CYTOKINES: หน้าที่ประเภทและตัวรับ - ชีววิทยา - 2026

ไซโตไคน์หรือ cytokines ที่มีขนาดเล็กโปรตีนสัญญาณ (นักเขียนบางคนอ้างถึงเหล่านี้เป็นเปปไทด์) ที่ควบคุมการทำงานทางชีวภาพหลายคนอีกจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายโลหิต, การซ่อมแซมเนื้อเยื่อและการขยายโทรศัพท์มือถือ

คำว่า "ไซโตไคน์" รวมกลุ่มของโปรตีนจำนวนมากที่มีลักษณะโครงสร้างและการทำงานที่แตกต่างกันอย่างมากและหมายถึง "ปัจจัยที่ผลิตโดยเซลล์" ไม่มากก็น้อยเนื่องจากการสังเคราะห์ของพวกมันไม่ได้ จำกัด อยู่ที่เซลล์ชนิดเดียวในร่างกาย

กระบวนการเผยแพร่ Ciokine (ที่มา: www.scientificaimations.com / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) ผ่าน Wikimedia Commons)

โปรตีนเหล่านี้ผลิตและหลั่งออกมาด้วยความเข้มข้นสูงโดยเซลล์ประเภทต่างๆในสัตว์และอาจส่งผลต่อเซลล์ใกล้เคียงซึ่งเป็นสาเหตุที่กล่าวกันว่าทำหน้าที่ส่งสัญญาณ "พาราครีน"

นอกจากนี้ยังสามารถทำหน้าที่จากระยะไกลโดยกระตุ้นการหลั่งของปัจจัยที่ละลายน้ำได้เข้าสู่กระแสเลือด (การทำงานของต่อมไร้ท่อหรือระบบ) และยังสามารถทำหน้าที่โดยตรงกับเซลล์ที่สังเคราะห์พวกมัน (ฟังก์ชัน autocrine)

ไซโตไคน์ถูกมองว่าเป็น "สัญลักษณ์" ของภาษาเฉพาะซึ่งความหมายขึ้นอยู่กับบริบทที่แสดงออกและส่งจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง

ไซโตไคน์ตัวแรกที่อธิบายคือลิมโฟไคน์ผลิตภัณฑ์ที่ละลายน้ำได้ที่ผลิตโดยลิมโฟไซต์เพื่อตอบสนองต่อแอนติเจนของโพลีโคลนและแอนติเจนที่เฉพาะเจาะจง สิ่งเหล่านี้แสดงถึงกลุ่มปัจจัยตอบสนองภูมิคุ้มกันที่สำคัญ

ฟังก์ชัน Cytokine

ไซโตไคน์เป็นไกลโคโปรตีนที่ละลายน้ำได้ (ไม่ใช่ประเภทอิมมูโนโกลบูลิน) ที่มีขนาดเล็ก (ไม่เกิน 40 kDa) ที่ผลิตและปล่อยออกมาโดยเซลล์ประเภทต่างๆในร่างกายพวกมันสามารถมีการกระทำในพื้นที่หรือระยะไกลซึ่งพวกมันทำงานในความเข้มข้นสูงสุดหรือนาโนโมลาร์

การสื่อสารในระบบภูมิคุ้มกัน

หน้าที่ที่โดดเด่นที่สุดของไซโตไคน์คือการมีส่วนร่วมในการสื่อสารระหว่างส่วนประกอบต่างๆของระบบภูมิคุ้มกันและการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างส่วนประกอบเหล่านี้กับเซลล์อื่น ๆ ของร่างกาย (การส่งสัญญาณระหว่างเซลล์)

กล่าวอีกนัยหนึ่งการทำงานของภูมิคุ้มกันแทบทั้งหมดขึ้นอยู่กับกิจกรรมทางชีวภาพของ "ผู้ส่งสาร" ที่เป็นระบบเหล่านี้

Cytokines แสดงฟังก์ชันภูมิคุ้มกันที่หลากหลายทั้งผลกระทบและกฎข้อบังคับและผลกระทบในระดับเนื้อเยื่อและระบบทางชีววิทยาในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ที่พวกมันถูกสร้างขึ้นสามารถมีได้กว้างขวางและซับซ้อนมาก

พวกมันเป็นตัวกระตุ้นภูมิคุ้มกันที่สำคัญซึ่งชนิดของไซโตไคน์ที่ผลิตขึ้นในระหว่างการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันต่อสิ่งกระตุ้นใด ๆ ในขั้นต้นจะเป็นตัวกำหนดว่าการตอบสนองจะเป็นพิษต่อเซลล์ร่างกายเซลล์หรือภูมิแพ้

