Цитокины хемокины и воспаление
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 9 июля 2019;
проверки требуют 4 правки.
Цитокины — небольшие пептидные информационные молекулы.
Цитокины имеют молекулярную массу, не превышающую 30 кD.
Цитокин выделяется на поверхность клетки А и взаимодействует с рецептором находящейся рядом клетки В. Таким образом, от клетки А к клетке В передается сигнал, который запускает в клетке В дальнейшие реакции.
Их основными продуцентами являются лимфоциты.
Кроме лимфоцитов их секретируют макрофаги, гранулоциты, ретикулярные фибробласты, эндотелиальные клетки и другие типы клеток.
Они регулируют межклеточные и межсистемные взаимодействия, определяют выживаемость клеток, стимуляцию или подавление их роста, дифференциацию, функциональную активность и апоптоз, а также обеспечивают согласованность действия иммунной, эндокринной и нервной систем в нормальных условиях и в ответ на патологические воздействия.
Термин предложен Стэнли Коэном (англ. S. Cohen) в 1974 г.[1]
Цитокины активны в очень малых концентрациях. Их биологический эффект на клетки реализуется через взаимодействие со специфическим рецептором, локализованным на клеточной цитоплазматической мембране. Образование и секреция цитокинов происходит кратковременно и строго регулируется.
Все цитокины, а их в настоящее время известно более 30, по структурным особенностям и биологическому действию делятся на несколько самостоятельных групп. Группировка цитокинов по механизму действия позволяет разделить цитокины на следующие группы:
- провоспалительные, обеспечивающие мобилизацию воспалительного ответа (интерлейкины 1,2,6,8, ФНОα, интерферон γ);
- противовоспалительные, ограничивающие развитие воспаления (интерлейкины 4,10, TGFβ);
- регуляторы клеточного и гуморального иммунитета — (естественного или специфического), обладающие собственными эффекторными функциями (противовирусными, цитотоксическими).
Спектры биологических активностей цитокинов в значительной степени перекрываются: один и тот же процесс может стимулироваться в клетке более чем одним цитокином. Во многих случаях в действиях цитокинов наблюдается синергизм. Цитокины — антигеннеспецифические факторы, поэтому специфическая диагностика инфекционных, аутоиммунных и аллергических заболеваний с помощью определения уровня цитокинов невозможна. Но определение их концентрации в крови даёт информацию о функциональной активности различных типов иммунокомпетентных клеток; о тяжести воспалительного процесса, его переходе на системный уровень и о прогнозе заболевания.
Цитокины регулируют активность гормональной оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники:[2] например, Интерлейкин 1, воздействуя на гипоталамус, усиливает синтез кортиколиберина, что, в свою очередь, повышает выработку АКТГ.
См. также[править | править код]
- Фактор некроза опухоли (ФНО, англ. TNF)
- Фактор переноса
- Остеопонтин
Примечания[править | править код]
Ссылки[править | править код]
- Научно-практический журнал «Цитокины и Воспаление»
- Цитокины — причина парадонтита (недоступная ссылка)
- Все о цитокинах — Иммунинфо
Цитокины против хемокинов
Если вы студент-медик, изучающий клеточную биологию, то, вероятно, вы слышали о цитокинах и хемокинах и о уникальной роли, которую они играют в увеличении естественной защиты организма. Человеческий организм был разработан для борьбы с широким спектром заболеваний, особенно тех, которые связаны с такими чужеродными организмами, как бактерии. Цитокины были ошибочно приняты за хемокины и наоборот, потому что они оба связаны с иммунной системой. Важно различать их, чтобы оценить сложность человеческого тела, а также наблюдать за тем, как он защищает от угроз со стороны окружающего мира. Интересно также отметить, что взаимодействие цитокинов и хемокинов не ограничивается человеческим телом, потому что другие млекопитающие также имеют их в своих системах защиты.
Цитокины и хемокины имеют одно сходство: это белки, произведенные клетками, связанными с иммунной системой. Как только инфекция обнаруживается в организме человека, клетки выделяют цитокины, которые, в свою очередь, вызывают лейкоциты, которые обычно известны как лейкоциты. Цитокины также ответственны за исцеление раны непосредственно через клетки крови, называемые эндотелием и коагулирующими ферментами. Иностранные организмы уничтожаются лейкоцитами, а клетки кожи закрывают рану, заменяя потерянные кровеносные сосуды и коллаген.
