CITOCHINE: FUNZIONI, TIPI E RECETTORI - BIOLOGIA - 2025

Le citochine o citochine sono piccole proteine ​​di segnalazione (alcuni autori le chiamano peptidi) che regolano molte funzioni biologiche, molte delle quali legate al sistema immunitario, all'ematopoiesi, alla riparazione dei tessuti e alla proliferazione cellulare.

Il termine "citochina" raggruppa un gran numero di proteine ​​che hanno caratteristiche strutturali e funzionali molto diverse e significa, più o meno, "fattori prodotti dalle cellule", poiché la loro sintesi non è limitata a un singolo tipo di cellula del corpo.

Processo di rilascio di Ciokine (Fonte: www.scientificaimations.com / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) tramite Wikimedia Commons)

Queste proteine ​​sono prodotte e secrete in alte concentrazioni da diversi tipi di cellule negli animali e possono influenzare le cellule vicine, motivo per cui si dice che esercitino funzioni di segnalazione "paracrine".

Possono anche agire a distanza inducendo la secrezione di fattori solubili nel flusso sanguigno (funzione endocrina o sistemica) e possono anche agire direttamente sulla cellula che li sintetizza (funzione autocrina).

Le citochine sono viste come "simboli" di un linguaggio specializzato, il cui significato dipende dal contesto in cui vengono espresse e inviate da un luogo all'altro.

Le prime citochine descritte erano le linfochine, prodotti solubili prodotti dai linfociti in risposta ad antigeni policlonali e specifici; questi rappresentano un gruppo importante di fattori di risposta immunitaria.

Funzioni delle citochine

Le citochine sono glicoproteine ​​solubili (non sono di tipo immunoglobulinico) di piccole dimensioni (fino a 40 kDa) che vengono prodotte e rilasciate da diversi tipi di cellule del corpo, possono avere azioni locali o remote, che esercitano in concentrazioni di picco o nanomolari.

Comunicazione nel sistema immunitario

La funzione più notevole delle citochine è la loro partecipazione alla comunicazione tra i diversi componenti del sistema immunitario e lo scambio di informazioni tra questi componenti e le altre cellule del corpo (segnalazione intercellulare).

In altre parole, praticamente tutte le funzioni immunitarie dipendono dall'attività biologica di questi "messaggeri" sistemici.

Le citochine esibiscono un'ampia gamma di funzioni immunologiche, sia effettive che regolatorie, ei loro effetti a livello di tessuti e sistemi biologici, nella maggior parte degli organismi in cui vengono prodotte, possono essere estremamente estesi e complessi.

Sono effettori immunologici così importanti che il tipo di citochina prodotta durante la risposta immunitaria a qualsiasi stimolo determina inizialmente se la risposta sarà citotossica, umorale, cellulare o allergica.

Difesa contro i virus

Sono profondamente coinvolti nei processi infiammatori e nella difesa contro le infezioni di origine virale; partecipano alla presentazione di antigeni, alla differenziazione del midollo osseo, all'attivazione e al reclutamento di cellule, all'espressione di molecole di adesione cellulare, ecc.

Pertanto, le citochine non solo partecipano alla difesa immunitaria dell'organismo, ma anche ai processi "normali", fisiologici e metabolici, integrando così entrambi gli aspetti della vita cellulare e organica.

Fattori di crescita

Molti autori ritengono che queste proteine ​​si comportino come fattori di crescita, poiché rappresentanti come il fattore di necrosi tumorale (TNF), le linfochine, le interleuchine e gli interferoni (IFN) sono attivamente correlati alla proliferazione cellulare, alla morte, alla differenziazione e allo sviluppo in contesti corporei diversi.

Questo video mostra un'animazione in cui un macrofago ingerisce batteri e successivamente rilascia citochine:

Citochine e ormoni?

Vari scienziati fanno un'analogia tra citochine e ormoni, ma questo non è del tutto corretto per alcuni importanti motivi:

- Gli ormoni sono sintetizzati e rilasciati da tessuti altamente specializzati, mentre le citochine sono prodotte da un gran numero di cellule diverse nel corpo.

- Gli ormoni sono il prodotto sintetico primario delle cellule specializzate che li producono, mentre le citochine rappresentano solo una piccola quantità dei prodotti sintetizzati da una cellula.

- L'espressione degli ormoni avviene in risposta a segnali di controllo omeostatici (alcuni dei quali dipendono dal ciclo circadiano), ma le citochine, invece, vengono espresse solo quando sono specificamente stimolate da eventi "dannosi" per la vita cellulare.

Tipi di citochine

Molte citochine sono state inizialmente descritte in base alle loro principali funzioni biologiche, ma oggi si caratterizzano principalmente per la loro struttura, in quanto possono esercitare una grande diversità di funzioni difficilmente riassumibili in un breve epiteto.

Tuttavia, l'attuale classificazione di queste proteine ​​dipende da diversi parametri: alcune sono state identificate secondo "l'ordine numerico" della loro scoperta, secondo alcune attività funzionali, secondo la loro partecipazione alle risposte infiammatorie, secondo la sua origine cellulare primaria e in base alla sua somiglianza strutturale con altre molecole correlate.

Pertanto, i membri di una "superfamiglia" di citochine condividono caratteristiche come omologie di sequenza, sistemi di recettori reciproci, ecc., Sebbene non necessariamente somiglianze strutturali. Alcune famiglie sono note:

- La famiglia TNF - Recettori TNF (Tumor Necrosis Factor), che comprende citochine immunoregolatrici come il fattore di necrosi tumorale (TNF), linfotossine e alcuni ligandi cellulari come CD40L (media l'attivazione dei linfociti B e T ) e FasL o CD95 (promuove la morte cellulare programmata).

