2



CYTOKINY (z gr. citos - komórka i kinesia -
ruch) to małe antygenowo, rozpuszczalne,
nieswoiste cząsteczki białkowe (często
glikoproteiny lub peptydy) za pomocą
których komórki nawzajem wpływają na
siebie. Regulują reakcje odpowiedzi
immunologicznej, reakcje zapalne i procesy
naprawy tkanek.



Cytokiny tworzą sieć złożonych połączeń
między komórkami.

IL-1

IL-10

IL-10

3



Najpierw cytokiny nazywano limfokinami (uwalniane
przez limfocyty) lub monokinami (wytwarzane przez
komórki linii mieloidalnej).



Następnie został wprowadzony termin
„interleukiny” w nadziei usystematyzowania
(

umożliwiają komunikację leukocytów między sobą)



Najbardziej celne – „cytokiny”.

4

GŁÓWNE WŁAŚCIWOŚCI
BIOLOGICZNE :



Uwalnianie cytokin zachodzi szybko (prawie
natychmiast po zadziałaniu bodźca) i jest
samoograniczające, a ilość uwalnianych
cytokin jest proporcjonalna do siły bodźca
działającego na komórkę



Poszczególne cytokiny są produkowane i
uwalniane przez wiele różnych rodzajów
komórek (przykładowo: niemal wszystkie
komórki organizmu mogą produkować i
uwalniać TNF α, wiele typów komórek
uwalnia IL-1).

5

GŁÓWNE WŁAŚCIWOŚCI
BIOLOGICZNE :



Cytokiny działają na
wiele rodzajów komórek
posiadających receptory
błonowe dla cytokin
(jedna cytokina może
działać na wiele
rodzajów komórek,
które posiadają w błonie
komórkowej receptor
dla tej cytokiny) – efekt
plejotropowy.

6

GŁÓWNE WŁAŚCIWOŚCI
BIOLOGICZNE :



Różne cytokiny mogą z różnym
powinowactwem wiązać się do jednego
typu receptora w obrębie rodziny
receptorów i wywoływać taki sam efekt
pobudzenia komórki – redundancja.

7

GŁÓWNE WŁAŚCIWOŚCI
BIOLOGICZNE :



Cytokiny pełnią
wiele różnych
i
niepowiązanych
funkcji, często
nakładających się
na siebie i
wzajemnie
antagonistycznych
lub synergicznych.
Wykazują również
działanie w układach
pętli sprzężeń
zwrotnych.

8

GŁÓWNE WŁAŚCIWOŚCI
BIOLOGICZNE :



Wykazują działanie
kaskadowe.
Cytokiny
współdziałają ze
sobą (jedna cytokina
jest „jednym słowem
w zdaniu
wielokrotnie
złożonym”).

9

GŁÓWNE WŁAŚCIWOŚCI
BIOLOGICZNE :



Do tych efektów należy
jeszcze dodać możliwość
działania cytokin na
komórkę je wytwarzającą
(działanie autokrynowe),
na inną komórkę położoną
w pobliżu (parakrynowe)
oraz na oddalone komórki
organizmu poprzez układ
krwionośny
(endokrynowe).

10

RECEPTORY DLA CYTOKIN



Znamienną cechą receptorów dla cytokin jest to, że ich
zewnątrzkomórkowe fragmenty zbudowane są z
charakterystycznych domen.



Drugą charakterystyczną cechą receptorów dla cytokin jest
obecność domen wewnątrzkomórkowych, które są
bezpośrednio odpowiedzialne za inicjowanie sygnałów w
komórce.

Receptory te można podzielić na 5 różnych typów:



receptory o budowie Ig-podobnej



receptory cytokin klasy I ( receptory dla hematopoetyn)



receptory dla cytokin klasy II ( receptory dla

interferonów ) oraz rodziny IL-10



receptory dla cząstek nadrodziny TNF



receptory sprzężone z białkami G ( dla chemokin ).

11

12

RECEPTORY
CYTOKIN



Receptory, które tylko raz przenikają błonę komórkową, muszą
ulec di- lub trimeryzacji, zanim rozpoczną przekazywanie
sygnałów. Dopiero wówczas w wyniku zbliżenia się do siebie
cytoplazmatycznych odcinków receptorów, dochodzi do
zainicjowania przekazywania sygnałów na skutek wzajemnej
fosforylacji tych odcinków lub białek z nimi związanych.



