Cytokines: functies en acties van cytokines (met figuren)

Cytokinen zijn oplosbare eiwitten of glycoproteïnemoleculen die worden uitgescheiden door een verscheidenheid aan cellen in reactie op een vreemd antigeen of een andere stimulus. Ze zijn voornamelijk betrokken bij het reguleren van de immuunreacties.

Vroeger werden de door lymfocyten uitgescheiden stoffen 'lymfocyten' genoemd en de stoffen afgescheiden door monocyten / macrofagen werden 'monokines' genoemd. Later werd gerealiseerd dat veel lymfokinen en monokinen worden uitgescheiden door een aantal celtypes anders dan lymfocyten en monocyten / macrofagen.

Vandaar dat de term cytokine nu de voorkeur heeft. Cytokine is een generieke naam die verwijst naar factoren die door cellen worden vrijgegeven. Gebaseerd op factoren zoals cytokine producerende cel- en cytokinefuncties, krijgen de cytokines ook andere namen.

ik. Veel cytokinen worden 'interleukinen' genoemd. De term interleukine geeft aan dat ze door sommige leukocyten worden uitgescheiden en op andere leukocyten inwerken.

ii. Sommige cytokinen zijn bekend onder gebruikelijke namen zoals 'interferon's' en 'tumornecrosefactoren.

iii. Een andere groep cytokinen worden groeifactoren genoemd.

iv. Een andere groep cytokinen wordt chemokine genoemd. Chemokine beïnvloedt chemotaxi's en enkele andere aspecten van leukocytgedrag. De chemokines spelen een belangrijke rol bij ontstekingen.

v. Een andere groep cytokinen worden kolonie-stimulerende factoren (CSF's) genoemd. CSF's zijn nodig voor de groei en differentiatie van bloedcellen uit hematopoietische stamcellen.

Cytokinen werken als intercellulaire boodschappers omdat een cytokine dat door één cel wordt uitgescheiden, op een andere cel inwerkt en de functies ervan beïnvloedt. Cytokine werkt als intercellulair-signalerend eiwit. Cytokinen reguleren lokale en systemische immuun- en ontstekingsreacties evenals wondgenezing, hematopoiese en vele andere biologische activiteiten.

Op basis van de cellen waarop de cytokinen werken, wordt beweerd dat de cytokinen autocriene of paracriene of endocriene acties hebben (Figuren 13.lA tot en met D).

Autocriene actie:

Het cytokine werkt op de cel, die de cytokine afscheidde.

Paracriene actie:

Het cytokine uitgescheiden door één cel werkt in op andere cellen die aanwezig zijn in de buurt van de cytokine-uitscheidende cel.

Endocrien-achtige actie:

Van de cytokinen wordt gezegd dat ze een endocriene werking hebben wanneer de uit cellen geproduceerde cytokinen in circulatie komen en cellen op verafgelegen delen van het lichaam beïnvloeden. Cytokine uitgescheiden door een cel kan binden aan de cytokine-uitscheidende cel en achterblijven als een celmembraan-gebonden cytokine. Het membraangebonden cytokine bindt aan de cytokinereceptor op een doelcel en medieert de effecten ervan op de doelwitcel.

De volgende termen worden ook gebruikt om de werking van cytokinen te beschrijven (Fig. 13.2A tot E).

ik. Synergy:

Twee of meer cytokines kunnen op één cel werken. Wanneer het gecombineerde effect van twee of meer cytokinen groter is dan de additieve effecten van individuele cytokinen, wordt gezegd dat de cytokinen synergetische effecten hebben.

13.1 A tot en met D: schematische weergave van paracriene, autocriene, endocriene, en cel-tot-cel communicatieve acties van cytokinen.

(A) Autocriene actie:

Het door de cel uitgescheiden cytokine werkt in op de afscheidende cel zelf,

(B) Paracriene actie:

Het cytokine uitgescheiden door één cel werkt in op een andere nabijgelegen cel,

(C) Endocriene actie:

Het cytokine uitgescheiden door een cel komt in de bloedsomloop en werkt in op een cel ver weg van de cytokine afscheidende cel, en

(D) Cel-cel communicatie:

Het door cel X geproduceerde cytokine blijft gebonden aan het celmembraan van de cel X. Een andere cel Y met receptoren voor het cytokine bindt aan het cytokine op het membraan van cel X. Deze binding zendt signaal naar de cel Y

ii. Antagonisme:

Twee of meer cytokines kunnen op één cel werken. Wanneer de effecten van één cytokine de effecten van een ander cytokine remmen of neutraliseren, wordt beweerd dat de cytokinen antagonistische effecten hebben.

iii. pleiotropie:

Een cytokine heeft verschillende acties op verschillende celtypen.

