Czym są cytokiny i dlaczego są ważne dla układu odpornościowego

Cytokiny to grupa małych białek, które odgrywają kluczową rolę w sygnalizacji komórkowej. Są wytwarzane przez różne komórki układu odpornościowego, takie jak krwinki białe, i biorą udział w regulowaniu odpowiedzi immunologicznych i pośredniczeniu w komunikacji między komórkami.

Podstawową funkcją cytokin jest modulowanie i koordynacja odpowiedzi immunologicznych. Pełnią rolę posłańców między komórkami, ułatwiając komunikację i uruchamiając określone działania. Cytokiny można podzielić na różne typy w zależności od ich funkcji, w tym między innymi interleukiny, interferony, czynniki martwicy nowotworów i chemokiny.

Cytokiny biorą udział w różnych aspektach funkcjonowania układu odpornościowego

Zapalenie: Cytokiny są odpowiedzialne za inicjowanie i regulację odpowiedzi zapalnej. Mogą stymulować stan zapalny poprzez rekrutację komórek odpornościowych do miejsca infekcji lub urazu i aktywację ich w celu wyeliminowania patogenów lub uszkodzonych komórek.

Aktywacja komórek odpornościowych: Cytokiny stymulują komórki odpornościowe, takie jak limfocyty T, limfocyty B i komórki naturalnych zabójców (NK), do różnicowania, proliferacji i wykonywania swoich specyficznych funkcji. Pomagają wzmocnić odpowiedź immunologiczną przeciwko patogenom.

Różnicowanie komórek: Cytokiny regulują różnicowanie komórek macierzystych w określone typy komórek odpornościowych. Na przykład interleukina-4 (IL-4) promuje różnicowanie naiwnych komórek T w pomocnicze komórki T.

Ochrona antywirusowa: Interferony to rodzaj cytokin, które odgrywają istotną rolę w przeciwwirusowym mechanizmie obronnym. Mogą hamować replikację wirusa w zainfekowanych komórkach i aktywować inne komórki odpornościowe, aby usunąć infekcję.

Gojenie się ran: Cytokiny przyczyniają się do procesu gojenia, promując migrację i proliferację komórek zaangażowanych w naprawę tkanek, takich jak fibroblasty.

Regulacja odpowiedzi immunologicznych: Cytokiny pomagają utrzymać równowagę w układzie odpornościowym poprzez regulację intensywności i czasu trwania odpowiedzi immunologicznej. Mogą stymulować lub tłumić aktywność komórek odpornościowych w zależności od specyficznych potrzeb organizmu.

Ogólnie rzecz biorąc, cytokiny odgrywają główną rolę w koordynowaniu i modulowaniu odpowiedzi immunologicznych, zapewniając skuteczną obronę przed patogenami przy jednoczesnym utrzymaniu homeostazy układu odpornościowego. Brak równowagi w produkcji cytokin lub rozregulowanie może prowadzić do zaburzeń odporności i chorób zapalnych.

Choroby, w których gwałtownie wzrasta poziom cytokin

Istnieje kilka chorób i stanów, w których poziomy cytokin mogą być znacząco podwyższone. Niektóre przykłady obejmują:

Zespół uwalniania cytokin (CRS): CRS to ciężka reakcja immunologiczna, która może wystąpić jako efekt uboczny niektórych immunoterapii, takich jak terapia komórkami CAR-T. Charakteryzuje się szybkim i nadmiernym uwalnianiem cytokin, zwłaszcza interleukiny-6 (IL-6) i czynnika martwicy nowotworów alfa (TNF-alfa). Podwyższony poziom cytokin w CRS może prowadzić do ogólnoustrojowego stanu zapalnego, dysfunkcji narządów, aw ciężkich przypadkach może zagrażać życiu.

Posocznica: Sepsa jest stanem potencjalnie zagrażającym życiu, który pojawia się, gdy reakcja organizmu na infekcję ulega rozregulowaniu. W sepsie cytokiny są uwalniane w dużych ilościach, powodując ogólnoustrojową odpowiedź zapalną. To nadmierne uwalnianie cytokin może prowadzić do niewydolności wielonarządowej i innych powikłań.

Choroby autoimmunologiczne i cytokiny

Reumatoidalne zapalenie stawów (RZS): RZS jest chorobą autoimmunologiczną charakteryzującą się przewlekłym zapaleniem stawów. W reumatoidalnym zapaleniu stawów cytokiny prozapalne, takie jak czynnik martwicy nowotworów alfa (TNF-alfa), interleukina-1 (IL-1) i interleukina-6 (IL-6) są wytwarzane w nadmiernych ilościach. Cytokiny te przyczyniają się do zapalenia stawów, niszczenia chrząstki i kości oraz innych objawów związanych z chorobą.

