ZYTOKINE: FUNKTIONEN, TYPEN UND REZEPTOREN - BIOLOGIE - 2025

Das Zytokin oder die Zytokine sind kleine Signalproteine ​​(einige Autoren bezeichnen diese als Peptide), die viele biologische Funktionen regulieren, von denen viele mit dem Immunsystem, der Hämatopoese, der Gewebereparatur und der Zellproliferation zusammenhängen.

Der Begriff "Zytokin" gruppiert eine große Anzahl von Proteinen, die sehr unterschiedliche strukturelle und funktionelle Eigenschaften aufweisen, und bedeutet mehr oder weniger "von Zellen produzierte Faktoren", da ihre Synthese nicht auf einen einzelnen Zelltyp im Körper beschränkt ist.

Ciokine-Release-Prozess (Quelle: www.scientificaimations.com / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) über Wikimedia Commons)

Diese Proteine ​​werden in hohen Konzentrationen von verschiedenen Zelltypen in Tieren produziert und sekretiert und können benachbarte Zellen beeinflussen, weshalb sie "parakrine" Signalfunktionen ausüben sollen.

Sie können auch aus der Ferne wirken, indem sie die Sekretion löslicher Faktoren in den Blutkreislauf induzieren (endokrine oder systemische Funktion), und sie können sogar direkt auf die Zelle wirken, die sie synthetisiert (autokrine Funktion).

Zytokine werden als "Symbole" einer Fachsprache angesehen, deren Bedeutung vom Kontext abhängt, in dem sie ausgedrückt und von einem Ort zum anderen gesendet werden.

Die ersten beschriebenen Zytokine waren Lymphokine, lösliche Produkte, die von Lymphozyten als Reaktion auf polyklonale und spezifische Antigene produziert wurden; Diese stellen eine wichtige Gruppe von Immunantwortfaktoren dar.

Zytokinfunktionen

Zytokine sind lösliche Glykoproteine ​​(sie sind nicht vom Immunglobulintyp) von geringer Größe (bis zu 40 kDa), die von verschiedenen Zelltypen im Körper produziert und freigesetzt werden. Sie können lokale oder entfernte Wirkungen haben, die sie in Spitzen- oder nanomolaren Konzentrationen ausüben.

Kommunikation im Immunsystem

Die bemerkenswerteste Funktion von Zytokinen ist ihre Beteiligung an der Kommunikation zwischen den verschiedenen Komponenten des Immunsystems und der Informationsaustausch zwischen diesen Komponenten und den anderen Körperzellen (interzelluläre Signalübertragung).

Mit anderen Worten, praktisch alle Immunfunktionen hängen von der biologischen Aktivität dieser systemischen "Botenstoffe" ab.

Zytokine weisen ein breites Spektrum an immunologischen Funktionen auf, sowohl Effektor- als auch Regulationsfunktionen, und ihre Wirkungen auf der Ebene von Geweben und biologischen Systemen in den meisten Organismen, in denen sie produziert werden, können äußerst umfangreich und komplex sein.

Sie sind so wichtige immunologische Effektoren, dass die Art des Zytokins, das während der Immunantwort auf einen Stimulus produziert wird, anfänglich bestimmt, ob die Antwort zytotoxisch, humoral, zellulär oder allergisch ist.

Verteidigung gegen Viren

Sie sind stark an entzündlichen Prozessen und an der Abwehr von Infektionen viralen Ursprungs beteiligt. Sie sind an der Präsentation von Antigenen, an der Differenzierung des Knochenmarks, an der Aktivierung und Rekrutierung von Zellen, an der Expression von Zelladhäsionsmolekülen usw. beteiligt.

Somit sind Zytokine nicht nur an der Immunabwehr des Körpers beteiligt, sondern auch an "normalen", physiologischen und metabolischen Prozessen, wodurch sowohl Aspekte des zellulären als auch des organischen Lebens integriert werden.

Wachstumsfaktoren

Viele Autoren gehen davon aus, dass sich diese Proteine ​​als Wachstumsfaktoren verhalten, da Vertreter wie Tumornekrosefaktor (TNF), Lymphokine, Interleukine und Interferone (IFNs) aktiv mit Zellproliferation, Tod, Differenzierung und Entwicklung in Zusammenhang stehen verschiedene Körperkontexte.

Dieses Video zeigt eine Animation, in der ein Makrophagen Bakterien aufnimmt und später Zytokine freisetzt:

Zytokine und Hormone?