Możliwość tworzenia heterodimerów - redundancja



Receptory, które wielokrotnie przechodzą przez błonę
komórkową – receptory związane z białkami G - mają postać -

helisy siedmiokrotnie przebijającej błonę. Po związaniu ligandu
z zewnątrzkomórkową częścią receptora dochodzi do zmiany
konformacji jego części wewnątrzkomórkowej, co umożliwia
oddziaływanie z białkiem G

13

PRZEKAZYWANIE SYGNAŁU



Aktywowanie szlaku
przekazywania sygnału za
pomocą kinaz tyrozynowych JAK
(Janus kinases) oraz białek STAT
(signal transducers and
activators of transcription)



Wiele receptorów ma zdolność
aktywacji także innych szlaków:
między innymi szlaki GTPaz i
kinaz MAP, kinazy tyrozynowe z
rodziny Src- i Tec – podobnych
oraz kinazy 3-
fosfatydyloinozytolu

14

INHIBICJA CYTOKIN



Możliwe
3 drogi
in vivo.

15

PODZIAŁ CYTOKIN:

NAZWA

SKRÓT

PRZYKŁADY

Interleukiny

IL

IL-1, IL-2, itd.

Interferony

IFN

IFN-

α,

IFN-

β

,

IFN-

γ

Czynniki martwicy

nowotworu

TNF

TNF

α

, TNF

β

Czynniki

stymulujące

wzrost kolonii

CSF

M-CSF, G-CSF,

GM-CSF

Chemokiny

-

Il-8, RANTES,

MCP-1

16

INTERLEUKINY

IL-1

– cała rodzina, obejmująca 10 cząsteczek



Poprzednie nazwy: pirogen endogenny, czynnik
aktywujący limf. B i T, czynnik aktywujący osteoklasty



Wydzielana głównie przez monocyty i makrofagi, a jednym z

najefektywniejszych induktorów jej wydzielania jest LPS

Zakres działania (Większość opisywanych właściwości dotyczy

IL-1):



Synteza IL-2 i IL-2R przez limfocyty T



Pobudzanie wytwarzania IFN- przez limf. T i IL-6 przez

makrofagi, kom. śródbłonka i fibroblasty



Wpływ na proliferację i wytwarzanie przeciwciał przez

limfocyty B



Wydzielanie przez różne komórki CSF



Rozwój reakcji zapalnej: chemotaksja neutrofilów i

monocytów, uwalnianie histaminy przez bazofile,

degranulacja eozynofilów i produkcja prostaglandyn, wzrost

przepuszczalności śródbłonka



OUN: Wzrost temp. ciała, senność, jadłowstręt



Pobudzanie syntezy białek ostrej fazy w wątrobie

17

INTERLEUKINY

IL-2

–

zwana poprzednio czynnikiem wzrostowym

limfocytów T



Uwalniana przede wszystkim przez limfocyty Th (głównie
Th1), a w mniejszym stopniu przez limfocyty
cytotoksyczne, które rozpoznały antygen poprzez TCR



Ekspresja jest wzmagana przez sygnał kostymulujący z CD28

Funkcje:



Pobudzanie proliferacji limfocytów T cytotoksycznych CD8+,

szczególnie tych które niedawno rozpoznały antygen



Czynnik wzrostu dla Th, komórek NK, Treg



Indukuje wydzielanie cytokin: IFN-, limfotoksyn, IL-2 i IL-6



Proliferacja i różnicowanie limfocytów B w kooperacji z IL-4 i IL-5



IL-2 jest jednym z kluczowych mediatorów w chorobach z

autoagresji

18

INTERLEUKINY



IL-3:



Szpik – stymuluje krwiotworzenie, potęguje ten proces w
sytuacjach wzmożone reaktywności immunologicznej



Bazofile i eozynofile – aktywacja i proliferacja,



IL-4 –

pierwotnie nazywana czynnikiem stymulującym limf.

B, wytwarzana przez limfocyty Th (głównie Th2)

:



Limfocyty B – proliferacja, różnicowanie, ekspresja cz.

MHC I i II,



Odporność przeciwpasożytnicza (IgE),



Proliferacja kom tucznych,



Th0 → Th2,

19

INTERLEUKINY



IL-5

–

wytwarzana przez limfocyty Th (głównie Th2)

•

Uwalnianie histaminy z komórki tucznej,

•

Wytwarzanie przeciwciał przez limf B,

•

Profileracja i różnicowanie bazofili i eozynofili, działanie
chemotaktyczne



IL-7

–

wytwarzana głównie przez komórki zrębowe

narządów limfatycznych (limfopoetyna 1)

•

Proliferacja i różnicowanie tymocytów,

•

Limfopoeza,

•

Pro-T → Tαβ i Tγδ,

20

INTERLEUKINY



IL-6

– charakteryzuje się wybitną plejotropowością.



