Citokīni — definīcija, darbības mehānisms un nozīme imūnsistēmā

Uzzini, kas ir citokīni, to darbības mehānismu, lomu imūnsistēmā, populārākos veidus un analīzes (ELISA, ELISPOT) — skaidri un saprotami.

Citokīni ir šūnu veidotas signālmolekulas. Tās palīdz kontrolēt imūnsistēmu un cīnīties ar slimībām. Tie ir līdzīgi hormoniem, un, uzzinot vairāk par katru no tiem, atšķirības starp tiem izzūd.

Citokīni lokāli pārnēsā signālus starp šūnām, un šie signāli iedarbojas uz citām šūnām. Tie sastāv no olbaltumvielām, peptīdiem vai glikoproteīniem. Citokīni ir liela polipeptīdu regulatoru saime, ko visā organismā ražo daudzas šūnu grupas.

Daži labi zināmi citokīni ir interferons, prostaglandīns un interleikīni. Citokīnus var noteikt, izmantojot ELISA un ELISPOT metodes.

Citokīni darbojas, izmantojot signālu pārnesi. Katram citokīnam ir atbilstošs šūnu virsmas receptoris. Tad signālu kaskādes šūnā maina šūnu funkcijas. Tas var ietvert vairāku gēnu regulāciju, citu citokīnu ražošanu vai citu molekulu virsmas receptoru palielināšanos.

Kas ir citokīni un to īpašības

Citokīni ir nelielas, galvenokārt olbaltumvielu vai peptīdu molekulas, ko sintezē dažādas ķermeņa šūnas — imūnšūnas (piem., makrofāgi, T un B limfocīti, dendrītiskās šūnas), endotelālās šūnas, fibroblasti u.c. Galvenās īpašības:

• Pleitropija — viens citokīns var ietekmēt vairākas šūnu tipus un funkcijas.
• Redundance — dažādi citokīni var radīt līdzīgas sekas.
• Synergija un antagonisms — citokīni var pastiprināt vai nomākt cits cita iedarbību.
• Darbošanās lokāli — pārsvarā darbojas autokrīni (uz pašas šūnas), parakrīni (uz apkārtējām šūnām) vai retos gadījumos endokrīni ceļojot ar asinsriti.

Galvenie citokīnu veidi

• Interleikīni (IL) — regulē T un B šūnu funkcijas, makrofāgu aktivāciju utt. Piemēram, IL-1, IL-6, IL-10.
• Interferoni (IFN) — svarīgi antivirālai aizsardzībai un imūnregulācijai.
• Tumora nekrozes faktori (TNF) — pro-inflamatīvi citokīni, kas veicina iekaisumu un apoptozi (piem., TNF-α).
• Ķīmokīni — specializēti citokīni, kas piesaista un virza šūnu migrāciju uz iekaisuma vietām.
• Koloniju stimulējošie faktori (CSF) — veicina asins šūnu veidošanos kaulu smadzēs.
• TGF-β — regulē šūnu proliferāciju, diferenciāciju un imūnreakciju slāpēšanu.

Jāatzīmē, ka prostaglandīni, kas minēti sākotnējajā tekstā, ir svarīgi imūnregulācijas mediatori, taču tie nav proteīnu citokīni — tie ir lipīdu izcelsmes molekulas ar atšķirīgu biosintēzi un darbības mehānismu.

Signālu pārvade un receptoru loma

Katram citokīnam parasti ir savs vai specifiska receptoru grupa uz mērķšūnu virsmas. Receptori pēc ligand- piesaistes aktivizē šūnas iekšējas signālkaskādes, no kurām pazīstamākās ir:

• JAK–STAT ceļš — bieži izmanto interleikīni un interferoni; aktivācija noved pie gēnu transkripcijas maiņas.
• MAPK un PI3K/AKT ceļi — ietekmē proliferāciju, diferenciāciju un šūnu izdzīvošanu.
• NF-κB ceļš — centrāls pro-inflamatīvu gēnu aktivācijā.

