Citokīniem var būt kā iekaisumu veicinoša, tā arī pretiekaisuma iedarbība. Pie citokīniem pieder interleikīni, koloniju stimulējošie faktori, interferoni, hemokīni, audzēja nekrozes faktori un transformējošie augšanas faktori.
Citokīniem var būt kā iekaisumu veicinoša, tā arī pretiekaisuma iedarbība. Pie citokīniem pieder interleikīni, koloniju stimulējošie faktori, interferoni, hemokīni, audzēja nekrozes faktori un transformējošie augšanas faktori.
Citokīni ir liela un daudzveidīga mazu (parasti mazāku par 30 kilodaltoniem, kDa) proteīnu vai glikoproteīnu grupa.
Interleikīni (interleukins, IL) ir izdalīto jeb sekretēto proteīnu grupa ar dažādām struktūrām un funkcijām. Līdz šim ir identificēti vairāk nekā 30 interleikīni, un daži no tiem ir sadalīti apakštipos (piemēram, IL-1α, IL-1β). Interleikīni ir sagrupēti ģimenēs, pamatojoties uz sekvences un receptoru līdzībām un funkcionālajām īpašībām.
Imūnajās un iekaisuma reakcijās tiek izmantoti leikocīti, tāpēc tie ir jāražo no jauna. Koloniju stimulējošie faktori (colony stimulating factors, CSF) veicina monocītu, neitrofilu, eozinofilu un bazofilu priekšteču augšanu, kā arī aktivizē makrofāgus.
Interferoni (interferons, IFN) ir signalizācijas proteīnu grupa, ko ražo saimniekšūnas, reaģējot uz vīrusu klātbūtni. Ar vīrusu inficēta šūna izdala interferonus, tādējādi pastiprinot citu šūnu pretvīrusu aizsardzību. Termins “interferons” ir radies no šo citokīnu spējas traucēt (angļu interfere) vīrusa replikāciju. Interferonus iedala pirmā (IFNα/β), otrā (IFNγ) un trešā tipa (IFNλ) interferonos.
Hemokīni (chemokines) jeb ķīmijtaktiskie citokīni ir zināmi ar savu spēju stimulēt šūnu migrāciju. Turklāt hemokīni ir svarīgi morfoģenēzē un brūču dzīšanas procesā, kā arī ļaundabīgo audzēju attīstībā. Ir zināmi aptuveni 50 cilvēka hemokīni, kas pēc uzbūves (N-gala cisteīna atlikumu atrašanās vietas) ir iedalīti četrās ģimenēs: CXC, CC, CX3C un C. Divas galvenās ģimenes ir CC, kur cisteīna atlikumi atrodas blakus, un CXC, kur cisteīna atlikumi ir atdalīti ar vienu aminoskābi.
Audzēja nekrozes faktors (tumour necrosis factor, TNF) tika atklāts 1975. gadā kā molekula, kas izraisa audzēju in vitro nekrozi. Neilgi pēc tam tika novērots, ka imūnsistēmas šūnas sekretē TNF. Šie atklājumi bija svarīgi, lai vēlāk raksturotu TNF superģimeni, kas sastāv no 19 ligandiem un 29 receptoriem, no kuriem izcilākie ir TNFα un TNFβ. Šie proteīni regulē dažādas šūnu funkcijas, arī imūnreakciju un iekaisumu.
Transformējošā augšanas faktora (transforming growth factor, TGF) superģimenē ietilpst TGFβ, kaulu morfoģenētiskie proteīni (bone morphogenetic proteins) un aktivīni. Šīs molekulas regulē dažādus attīstības un fizioloģiskos procesus. Vislabāk izpētītais superģimenes loceklis ir TGFβ, kas ir svarīgs imūnreakciju regulators.
Citokīni ir signālmolekulas, ar kuru palīdzību šūnas var sazināties savā starpā. Lai gan primāri ir aprakstītas to imūnmodulējošās spējas, tiek dokumentētas arī papildu lomas, piemēram, šūnu diferenciācija un virzīta migrācija. Divi galvenie citokīnu ražotāji ir T palīgšūnas (T helpers, Th) un makrofāgi, lai gan citokīnus īslaicīgi var izdalīt praktiski visas šūnas.