Этот процесс необходим для уменьшения воспаления и усиления процесса заживления любых открытых ран внутри или снаружи тела. Разница между ними лежит в их функции. Хотя оба они стремятся повысить иммунитет организма, они могут быть назначены на разные задачи. «Цитокин» является общим термином для молекул белка мессенджера, которые смягчают естественную защиту организма. С другой стороны, хемокины представляют собой уникальный тип цитокинов, которые фокусируются на миграции лейкоцитов на поврежденные или инфицированные части тела.
Хемокины специально приспособлены для хемотаксиса, также известного как направление движения клеток в направлении к месту назначения. Хемокины развязывают мощь белых кровяных клеток на участках, инфицированных микроорганизмами, а также клетках, которые могут быть подвергнуты риску заражения. Этот особый процесс гарантирует, что инфекция не будет распространяться по всему телу. Хемокины реагируют сразу же после обнаружения патогенов. Без них иммунный процесс будет беззубым, потому что белые кровяные клетки не будут эффективно направлены в зону беспокойства. Инфекция, которая достигает других частей тела, может вызвать осложнения и более сильный иммунный ответ, такой как лихорадка. Когда организм избавляется от патогенов, процесс заживления опосредуется цитокинами. Существуют и другие типы цитокинов, называемые молекулами интерлейкина, которые также укрепляют иммунную систему путем умеренного исцеления, определения степени лихорадки и, самое главное, заживления ран.
Резюме:
Цитокины и хемокины являются белками, которые регулируют процессы иммунной системы. Они ценны, когда речь заходит о борьбе с болезнями. Они считаются белками-мессенджерами, которые вызывают различные процессы в организме в попытке предотвратить заражение и залечить раны.
Цитокины вызывают образование белых кровяных клеток, а также коагулирующий ответ, который направлен на излечение поврежденной области. Этот процесс ускоряет процесс заживления ран внутри или снаружи тела.
Разница между цитокинами и хемокинами заключается в их функции. Хемокин является особым типом цитокинов, основная цель которого состоит в том, чтобы направлять лейкоциты в пораженный участок, процесс, известный как хемотаксис. Лейкоциты вместе с лимфоцитами уничтожают любые чужеродные микроорганизмы, которые могут вызывать инфекцию. Они избавляются от этих патогенов, чтобы они не распространялись по всему телу. Когда патогены удаляются, процесс заживления начинается благодаря цитокинам.
Хемоки́ны (англ. chemokines от chemotactic cytokine) — большое семейство структурно-гомологичных цитокинов, которые стимулируют передвижение лейкоцитов и регулируют их миграцию из крови в ткани. У человека имеется около 50 хемокинов, которые представляют собой полипептиды массой от 8 до 10 кДа, содержащие две дисульфидные связи[1]. Выделяют четыре основных группы хемокинов: CXC, CC, CX3C и C. Действие всех хемокинов опосредовано взаимодействием с особыми рецепторами хемокинов, которые представляют собой связанные с G-белками трансмембранные рецепторы. Хемокиновые рецепторы встречаются только на поверхности клеток-мишеней, которыми выступают различные лимфоциты[2].