Choroba zapalna jelit (IBD): IBD obejmuje stany, takie jak choroba Leśniowskiego-Crohna i wrzodziejące zapalenie jelita grubego, które obejmują przewlekłe zapalenie przewodu pokarmowego. Podwyższone poziomy cytokin, w tym TNF-alfa, interleukiny-6 (IL-6) i interleukiny-17 (IL-17), odgrywają znaczącą rolę w stanach zapalnych obserwowanych w NZJ.

Zespół burzy cytokinowej

Zespół burzy cytokin odnosi się do ciężkiej i niekontrolowanej odpowiedzi immunologicznej, która może wystąpić w odpowiedzi na różne czynniki wyzwalające, takie jak infekcje wirusowe (np. COVID-19), niektóre nowotwory i choroby autoimmunologiczne. Podczas burzy cytokin następuje masowe uwalnianie cytokin prozapalnych, w tym interleukiny-6 (IL-6), interleukiny-1 beta (IL-1β) i interleukiny-18 (IL-18). To nadmierne uwalnianie cytokin może prowadzić do rozległych uszkodzeń tkanek i niewydolności narządów.

To tylko kilka przykładów chorób, w których poziom cytokin może być znacznie podwyższony. Należy zauważyć, że określone zaangażowane cytokiny i ich poziomy mogą się różnić w zależności od choroby lub stanu. Podwyższone poziomy cytokin mogą przyczyniać się do patologii tych chorób i często są celem interwencji terapeutycznych modulujących odpowiedź immunologiczną.

Czy cytokiny można badać w laboratorium?

Cytokiny można badać w warunkach laboratoryjnych. Dostępne są różne techniki i testy do pomiaru poziomów cytokin w próbkach biologicznych, takich jak krew, surowica, osocze lub supernatanty hodowli tkankowych. Testy te są często wykonywane przy użyciu testów immunologicznych, które opierają się na specyficznych przeciwciałach, które mogą wykrywać i oznaczać ilościowo cytokiny.

Istnieją różne metody badania cytokin:

Test immunoenzymatyczny (ELISA): ELISA jest szeroko stosowaną techniką, która wykorzystuje specyficzne przeciwciała do wychwytywania i wykrywania cytokin. Umożliwia ilościowy pomiar poziomu cytokin w próbce.

Testy multipleksowe: Testy multipleksowe umożliwiają jednoczesny pomiar wielu cytokin w jednej próbce. Testy te wykorzystują macierze lub mikromacierze oparte na kulkach, umożliwiające ocenę wielu cytokin w sposób wysokowydajny.

Cytometria przepływowa: Cytometrię przepływową można wykorzystać do oceny produkcji cytokin na poziomie pojedynczej komórki. Technika ta obejmuje barwienie komórek przeciwciałami znakowanymi fluorescencyjnie przeciwko określonym cytokinom, co umożliwia ich wykrycie i oznaczenie ilościowe.

Metody oparte na PCR: Techniki reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR), takie jak PCR z odwrotną transkrypcją (RT-PCR) lub ilościowa PCR (qPCR), mogą być stosowane do pomiaru poziomów ekspresji genów cytokin. Dostarcza to informacji na temat poziomów mRNA cytokin, co może wskazywać na ich produkcję.

Jakich informacji dostarczają badania?

Testy cytokin w laboratorium mogą dostarczyć cennych informacji na temat odpowiedzi immunologicznej oraz obecności stanu zapalnego lub dysregulacji w różnych chorobach i stanach. Może pomóc zdiagnozować pewne zaburzenia immunologiczne, monitorować postęp choroby. Również w celu oceny skuteczności leczenia i identyfikacji potencjalnych celów terapeutycznych. Na przykład pomiar poziomu cytokin u pacjentów poddawanych immunoterapii lub u pacjentów z chorobami autoimmunologicznymi może pomóc w podejmowaniu decyzji dotyczących leczenia.

Test cytokin jest zwykle wykonywany w laboratorium klinicznym lub badawczym i wymaga specjalistycznego sprzętu i wiedzy. Interpretacji poziomów cytokin należy dokonywać w połączeniu z innymi informacjami klinicznymi oraz w kontekście konkretnej badanej choroby lub stanu.

Redaktorka Diana Todorova

Kino: Freepik