سایتوکاین ها: مرور کلی

سایتوکاینها پروتئین‌ها یا گلیکوپروتئین‌های محلول در خون هستند که توسط سلول‌های ایمنی و سایر سلول‌های بدن (مانند فیبروبلاست‌ها و سلول‌های اندوتلیال) ترشح می‌شوند.

سایتوکاینها با اتصال به گیرنده‌های خاص موجود در سطح غشای سلولی هدف، باعث فعال شدن مسیرهای سیگنالینگ داخل سلولی می‌شوند.

سایتوکاین‌ها به طور کلی وزن مولکولی کمی (کمتر از 30 کیلو دالتون) دارند.

اثر اتوکراین زمانی رخ می‌دهد که سایتوکاین ترشح شده روی سلول سازنده‌اش عمل می‌کند. مثلاً IL-2 ترشح شده از لنفوسیت‌های T فعال شده باعث تکثیر خودشان می‌شود.

اثر پاراکراین زمانی رخ می‌دهد که سایتوکاین ترشح شده روی سلول‌های مجاور سلول سازنده عمل می‌کند. مثلاً IL-12 ترشح شده از ماکروفاژها باعث تمایز سلول‌های T به Th1 می‌شود.

اثر اندوکرین زمانی رخ می‌دهد که سایتوکاین ترشح شده وارد گردش خون شده و روی سلولی در نقاط دیگر بدن اثر می‌گذارد. مثلاً TNF و IL-1 ترشح شده در خون روی هیپوتالاموس اثر می‌گذارند تا تولید پروتئین‌های فاز حاد التهاب را افزایش بدهند.

سایتوکاینها در غلظت‌های بسیار کم (در حد پیکومول) می‌توانند عملکرد داشته باشند.

سایتوکاینها نقش مهمی در سیستم ایمنی دارند.

سایتوکاینها در پاسخ‌های ایمنی سلولی و آداپتیو نقش دارند.

سایتوکاینها به عنوان مولکول‌های تنظیم‌کننده در التهاب و خونسازی در بدن عمل می‌کنند.

اثر یکسان یک سایتوکاین بر سلول های مختلف را گویند. مثلاً اثر IL-4 بر B cell، تیموسیت و ماست سل که در هر سه باعث تکثیر می شود.

اثر سایتوکاین های مختلف روی یک سلول، در حالتی که اثرشان یکسان باشد. مثلاً IL-2، IL-4 و IL-5 بر B cells که همه باعث تکثیر آن می شوند.

همکاری دو یا چند سایتوکاین مختلف برای ایجاد یک عملکرد خاص در سلول هدف. مثلاً IL-4 به همراه IL-5 بر B cells اثر گذاشته و باعث ایزوتایپ سویچینگ می شوند.

عملکرد یک سایتوکاین باعث مهار عملکرد سایتوکاین دیگر می شود. مثلاً IFN-γ می تواند عملکرد IL-4 را مهار کند، در نتیجه در B cells ایزوتایپ سویچینگ به سمت IgE اتفاق نمی افتد.

سایتوکاین ها به صورت آبشاری باعث مهار یا تقویت عملکرد یکدیگر می شوند. مثلاً Th1 فعال شده، IFN-γ تولید می کند. این اینترفرون بر ماکروفاژ اثر گذاشته و باعث تقویت عملکرد آن و تولید IL-12 از ماکروفاژ می شود. IL-12 تولید شده از ماکروفاژ، بر Th1 اثر گذاشته و باعث تقویت عملکرد آن می شود. این واکنش ها به صورت زنجیره ای ادامه پیدا می کنند.

سایتوکاین ها از لکوسیت ها ترشح می شوند و عمدتاً در ارتباط بین سلول های لکوسیتی نقش دارند.

از سلول های آلوده به ویروس ترشح می شوند و باعث ایجاد مقاومت به آلودگی در سلول های مجاور می شوند.

از مونوسیت ها و ماکروفاژها ترشح می شود. TNF ها اثرات ضد توموری و ضد التهابی دارند.

عمدتاً باعث تکثیر و تمایز سلولی شده و در فرآیند هماتوپوئز نقش دارند.

فعالیت کموتاتیک دارند و باعث حرکت (کموتاکسی) و مهاجرت سلول های خونی می شوند.

رشد سلولی هدف را تحریک می کنند و در تنظیم پاسخ های ایمنی نقش مهمی دارند.

سایتوکاین ها برای ایجاد عملکرد در سلول هدف، به رسپتورهای غشایی با afinity بالا نیاز دارند.