Syntetyzowana głównie przez monocyty i makrofagi, ale

także przez fibroblasty, śródbłonek, limfocyty T i B



IL-1, TNF, IFN, LPS indukują jej wytwarzanie

Funkcje:



Pobudza syntezę białek ostrej fazy



Stymuluje do podziałów komórki progenitorowe szpiku,

wraz z IL-3 pobudza krwiotworzenie



Czynnik stymulujący końcowe różnicowanie limfocytów

B, działa na limfocyty B pobudzone (IL-4 i IL-5),

stymuluje uwalnianie immunoglobulin różnych klas



Aktywacja limfocytów T rozpoznających antygen



Jest jednym z czynników podwyższających temperaturę

ciała



Stymuluje wzrost komórek szpiczaka

21

INTERLEUKINY



IL-8 –

jest chemokiną, wytwarzaną przez kom. śródbłonka,

monocyty

•

czynnik chemotaktyczny neutrofilów, przyciąganie ich do

miejsca reakcji zapalnej i pobudzanie ich właściwości

bakteriobójczych

•

stymuluje degranulację i uwolnienie enzymów

lizosomalnych,

•

Zwiększa ekspresję CR1 i CR3



IL-9

•

Proliferacja i różnicowanie kom tucznych,

•

Stymulacja wytwarzania IgE

•

Regulacja odporności przeciwpasożytniczej

•

Różnicowanie z komórki macierzystej neutrofilów i

erytrocytów,

22

INTERLEUKINY



IL-10 –

wytwarzana przez pobudzone limfocyty T (Th2), ale

także limfocyty B, monocyty, makrofagi i keratynocyty



Supresja odpowiedzi komórkowej i odpowiedzi

zapalnej:

•

Hamuje wytwarzanie cytokin przez limfocyty Th1

•

Hamuje powstawanie limfocytów Th1 pobudzonych przez Ag

•

Hamuje wytwarzanie przez monocyty i makrofagi cytokin

•

Hamowanie ekspresji cząsteczek MHC klasy II



IL-12 –

wytwarzana przez makrofagi i DC, jej wytwarzanie

pobudzają składniki ścian bakterii oraz kontakt limf. Th1 z APC



Stymuluje proliferację, aktywację i cytotoksyczność limfocytów
T i komórek NK



Indukuje Th0  Th1 oraz wzmaga ich aktywność i proliferację



Pobudza wydzielanie IgG oraz hamuje IgE



Stymuluje wydzielanie cytokin przez limfocyty T (IFN-, TNF,

GM-CSF)

23

INTERFERONY



Interferon, typ I - α, β, ε, κ, ω;

wydzielane przez

komórki zakażone wirusem



Inteferon, typ II – γ

wydzielany przez limfocyty T, NKT i komórki NK po

pobudzeniu antygenem wirusowym

Interferony nie wykazują bezpośredniego

działania przeciwwirusowego, ale oddziałują

na komórki indukując w nich powstanie

czynników przeciwwirusowych i „stanu

gotowości przeciwwirusowej”.

24

CZYNNIKI STYMULUJĄCE
TWORZENIE KOLONII (CSF)



GM-CSF

stymulacja prekursorów granulocytów i makrofagów do

proliferacji, zwiększa właściwości fagocytarne, wytwarzanie

cytokin, ekspresję cząsteczek adhezyjnych, receptorów FcR



G-CSF

pobudza dojrzewanie granulocytów,



M-CSF

stymuluje wybiórczo rozwój i aktywność monocytów i

makrofagów,



EPO

stymuluje powstawanie krwinek czerwonych.

