Wikipédia

Cytokín

inCytokín (zo starogr. κύτος kytos – „dutina; nádoba“[1] + κίνησις kinēsis – „pohyb“[2]) je hydrofilná signálna molekula podobná hormónom peptidového alebo proteínového charakteru (s molárnou hmotnosťou ~5–20 kDa), ktoré sú vylučované bunkami imunitného systému.[3] Sú produkované širokým spektrom buniek vrátane imunitných buniek ako sú makrofágy, B a T lymfocyty, žírne bunky, endotelové bunky, fibroblasty a rôzne stromálne bunky. Rovnaký cytokín môže byť produkovaný viac ako jedným typom buniek.[4] Cytokíny sa líšia od hormónov tým, že nie sú vylučované špecializovanými endokrinnými žľazami, ale mnohými rôznymi typmi buniek.[3] Cytokíny majú receptory na oveľa širšom spektre buniek ako hormóny, tým ovplyvňujú širšiu škálu buniek ako hormóny.[3] Cytokíny pôsobia pomocou receptorov a majú význam v imunitnom systéme. Dokážu modulovať rovnováhu medzi humorálnymi a bunkovými imunitnými reakciami a regulujú vyzrievanie, rast a citlivosť jednotlivých bunkových populácií. Niektoré cytokíny môžu inhibovať pôsobenie iných cytokínov komplexným spôsobom. Sú dôležité pre zdravie, konkrétne v reakcii hostiteľa na infekciu, majú úlohu v imunitnej odpovedi, pri zápale, traume, sepse, rakovine a reprodukcii.

Uvoľňovanie cytokínov po infekcii SARS-Cov-2 vedúcej k ARDS súvisiacej s COVID-19

Majú mnohé biologické účinky, ktoré sa prejavujú v troch oblastiach:

  • riadia vývoj a homeostázu imunitného systému,
  • majú hematopoetický účinok - kontrolujú systém tvorby krviniek,
  • podieľajú sa na nešpecifickej imunitnej odpovedi (vrodenej imunite), pretože ovplyvňujú zápal v organizme, zrážanie krvi a krvný tlak.[3]

Cytokíny majú vplyv na rast, diferenciáciu a prežívanie buniek, zúčastňujú sa procesu apoptózy.[3] Medzi cytokíny patria:

  1. interleukíny (IL) - slúžia na vzájomnú komunikáciu leukocytov - vzájomná stimulácia proliferácie a aktivity,
  2. interferóny (IFN) - využívajú sa aj terapeuticky u vírusových ochorení,
  3. lymfokíny,
  4. monokíny,
  5. chemokíny,
  6. kolónie stimulujúce faktory (CSF).
Rozdelenie cytokínov a ich účinky[3]
Cytokín Účinky
Prozápalové
interleukín 1(IL-1), interleukín 6 (IL-6), tumor nekrotizujúci faktor α (TNF α) nešpecifická (vrodená) imunita pri zápale a poranení, uvoľnenie mediátorov, indukcia proteínov akútnej fázy, vyvolanie horúčky, stimulácia B a T buniek
Protizápalové
interleukín 4 (IL-4), interleukín 6 (IL-6), interleukín 10 (IL-10), interleukín 11 (IL-11), interleukín 13 (IL-13) obmedzenie a miestne ohraničenie zápalu a imunitnej odpovede
imunomodulačné
interleukín 2 (IL-2), interleukín 3 (IL-3), interleukín 4 (IL-4), interleukín 6 (IL-6), interleukín 7 (IL-7), interleukín 9 (IL-9) podpora diferenciácie T buniek, podpora produkcie IgE, lymfocyty B
virostatické
interferón α (INF-α), interferón β (INF-β), interferón μ (INF-μ) potlačenie replikáckie vírusov, zvýšenie štiepenie RNA, zastavenie syntézy proteínov, vyvolanie apoptózy u infikovaných buniek
chemotaktické
interleukín 8 (IL-8) prilákanie neutrofilov
prorastové
erytropoetín (Epo) stimulácia tvorby červených krviniek
granulocytárny makrofágový kolóny stimulujúci faktor (CM-CSF) stimulácia tvorby granulocytov a makrofágov z myeloidných kmeňových buniek

Objavenie cytokínov

upraviť

Interferón α (interferón 1. typu) bol identifikovaný v roku 1957 ako proteín, ktorý zasahoval do replikácie víru.[5] Aktivita interferónu γ (jediný člen triedy interferónov 2.typu) bola popísaná v roku 1965, bol to prvý identifikovaný mediátor odvodený od lymfocytov.[6] Faktor inhibície makrofágovej migrácie (MIF) bol identifikovaný v roku 1966 Johnom Davidom a Barrym Bloomom. [7][8] V roku 1969 Dudley Dumonde navrhol termín lymfokín, aby popísal proteín sekretovaný z lymfocytov a neskôr proteíny odvodené z makrofágov a monocytov boli nazývané monokíny.[9] V roku 1974 Stanley Cohen publikoval článok, ktorý popisuje produkciu MIF v alantoidných membránach a bunkách obličiek infikovaných vírusom. Tento článok ukázal, že produkcia MIF nie je obmedzená len na imunitné bunky. To viedlo k termínu cytokín.[10]