فولدینگ مودیفای، ساختار و توالیهای ساختاری موجود در رسپتورها

این دسته از رسپتورها شبیه ساختار آنتی بادیها و ایمونوگلوبولین ها هستند .

IL-11 ، M-CSF و C-Kit

این دسته رسپتورها شامل توالی های conserved هستند که در آن توالی های اسید های آمینه ی سیستئینی، تریپتوفان... قرار گرفته اند.

IL-2, GM-CSF, G-CSF

Class II- interferon رسپتورها دارای موتیف هایی مکمل اینترفرون ها هستند.

INF-α ، INF-β , IL-10

TNF-α ، TNF-β , CD40 و FAS ligand

سایتوکاین ها ترکیباتی هستند که بر سلول های هماتوپوئتیک در مغز استخوان اثر می گذارند و باعث تمایز یابی و ایجاد انواع مختلف سلول های خونی می شوند.

سلول های بنیادی هماتوپوئتیک (Hematopoietic stem cell )

Pluripotent stem cell

سلول های پیشتاز لنفوئیدی و میلوئیدی

لنفوسیت B (در مغز استخوان تحت تاثیر IL-7 )، لنفوسیت T (در تیموس تحت تاثیر IL-7 و IL-2 و دیگر سایتوکاین ها) و NK cell ( تحت تاثیر IL-15)

زیرگروه های مختلف سلول های می لوئیدی

ماکروفاژهای ساکن مغز استخوان و سلول های استرومای مغز استخوان

اینترلوکین 2 (IL-2) توسط سلول های T فعال تولید می شود. این سایتوکاین به عنوان فاکتور رشد اصلی سلول های B و T شناخته می شود و نقش مهمی در تکثیر و تمایز آنها دارد. IL-2 همچنین به عنوان فعال کننده سلول های NK و مونوسیت ها عمل می کند. این سایتوکاین خاصیت اتوکراینی دارد و می تواند روی سلول های T اثر بگذارد. IL-2 نقش مهمی در شروع پاسخ های ایمنی دارد و باعث تکثیر و تمایز سلول های T Naive به سلول های T Effecter می شود.

IL-4 از سایتوکاین های مهم سیستم ایمنی آداپتیو است. از ماکروفاژها، سلول های Th2 و سلول های B فعال تولید می شود. IL-4 اثرات متفاوتی بر سلول های مختلف دارد، از جمله تمایز سلول های T Naive به سلول های Th2 و ایزوتایپ سوییچینگ به سمت آنتی بادی های IgE در B cells.

IL-5 توسط سلول های Th2 تولید می شود. IL-5 به عنوان یک فاکتور تمایزی برای سلول های B نیز شناخته می شود. این سایتوکاین در رشد و تمایز سلول های ائوزینوفیل و در مراحل انتهایی تکامل سلول های B به سمت پلاسماسل ها نقش دارد. IL-5 در کنار IL-4 در برابر عفونت های کرمی و انگلی تأثیرگذار است.

TGF-B جز سایتوکاین هایی است که رده های مختلف سلول های لکوسیتی می توانند آن را تولید کنند. TGF-B دارای اثرات متفاوتی است و بسته به محیط و مولکول های اطرافش می تواند ضد التهابی یا پیش التهابی عمل کند. TGF-B روی رشد، تمایز و آپوپتوز سلول ها تأثیر می گذارد.

IL-10 از سایتوکاین های مهاری سیستم ایمنی است که از ماکروفاژها، B cells و سلول های Th2 تولید می شود. IL-10 با مهار اینترفرون گاما، IL-2، IL-3، TNF و GM-CSF، پاسخ های ایمنی را مهار می کند. IL-10 همچنین پاسخ های T cell را از Th1 به سمت پاسخ های Th2 هدایت می کند و با مهار بیان مولکول های MHC کلاس 2 و مولکول های کمک محرک، مانع فعال شدن سلول های T می شود.

CSF ها (فاکتورهای محرک کلونی) در اختلالات هماتولوژیک استفاده می شوند. این سایتوکاین ها تحریک خونسازی و تولید سلول های ایمنی را برای مبارزه با سلول های توموری به عهده دارند.

اریتروپویتین یک سایتوکاین است که توسط سلول های کلیوی تولید می شود و در درمان کمخونی های ناشی از بیماری های کلیوی استفاده می شود. این سایتوکاین تولید گلبول های قرمز را تحریک می کند.

اینترفرون بتا یک سایتوکاین است که در درمان بیماری MS استفاده می شود. اینترفرون بتا خاصیت ضد التهابی دارد و از طریق کاهش سایتوکاین های ضد التهابی و عملکرد T cells از پیشرفت بیماری MS جلوگیری می کند.