Verschiedene Wissenschaftler machen eine Analogie zwischen Zytokinen und Hormonen, aber dies ist aus einigen wichtigen Gründen nicht ganz richtig:

- Hormone werden von hochspezialisierten Geweben synthetisiert und freigesetzt, während Zytokine von einer großen Anzahl verschiedener Zellen im Körper produziert werden.

- Hormone sind das primäre synthetische Produkt der spezialisierten Zellen, die sie produzieren, während Zytokine nur eine geringe Menge der von einer Zelle synthetisierten Produkte darstellen.

- Die Expression von Hormonen erfolgt als Reaktion auf homöostatische Kontrollsignale (von denen einige vom Tageszyklus abhängen), Zytokine hingegen werden nur dann exprimiert, wenn sie durch Ereignisse, die für das Zellleben "schädlich" sind, spezifisch stimuliert werden.

Arten von Zytokinen

Viele Zytokine wurden ursprünglich nach ihren wichtigsten biologischen Funktionen beschrieben, heute sind sie jedoch hauptsächlich durch ihre Struktur gekennzeichnet, da sie eine große Vielfalt von Funktionen ausüben können, die in einem kurzen Epitheton schwer zusammenzufassen sind.

Die derzeitige Klassifizierung dieser Proteine ​​hängt jedoch von mehreren Parametern ab: Einige wurden gemäß der "numerischen Reihenfolge" ihrer Entdeckung, gemäß einer bestimmten funktionellen Aktivität, gemäß ihrer Beteiligung an Entzündungsreaktionen gemäß identifiziert seinen primären zellulären Ursprung und entsprechend seiner strukturellen Ähnlichkeit mit anderen verwandten Molekülen.

Somit teilen Mitglieder einer "Superfamilie" von Zytokinen Eigenschaften wie Sequenzhomologien, reziproke Rezeptorsysteme usw., obwohl dies nicht unbedingt strukturelle Ähnlichkeit ist. Einige Familien sind bekannt:

- Die TNF-Familie - TNF-Rezeptoren (Tumornekrosefaktor), zu denen immunregulatorische Zytokine wie Tumornekrosefaktor (TNF), Lymphotoxine und einige zelluläre Liganden wie CD40L gehören (vermittelt die Aktivierung von B- und T-Lymphozyten) ) und FasL oder CD95 (fördert den programmierten Zelltod).

- Die IL-1 / IL-1-Rezeptor (Interleukin) -Familie, eine Gruppe, in der die Zytokine IL-1β, IL-1α, IL-18, IL-33 und IL-36 sowie Rezeptorantagonisten klassifiziert sind. bekannt als IL-1RA, IL-38 und das entzündungshemmende Zytokin IL-37 (vermittelt physiologische und Abwehrfunktionen).

- Zur IL-1 / IL-1-Rezeptorfamilie gehören auch Toll-like-Rezeptoren (TLRs), die als Moleküle des angeborenen Immunsystems zur Erkennung molekularer Muster im Zusammenhang mit Arten fungieren mikrobiell.

Bestimmte Texte verwandter wissenschaftlicher Literatur gruppieren Zytokine nach ihrer Produktionsstelle in "von mononukleären Phagozyten abgeleitete Zytokine" und "von T-Lymphozyten abgeleitete Zytokine". Sie trennen sie auch in Bezug auf die Reaktionen, die sie vermitteln: zytotoxisch (antiviral und gegen Krebs), humoral, zellulär oder allergisch; zusätzlich zu denen, die immunsuppressiv sind.

- Entsprechend der Entzündungsreaktion

Je nachdem, ob sie Entzündungsreaktionen oder -reaktionen fördern oder nicht, werden Zytokine in entzündungsfördernde und entzündungshemmende Zytokine eingeteilt.

Entzündungsfördernde Zytokine

Die durch diese Zytokine vermittelte Entzündung besteht aus einer Kaskade der Expression von Genprodukten, die normalerweise bei einem gesunden Menschen nicht exprimiert werden.

Obwohl bestimmte Endotoxine und andere "entzündliche" Produkte die Expression dieser "entzündungsfördernden" Gene auslösen können, sind die Zytokine IL-1 und TNF und sogar IFN-γ-Interferon bei ihrer Stimulation besonders wirksam die angeblich die wichtigsten proinflammatorischen Zytokine sind.

Struktur des menschlichen Beta-Inferterons (Quelle: via Wikimedia Commons)

Unabhängig davon, ob der Entzündungsprozess durch Infektion, Trauma, Ischämie, aktivierte T-Zellen oder ein Toxin ausgelöst wurde, wirken diese beiden Moleküle synergistisch, um die Kaskade von Entzündungsmediatoren auszulösen.