ป้องกันไวรัส

พวกเขามีส่วนเกี่ยวข้องอย่างลึกซึ้งในกระบวนการอักเสบและในการป้องกันการติดเชื้อจากแหล่งกำเนิดไวรัส พวกเขามีส่วนร่วมในการนำเสนอแอนติเจนในการสร้างความแตกต่างของไขกระดูกในการกระตุ้นและการสรรหาเซลล์ในการแสดงออกของโมเลกุลยึดเกาะของเซลล์เป็นต้น

ดังนั้นไซโตไคน์จึงไม่เพียง แต่มีส่วนในการป้องกันภูมิคุ้มกันของร่างกายเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกระบวนการทางสรีรวิทยาและการเผาผลาญที่ "ปกติ" ซึ่งจะรวมทั้งสองด้านของชีวิตในเซลล์และอินทรีย์

ปัจจัยการเจริญเติบโต

ผู้เขียนหลายคนพิจารณาว่าโปรตีนเหล่านี้มีพฤติกรรมเป็นปัจจัยการเจริญเติบโตเนื่องจากตัวแทนเช่น tumor necrosis factor (TNF), lymphokines, interleukins และ interferons (IFNs) มีความเกี่ยวข้องอย่างแข็งขันกับการเพิ่มจำนวนของเซลล์การตายความแตกต่างและการพัฒนาใน บริบทของร่างกายที่แตกต่างกัน

วิดีโอนี้แสดงภาพเคลื่อนไหวที่แมคโครฟาจกินแบคทีเรียและปล่อยไซโตไคน์ในภายหลัง:

ไซโตไคน์และฮอร์โมน?

นักวิทยาศาสตร์หลายคนทำการเปรียบเทียบระหว่างไซโตไคน์และฮอร์โมน แต่สิ่งนี้ไม่ถูกต้องทั้งหมดด้วยเหตุผลสำคัญบางประการ:

- ฮอร์โมนถูกสังเคราะห์และปล่อยออกมาโดยเนื้อเยื่อที่มีความเชี่ยวชาญสูงในขณะที่ไซโตไคน์ผลิตโดยเซลล์ต่างๆในร่างกายจำนวนมาก

- ฮอร์โมนเป็นผลิตภัณฑ์สังเคราะห์หลักของเซลล์เฉพาะทางที่ผลิตขึ้นในขณะที่ไซโตไคน์เป็นตัวแทนของผลิตภัณฑ์ที่สังเคราะห์โดยเซลล์เพียงเล็กน้อย

- การแสดงออกของฮอร์โมนเกิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณควบคุม homeostatic (บางส่วนขึ้นอยู่กับวงจร circadian) แต่ในทางกลับกันไซโตไคน์จะแสดงออกก็ต่อเมื่อได้รับการกระตุ้นโดยเฉพาะจากเหตุการณ์ที่ "เป็นอันตราย" ต่อชีวิตของเซลล์

ประเภทของไซโตไคน์

ไซโตไคน์จำนวนมากได้รับการอธิบายในขั้นต้นตามหน้าที่ทางชีววิทยาหลักของพวกมัน แต่ในปัจจุบันพวกมันมีลักษณะโครงสร้างเป็นหลักเนื่องจากสามารถใช้ฟังก์ชันที่หลากหลายซึ่งยากที่จะสรุปในฉายาสั้น ๆ

อย่างไรก็ตามการจำแนกประเภทของโปรตีนเหล่านี้ในปัจจุบันขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์หลายประการ: บางส่วนได้รับการระบุตาม "ลำดับตัวเลข" ของการค้นพบตามกิจกรรมการทำงานบางอย่างตามการมีส่วนร่วมในการตอบสนองต่อการอักเสบตาม ต้นกำเนิดของเซลล์หลักและตามความคล้ายคลึงกันของโครงสร้างกับโมเลกุลอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง

ด้วยเหตุนี้สมาชิกของไซโตไคน์ที่มีลักษณะคล้ายกันเช่นลำดับโฮโมโลยีระบบตัวรับซึ่งกันและกันเป็นต้นแม้ว่าจะไม่จำเป็นต้องมีความคล้ายคลึงกันทางโครงสร้าง บางครอบครัวรู้จัก:

- TNF family-TNF Receptors (Tumor Necrosis Factor) ซึ่งรวมถึงไซโตไคน์ที่สร้างภูมิคุ้มกันเช่นเนื้องอกเนื้อร้ายแฟกเตอร์ (TNF) ลิมโฟทอกซินและลิแกนด์ของเซลล์บางชนิดเช่น CD40L (เป็นสื่อกลางในการกระตุ้นการทำงานของ B และ T lymphocytes ) และ FasL หรือ CD95 (ส่งเสริมการตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้)

