) Cell-til-celle-kommunikasjon:
Cytokinet fremstilt av celle X forblir bundet til cellemembranen i cellen X. En annen celle Y som har reseptorer for cytokinet binder til cytokinet på membranen i celle X. Denne bindingen sender signal til cellen Y
ii. antagonisme:
To eller flere cytokiner kan virke på en celle. Når effekten av en cytokin hemmer eller kompenserer virkningen av et annet cytokin, antas cytokiner å ha antagonistiske effekter.
iii. pleiotropi:
Et cytokin har forskjellige virkninger på forskjellige celletyper.
For eksempel har interleukin-4 (IL-4) produsert av TH- celle følgende effekter på forskjellige celletyper:
en. Virkning på B-celle- Aktivering, proliferasjon og differensiering av B-celler.
b. Effekt på mastcelle- Spredning av mastcelle.
c. Effekt på minne B-celle-Induksjon av klasseskifting til IgE.
iv. Overflødig:
To eller flere cytokiner som moderat lignende funksjoner på en celle, sies å være overflødige.
v. Kaskadeinduksjon:
Cytokinet som utskilles av en celletype aktiverer en andre celletype; Den andre celletypen avhenger i sin tur et cytokin som virker på en annen celletype.
Fig. 13.2A til E: Diagrammatisk fremstilling av pleiotropiske, synergiske, antagonistiske, redundante og kaskade-induksjonsvirkninger av cytokiner.
(A) Pleiotropi:
Cytokin IL-4 har forskjellige virkninger på forskjellige celler: IL-4 forårsaker aktivering, differensiering og proliferasjon av B-celler; IL-4 forårsaker proliferasjon av tymocyt; og IL-4 induserer minne B-celle til klassebryter til IgE,
(B) Synergi:
Cytokinene IL-4 og IL-5 virker på en celle samtidig. De kombinerte virkningene av IL-4 og IL-5 er større enn additiv virkningene av individuelle cytokiner IL-4 og IL-5,
(C) Antagonisme:
Cytokiner IL-4 og IFNy virker på en B-celle. Effekten av IFNy på B-cellen forhindrer virkningen av IL-4 på B-celle,
(D) Redundans:
Cytokinene IL-2, IL-4 og IL-5 som virker på en B-celle har lignende funksjoner, og
(E) Kaskadeinduksjon:
Cytokin IFNy utskilt av en aktivert TH- celle virker på makrofag. Makrofagen utskiller i sin tur cytokinet IL-12, som virker på aktivert T H- celle. Ved binding til IL-12 sekreterer den aktiverte TH- cellen IFNγ, TNF, IL-2 og mange andre cytokiner
For eksempel utsetter aktivert TH- celle interferon-gamma (IFNy)
↓
IFNγ virker på makrofager
↓
Makrofager produserer i sin tur interleukin-12
↓
IL-12-cytokinet virker igjen på T H- celler for å produsere mange andre cytokiner. Over 100 cytokiner har hittil blitt identifisert. De fleste cytokiner er peptider eller glykoproteiner med molekylvekter (MW) mellom 6000 og 60.000. De virker ved binding til bestemte cytokinreceptorer tilstede på overflaten av celler. Cytokiner er ekstremt potente ved svært lave konsentrasjoner (10 -9 til 10- M ).
Halveringstiden til cytokiner er vanligvis svært kort. Derfor handler de for en svært begrenset periode etter å ha blitt utsatt; Følgelig er cytokin-virkningene vanligvis begrenset til kortere avstander fra de utskillende cellene, og de fleste cytokiner virker over korte avstander på en autokrin eller parakrin måte.
Selv om en rekke celler kan utskille cytokiner, er T H- celler og makrofager de to viktigste celletyper med hensyn til cytokinesekresjon. Cytokinene utskilt av T H- celler og makrofager påvirker nesten hele nettverket av interaksjonelle celler under en immunrespons (tabell 13.1).
Et viktig poeng bør holdes i tankene. En bestemt T-celle aktiveres bare av spesifikt antigen. Ved spesifikk antigenstimulering utskiller den aktiverte T-cellen cytokinene. Cytokiner binder seg til andre celletyper (som makrofager) og påvirker cellens aktiviteter.
Selv om T-cellene, som utskilt cytokinene, er spesifikke for et antigen, er cellene cytokinene opptrer ikke spesifikke for antigenet, som initierte cytokinsekresjonen, dvs. den cytokinaktiverte cellen vil også virke mot noe annet antigen. (For eksempel trekker politimannen utløseren av pistolen med en intensjon om å slå en fiende. Men kulene som kommer ut av en pistol, diskriminerer ikke noen som venn eller fiende, og kulene treffer den som kommer over veien. På samme måte cytokin og cellen som aktiveres av cytokinet, skiller ikke mellom antigenet, som induserte cytokinsekresjonen og andre antigener).
Nå produseres mange cytokiner (som IL-2 og IFNy) i store mengder ved rekombinant DNA-teknologi og brukes som terapeutiske midler for å behandle pasienter.
