Какво са цитокините и защо са важни за имунната система

Цитокините са група малки протеини, които играят решаваща роля в клетъчното сигнализиране. Те се произвеждат от различни клетки в имунната система, като например белите кръвни клетки, и участват в регулирането на имунните отговори и медиирането на комуникацията между клетките.

Основната функция на цитокините е да модулират и координират имунните отговори. Те действат като пратеници между клетките, улеснявайки комуникацията и предизвиквайки специфични действия. Цитокините могат да бъдат класифицирани в различни типове въз основа на тяхната функция, включително интерлевкини, интерферони, фактори на туморна некроза и хемокини, между другото.

Цитокините участват в различни аспекти на функцията на имунната система

Възпаление: Цитокините са отговорни за инициирането и регулирането на възпалителния отговор. Те могат да стимулират възпалението, като набират имунни клетки към мястото на инфекция или нараняване и ги активират, за да елиминират патогени или увредени клетки.

Активиране на имунните клетки: Цитокините стимулират имунните клетки, като Т-клетки, В-клетки и клетки естествени убийци (NK), да се диференцират, пролиферират и изпълняват специфичните си функции. Те помагат за засилване на имунния отговор срещу патогени.

Клетъчна диференциация: Цитокините регулират диференциацията на стволовите клетки в специфични типове имунни клетки. Например, интерлевкин-4 (IL-4) подпомага диференциацията на наивни Т клетки в хелперни Т клетки.

Антивирусна защита: Интерфероните са вид цитокини, които играят жизненоважна роля в антивирусния защитен механизъм. Те могат да инхибират вирусната репликация в инфектираните клетки и да активират други имунни клетки, за да изчистят инфекцията.

Заздравяване на рани: Цитокините допринасят за лечебния процес чрез насърчаване на миграцията и пролиферацията на клетки, участващи в възстановяването на тъканите, като фибробласти.

Регулиране на имунните отговори: Цитокините помагат за поддържане на баланс в имунната система чрез регулиране на интензивността и продължителността на имунните отговори. Те могат или да стимулират, или да потиснат активността на имунните клетки въз основа на специфичните нужди на тялото.

Като цяло, цитокините играят основна роля в координирането и модулирането на имунните отговори, като осигуряват ефективна защита срещу патогени, като същевременно поддържат хомеостазата на имунната система. Дисбалансът в производството на цитокини или дисрегулацията може да доведе до имунни нарушения и възпалителни заболявания.

Заболявания, при които нивото на цитокини е рязко повишено

Има няколко заболявания и състояния, при които нивата на цитокини могат да бъдат значително повишени. Някои примери включват:

Синдром на освобождаване на цитокини (CRS): CRS е тежък имунен отговор, който може да възникне като страничен ефект от някои имунотерапии, като терапия с CAR-T клетки. Характеризира се с бързо и прекомерно освобождаване на цитокини, особено интерлевкин-6 (IL-6) и тумор некрозисфактор-алфа (TNF-алфа). Повишените нива на цитокини в CRS могат да доведат до системно възпаление, органна дисфункция и в тежки случаи могат да бъдат животозастрашаващи.

Сепсис: Сепсисът е потенциално животозастрашаващо състояние, което възниква, когато реакцията на организма към инфекция стане нерегулирана. При сепсис цитокините се освобождават в големи количества, причинявайки системен възпалителен отговор. Това прекомерно освобождаване на цитокини може да доведе до полиорганна недостатъчност и други усложнения.

Автоимунни заболявания и цитокини

Ревматоиден артрит (RA): RA е автоимунно заболяване, характеризиращо се с хронично възпаление на ставите. При ревматоиден артрит провъзпалителни цитокини, като фактор на туморна некроза-алфа (TNF-алфа), интерлевкин-1 (IL-1) и интерлевкин-6 (IL-6), се произвеждат в прекомерни количества. Тези цитокини допринасят за възпаление на ставите, разрушаване на хрущяли и кости и други симптоми, свързани с болестта.

Възпалително заболяване на червата (IBD): IBD обхваща състояния като болестта на Крон (Crohn’s disease) и улцерозен колит, които включват хронично възпаление на стомашно-чревния тракт. Повишените нива на цитокини, включително TNF-алфа, интерлевкин-6 (IL-6) и интерлевкин-17 (IL-17), играят значителна роля при възпалението, наблюдавано при IBD.

Синдром на цитокинова буря

Синдромът на цитокинова буря се отнася до тежък и неконтролиран имунен отговор, който може да възникне в отговор на различни задействания, като вирусни инфекции (напр. COVID-19), някои видове рак и автоимунни заболявания. По време на цитокинова буря има масивно освобождаване на провъзпалителни цитокини, включително интерлевкин-6 (IL-6), интерлевкин-1 бета (IL-1β) и интерлевкин-18 (IL-18). Това прекомерно освобождаване на цитокини може да доведе до широко разпространено увреждане на тъканите и органна недостатъчност.

Това са само няколко примера за заболявания, при които цитокините могат да бъдат рязко повишени. Важно е да се отбележи, че участващите специфични цитокини и техните нива могат да варират в зависимост от заболяването или състоянието. Повишените нива на цитокини могат да допринесат за патологията на тези заболявания и често са насочени към терапевтични интервенции за модулиране на имунния отговор.

Може ли цитокините да се изследват в лаборатория

Цитокините могат да бъдат тествани в лабораторни условия. Налични са различни техники и анализи за измерване на нивата на цитокини в биологични проби, като кръв, серум, плазма или супернатанти на тъканни култури. Тези тестове често се провеждат с помощта на имуноанализи, които разчитат на специфични антитела, които могат да открият и количествено определят цитокини.

Има различни методи за изследване на цитокини:

Ензимно-свързан имуносорбентен анализ (ELISA): ELISA е широко използвана техника, която използва специфични антитела за улавяне и откриване на цитокини. Позволява количествено измерване на нивата на цитокини в проба.

Мултиплексни анализи: Мултиплексните анализи позволяват едновременното измерване на множество цитокини в една проба. Тези анализи използват масиви или микрочипове, базирани на топчета, позволяващи оценка на множество цитокини по високопроизводителен начин.

Поточна цитометрия: Поточната цитометрия може да се използва за оценка на производството на цитокини на ниво една клетка. Тази техника включва оцветяване на клетки с флуоресцентно маркирани антитела срещу специфични цитокини, което позволява тяхното откриване и количествено определяне.

Методи, базирани на PCR: Техники на полимеразна верижна реакция (PCR), като PCR с обратна транскрипция (RT-PCR) или количествена PCR (qPCR), могат да се използват за измерване на нивата на генна експресия на цитокини. Това предоставя информация за нивата на иРНК на цитокини, което може да е показателно за тяхното производство.

Каква информация дават изследванията

Изследването на цитокини в лабораторията може да предостави ценна информация за имунния отговор и наличието на възпаление или дисрегулация при различни заболявания и състояния. Може да помогне при диагностицирането на определени имунни нарушения, да наблюдава прогресията на заболяването. Също и да оценява ефективността на лечението и да идентифицира потенциални терапевтични цели. Например, измерването на нивата на цитокини при пациенти, подложени на имунотерапия, или такива с автоимунни заболявания може да помогне при вземането на решения за лечение.

Тестването на цитокини обикновено се извършва в клинична или изследователска лаборатория и изисква специализирано оборудване и опит. Тълкуването на нивата на цитокини трябва да се извършва във връзка с друга клинична информация и в контекста на конкретното заболяване или състояние, което се изследва.

Редактор Диана Тодорова

Снимки: Freepik