Структура[править | править код]
Хемокины образуют характерную структуру «греческий ключ», стабилизированную дисульфидными связями между консервативными остатками цистеина
Для хемокинов характерен ряд структурных особенностей. Все представители этого семейства представляют собой относительно маленькие полипептиды массой от 8 до 10 кДа. Они идентичны друг другу примерно на 20—50 % по аминокислотным последовательностями и гомологичны[en] друг другу. Общим для хемокинов является наличие нескольких консервативных аминокислотных остатков, которые играют ключевую роль в поддержании их пространственной структуры. Это, прежде всего, четыре остатка цистеина, которые образуют друг с другом дисульфидные связи, так что молекула хемокина приобретает характерную структуру, известную как «греческий ключ». Внутримолекулярные дисульфидные связи, как правило, образуются между первым и третьим, а также вторым и четвёртым остатками цистеина (номера даны по тому, в каком порядке они встречаются по ходу полипептидной цепи от N-конца к C-концу). Как правило, хемокины первоначально синтезируются в виде пропептидов (пептидов-предшественников), начинающихся с сигнального пептида длиной около 20 аминокислотных остатков (а. о.). При выделении хемокинов из клетки сигнальный пептид удаляется, и хемокин становится зрелой функциональной молекулой. В молекуле хемокина первые два остатка цистеина, образующие внутримолекулярные дисульфидные связи, располагаются недалеко от N-конца близко друг к другу, третий остаток цистеина находится в центральной части полипептидной цепочки, а четвёртый — вблизи C-конца (у хемокинов семейства C на N-конце присутствует только один остаток цистеина). После двух первых остатков цистеина в молекуле хемокина находится петля, состоящая из приблизительно 10 а. о. и известная как N-петля. После неё идёт спираль типа 310[en] из одного витка, три β-листа и концевая α-спираль. Эти спирали и листы соединяются петлевидными участками, известными как 30s-, 40s- и 50s-петли. Третий и четвёртый остатки цистеина располагаются в петлях 30s и 50s соответственно[3].
Функции[править | править код]
По выполняемым функциям хемокины подразделяют на две группы[4]:
- Гомеостатические, или базальные, хемокины постоянно вырабатываются некоторыми тканями и необходимы для базальной миграции лейкоцитов. К числу гомеостатических хемокинов относятся CCL14[en], CCL19[en], CCL20[en], CCL21[en], CCL25[en], CCL27[en], CXCL12 и CXCL13[en]. Впрочем, некоторые гомеостатические хемокины могут работать и как воспалительные, например, CCL20[4].
- Воспалительные хемокины выделяются при патологических состояниях под действием провоспалительных стимулов, таких как интерлейкин IL-1, фактор некроза опухоли α (TNF-α), липополисахариды и вирусы. Воспалительные хемокины активно участвуют в воспалительном ответе, привлекая иммунные клетки к очагу воспаления. Примером воспалительных хемокинов могут служить CXCL8, CCL2, CCL3[en], CCL4[en], CCL5[en], CCL11[en] и CXCL10[en][5].
Главная функция хемокинов заключается в управлении миграцией лейкоцитов (хоумингом[en]) в нужные ткани. Гомеостатические хемокины образуются в тимусе и лимфоидных тканях. Наиболее хорошо гомеостатическую функцию хоуминга иллюстрируют хемокины CCL19 и CCL21, которые экспрессируются в лимфатических узлах и лимфатическими эндотелиальными клетками, а их рецептор[en] — CCR7 — экспрессируется клетками органа, в который нужно направить лейкоциты. С их помощью в ходе адаптивного иммунного ответа антигенпрезентирующие клетки привлекаются в лимфоузлы. Другой рецептор гомеостатических хемокинов, CCR9, направляет лейкоциты к кишечнику, CCR10[en] — к коже, а CXCR5 способствует миграции B-лимфоцитов в лимфоузлы. Гомеостатический хемокин CXCL12, также известный как SDF-1, постоянно продуцируется костным мозгом и способствует пролиферации предшественников B-лимфоцитов в нём[6][7].
Воспалительные хемокины образуются в больших количествах в ходе инфекции или при повреждении тканей и обеспечивают миграцию воспалительных лейкоцитов в поражённую область. Типичным примером воспалительного хемокина может служить CXCL8, который функционирует как хемоаттрактант для нейтрофилов[7].
Хемокины, образуемые клетками определённой ткани, связываются с молекулами гепарансульфата[en] на эндотелиальных клетках, выстилающих посткапиллярные венулы. Благодаря этому хемокины могут быть встречены лейкоцитами, которые связаны с эндотелиальными клетками посредством молекул адгезии. Благодаря связи с эндотелием достигается высокая локальная концентрация хемокинов, вследствие чего они получают возможность связаться с рецепторами хемокинов на лейкоцитах. Связывание хемокинов с рецепторами на поверхности лейкоцитов усиливает их адгезию к эндотелиальным клеткам, что необходимо для дальнейшего выхода лейкоцита из сосуда во внешнюю ткань. Кроме того, хемокины, продуцируемые внесосудистыми тканями, образуют градиент концентрации, по которому лейкоциты движутся по ткани к очагу воспаления (этот процесс называют хемокинезом[en])[8].