25

CZYNNIKI MARTWICY
NOWOTWORÓW

TNF α –

zidentyfikowany jako białko zdolne do zabijania komórek

nowotworowych in vitro oraz kachektyna – czynnik powodujący
wyniszczenie



Wytwarzany przez monocyty i makrofagi. Najsilniejszy

bodziec: LPS



Jedna z głównych cytokin odpowiedzi zapalnej



Gwałtowne wydzielanie TNF prowadzi do objawów wstrząsu;

zespołu przesiąkania włośniczkowego, niewydolności

oddechowej, martwicy, wykrzepiania wewnątrznaczyniowego i

wysokiej gorączki



Przewlekłe wydzielanie TNF prowadzi do wyniszczenia: utraty

masy ciała, katabolizmu białek,lipidów, insulinooporności i

zmian miażdżycopodobnych



Działanie antynowotworowe poprzez indukcje zmian w

naczyniach krwionośnych nowotworu i pobudzenie odp.

przeciwnowotworowej, bezpośrednio: indukcja apoptozy,

hamowanie proliferacji komórek

TNF β – limfotoksyna 

Produkowany przez limfocyty. Udział w swoistej odpowiedzi

imm. w obrębie narządów limfatycznych obwodowych

26

CYTOKINY PROZAPALNE
-

czynniki ostrej fazy



IL-1



IL-6



TNF-

• nieswoiste właściwości prozapalne
• wzrost ekspresji cząsteczek adhezyjnych
• wzrost wydzielania chemokin
• synteza białek ostrej fazy
• gorączka, anoreksja
• aktywacja komórek neuroendokrynnych
(uwalnianie hormonów z podwzgórza i przysadki)

27

CHEMOKINY

Bardzo duża rodzina małych polipeptydów,
które odgrywają kluczową rolę w:



chemotaksji i regulowaniu krążenia
leukocytów



aktywacji, proliferacji, różnicowaniu
lukocytów



krwiotworzeniu i limfopoezie



odporności przeciwzakaźnej



odpowiedzi przeciwnowotworowej



mechanizmach odrzucania przeszczepów

28

Zjawisko dewiacji immunologicznej

(rozdwojona tolerancja):

 Optymalnemu rozwojowi odpowiedzi typu komórkowego towarzyszy na

ogół brak odpowiedzi typu humoralnego i na odwrót. Wynika to między
innymi z wydzielania przez limfocyty Th1 interferonu γ.

 Uwalniana przez limfocyty Th2 interleukina 10 hamuje wytwarzanie

cytokin przez komórki dendrytyczne, makrofagi oraz limfocyty Th1 i razem
z IL- 4 i 13 może hamować wspomaganą przez limfocyty Th1 odpowiedź typu
komórkowego.

29

SIEĆ CYTOKIN



Cytokiny uwalniane z komórek stanowią humoralny

system komunikacji pomiędzy komórkami w zakresie

integracji ich funkcji w odpowiedzi immunologicznej,

odczynie zapalnym i reperacji uszkodzeń tkanek.



Cytokiny funkcjonują jako linie połączeń wewnątrz

układu immunologicznego i pomiędzy układem

immunologicznym a innymi narządami tworząc sieć

złożonych połączeń między komórkami.

30

SIEĆ CYTOKIN



Cytokiny tworzą układ połączeń między

komórkami, działając równolegle z innymi

bodźcami powstającymi z bezpośredniego

kontaktu komórka-komórka, stwarzając sieć

powiązań uczestniczących w każdej czynności

odpowiedzi immunologicznej.



Sieć cytokin (Cytokine network) powstaje w

wyniku istnienia szeregu cytokin i

odpowiadających na ich działanie komórek (lub

tkanek) docelowych. Interakcja między nimi

zachodzi poprzez łączenie się danej cytokiny ze

specyficznym dla niej błonowym receptorem.

31

SIEĆ CYTOKIN



Działanie sieci cytokin polega na tym, że dana

cytokina może wpływać na wytwarzanie i działanie

całego szeregu innych cytokin.



Jednak nie każda komórka jest w stanie reagować na

daną cytokinę, nie każda także może tę cytokinę

produkować.



Działanie sieci cytokin jest zatem uzależnione od wielu

czynników, będących kombinacją ilości cytokin,

receptorów dla cytokin i rodzajów komórek.



Nawet drobne zmiany w jednym miejscu sieci

cytokinowej mogą wywoływać całkowicie inne reakcje

układu odpornościowego.

32

SIEĆ CYTOKIN



Cytokiny są kodowane przez wiele genów.
Prowadzi to do powstawania różnych ich form
biologicznie aktywnych. Skutkiem tego
zjawiska jest znacząca złożoność sieci.



Sieć może zrekompensować brak jakiegoś
elementu układu, stabilizować poprzez swoją
elastyczność.

