CYTOKINE: ĐẶC ĐIỂM, LOẠI, CHỨC NĂNG, VÍ DỤ - SINH HỌC - 2024

Các cytokine hoặc cytokine là các protein hoặc glycoprotein hòa tan hiệu được sản xuất bởi nhiều loại tế bào trong cơ thể, đặc biệt là các tế bào của hệ thống miễn dịch như bạch cầu: bạch cầu trung tính, bạch cầu đơn nhân, đại thực bào và tế bào lympho (tế bào B và tế bào T).

Không giống như các yếu tố liên kết thụ thể cụ thể khác kích hoạt các dòng tín hiệu dài và phức tạp thường liên quan đến trình tự protein kinase (ví dụ: con đường AMP vòng), cytokine có nhiều tác dụng trực tiếp hơn.

Cấu trúc của cytokine người tái tổ hợp được gọi là Interferon alpha (Nguồn: Nevit Dilmen qua Wikimedia Commons)

Các yếu tố hòa tan này liên kết với các thụ thể kích hoạt trực tiếp các protein có chức năng trực tiếp trong quá trình phiên mã gen, vì chúng có khả năng xâm nhập vào nhân và kích thích phiên mã của một bộ gen cụ thể.

Các cytokine đầu tiên được phát hiện cách đây hơn 60 năm. Tuy nhiên, đặc điểm phân tử của nhiều loại trong số chúng đã khá muộn. Yếu tố tăng trưởng thần kinh, interferon và interleukin 1 (IL-1) là những cytokine đầu tiên được mô tả.

Tên "cytokine" là một thuật ngữ chung, nhưng trong tài liệu, sự khác biệt được thực hiện liên quan đến tế bào sản xuất ra chúng. Do đó, có các lymphokines (do tế bào lympho sản xuất), monokines (do bạch cầu đơn nhân tạo ra), interleukin (do một bạch cầu sản xuất và tác động lên các bạch cầu khác), v.v.

Chúng đặc biệt có nhiều ở động vật có xương sống, nhưng sự tồn tại của chúng đã được xác định ở một số động vật không xương sống. Ví dụ, trong cơ thể của động vật có vú, chúng có thể có các chức năng cộng hưởng, hiệp đồng, đối kháng, hoặc thậm chí chúng có thể kích hoạt lẫn nhau.

Chúng có thể có hành động tự nội tiết, tức là chúng hoạt động trên cùng một tế bào sản sinh ra chúng; hoặc paracrine, có nghĩa là chúng được sản xuất bởi một loại tế bào và tác động lên những tế bào khác xung quanh chúng.

Đặc điểm và cấu trúc

Tất cả các cytokine đều "đa hướng", nghĩa là chúng có nhiều hơn một chức năng trong nhiều loại tế bào. Điều này là do các thụ thể phản ứng với các protein này được biểu hiện trong nhiều loại tế bào khác nhau.

Người ta đã xác định rằng có một số dư thừa chức năng giữa nhiều loại trong số chúng, vì một số loại cytokine có thể có tác dụng sinh học hội tụ, và người ta cho rằng điều này có liên quan đến sự tương đồng về trình tự trong các thụ thể của chúng.

Giống như nhiều sứ giả trong quá trình truyền tín hiệu tế bào, các cytokine có tác động mạnh mẽ ở nồng độ rất thấp, thấp đến mức chúng có thể nằm trong phạm vi nano và femtomol nhờ vào thực tế là các thụ thể của chúng có liên quan rất nhiều đến chúng.

Một số cytokine hoạt động như một phần của "thác" các cytokine. Đó là, thông thường chúng hoạt động hiệp đồng và sự điều hòa của chúng thường phụ thuộc vào các cytokine ức chế khác và các yếu tố điều tiết bổ sung.

Sự biểu hiện của gen mã hóa cytokine

Một số cytokine đến từ các gen biểu hiện cấu thành, ví dụ, nó là cần thiết để duy trì mức tạo máu không đổi.

Một số protein biểu hiện cấu thành này là erythropoietin, interleukin 6 (IL-6), và một số yếu tố kích thích tăng trưởng thuộc địa tế bào nhất định góp phần vào sự biệt hóa của nhiều tế bào trắng.

Các cytokine khác được tổng hợp trước và dự trữ dưới dạng hạt cytosolic, protein màng, hoặc tạo phức với các protein liên kết với bề mặt tế bào hoặc chất nền ngoại bào.

Nhiều kích thích phân tử điều hòa tích cực sự biểu hiện của các gen mã hóa cytokine. Có một số phân tử làm tăng biểu hiện gen của các cytokine khác, và cũng có nhiều phân tử có chức năng ức chế hạn chế hoạt động của các cytokine khác.

Kiểm soát bằng cách xử lý

Chức năng của các cytokine cũng được kiểm soát bởi quá trình xử lý các dạng tiền chất của các protein này. Nhiều trong số chúng ban đầu được sản xuất dưới dạng các protein màng hoạt động tích hợp đòi hỏi sự phân cắt protein để trở thành các yếu tố hòa tan.