Entzündungshemmende Zytokine

Im Gegensatz dazu blockieren diese Proteine ​​den Entzündungsreaktionsprozess oder unterdrücken die Intensität, mit der er auftritt. Teil dieser Gruppe sind die Interleukine IL-4, IL-10, IL-13 und der transformierende Wachstumsfaktor (TGF) -β (der die Produktion von IL-1 und TNF blockiert).

Es gibt auch IL-6 - produziert von B-Zellen, T-Zellen und Monozyten - und IL-11 - produziert von Stromazellen und Fibroblasten.

Auf der Grundlage des oben Gesagten wird gesagt, dass die Entwicklung einer Krankheit (entweder kurz- oder langfristig) in hohem Maße vom „Gleichgewicht“ zwischen den Wirkungen entzündungsfördernder und entzündungshemmender Zytokine abhängt.

Tatsächlich legen einige Untersuchungen nahe, dass die Anfälligkeit für bestimmte Krankheiten genetisch durch das Gleichgewicht in der Expression der Gene bestimmt wird, die die beiden Arten von Zytokinen codieren.

Ein pathologischer Zustand schreitet dann fort, wenn entzündungshemmende Mediatoren eine Kontrolle bereitstellen, die nicht ausreicht, um die entzündungsfördernde Aktivität zu blockieren (bei Krankheiten, die vom Immunsystem kontrolliert werden), oder wenn die Kontrolle übertrieben ist und die Immunantwort hemmt, was dazu führt, dass der Wirt sie hat das Risiko einer systemischen Infektion.

Empfänger

Ein wesentlicher Teil der Funktion eines Zytokins ist seine Wechselwirkung und Assoziation mit einem Rezeptorpaar (Ligand-Rezeptor-Wechselwirkung).

Einige Autoren klassifizieren Zytokine nach der Art des Rezeptors, an den sie binden. Dies können sein:

- Typ I (aus der Hämatopoietinfamilie)

- Typ II (aus der Interferonfamilie)

- Die Familie der Rezeptoren von TNF-Proteinen (Tumornekrosefaktor)

- IL-1-Rezeptoren

- Gebührenpflichtige Rezeptoren

- IL-17-Rezeptoren

- Tyrosinkinase-Rezeptoren

- Familie transformierender Wachstumsfaktorrezeptor-Serinkinasen

Typ I (aus der Hämatopoietinfamilie)

Hormone (Erythropoietin (EPO), Thrombopoietin (TPO) und Leptin) und Zytokine wie Granulozytenkolonie-stimulierende Faktoren (G-CSFs), die Stimulanzien von Makrophagen-Granulozytenkolonien (GM-CSFs) und die Interleukine IL-2 bis IL-7, IL-9, IL-11 bis IL-13, IL-15, IL-21, IL-23, IL-27, IL- 31 und IL-35.

Diese "Typ I" -Zytokine zeichnen sich durch die Ähnlichkeit aus, die sie in ihren Sequenzen teilen, da jede vier antiparallele Alpha-Helices mit zwei Verbindungen oder Schleifen enthält, eine kurze und eine lange, die strukturell in einer "Up-Up-Konfiguration" angeordnet "sind. "Und" runter-runter ".

Typ II (aus der Interferonfamilie)

Diese Rezeptoren sind durch Interferon IFN-α / β, IFN-γ, Interleukine IL-10, IL-19, IL-20, IL-22, IL-24, IL-26 und IL-28 an IL- gebunden. 30.

Sie sind Heterodimere, die aus zwei Untereinheiten bestehen, die als IFNAR1 und IFNAR2 bekannt sind und die Ähnlichkeit mit einigen Motivsequenzen in Typ I-Rezeptoren aufweisen. Sie arbeiten hauptsächlich mit antiviralen Zytokinen.

IL-1 und Toll-like Rezeptoren (TLR)

Sie sind mit Reaktionen verbunden, die durch Interleukin IL-1α / β, IL-18, IL-33 und IL-36 auf IL-38 ausgelöst werden.

Transformierende Wachstumsfaktorrezeptor-Serinkinase-Familie

Diese Familie von Zytokinrezeptoren hängt mit der Reaktion der Proteine ​​TGF-β1, TGF-β2 und TGF-β3 zusammen, die von T-Zellen, Makrophagen und anderen Zellen im Körper produziert werden.

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