Cytokin

Rozbalit box

Obsah boxu

Cytokiny jsou široká a různorodá skupina malých signálních proteinů (obvykle o velikosti 5–25 kDa), které hrají klíčovou roli v mezibuněčné komunikaci, zejména v rámci imunitní systému. Působí jako poslové, kteří regulují prakticky všechny aspekty vrozené i adaptivní imunitní odpovědi, včetně aktivace, proliferace, diferenciace a migrace imunitních buněk. Kromě imunity se podílejí i na řízení zánětu, krvetvorby, hojení ran a mnoha dalších fyziologických i patologických procesů v těle.

Název "cytokin" je odvozen z řeckých slov cyto (buňka) a kinos (pohyb), což vystihuje jejich schopnost "hýbat buňkami" – tedy ovlivňovat jejich chování.

📜 Historie objevů

Koncept existence rozpustných molekul, které přenášejí signály mezi buňkami imunitního systému, se začal formovat v polovině 20. století.

50. léta 20. století: Objev interferonů jako látek, které interferují s virovou replikací. Byly to první popsané molekuly s cytokinovou aktivitou.
60. léta: Výzkumníci pozorovali, že lymfocyty po stimulaci produkují faktory, které ovlivňují chování jiných buněk, například makrofágů. Tyto faktory byly nazývány obecně "lymfokiny". Podobně faktory produkované monocyty byly nazývány "monokiny".
1974: Stanley Cohen navrhl zastřešující termín cytokin, aby sjednotil různé názvy pro tyto signální molekuly bez ohledu na buňku jejich původu.
70. a 80. léta: S rozvojem molekulární biologie a technik rekombinantní DNA byly izolovány, sekvenovány a klonovány první cytokiny, jako například Interleukin-1 (IL-1) a Interleukin-2 (IL-2). To umožnilo jejich detailní studium a výrobu pro terapeutické účely.
90. léta a současnost: Byly objeveny stovky různých cytokinů a jejich receptorů, což odhalilo komplexní a složitě regulovanou síť cytokinových interakcí, která řídí zdraví i nemoc.

🧬 Vlastnosti a charakteristika

Cytokiny sdílejí několik klíčových vlastností, které definují jejich biologickou aktivitu:

Pleiotropie: Jeden cytokin může působit na různé typy cílových buněk a vyvolávat v nich odlišné účinky. Například Interleukin-4 (IL-4) stimuluje proliferaci B-lymfocytů, ale zároveň podporuje diferenciaci T-lymfocytů.
Redundance: Různé cytokiny mohou mít podobné nebo překrývající se funkce. Pokud jeden cytokin chybí, jeho funkci může částečně nebo úplně nahradit jiný. Například IL-2, IL-4 a IL-5 mohou všechny stimulovat růst B-lymfocytů.
Synergie: Kombinovaný účinek dvou nebo více cytokinů je větší než součet jejich jednotlivých účinků. Příkladem je spolupráce IFN-γ a TNF-α při aktivaci makrofágů.
Antagonismus: Některé cytokiny mohou navzájem blokovat nebo tlumit své účinky. Například Interleukin-10 (IL-10) je silný protizánětlivý cytokin, který potlačuje produkci prozánětlivých cytokinů jako TNF-α.
Kaskádová indukce: Působení jednoho cytokinu může spustit v cílové buňce produkci dalších cytokinů, což vede k zesílení a šíření původního signálu.

Cytokiny působí prostřednictvím vazby na specifické receptory na povrchu cílových buněk. Tato vazba spouští intracelulární signální kaskády (např. dráhu JAK-STAT), které vedou ke změnám v genové expresi a následně ke změně chování buňky.

⚙️ Funkce a mechanismus účinku

Cytokiny mohou působit na různé vzdálenosti od místa svého vzniku:

Autokrinní působení: Cytokin působí zpětně na buňku, která ho sama vyprodukovala.
Parakrinní působení: Cytokin působí na buňky v bezprostředním okolí. Toto je nejčastější způsob účinku v imunitním systému.
Endokrinní působení: Cytokin je uvolněn do krevního oběhu a působí na vzdálené orgány a tkáně, podobně jako hormon. Tento typ působení je typický pro systémové reakce, jako je horečka.

Hlavní funkce cytokinů zahrnují:

Regulace imunitní odpovědi: Aktivace a diferenciace imunitních buněk (např. T-lymfocytů na pomocné, cytotoxické nebo regulační typy).
Řízení zánětu: Prozánětlivé cytokiny (např. TNF-α, IL-1, IL-6) spouštějí a udržují zánětlivou reakci, zatímco protizánětlivé cytokiny (např. IL-10, TGF-β) ji tlumí.
Komunikace mezi imunitním a nervovým systémem: Některé cytokiny mohou procházet hematoencefalickou bariérou a ovlivňovat centrální nervový systém, což vede k projevům jako je horečka, únava nebo ztráta chuti k jídlu během nemoci.
Regulace krvetvorby: Skupina cytokinů zvaná faktory stimulující kolonie (např. G-CSF, GM-CSF) řídí produkci a zrání krvinek v kostní dřeni.
Obrana proti patogenům: Interferony hrají klíčovou roli v protivirové obraně, zatímco jiné cytokiny koordinují odpověď proti bakteriím a parazitům.
Hojení tkání a angiogeneze: Růstové faktory jako VEGF nebo FGF podporují tvorbu nových cév a opravu poškozených tkání.