اینترفرون گاما یک سایتوکاین است که در درمان بیماری گرانولوماتوز مزمن استفاده می شود. این اینترفرون با کاهش عفونت و کمک به تولید واسطه های نیتریک اکساید در نوتروفیل ها، باعث کاهش عفونت های مکرر در بیماران می شود.

IL-2 یک سایتوکاین است که در درمان سرطان هایی مانند ملانوما و سرطان کلیه استفاده می شود. IL-2 سلول های T فرد را فعال می کند و با سلول های سرطانی مبارزه می کند.

IL-11 یک سایتوکاین است که در درمان ترومبوپنی در بیمارانی که کموتراپی دریافت کرده اند، استفاده می شود. IL-11 با اثرگذاری بر سلول های مگاکاریوسیت، باعث تولید پلاکت ها می شود.

TNF آلفا یک سایتوکاین است که در بیماری های التهابی مانند آرتریت روماتوئید، IBD و کرون نقش دارد. استفاده از آنتی بادی مونوکلونال ضد TNF آلفا (مانند اینفلیکسی ماب) باعث مهار عملکرد و غلظت TNF آلفا در این بیماران می شود.

سایتوکاین ها مولکول های سیگنال دهنده هستند که توسط سلول های سیستم ایمنی تولید می شوند و در تنظیم پاسخ های ایمنی نقش دارند.

پاسخ های ایمنی همورال شامل تولید آنتی بادی ها توسط سلول های B است. این نوع پاسخ در مقابله با عفونت های باکتریایی و ویروسی مهم است.

پاسخ های ایمنی سلولی شامل فعال شدن سلول های T است. این نوع پاسخ در مقابله با عفونت های ویروسی و سلولی و سرطان مهم است.

سلول های T Naive سلول های T نابالغ هستند که قبلا با آنتی ژن مواجه نشده اند. these cells می توانند به سلول های T Effecter تمایز یابند.

سلول های T Effecter سلول های T بالغی هستند که قبلا با آنتی ژن مواجه شده اند و می توانند به آنتی ژن پاسخ دهند.

IL-12 یک سایتوکاین قوی است که عملکرد NK cell و CD8+ T cell را تقویت می کند.

TNF یک سایتوکاین مهم در التهاب است که توسط ماکروفاژها و سلولهای T تولید می شود و نقش مهمی در دفاع علیه عفونت باکتریایی دارد.

TNF با تحریک تولید سایتوکاینهای دیگر مانند CSF، IFN-y، IL-6 و IL-8، التهاب را تقویت میکند.

TNF باعث افزایش بیان مولکولهای چسبندگی مانند ICAM-1 در سلولهای اندوتلیال محل التهاب میشود که باعث جلب سلولهای ایمنی مانند نوتروفیل و مونوسیت به موضع التهاب میشود.

TNF در غلظت بالا میتواند باعث کاتابولیسم چربی و ماهیچه و کاهش برونده قلبی شود که به بیماری کاشکسی (کاهش وزن و ضعف) منجر میشود.

TNF با مهار TGF-b که یک مهارکننده سیستم ایمنی است ، باعث افزایش پاسخ ایمنی میشود.

اینترفرون ها (IFN) یک گروه از سایتوکاینهای سیستم ایمنی ذاتی هستند که نقش اصلی آنها در دفاع ضد ویروسی است.

اینترفرون نوع 1 (آلفا و بتا) به طور مستقیم روی سلولهای آلوده به ویروس عمل کرده و با بلاک کردن آنزیمهای لازم به تکثیر ویروس ، باعث مقاومت سلول در برابر تکثیر ویروس میشود.

اینترفرون نوع 1 باعث افزایش بیان مولکولهای MHC1 در سطح سلولهای آلوده به ویروس میشود که باعث شناسایی و کشتن این سلولها توسط سلولهای T قاتل می شود.

اینترفرون گاما (IFN-y) باعث افزایش خاصیت کشندگی ماکروفاژها و تقویت عملکرد عرضه آنتیژن آنها می شود.

اینترفرون گاما باعث تمایز سلولهای T کمک کننده به سمت رده Th1 میشود که باعث تقویت سیستم ایمنی میشود.

IL-2 یک سایتوکاین مهم در سیستم ایمنی آداپتیو است که توسط سلولهای T فعال تولید میشود و عملکردهای مختلفی دارد.

IL-4 یک سایتوکاین مهم است که توسط سلولهای T و ماست سل ها تولید میشود و اثرات متفاوتی دارد.