Interleukine-4 (IL-4) geproduceerd door TH- cellen heeft bijvoorbeeld de volgende effecten op verschillende celtypen:

een. Effect op B-cel - Activering, proliferatie en differentiatie van B-cellen.

b. Effect op mestcel- Proliferatie van mestcel.

c. Effect op geheugen B-cel Inductie van klasse-overschakeling op IgE.

iv. Overtollig:

Twee of meer cytokines die vergelijkbare functies op een cel modereren, worden als overbodig beschouwd.

v. Cascade-inductie:

Het cytokine uitgescheiden door één celtype activeert een tweede celtype; het tweede celtype scheidt op zijn beurt een cytokine af dat inwerkt op een ander celtype.

13.2A tot en met E: Schematische weergave van pleiotrope, synergische, antagonistische, overtollige en cascade inductieacties van cytokinen.

(A) Pleiotropie:

Het cytokine IL-4 heeft verschillende acties op verschillende cellen: IL-4 veroorzaakt activering, differentiatie en proliferatie van B-cellen; IL-4 veroorzaakt proliferatie van thymocyte; en IL-4 induceert geheugen B-cel naar klasse overschakeling naar IgE,

(B) Synergie:

De cytokinen IL-4 en IL-5 werken tegelijkertijd op één cel. De gecombineerde effecten van IL-4 en IL-5 zijn groter dan de additieve effecten van individuele cytokines IL-4 en IL-5,

(C) Antagonisme:

Cytokines IL-4 en IFNγ werken op een B-cel. Het effect van IFNγ op de B-cel voorkomt de werking van IL-4 op de B-cel,

(D) Redundantie:

De cytokinen IL-2, IL-4 en IL-5 die op een B-cel werken, hebben vergelijkbare functies, en

(E) Cascade-inductie:

Het cytokine IFNγ uitgescheiden door een geactiveerde TH- cel werkt in op macrofagen. De macrofaag scheidt op zijn beurt het cytokine IL-12 af, dat inwerkt op geactiveerde TH cellen. Na binding aan IL-12 scheidt de geactiveerde TH- cel IFNy, TNF, IL-2 en vele andere cytokinen af.

Bijvoorbeeld, geactiveerde THC scheidt interferon-gamma (IFNy)

IFNγ werkt op macrofagen

De macrofagen produceren op hun beurt interleukine-12

Het IL-12 cytokine werkt op zijn beurt op TH cellen om vele andere cytokinen te produceren. Tot nu toe zijn meer dan 100 cytokinen geïdentificeerd. De meeste cytokinen zijn peptiden of glycoproteïnen met molecuulgewichten (MW) tussen 6.000 en 60.000. Ze werken door zich te binden aan specifieke cytokinereceptoren die op het oppervlak van cellen aanwezig zijn. Cytokinen zijn extreem krachtig bij zeer lage concentraties ( 10-9 tot 10 -M ).

De halfwaardetijd van cytokines is meestal erg kort. Daarom handelen ze voor een zeer beperkte periode nadat ze zijn uitgescheiden; bijgevolg zijn de cytokinenwerkingen gewoonlijk beperkt tot kortere afstanden tot de uitscheidende cellen en de meeste cytokinen werken over korte afstanden op een autocriene of paracriene manier.

Hoewel een aantal verschillende cellen cytokines kan afscheiden, zijn de TH- cellen en macrofagen de twee belangrijkste celtypen met betrekking tot cytokinesecretie. De door TH- cellen en macrofagen uitgescheiden cytokinen beïnvloeden bijna het gehele netwerk van interagerende cellen tijdens een immuunrespons (Tabel 13.1).

Een belangrijk punt moet in gedachten worden gehouden. Een bepaalde T-cel wordt alleen geactiveerd door specifiek antigeen. Na specifieke antigeenstimulatie scheidt de geactiveerde T-cel de cytokinen af. De cytokinen binden aan andere celtypen (zoals macrofagen) en beïnvloeden de activiteiten van de cellen.

Hoewel de T-cellen, die de cytokinen afscheiden, specifiek zijn voor een antigeen, zijn de cellen waarop de cytokinen werken niet specifiek voor het antigeen, wat de cytokine-uitscheiding op gang heeft gebracht, dwz de cytokine-geactiveerde cel zal ook tegen elk ander antigeen inwerken. (De politieagent trekt bijvoorbeeld de trekker van het pistool met de intentie om een ​​vijand te raken, maar de kogels die uit een pistool komen discrimineren niemand als vriend of vijand en de kogels raken degene die hun weg tegenkomt. en de cel geactiveerd door het cytokine maakt geen onderscheid tussen het antigeen, dat de cytokine-uitscheiding induceerde, en andere antigenen).

Nu worden veel cytokinen (zoals IL-2 en IFNγ) in grote hoeveelheden geproduceerd door recombinante DNA-technologie en worden ze gebruikt als therapeutische middelen om patiënten te behandelen.