Ví dụ về các cytokine dưới dạng kiểm soát sản xuất này là yếu tố tăng trưởng biểu bì EGF (từ tiếng Anh "E pidermal G rowth F Actor"), yếu tố tăng trưởng khối u TGF (từ tiếng Anh "T umoral G rowth F Actor"), interleukin 1β (IL-1β) và yếu tố hoại tử khối u TNFα (từ tiếng Anh "Tumor N ecrosis F Actor").

Các cytokine khác được tiết ra dưới dạng tiền chất không hoạt động phải được xử lý bằng enzym để hoạt hóa và một số enzym chịu trách nhiệm xử lý một số cytokine nhất định liên quan đến các protein thuộc họ caspase cysteine ​​protease.

Tổng quan về cấu trúc

Cytokine có thể có trọng lượng thay đổi rất nhiều, đến mức phạm vi đã được xác định trong khoảng từ 6 kDa đến 70 kDa.

Các protein này có cấu trúc rất thay đổi và có thể được tạo thành từ các thùng xoắn alpha, cấu trúc phức tạp của các tấm gấp β song song hoặc đối song, v.v.

Các loại

Có một số loại họ của cytokine và số lượng tiếp tục tăng do sự đa dạng lớn của các protein có chức năng và đặc điểm tương tự được phát hiện hàng ngày trong thế giới khoa học.

Danh pháp của nó khác xa với bất kỳ mối quan hệ hệ thống nào, vì việc xác định nó dựa trên các thông số khác nhau: nguồn gốc của nó, xét nghiệm sinh học ban đầu xác định nó và các chức năng của nó, cùng những thứ khác.

Sự đồng thuận hiện nay đối với việc phân loại các cytokine về cơ bản là dựa trên cấu trúc của các protein thụ thể của chúng, được chứa trong một số ít các họ với các đặc điểm được bảo tồn cao. Do đó, có sáu họ thụ thể cytokine được nhóm lại theo những điểm tương đồng trong trình tự các phần tế bào của chúng:

1. Các thụ thể loại I (thụ thể tạo máu): bao gồm các cytokine interleukin 6R và 12 R (IL-6R và IL-12R) và các yếu tố khác liên quan đến kích thích hình thành tế bào. Chúng có tác dụng lên sự hoạt hóa của các tế bào B và T.
2. Các thụ thể loại II (thụ thể interferon): Các cytokine này có chức năng kháng virus và các thụ thể này có liên quan đến protein fibronectin.
3. Receptor TNF (Tumor Necrosis Factor, tiếng Anh là "T umor N ecrosis F Actor"): chúng là các cytokine "gây viêm", trong đó có các yếu tố được gọi là p55 TNFR, CD30, CD27, DR3, DR4 và các yếu tố khác.
4. Các thụ thể giống Toll / IL-1: Họ này chứa nhiều interleukin tiền viêm và các thụ thể của nó thường có các vùng lặp lại giàu leucine trong các phân đoạn ngoại bào của chúng.
5. Các thụ thể tyrosine kinase: trong họ này có nhiều cytokine có chức năng của các yếu tố tăng trưởng như yếu tố tăng trưởng khối u (TGF) và các protein khác thúc đẩy sự hình thành các khuẩn lạc tế bào.
6. Các thụ thể chemokine: các cytokine của họ này về cơ bản có chức năng hóa học và các thụ thể của chúng có hơn 6 đoạn xuyên màng.

Các thụ thể cho cytokine có thể hòa tan hoặc liên kết màng. Các thụ thể hòa tan có thể điều chỉnh hoạt động của các protein này bằng cách hoạt động như chất chủ vận hoặc chất đối kháng trong quá trình truyền tín hiệu.

Nhiều cytokine sử dụng các thụ thể hòa tan, bao gồm các loại interleukin khác nhau (IL), các yếu tố tăng trưởng thần kinh (NGF), các yếu tố tăng trưởng khối u (TGF), và các yếu tố khác.

Đặc trưng

Điều quan trọng cần nhớ là cytokine có chức năng như sứ giả hóa học giữa các tế bào, nhưng không chính xác là chất tác động phân tử, vì chúng cần thiết để kích hoạt hoặc ức chế chức năng của các chất tác động cụ thể.

Một trong những đặc điểm chức năng "hợp nhất" giữa các cytokine là sự tham gia của chúng vào quá trình phòng thủ của cơ thể, được gọi là "sự điều hòa của hệ thống miễn dịch", đặc biệt quan trọng đối với động vật có vú và nhiều loài động vật khác.

Chúng tham gia vào việc kiểm soát sự phát triển tạo máu, trong các quá trình giao tiếp giữa các tế bào và trong các phản ứng của cơ thể chống lại các tác nhân lây nhiễm và các kích thích gây viêm.

