Происхождение терминологии и номенклатура
На заре изучения иммунной системы факторы пытались называть по клеткам-продуцентам: лимфокины (продукты лимфоцитов) и монокины (продукты моноцитов). Вскоре выяснилось, что жесткой привязки молекул к конкретным клеткам не существует, поэтому был введен универсальный термин — цитокины.
В 1979 году на симпозиуме в Интерлакене было предложено групповое название интерлейкины (IL), отражающее их способность обеспечивать диалог между лейкоцитами. С тех пор всем новым молекулам этого класса (кроме хемокинов) присваивается аббревиатура IL и порядковый номер (от IL-1 до IL-34 и далее).
Исторические названия сохранились лишь за группами, открытыми ранее:
- Интерфероны (IFN) — отвечают за противовирусную защиту.
- Колониестимулирующие факторы (CSF) — поддерживают развитие кроветворных клеток.
- Факторы некроза опухоли (TNF) — вызывают некроз опухолевых клеток.
- Хемокины — отвечают за направленное движение (хемотаксис) клеток.
Структурная классификация и семейства
Поскольку цитокины крайне разнообразны, их принято группировать на основе вторичной структуры:
- С преобладанием α-спиралей. Содержат четыре спиральных домена. Бывают короткими (как IL-2 и IL-4) и длинными (как IL-6 или IL-10).
- С преобладанием β-слоев. К ним относится семейство факторов некроза опухоли (формируют структуру «β-трилистник») и семейство IL-1 («β-сендвич»).
- Смешанные структуры (α/β). В эту группу входят хемокины и мозаичные молекулы, такие как IL-12.
Для удобства в современной иммунологии чаще используют классификацию по функциональным семействам. Например, Th1-цитокины индуцируют воспалительный клеточный иммунитет, Th2-цитокины — гуморальный и антипаразитарный, а семейство IL-10 отвечает за иммуносупрессию.
Генетика и кинетика синтеза
Гены цитокинов располагаются на разных хромосомах, но часто образуют кластеры в результате эволюционной дупликации. Яркий пример — сегмент 5q23–33 на пятой хромосоме, где собраны гены IL-3, IL-4, IL-5, IL-9 и IL-13.
Синтез подавляющего большинства цитокинов индуцибелен. Это значит, что для их выработки нужен внешний толчок. Скорость и характер ответа зависят от типа клетки-продуцента:
- Миелоидные клетки (моноциты, макрофаги): реагируют на бактериальные продукты (ЛПС) через TLR-рецепторы. Ответ быстрый: мРНК для IL-1β появляется уже через 15 минут, а максимум синтеза достигается за 3–4 часа.
- Лимфоидные клетки (Т-хелперы): активируются при распознавании антигена рецептором TCR. Действуют медленнее: белок IL-2 появляется через 6–10 часов, а пик достигается к суткам.
Экспрессия индуцибельных цитокинов всегда кратковременна. Это обеспечивается жесткими регуляторными механизмами и коротким сроком жизни их матричной РНК.
Рецепторы цитокинов
Цитокины не могут воздействовать на клетку без связывания со специфическим рецептором. Рецепторы классифицируют по строению их полипептидных цепей — именно этот параметр определяет, какой внутриклеточный сигнальный аппарат (тирозинкиназы, адапторные белки) будет запущен.
Выделяют три основных семейства рецепторов:
- Гемопоэтиновые. Самая большая группа. Во внеклеточной части содержат характерную последовательность WSXWS (остатки триптофана и серина).
- Интерфероновые. В их основе лежат домены семейства фибронектина.
- Семейство TNFR. Их внеклеточные домены богаты остатками цистеина.
Чтобы запомнить хромосому 5, на которой расположен большой кластер генов цитокинов, вспомните подряд идущие цифры: IL-3, IL-4, IL-5 — все они кодируются на пятой хромосоме.
Вопросы с занятий и экзамена
В чем разница между цитокинами и факторами роста?
Эпидермальный, фибробластный и тромбоцитарный факторы роста цитокинами не являются. Единственное исключение — трансформирующий фактор роста бета (TGFβ), который отнесен к цитокинам из-за его участия в регуляции иммунной системы.
Существуют ли цитокины, которые не выделяются клеткой наружу?
Да, существуют мембраносвязанные формы. Например, у человека это характерно для IL-1α, а для всего семейства факторов некроза опухоли (TNF) мембранная форма является даже более свойственной, чем растворимая.
Что заставляет клетку начать выработку цитокинов?
Клетка начинает синтез только после стимуляции соответствующих рецепторов естественными лигандами. Для макрофагов это компоненты бактерий (например, ЛПС), действующие через паттерн-распознающие рецепторы (TLR), а для Т-лимфоцитов — антигены, стимулирующие антигенраспознающий рецептор (TCR).
Что ещё разобрать по теме
- Подробная характеристика отдельных интерлейкинов (от IL-1 до IL-34: массы, мишени, рецепторы).
- Специфика мембраносвязанных форм семейства фактора некроза опухоли (TNF).
- Механизмы передачи сигнала от цитокиновых рецепторов: киназы и транскрипционные факторы.
- Хемокины: классификация (CC, CXC, C) и их роль в миграции лейкоцитов.
- Особенности экспрессии гомеостатических цитокинов в эмбриогенезе и тканях тимуса.
Разберите тему целиком в курсе «Иммунология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Цитокины» и ещё 723 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 23 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Врождённый иммунитет»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.