Хемокины играют важную роль в развитии лимфоидных органов. Именно при помощи хемокинов B- и T-лимфоциты занимают строго определённые зоны в пределах лимфатического узла[9].
Рецепторы[править | править код]
Рецепторы хемокинов относятся к числу рецепторов группы GPCR. Рецепторы этой группы активируют клеточный ответ посредством взаимодействия с тримерными[en] G-белками. G-белки, в свою очередь, стимулируют перестройки цитоскелета, полимеризацию актиновых и миозиновых филаментов, что в итоге увеличивает подвижность клетки. Кроме того, при связывании хемокинов с рецепторами меняется конформация поверхностных интегринов клетки и увеличивается сродство интегринов к их лигандам. Лейкоциты разных типов экспрессируют разные комбинации хемокиновых рецепторов, что обусловливает различные пути миграции лейкоцитов. Рецепторы хемокинов экспрессируются во всех лейкоцитах, однако наибольшее их количество и разнообразие присуще T-лимфоцитам. Некоторые рецепторы хемокинов, такие как CCR5 и CXCR4, служат корецепторами для вируса иммунодефицита человека[1].
Классификация[править | править код]
На основании количества и расположения N-концевых остатков цистеина хемокины подразделяют на четыре семейства, причём хемокины разных семейств кодируются разными кластерами генов. Два самых крупных семейства — это CC (или β) хемокины, у которых два первых остатка цистеина располагаются непосредственно рядом друг с другом, и CXC (или α) хемокины, у которых они разделены одним аминокислотным остатком. Хемокины семейства C имеют один остаток цистеина на N-конце, а у хемокинов семейства CX3C два остатка цистеина на N-конце разделены тремя аминокислотными остатками. Как правило, за привлечение нейтрофилов отвечают хемокины семейства CXC, моноциты чаще всего мигрируют под действием хемокинов CC, а миграция лимфоцитов зависит от хемокинов CXC и CC[1].
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 3 Abbas, Lichtman, Pillai, 2015, p. 39.
- ↑ Rubin B. S., King J. C. A relative depletion of luteinizing hormone-releasing hormone was observed in the median eminence of young but not middle-aged rats on the evening of proestrus. (англ.) // Neuroendocrinology. — 1995. — September (vol. 62, no. 3). — P. 259—269. — doi:10.1159/000127012. — PMID 8538863. [исправить]
- ↑ Fernandez E. J., Lolis E. Structure, function, and inhibition of chemokines. (англ.) // Annual Review Of Pharmacology And Toxicology. — 2002. — Vol. 42. — P. 469—499. — doi:10.1146/annurev.pharmtox.42.091901.115838. — PMID 11807180. [исправить]
- ↑ 1 2 Zlotnik A., Burkhardt A. M., Homey B. Homeostatic chemokine receptors and organ-specific metastasis. (англ.) // Nature Reviews. Immunology. — 2011. — 25 August (vol. 11, no. 9). — P. 597—606. — doi:10.1038/nri3049. — PMID 21866172. [исправить]
- ↑ Zlotnik A., Yoshie O. The chemokine superfamily revisited. (англ.) // Immunity. — 2012. — 25 May (vol. 36, no. 5). — P. 705—716. — doi:10.1016/j.immuni.2012.05.008. — PMID 22633458. [исправить]
- ↑ Le Y., Zhou Y., Iribarren P., Wang J. Chemokines and chemokine receptors: their manifold roles in homeostasis and disease. (англ.) // Cellular & Molecular Immunology. — 2004. — April (vol. 1, no. 2). — P. 95—104. — PMID 16212895. [исправить]
- ↑ 1 2 Graham G. J., Locati M. Regulation of the immune and inflammatory responses by the ‘atypical’ chemokine receptor D6. (англ.) // The Journal Of Pathology. — 2013. — January (vol. 229, no. 2). — P. 168—175. — doi:10.1002/path.4123. — PMID 23125030. [исправить]
- ↑ Abbas, Lichtman, Pillai, 2015, p. 39—41.
- ↑ Abbas, Lichtman, Pillai, 2015, p. 31, 41.