Vì chúng thường được tìm thấy ở nồng độ thấp, việc định lượng nồng độ của các cytokine trong mô hoặc dịch cơ thể được sử dụng như một dấu ấn sinh học để dự đoán tiến triển của bệnh và theo dõi tác dụng của thuốc dùng cho bệnh nhân. bệnh nhân ốm đau.

Nói chung, chúng được sử dụng làm dấu hiệu của các bệnh viêm nhiễm, bao gồm từ chối cấy ghép, bệnh Alzheimer, hen suyễn, xơ cứng động mạch, ung thư ruột kết và các bệnh ung thư khác nói chung, trầm cảm, một số bệnh tim và virus, Parkinson, nhiễm trùng huyết, tổn thương gan, v.v.

Chúng được tìm thấy ở đâu?

Hầu hết các cytokine đều do tế bào tiết ra. Một số khác có thể được biểu hiện trong màng sinh chất và có một số còn lại ở nơi có thể được coi là “chất dự trữ” trong không gian bao gồm chất nền ngoại bào.

Họ làm việc như thế nào?

Cytokine, như đã đề cập, có tác dụng in vivo phụ thuộc vào môi trường nơi chúng được tìm thấy. Hoạt động của nó xảy ra thông qua các tầng tín hiệu và mạng lưới tương tác liên quan đến các cytokine khác và các yếu tố khác có bản chất hóa học khác nhau.

Chúng thường tham gia vào tương tác với thụ thể có protein đích được kích hoạt hoặc bị ức chế sau khi liên kết, protein này có khả năng hoạt động trực tiếp hoặc gián tiếp như một yếu tố phiên mã trên các gen cụ thể.

Ví dụ về một số cytokine

IL-1 hoặc interleukin 1

Nó còn được gọi là yếu tố hoạt hóa tế bào lympho (LAF), pyrogen nội sinh (EP), chất trung gian bạch cầu nội sinh (EML), catabolin, hoặc yếu tố tế bào đơn nhân (MCF).

Nó có nhiều chức năng sinh học trên nhiều loại tế bào, đặc biệt là tế bào B, tế bào T và bạch cầu đơn nhân. Nó gây hạ huyết áp, sốt, giảm cân và các phản ứng khác. Nó được tiết ra bởi bạch cầu đơn nhân, đại thực bào mô, tế bào Langerhans, tế bào đuôi gai, tế bào bạch huyết và nhiều loại khác.

IL-3

Nó có các tên khác như yếu tố tăng trưởng tế bào mast (MCGF), yếu tố kích thích đa khuẩn lạc (multi-CSF), yếu tố tăng trưởng tế bào tạo máu (HCGF), và các yếu tố khác.

Nó có chức năng quan trọng trong việc kích thích sự hình thành thuộc địa của hồng cầu, tế bào megakaryocytes, bạch cầu trung tính, bạch cầu ái toan, basophils, tế bào mast và các tế bào khác của dòng đơn bào.

Nó được tổng hợp chủ yếu bởi các tế bào T hoạt hóa, tế bào mast và bạch cầu ái toan.

Angiostatin

Nó có nguồn gốc từ plasminogen và là một chất ức chế tạo mạch cytokine, cho phép nó hoạt động như một chất ngăn chặn mạnh mẽ quá trình tân mạch và sự phát triển của khối u di căn trong cơ thể. Nó được tạo ra bởi sự phân cắt protein của plasminogen qua trung gian của sự hiện diện của bệnh ung thư.

Yếu tố tăng trưởng biểu bì

Nó hoạt động bằng cách kích thích sự phát triển của các tế bào biểu mô, làm tăng tốc độ mọc răng và mở mắt ở chuột. Ngoài ra, nó có tác dụng ức chế tiết axit dạ dày và có liên quan đến việc chữa lành vết thương.

Người giới thiệu

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Sinh học Tế bào cần thiết. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Dinarello, C. (2000). Cytokine tiền viêm. CHEST, 118 (2), 503–508.
3. Fitzgerald, K., O'Neill, L., Gosing, A., & Callard, R. (2001). Sách Sự kiện Cytokine (xuất bản lần thứ 2). Dundee, Scotland: Loạt sách về sự kiện báo chí hàn lâm.
4. Keelan, JA, Blumenstein, M., Helliwell, RJA, Sato, TA, Marvin, KW, & Mitchell, MD (2003). Cytokines, Prostaglandin và Parturition - Đánh giá. Nhau thai, 17, S33-S46.
5. Stenken, JA và Poschenrieder, AJ (2015). Hóa học phân tích sinh học của Cytokines- Một đánh giá. Analytica Chimica Acta, 1, 95–115.
6. Vilcek, J., & Feldmann, M. (2004). Đánh giá lịch sử: Cytokine như một phương pháp trị liệu và mục tiêu của phương pháp trị liệu. XU HƯỚNG trong Khoa học Dược lý, 25 (4), 201–209.
7. Zhang, J., & An, J. (2007). Cytokine, viêm và đau. Int. Anesthesiol. Clin. , 45 (2), 27–37.