- La famiglia dei recettori IL-1 / IL-1 (interleuchina), un gruppo in cui sono classificate le citochine IL-1β, IL-1α, IL-18, IL-33 e IL-36, nonché gli antagonisti dei recettori, nota come IL-1RA, IL-38 e la citochina antinfiammatoria IL-37 (media le funzioni fisiologiche e di difesa).

- La famiglia dei recettori IL-1 / IL-1 comprende anche i recettori Toll-like (TLR), che agiscono come molecole del sistema immunitario innato per il riconoscimento dei pattern molecolari associati alle specie microbica.

Alcuni testi della letteratura scientifica correlata raggruppano le citochine in base al loro sito di produzione in "citochine derivate da fagociti mononucleari" e "citochine derivate da linfociti T". Li separano anche in relazione alle risposte che mediano: citotossiche (antivirali e antitumorali), umorali, cellulari o allergiche; oltre a quelli immunosoppressivi.

- Secondo la risposta infiammatoria

A seconda che promuovano o meno reazioni o risposte infiammatorie, le citochine sono classificate in citochine pro-infiammatorie e citochine antinfiammatorie.

Citochine proinfiammatorie

L'infiammazione mediata da queste citochine consiste in una cascata di espressione di prodotti genici che di solito non sono espressi in un essere umano sano.

Sebbene alcune endotossine e altri prodotti "infiammatori" siano in grado di innescare l'espressione di questi geni "pro-infiammatori", le citochine IL-1 e TNF, e anche l'interferone IFN-γ, sono particolarmente efficaci nella loro stimolazione, quindi che si dice siano le principali citochine pro-infiammatorie.

Struttura dell'inferterone beta umano (Fonte: tramite Wikimedia Commons)

Indipendentemente dal fatto che il processo infiammatorio sia stato innescato da infezione, trauma, ischemia, cellule T attivate o da qualche tossina, queste due molecole agiscono sinergicamente per avviare la cascata dei mediatori infiammatori.

Citochine antinfiammatorie

Queste proteine, al contrario, bloccano il processo di risposta infiammatoria o sopprimono l'intensità con cui si manifesta. Parte di questo gruppo sono le interleuchine IL-4, IL-10, IL-13 e il fattore di crescita trasformante (TGF) -β (che blocca la produzione di IL-1 e TNF).

Ci sono anche IL-6 - prodotto da cellule B, cellule T e monociti - e IL-11 - prodotto da cellule stromali e fibroblasti.

Sulla base di quanto sopra, si dice che lo sviluppo di una malattia (sia a breve che a lungo termine) dipende, in larga misura, dall '“equilibrio” tra gli effetti delle citochine proinfiammatorie e antinfiammatorie.

In effetti, alcune ricerche suggeriscono che la suscettibilità a determinate malattie è geneticamente determinata dall'equilibrio nell'espressione dei geni che codificano i due tipi di citochine.

Una condizione patologica progredisce, quindi, quando i mediatori antinfiammatori forniscono un controllo che non è sufficiente a bloccare l'attività proinfiammatoria (nelle malattie controllate dal sistema immunitario) o quando il controllo è esagerato e finisce per inibire la risposta immunitaria, facendo sì che l'ospite abbia il rischio di un'infezione sistemica.

ricevitori

Una parte essenziale della funzione di qualsiasi citochina è la sua interazione e associazione con una coppia di recettori (interazione ligando-recettore).

Alcuni autori classificano le citochine in base al tipo di recettore a cui si legano, che può essere:

- Tipo I (della famiglia dell'ematopoietina)

- Tipo II (della famiglia degli interferoni)

- La famiglia dei recettori delle proteine ​​TNF (fattore di necrosi tumorale)

- Recettori IL-1

- Recettori di tipo pedaggio

- Recettori IL-17

- Recettori tirosin-chinasici

- Famiglia di serina chinasi del recettore del fattore di crescita trasformante

Tipo I (della famiglia dell'ematopoietina)

Ormoni (eritropoietina (EPO), trombopoietina (TPO) e leptina) e citochine come i fattori stimolanti le colonie di granulociti (G-CSF), gli agenti stimolanti di colonie di macrofagi granulociti (GM-CSF) e interleuchine da IL-2 a IL-7, IL-9, da IL-11 a IL-13, IL-15, IL-21, IL-23, IL-27, IL- 31 e IL-35.

Queste citochine di "tipo I" sono caratterizzate dalla somiglianza che condividono nelle loro sequenze, poiché ciascuna contiene quattro eliche alfa antiparallele con due connessioni o loop, una corta e una lunga, che sono strutturalmente "disposte" in una configurazione "up-up". "E" down-down ".

Tipo II (dalla famiglia dell'interferone)

Questi recettori sono legati dall'interferone IFN-α / β, IFN-γ, interleuchine IL-10, IL-19, IL-20, IL-22, IL-24, IL-26 e IL-28 a IL- 30.

Sono eterodimeri composti da due subunità conosciute come IFNAR1 e IFNAR2, che condividono la somiglianza con alcune sequenze di motivi nei recettori di tipo I. Lavorano principalmente con citochine antivirali.

IL-1 e recettori Toll-like (TLR)

Sono associati a risposte innescate dall'interleuchina IL-1α / β, IL-18, IL-33 e IL-36 a IL-38.

Trasformare la famiglia della serina chinasi del recettore del fattore di crescita

Questa famiglia di recettori delle citochine è correlata alla risposta delle proteine ​​TGF-β1, TGF-β2 e TGF-β3, prodotte da cellule T, macrofagi e altre cellule del corpo.

Riferimenti

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