Литература[править | править код]
- Abul K. Abbas, Andrew H. Lichtman, Shiv Pillai. Cellular and Molecular Immunology : [англ.]. — Philadelphia : Elsevier Saunders, 2015. — ISBN 978-0-323-22275-4.
Цитокины – это обширное семействе биологически активных пептидов, которые обладают гормоноподобным действием и обеспечивают взаимодействие клеток иммунной, кроветворной, эндокринной и нервной систем.
В зависимости от клеток-продуцентов различают интерлейкины, монокины и лимфокины. Совокупность цитокинов иммунной системы образует «каскад цитокинов». Антигенная стимуляция приводит к секреции цитокинов «первого поколения» — фактора некроза опухоли α, интерлейкинов -1 β и — δ, которые индуцируют биосинтез центрального регуляторного цитокина ИЛ-2, а также ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-5, γ-интерферона (цитокинов второго поколения). В свою очередь цитокины второго поколения влияют на биосинтез ранних цитокинов. Такой принцип действия позволяет вовлекать в реакцию все возрастающее число клеток.
Основными продуцентами цитокинов являются Т-хелперы и макрофаги.
В процессе роста и дифференцировки клеток крови, а также развития иммунною ответа происходит модуляция (индукция, усиление, ослабление) экспрессии рецепторов, в результате чего меняется способность той или иной клетки отвечать на определенный цитокин. Модуляторами экспрессии рецепторов нередко служат цитокины, причем в некоторых случаях цитокин способен изменять экспрессию собственного рецептора.
Основные свойства цитокинов:
- синтезируются в процессе иммунного ответа;
- регулируют процесс иммунною ответа;
- проявляют активность при очень низких концентрациях;
- являются факторами роста и дифференцировки клеток;
- способны выполнять несколько функций в широком круге тканей и клеток (плейотропный эффект);
- способны оказывать сходные биологические эффекты (феномен дублирования);
- могут продуцироваться самыми разнообразными клетками.
К провоспалительным цитокинам относятся ИЛ-1β, ИЛ-2, ИЛ-6, ИЛ-8, γ-ИФН, ФНО-α, а к антивоспалительным — ИЛ-4, ИЛ-10, ИЛ-13.
Сегодня выделяют такие классы цитокинов:
- интерлейкины (выполняющие многочисленные функции);
- интерфероны (ограничивают распространение внутриклеточных инфекций и оказывают иммунорегуляторный эффект);
- колониестимулирующие факторы (регулируют дифференцировку и деление предшественников лейкоцитов);
- хемокины (репетируют миграцию клеток в очаг воспаления);
- факторы некроза опухоли (оказывают провоспалительный эффект и опосредуют индукцию апоптоза скомпрометированных клеток);
- факторы роста (регулируют пролиферацию разнообразных клеток, что способствует заживлению ран и восполнению дефектов, причиненных воспалением).
см. Интерлейкины
Колониестимулирующие факторы
Гранулоцит-макрофаг колониестимулирующий фактор α
Гранулоцит-макрофаг колониестимулирующий фактор α (GM-CSF-α) наряду с ИЛ-3 относится к ранним полипотентным гемопоэтическим факторам. Поддерживает клональный рост костномозговых предшественников гранулоцитов-макрофагов. Клетками-мишенями GM-CSF служат также зрелые гранулоциты, моноциты, эозинофилы. Он стимулирует антимикробную и противоопухолевую активность нейтрофилов, эозинофилов и макрофагов, индуцирует биосинтез ими некоторых цитокинов (ФНО- α, ИЛ-1, M-CSF). GM-CSF ингибирует миграцию нейтрофилов, способствуя их накоплению в зоне воспаления. Продуцентами GM-CSF являются стимулированные Т-лимфоциты, моноциты, фибробласты, эндотелиальные клетки.
Гранулоцит-колониестимулирующий фактор
Гранулоцит-колониестимулирующий фактор (G-CSF) является более поздним гемопоэтическим фактором, чем GM-CSF. Стимулирует рост колоний почти исключительно гранулоцитов и активирует зрелые нейтрофилы. Секретируется макрофагами, фибробластами, клетками эндотелия и стромы костного мозга. Клиническое применение G-CSF направлено на восстановление числа нейтрофилов в крови при лейкопении.