📚 Klasifikace a hlavní skupiny

Cytokiny se dělí do několika hlavních rodin na základě jejich struktury, receptorů, na které se vážou, a jejich primárních funkcí.

Interleukiny (IL)

Nejpočetnější skupina cytokinů, produkovaná převážně leukocyty a působící na jiné leukocyty (odtud název "mezi bílými krvinkami"). Jsou značeny čísly (IL-1, IL-2, atd., v současnosti je jich známo přes 40). Mají široké spektrum funkcí od prozánětlivých (IL-1, IL-6) po protizánětlivé (IL-10) a regulační (IL-2).

Interferony (IFN)

Pojmenovány podle své schopnosti interferovat s virovou replikací.

Typ I (IFN-α, IFN-β): Produkovány většinou buněk v odpovědi na virovou infekci. Mají silné antivirové účinky.
Typ II (IFN-γ): Produkován hlavně NK buňkami a T-lymfocyty. Je klíčovým aktivátorem makrofágů a hraje důležitou roli v obraně proti intracelulárním patogenům.

Chemokiny

Specializovaná podskupina cytokinů, jejichž hlavní funkcí je řídit migraci buněk (chemotaxi). Vytvářejí chemický gradient, který navádí imunitní buňky do místa zánětu nebo infekce. Dělí se do čtyř podrodin (CC, CXC, CX3C, C) podle uspořádání cysteinových zbytků. Příkladem je IL-8 (CXCL8).

Faktory nekrotizující nádory (TNF)

Rodina cytokinů, jejíž prototypem je TNF-α. Tento cytokin je silným mediátorem akutního zánětu a může také indukovat apoptózu (programovanou buněčnou smrt) některých nádorových buněk.

Růstové faktory (GF)

Tato skupina zahrnuje molekuly, které stimulují buněčný růst, proliferaci, hojení a buněčnou diferenciaci. Patří sem například faktory stimulující kolonie (CSF), transformující růstový faktor beta (TGF-β) nebo vaskulární endoteliální růstový faktor (VEGF).

⚕️ Klinický význam

Nerovnováha v produkci nebo funkci cytokinů je spojena s celou řadou onemocnění.

Zánětlivá a autoimunitní onemocnění

Nadměrná produkce prozánětlivých cytokinů (zejména TNF-α, IL-1 a IL-6) hraje ústřední roli v patogenezi autoimunitních onemocnění, jako je revmatoidní artritida, Crohnova choroba, lupénka nebo roztroušená skleróza.

Infekční nemoci a sepse

Při závažných infekcích může dojít k nekontrolovanému uvolnění obrovského množství prozánětlivých cytokinů, což se označuje jako cytokinová bouře. Tento stav vede k systémovému zánětu, poškození orgánů, šoku a často i smrti. Je to hlavní příčina úmrtí u sepse a byla pozorována i u těžkých průběhů chřipky nebo COVID-19.

Nádorová onemocnění

Cytokiny mají v onkologii dvojí roli. Některé (jako TNF-α nebo IFN-γ) mohou podporovat protinádorovou imunitu. Jiné, produkované samotným nádorem nebo v jeho mikroprostředí, mohou naopak podporovat růst nádoru, tvorbu cév a vznik metastáz.

Terapeutické využití

Znalost funkce cytokinů otevřela dveře pro moderní biologickou léčbu.

Blokátory cytokinů: Monoklonální protilátky nebo rozpustné receptory, které neutralizují prozánětlivé cytokiny (např. anti-TNF-α léky jako infliximab nebo adalimumab), jsou velmi účinné v léčbě revmatoidní artritidy, Crohnovy choroby a dalších autoimunitních onemocnění.
Podávání rekombinantních cytokinů: Rekombinantní cytokiny se používají k posílení imunitní odpovědi. Například IFN-α se používá k léčbě hepatitidy C a některých typů rakoviny, G-CSF stimuluje produkci neutrofilů u pacientů po chemoterapii.

💡 Pro laiky

Představte si lidské tělo jako velký stát a buňky jako jeho obyvatele. Cytokiny jsou v tomto přirovnání něco jako pošta, textové zprávy nebo rozkazy, které si buňky mezi sebou posílají.

Když do těla vnikne virus (nepřítel), specializované buňky (vojáci) vyšlou poplašné zprávy – cytokiny.
Tyto zprávy se rychle rozšíří a řeknou ostatním buňkám imunitního systému: "Pozor, máme tu vetřelce! Přijďte sem a bojujte!"
Některé cytokiny fungují jako rozkaz k útoku, jiné jako pokyn k vytvoření více vojáků (buněk) nebo jako signál pro velitelství (mozek), aby zvýšilo teplotu (horečka) a znesnadnilo nepříteli přežití.
Když je boj vyhraný, jiné buňky pošlou "uklidňující" cytokiny s pokynem: "Akce skončila, vraťte se na svá místa."

Problém nastane, když se tento komunikační systém porouchá. U autoimunitních nemocí buňky neustále posílají poplašné zprávy, i když žádný nepřítel není přítomen, a imunitní systém tak útočí na vlastní tělo. Naopak při tzv. "cytokinové bouři" je zpráv tolik, že nastane chaos, který poškodí celé tělo více než samotný vetřelec.

Šablona:Aktualizováno