- ตระกูล IL-1 / IL-1 Receptor (Interleukin) ซึ่งเป็นกลุ่มที่ไซโตไคน์ IL-1β, IL-1α, IL-18, IL-33 และ IL-36 รวมทั้งตัวรับตัวรับ รู้จักกันในชื่อ IL-1RA, IL-38 และไซโตไคน์ต้านการอักเสบ IL-37 (ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางทางสรีรวิทยาและการป้องกัน)

- ตระกูล IL-1 / IL-1 Receptor ยังรวมถึง Toll-like receptors (TLRs) ซึ่งทำหน้าที่เป็นโมเลกุลของระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดสำหรับการรับรู้รูปแบบโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับสายพันธุ์ จุลินทรีย์

ตำราบางส่วนของกลุ่มไซโตไคน์ในวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องตามสถานที่ผลิตเป็น "ไซโตไคน์ที่ได้จากโมโนนิวเคลียร์ฟาโกไซท์" และ "ไซโตไคน์ที่ได้จากทีลิมโฟไซต์" พวกเขายังแยกพวกเขาที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองที่พวกเขาเป็นสื่อกลาง: พิษต่อเซลล์ (ต้านไวรัสและต้านมะเร็ง), ร่างกาย, เซลล์หรืออาการแพ้ นอกเหนือจากผู้ที่มีภูมิคุ้มกัน

- ตามการตอบสนองต่อการอักเสบ

ขึ้นอยู่กับว่าพวกมันส่งเสริมปฏิกิริยาการอักเสบหรือการตอบสนองไซโตไคน์แบ่งออกเป็นไซโตไคน์โปรอักเสบและไซโตไคน์ต้านการอักเสบ

โปร - ไซโตไคน์อักเสบ

การอักเสบที่เป็นสื่อกลางโดยไซโตไคน์เหล่านี้ประกอบด้วยการเรียงซ้อนของการแสดงออกของผลิตภัณฑ์ยีนที่มักไม่แสดงออกในมนุษย์ที่มีสุขภาพดี

แม้ว่าเอนโดทอกซินบางชนิดและผลิตภัณฑ์“ การอักเสบ” อื่น ๆ สามารถกระตุ้นการแสดงออกของยีน“ โปรอักเสบ” เหล่านี้ได้ไซโตไคน์ IL-1 และ TNF และแม้แต่อินเตอร์เฟอรอน IFN-γก็มีประสิทธิภาพในการกระตุ้นโดยเฉพาะดังนั้น ซึ่งกล่าวกันว่าเป็นไซโตไคน์หลักที่ก่อให้เกิดการอักเสบ

โครงสร้างของการอนุมานเบต้าของมนุษย์ (ที่มา: ผ่าน Wikimedia Commons)

ไม่ว่ากระบวนการอักเสบจะเกิดจากการติดเชื้อการบาดเจ็บภาวะขาดเลือดเซลล์ T ที่กระตุ้นหรือสารพิษบางชนิดโมเลกุลทั้งสองนี้จะทำงานร่วมกันเพื่อเริ่มน้ำตกของผู้ไกล่เกลี่ยการอักเสบ

ไซโตไคน์ต้านการอักเสบ

ตรงกันข้ามโปรตีนเหล่านี้จะขัดขวางกระบวนการตอบสนองต่อการอักเสบหรือยับยั้งความรุนแรงที่เกิดขึ้น ส่วนหนึ่งของกลุ่มนี้ ได้แก่ interleukins IL-4, IL-10, IL-13 และ transforming growth factor (TGF) -β (ซึ่งขัดขวางการผลิต IL-1 และ TNF)

นอกจากนี้ยังมี IL-6 ที่ผลิตโดยเซลล์ B, T เซลล์และโมโนไซต์ - และ IL-11 - ผลิตโดยเซลล์สโตรมัลและไฟโบรบลาสต์

จากที่กล่าวมาข้างต้นกล่าวได้ว่าการพัฒนาของโรค (ทั้งในระยะสั้นหรือระยะยาว) ขึ้นอยู่กับ“ ความสมดุล” ระหว่างผลของไซโตไคน์ที่มีฤทธิ์ต้านการอักเสบและต้านการอักเสบ

ในความเป็นจริงงานวิจัยบางชิ้นชี้ให้เห็นว่าความอ่อนแอต่อโรคบางชนิดถูกกำหนดโดยพันธุกรรมโดยความสมดุลในการแสดงออกของยีนที่เข้ารหัสไซโตไคน์ทั้งสองประเภท