Konkrēta citokīna iedarbība rodas, pateicoties augstas afinitātes saistībai ar tā receptoru uz mērķa šūnas virsmas. Šī darbība var notikt autokrīni (iedarbojas uz to pašu šūnu), parakrīni (iedarbojas uz tuvējo šūnu) vai endokrīni (iedarbojas uz attālu šūnu). Saistīšanās pie receptora izraisa intracelulāras signālu kaskādes, kas veicina izmainītu gēnu ekspresiju mērķa šūnā. Tas rezultējas bioloģiskajā efektā – šūnas diferenciācijā, proliferācijā vai aktivizācijā.
Citokīnu mijiedarbību var iedalīt plejotropajā (dažāda ietekme uz dažāda veida mērķa šūnām), vienādajā (vairākiem citokīniem ir vienāda iedarbība), sinerģiskajā (vairāku citokīnu sadarbības efekts), antagonistiskajā (viena citokīna iedarbības inhibēšana ar citu) un kaskādes veidā (vairāku soļu mehānisms konkrēta citokīna pastiprinātai ražošanai). Šīs mijiedarbības ļauj piesaistīt un aktivizēt visu imūno šūnu tīklu, izmantojot salīdzinoši nelielu citokīnu skaitu.
Citokīnus klasificē arī pēc funkcionalitātes: par pirmā tipa citokīniem sauc tās molekulas, kas uzlabo šūnu imūnās atbildes (TNFα, IFNγ utt.), savukārt par otrā tipa citokīniem sauc tās molekulas, kas uzlabo antivielu atbildes reakciju (TGFβ, IL-4, IL-10, IL-13 utt.). Šī klasifikācija atspoguļo Th1 un Th2 imūnās atbildes reakcijas. Pirmā un otrā tipa citokīni mijiedarbojas antagonistiski.
Pārmērīga citokīnu sekrēcija var izraisīt bīstamu citokīnu vētras sindromu. Tiek uzskatīts, ka citokīnu vētra bija galvenais nāves cēlonis 1918. gada spāņu gripas pandēmijas laikā. Arī Covid-19 pandēmijas laikā daži Covid-19 izraisītie nāves gadījumi ir saistīti ar citokīnu vētrām.
Tā kā citokīni ir iesaistīti visās imūnreakcijās, tie tiek izmantoti imūnterapijā. Citokīnus ražo lielos apmēros, izmantojot rekombinantās dezoksiribonukleīnskābes (DNS) tehnoloģijas. Rekombinantie citokīni, kas tiek izmantoti kā medikamenti, ir aprakstīti tabulā (1. attēls).
Nr. | Citokīns | Slimība |
1. | Eritropoetīns (EPO) | Anēmija |
2. | Granulocītu koloniju stimulējošais faktors (G-CSF) | Neitropēnija vēža slimniekiem |
3. | Granulocītu makrofāgu koloniju stimulējošais faktors (GM-CSF) | Neitropēnija vēža slimniekiem |
4. | IFNα | B un C hepatīts |
5. | IFNβ | Multiplā skleroze |
6. | IFNγ | Hroniska granulomatoza slimība |
7. | TNFα | Vēzis |
8. | IL-1RA | Autoimūnās slimības |
9. | IL-2 | Vēzis |
10. | IL-11 | Trombocitopēnija vēža slimniekiem |
1. attēls. Rekombinantie citokīni, kas tiek izmantoti kā medikamenti. Deckers, J. et al., ‘Engineering cytokine therapeutics’, Nature Reviews Bioengineering, vol. 1, no. 4, 2023, pp. 286–303.
Ksenija Korotkaja "Citokīni". Nacionālā enciklopēdija. https://enciklopedija.lv/skirklis/197568-citok%C4%ABni (skatīts 04.05.2024)