Citokīnu funkcijas imūnsistēmā

• Iekaisuma regulācija: TNF-α un IL-1 veicina iekaisuma sākšanos; IL-6 stimulē akūta fāzes reakciju.
• Antivirāla aizsardzība: interferoni (piem., IFN-α, IFN-β) aktivē antivirālas gēnu atbildes.
• Šūnu proliferācija un diferenciācija: IL-2 stimulē T šūnu proliferāciju; CSF veicina leikocītu veidošanos.
• Imūnreakcijas modulācija: IL-10 un TGF-β darbojas pretiekausmē, ierobežojot pārmērīgu iekaisumu.
• Šūnu migrācija: ķīmokīni piesaista neitrofilus, mononukleāras šūnas uz infekcijas vietu.

Klīniskā nozīme

Citokīnu disbalanss ir saistīts ar daudziem stāvokļiem:

• Pārmērīga imūnreakcija: citokīnu vētra (cytokine storm) var rasties smagās infekcijās vai imūnterapijas reakcijās, izraisot sistēmisku iekaisumu, orgānu bojājumus un potenciāli letālu iznākumu.
• Autoimūnas slimības un hronisks iekaisums: pārmērīga TNF-α vai citu proinflamatoru citokīnu aktivitāte veicina reimatiskas slimības, iekaisīgu zarnu slimību u.c.
• Vēzis: gan citokīni var palīdzēt pretvēža atbildē, gan audzēja mikroenvironmentā var veicināt audzēja izdzīvošanu un progresiju.
• Diagnostika un prognoze: noteikti citokīnu līmeņi asins plazmā vai audos var kalpot par slimības aktivitātes rādītājiem.

Medicīniskā izmantošana un terapija

• Citokīnu terapija: piemēram, rekombinantais interferons (hepatīta terapijā), IL-2 onkoloģijā.
• Citokīnu inhibitori: monoklonālie antivielu preparāti pret TNF-α (piem., infliksimabs), anti-IL-6 terapijas un citi mērķmolekulu pretiekaisuma līdzekļi.
• JAK inhibitori: zāles, kas bloķē JAK–STAT ceļu un ierobežo citokīnu signālu pārvadi (izmantojamas dažās autoimūnās slimībās).
• Vakcinācijas un imunoterapijas adjuvanti: citokīni var pastiprināt imūnsistēmas reakciju uz antigēnu.

Analītikas metodes

Citokīnu koncentrācijas un aktivitātes var mērīt ar vairākām metodēm:

• ELISA — kvantitatīva noteikšana šķidrumos (serums, šūnu supernatanti).
• ELISPOT — ļauj noteikt atsevišķu šūnu spēju ražot noteiktu citokīnu.
• Multiplex bead assays (piem., Luminex) — vienlaicīga vairāku citokīnu mērīšana.
• mRNA analīze (RT-qPCR) — citokīnu gēnu ekspresijas noteikšana.

Kopsavilkums

Citokīni ir centrāla imūnsistēmas signālu sistēma, kas koordinē iekaisumu, šūnu komunikāciju, antivirālu aizsardzību un audu atjaunošanos. Tie var būt gan aizsargājoši, gan patoloģiski, ja to regulācija izjūk. Izpratne par citokīnu darbību veicina diagnostiku un attīsta mērķtiecīgas terapijas, tomēr to medicīniskā izmantošana prasa rūpīgu līdzsvara pārvaldību, jo manipulācijas ar citokīnu signāliem var radīt nopietnas blakusparādības.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir citokīni?

Q: Ar ko citokīni ir līdzīgi hormoniem?

J: Vai citokīni var pārnest signālus starp šūnām?

J: No kā sastāv citokīni?

J: Kādi ir daži citokīnu piemēri?

J: Kā var noteikt citokīnus?

J: Kā darbojas citokīni?

Meklēt pēc burta