ภาวะทางพยาธิวิทยาดำเนินไปเมื่อผู้ไกล่เกลี่ยต้านการอักเสบให้การควบคุมที่ไม่เพียงพอที่จะปิดกั้นกิจกรรมการอักเสบ (ในโรคที่ควบคุมโดยระบบภูมิคุ้มกัน) หรือเมื่อการควบคุมเกินจริงและสิ้นสุดลงด้วยการยับยั้งการตอบสนองของภูมิคุ้มกันทำให้โฮสต์มี ความเสี่ยงของการติดเชื้อในระบบ

ตัวรับสัญญาณ

ส่วนสำคัญของการทำงานของไซโตไคน์คือปฏิสัมพันธ์และความสัมพันธ์กับคู่รับ (ปฏิสัมพันธ์ของตัวรับลิแกนด์)

ผู้เขียนบางคนจำแนกไซโตไคน์ตามชนิดของตัวรับที่พวกมันจับซึ่งอาจเป็น:

- ประเภทที่ 1 (ของตระกูลเม็ดเลือด)

- Type II (ของตระกูล interferon)

- ครอบครัวของตัวรับโปรตีน TNF (ปัจจัยเนื้อร้ายของเนื้องอก)

- ตัวรับ IL-1

- ตัวรับประเภทค่าผ่านทาง

- ตัวรับ IL-17

- ตัวรับไทโรซีนไคเนส

- ตระกูลของการเปลี่ยนแปลงไคเนสเซรีนตัวรับปัจจัยการเจริญเติบโต

ประเภทที่ 1 (ของตระกูลเม็ดเลือด)

ฮอร์โมน (erythropoietin (EPO), thrombopoietin (TPO) และ leptin) และไซโตไคน์เช่นปัจจัยกระตุ้น granulocyte colony (G-CSFs) ซึ่งเป็นสารกระตุ้นของ โคโลนี macrophage granulocyte (GM-CSFs) และ interleukins IL-2 ถึง IL-7, IL-9, IL-11 ถึง IL-13, IL-15, IL-21, IL-23, IL-27, IL- 31 และ IL-35

ไซโตไคน์ "type I" เหล่านี้มีลักษณะความคล้ายคลึงกันที่แบ่งตามลำดับเนื่องจากแต่ละตัวมีแอลฟาคู่ขนานสี่ตัวที่มีการเชื่อมต่อหรือลูปสองแบบโดยแบบสั้นและแบบยาวหนึ่งอันซึ่งมีโครงสร้าง "จัดเรียง" ใน "การกำหนดค่าที่เพิ่มขึ้น ” และ“ ลง - ลง”

Type II (จากตระกูล interferon)

ตัวรับเหล่านี้ถูกผูกไว้โดย interferon IFN-α / β, IFN-γ, interleukins IL-10, IL-19, IL-20, IL-22, IL-24, IL-26 และ IL-28 ถึง IL- 30

พวกเขาเป็น heterodimers ซึ่งประกอบด้วยหน่วยย่อยสองหน่วยที่เรียกว่า IFNAR1 และ IFNAR2 ซึ่งมีความคล้ายคลึงกันกับลำดับแรงจูงใจบางอย่างในตัวรับประเภท I โดยส่วนใหญ่ทำงานร่วมกับไซโตไคน์ต้านไวรัส

IL-1 และ Toll-like receptors (TLR)

เกี่ยวข้องกับการตอบสนองที่กระตุ้นโดย interleukin IL-1α / β, IL-18, IL-33 และ IL-36 ถึง IL-38

การเปลี่ยนครอบครัวเซรีนไคเนสรับปัจจัยการเจริญเติบโต

ตัวรับไซโตไคน์ในตระกูลนี้เกี่ยวข้องกับการตอบสนองของโปรตีน TGF-β1, TGF-β2และ TGF-β3ซึ่งผลิตโดย T cells, macrophages และเซลล์อื่น ๆ ในร่างกาย

อ้างอิง

1. Borish, LC, & Steinke, JW (2003) 2. ไซโตไคน์และเคมีโมไคน์ Journal of Allergy and Clinical Immunology, 111 (2), S460-S475.
2. Cavaillon, JM (1994). Cytokines และ macrophages ชีวการแพทย์และเภสัชบำบัด, 48 (10), 445-453.
3. Dinarello, CA (2000). proinflammatory cytokines อก 118 (2) 503-508.
4. Nathan, C. , & Sporn, M. (1991). Cytokines ในบริบท วารสารชีววิทยาของเซลล์, 113 (5), 981-986
5. Opal, SM และ DePalo, VA (2000) ไซโตไคน์ต้านการอักเสบ อก 117 (4) 1162-1172
6. O'Shea, JJ, Gadina, M. , & Siegel, RM (2019). ไซโตไคน์และตัวรับไซโตไคน์ ในภูมิคุ้มกันวิทยาคลินิก (หน้า 127-155) ที่เก็บเนื้อหาเท่านั้น!.