Макрофаг-колониестимулирующий фактор
Макрофаг-колониестимулирующий фактор (M-CSF) стимулирует роет макрофагальных колоний из костномозговых предшественников. Вызывает пролиферацию и активирует зрелые макрофаги, индуцируя биосинтез ими ИЛ-1β, G-CSF, интерферонов, простагландинов, усиливая их цитотоксичность по отношению к инфицированным и опухолевым клеткам. Продуцентами цитокина являются фибробласты, эндотелиальные клетки и лимфоциты.
Эритропоэтин
Эритропоэтин является основным цитокином, регулирующим образование эритроцитов из незрелых костномозговых предшественников Основным органом, в котором происходит образование эритропоэтина в процессе неонатального развития, является печень. В постнатальном периоде он продуцируется прежде всего ночками.
Хемокины — специализированные цитокины, вызывающие направленное движение лейкоцитов. У человека описано более 30 различных хемокинов.
Хемокины вырабатываются лейкоцитами, тромбоцитами, клетками эндотелия, эпителия, фибробластами и некоторыми другими клетками. Регуляцию продукции хемокинов осуществляют про- и противовоспалительные цитокины. Хемокины классифицируют в зависимости от местоположения в молекуле первых двух цистеиновых остатков. При этом различают следующие разновидности молекул:
- α -хемокины — хемоаттрактанты нейтрофилов (ИЛ-8, ИЛ-10 и др.);
- β -хемокины — принимают участие в развитии затяжного воспаления (RANTES, MIP-1, -2, -3, -4);
- γ -хемокины — хемоаттрактанты CD4+ и CD8+ Т-лимфоцитов, а также естественных киллеров (лимфотактин);
- фракталкин — специфический для Т-лимфоцитов хемокин;
- хемокины липидной природы (в частности, тромбоцитактивирующий фактор).
Фактор некроза опухоли α (ФНО-α) является одним из центральных регуляторов врожденного иммунитета (наряду с ИЛ-1β, α/ β-ИФН). Проявляет множество биологических активностей, значительная часть которых аналогична ИЛ-1β. Длительное пребывание ФНО-α в кровотоке приводит к истощению мышечной и жировой ткани (кахексии) и супрессии кроветворения. Многие биологические эффекты ФНО-α потенцируются γ-ИФН. Основными клетками-продуцентами цитокина являются макрофаги, секретирующие его при стимуляции бактериальными продуктами, а также естественные киллеры (ЕК).
Лимфотоксин
Лимфотоксин (ЛТ, ФНО-β) является одним из первых описанных цитокинов. Спектры биологической активности ЛТ и ФНО-α идентичны. Цитокин может играть роль в противоопухолевом, противовирусном иммунитете и иммунорегуляции. Клетками-продуцентами ЛТ являются активированные Т-лимфоциты. Материал с сайта https://wiki-med.com
Трансформирующий фактор роста
Трансформирующий фактор роста β (ТФР-β) является полифункциональным цитокином, секретируется Т-лимфоцитами на поздних стадиях активации и оказывает супрессирующее действие на пролиферацию Т- и В-клеток. Может продуцироваться также макрофагами, тромбоцитами, клетками почек и плаценты. Ингибирует образование цитотоксических Т-лимфоцитов и активацию макрофагов. В отношении полиморфноядерных лейкоцитов он выступает как антагонист провоспалительных цитокинов. Таким образом, он является элементом отрицательной обратной регуляции иммунного ответа и прежде всего воспалительной реакции. В то же время он важен для развития гуморального ответа, а именно — для переключения биосинтеза иммуноглобулинов на IgA. Также этот цитокин вызывает рост сосудов (стимулирует процесс ангиогенеза). Попытки терапевтического применения ТФР-β связаны в первую очередь с его способностью ускорять заживление ран.
Цитокины и воспаление
см. Цитокины и воспаление
Цитокины рассматриваются как перспективные терапевтические препараты. Многие из них успешно прошли клинические испытания в качестве противоопухолевых средств (ИЛ-2), стимуляторов гемопоэза (GM-CSF), средств для лечения атопических заболеваний (γ -ИФН).
На этой странице материал по темам:
основные свойства цитокинов.
плейотропность цитокинов
как уменьшить выработку цитокинов
цитокины,виды ,эффекты
презентации лекций по цитокинам скачать