Odlišnosti od hormónov

upraviť

Klasické hormóny cirkulujú v nanomolárnych koncentráciách, ktoré sa obvykle líšia o menej ako jeden rád. Oproti tomu, niektoré cytokíny (IL-6) cirkulujú v pikomolárnych koncentráciách, ktoré sa môžu v priebehu traumy alebo infekcie zvýšiť až 1000-krát. Rozsiahle rozloženie bunečných zdrojov cytokínov môže byť tiež znakom, ktorým sa odlišujú od hormónov. Prakticky všetky jaderné bunky, ale hlavne endo a epiteliálne bunky a rezidentné makrofágy sú silnými producentmi IL-1, IL-6 a TNF-α.[11] Oproti tomu, klasické hormóny, ako napríklad inzulín, sú vylučované zo žliaz (napr. pankreas).[12] Súčasná terminológia sa týka cytokínov ako imunomodulačných činidiel. Dôležitým faktorom pri rozlišovaní cytokínov a hormónov je to, že niektoré imunomodulačné účinky cytokínov sú skôr systémové než lokálne.

Prenos cytokínového signálu: JAK-STAT signalizačná kaskáda

upraviť
 
[13]

Cytokíny sú hydrofilné signálne molekuly, ktoré sa viažu na receptory na povrchu buniek.[3] Signalizačná kaskáda, ktorá sa spustí po naviazaní cytokínu na cytokínový receptor sa nazýva JAK-STAT,[14] ktorú objavil James Darnell. Cytokínový receptor tvorí komplex s rodinou Janusových kináz (JAK), čo sú nereceptorové tyrozínkinázy. Janus je rímsky boh, ochranca dverí, brán a prechodov.[14]

  1. naviazanie cytokínu na receptor vyvolá dimerizáciu receptora (výnimočne tiež trimerizáciu alebo tetramerizáciu), čím sa zmení konformácia,[14] čo aktivuje Janusove kinázy,
  2. Janusove kinázy asociované s receptormi sa navzájom recipročne fosforylujú, následne nafosforylujú aj príslušné receptory,[14]
  3. na aktivovaný (fosforylovaný) dimér receptora sa viaže STAT (signal transducers and activators of transcription, prenášač signálu a aktivátor transkripcie): konkrétne sa viaže na fosforylované tyrozínové zvyšky receptora prostredníctvom svojich SH2 domén,[14]
  4. Po naviazaní STAT je STAT fosforylovaný Janusovou kinázou na konzervovanom tyrozínovom zvyšku,[14]
  5. fosforylovaný STAT sa odpojí od receptora,[14]
  6. fosforylovaný STAT dimerizuje tak, že sa fosforylovaný zvyšok tyrozínu jednej molekuly STAT naviaže na SH2 doménu druhej podjednotky,[14]
  7. dimerizovaný STAT sa translokuje do jadra bunky, kde funguje ako transkripčný faktor, viaže sa na špecifické úseky DNA, indukuje transkripciu asociovaných génov,[14]
  8. signál nesený fosforylovaným a dimerizovaným STAT je ukončený fosfatázami, STAT je aktívny len niekoľko minút.[14]

STAT

upraviť

Cicavce majú sedem geneticky rôznych STAT, každý z nich je špecifický pre rôznu sekvenciu DNA.[14] STAT je prenášač signálu a aktivátor transkripcie. Každý zo STAT má približne 800 aminokyselinových zvyškov.[14] Ide o jediné transkripčné faktory, ktoré sú regulované fosforyláciou tyrozíánových zvyškov a jediné, ktoré majú SH2 domény, ktoré sa viažu na fosforylované tyrozíny.[14]

Janusova kináza

upraviť

Janusova kináza je zodpovedná za fosforyláciu tyrozínových zvyškov cytokínového receptoru a za fosforyláciu tyrozínových zvyškov STAT.[14] janusova kináza je aktivovaná dimerizáciou alebo oligomerizáciou cytokínových receptorov.[14]

Na rozdiel od receptorových tyrozínkináz, nie je cytokínový receptor schopný po dimerizácii fosforylovať sám seba.[14]

Anafylaktický šok

upraviť

Anafylaktický šok (tiež analyfaxia, cytokíánová búrka) je porucha krvného obehu vedúca na mnohopočetné zlyhanie orgánov, ktorá je vyvolaná masívnym vyplavením prozápalových cytokínov z makrofágov do krvi (IL-1, IL-6, TNF-α).[3] Ide o prehnanú reakciu imunitného systému na prítomnosť imunogénov.[3]