33

34



Rys 9.26 z roitta

35

36

Schemat przedstawia niektóre aktywności IL-1 i TNFα w komórkach śródbłonka i
elementy kaskady krzepnięcia. Sieć cytokin bierze udział w regulacji
przepuszczalności naczyń krwionośnych włosowatych i napięcia śródbłonka; odgrywa
również decydująca rolę w utrzymaniu powierzchni krzepnięcia dzięki aktywatorom i
inhibitorom procesu krzepnięcia i fibrynolizy. W śródbłonku IL-1 powoduje syntezę
różnych czynników stymulujących kolonie, IL-6, TNFα, prostaglandyn, PAF, PAI.

37

SIEĆ CYTOKIN



Sieć cytokin jest istotnym elementem warunkującym

utrzymanie homeostazy organizmu.



Studiowanie wzajemnych powiązań w sieci cytokin

pozwala na zidentyfikowanie szeregu krytycznych

cytokin, których blokowanie może okazać się

skuteczne w ograniczaniu postępu pewnych chorób.

Zidentyfikowanie istotnych punktów kontrolujących

sieć cytokin i ich modulacja może przyczynić się do

znacznej poprawy wyleczeń niektórych patologii.

38

TERAPIA

Cytokiny, ze względu na swoją

immunomodulującą rolę, są coraz

powszechniej stosowane w terapii.

Sposoby badania cytokin in vivo:

•

Wstrzyknięcie,

•

Wolno uwalniane z wszczepionej pompki
osmotycznej,

•

Transgeniczne zwierzęta z nadmierną ekspresją
wybranej cytokiny,

•

Selektywne usunięcie genu dla cytokiny,

•

Neutralizujące przeciwciała przeciw cytokinom.

39

TERAPIA

Niektóre cytokiny są już stosowane w terapii lub

prowadzi się intensywne badania nad ich
wprowadzeniem.

•

wykorzystano przeciwwirusowe właściwości

interferonów, które są stosowane np. w leczeniu

zapalenia wątroby, niektórych chorób

nowotworowych

•

IL-2 w raku nerki;

•

G-CSF przy niedoborze granulocytów w wyniku

chemio lub radioterapii; mobilizacja komórek

progenitorowych do krwi obwodowej

•

immunosupresyjne efekty IL-10 próbuje się

wykorzystać w chorobach o podłożu zapalnym

oraz w hamowaniu odrzucania przeszczepu;

•

IL-1 nie może być stosowana bezpośrednio, gdyż

jest silnym stymulatorem procesu zapalnego.

40

TERAPIA



Niektóre z receptorów cytokin zidentyfikowano i
sklonowano. Niewykluczone że znajdą one zastosowanie
terapeutyczne jako współzawodniczące inhibitory
cytokin.



Cytokiny pozapalne, TNF-α i IL-1, okazały się
odpowiedzialne za utrzymanie chronicznego stanu
zapalnego w wielu chorobach autoimmunizacyjnych. Do
leczenia tych schorzeń zastosowano specyficzne
inhibitory aktywności cytokin, którymi mogą być
przeciwciała przeciwko receptorom lub rozpuszczalne
receptory dla cytokin. Szczególnie skuteczne okazały się
rozpuszczalne receptory dla cytokin w terapii
reumatoidalnego zapalenia stawów.

41

TERAPIA



Problemy :

Cytokiny działają w „sieci”. Efekt działania
zastosowanej cytokiny będzie więc jedynie
trudną do przewidzenia i skontrolowania
wypadkową aktywności wielu różnych czynników.

Ze względu na złożoność sieci cytokin, wprowadzenie
dodatkowej cytokiny lub zmiana stężenia jednej z
nich w ustroju może spowodować rozregulowanie
całego systemu

Wiele cytokin wykazuje efekt plejotropowy –
różnorodne efekty przy zadziałaniu jedną
cytokiną (trudne do przewidzenia efekty
uboczne)

42

PODSUMOWANIE



Cytokiny, są cząsteczkami białkowymi wpływającymi na

wzrost, proliferację i pobudzenie komórek biorących

udział w odpowiedzi odpornościowej i nie tylko..



Złożone działanie cytokin poprzez : plejotropowość,

redundancja, synergizm, antagonizm, pętle

sprzeżeń zwrotnych dodatniego i ujemnego.



Cytokiny mogą wybiórczo pobudzać odpowiedź

komórkową lub humoralną, co w połączeniu z ich ilością

powoduje, że powstaje niezwykle skuteczny, ale także

bardzo skomplikowany i czuły system powiązań pomiędzy

komórkami układu odpornościowego, tzw. sieć cytokin.



Cytokiny są postrzegane jako linie połączeń

wewnątrz układu immunologicznego i pomiędzy

układem immunologicznym a innymi narządami.

43

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ!!!