Referencie

upraviť
  1. ↑ Porovnaj: Králik, Ľubor (2015), „cytológia“, Stručný etymologický slovník slovenčiny (1. vyd.), Bratislava: VEDA, vydavateľstvo Slovenskej akadémie vied, str. 71, ISBN 978-80-224-1493-7 . „Ako vedecký termín utvorené na základe gr.[éckeho] kytos (κύτος) ‚dutina; nádoba‘ a -lógia.“
  2. ↑ Porovnaj: Králik, Ľubor (2015), „kinematografia“, Stručný etymologický slovník slovenčiny (1. vyd.), Bratislava: VEDA, vydavateľstvo Slovenskej akadémie vied, str. 265, ISBN 978-80-224-1493-7 . „kinetika [...] Podľa gr. kīnētikos (κινητικός) ‚súvisiaci s pohybom‘, od gr. kīneō ‚uvádzam do pohybu‘“
  3. ↑ a b c d e f g h i KOOLMAN, Jan; RÖHM, Klaus Heinroch; BENDA, Vladimír. Barevný atlas biochemie. 4. vyd. Praha : Grada Publishing, 2017. ISBN 978-80-247-2977-0.
  4. ↑ “Cytokine”, in Stedman’s Medical Dictionary, 28th ed. Wolters Kluwer Health, Lippincott, Williams & Wilkins (2006)
  5. ↑ royalsocietypublishing.org, [cit. 2019-02-12]. Dostupné online. DOI:10.1098/rspb.1957.0048
  6. ↑ WHEELOCK, E. Frederick. Interferon-Like Virus-Inhibitor Induced in Human Leukocytes by Phytohemagglutinin. Science, 1965-07-16, roč. 149, čís. 3681, s. 310–311. PMID: 17533668. Dostupné online [cit. 2019-02-12]. ISSN 0036-8075. DOI: 10.1126/science.149.3681.310. (po anglicky)
  7. ↑ BENNETT, Boyce; BLOOM, Barry R.. Mechanism of a Reaction in Vitro Associated with Delayed-Type Hypersensitivity. Science, 1966-07-01, roč. 153, čís. 3731, s. 80–82. PMID: 5938421. Dostupné online [cit. 2019-02-12]. ISSN 0036-8075. DOI: 10.1126/science.153.3731.80. (po anglicky)
  8. ↑ DAVID, J R. Delayed hypersensitivity in vitro: its mediation by cell-free substances formed by lymphoid cell-antigen interaction.. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1966-7, roč. 56, čís. 1, s. 72–77. PMID: 5229858 PMCID: PMC285677. Dostupné online [cit. 2019-02-12]. ISSN 0027-8424.
  9. ↑ HOWSON, W. T.; MORLEY, J.; MARGARET MATTHEW. “Lymphokines”: Non-Antibody Mediators of Cellular Immunity generated by Lymphocyte Activation. Nature, 1969-10, roč. 224, čís. 5214, s. 38–42. Dostupné online [cit. 2019-02-12]. ISSN 1476-4687. DOI: 10.1038/224038a0. (po anglicky)
  10. ↑ ScienceDirect [online]. www.sciencedirect.com, [cit. 2019-02-12]. Dostupné online.
  11. ↑ BOYLE, J. J.. Macrophage activation in atherosclerosis: pathogenesis and pharmacology of plaque rupture. [s.l.] : [s.n.], 2005. Dostupné online.
  12. ↑ CANNON, Joseph G.. Inflammatory Cytokines in Nonpathological States. News in Physiological Sciences: An International Journal of Physiology Produced Jointly by the International Union of Physiological Sciences and the American Physiological Society, 2000-12, roč. 15, s. 298–303. PMID: 11390930. Dostupné online [cit. 2019-02-12]. ISSN 0886-1714.
  13. ↑ CARPENTER, Laura Rocco; YANCOPOULOS, George D.; STAHL, Neil. General Mechanisms of Cytokine Receptor Signaling. Zväzok 52. [s.l.] : Elsevier, 1998. DOI: 10.1016/S0065-3233(08)60434-9. Dostupné online. ISBN 978-0-12-034252-5. DOI:10.1016/s0065-3233(08)60434-9 S. 109–140. (po anglicky)
  14. ↑ a b c d e f g h i j k l m n o p VOET, Donald. Voet's principles of biochemistry. Hoboken, New Jersey : [s.n.], 2016. (Global edition.) Dostupné online. ISBN 978-1-119-45166-2.

Pozri aj

upraviť

Externé odkazy

upraviť
  Biologický portál
Chemický portál
Zdroj: „https://sk.wikipedia.org/w/index.php?title=Cytokín&oldid=8025850“