CYTOKINY

- białkowe/polipeptydowe regulatory metabolizmu, powstające w wielu narządach w odpowiedzi na różne bodźce.

- wykazują działanie głównie parakrynne i autokrynne, nieliczne z nich endokrynne

- kom. mogą posiadać kilka typów receptorów dla określonej cytokiny różniących sie powinowactwem

- w osoczu mogą się też znajdować uwolnione przez niektóre komórki rozpuszczalne receptory, które wiążą nadmiar cytokin, np. sIL-2R

Właściwości cytokin

• ich działanie zwykle prowadzi do zmiany ekspresji genów w komórce

• redundacja - kom. produkują wiele cytokin o podobnym działaniu

• efekt plejotropowy - ta sam cytokina może oddziaływać na różne typy komórek

• mogą wpływać na działanie innych cytokin (pobudzanie syntezy IL-2 przez IL-7 lub IL-1 przez IL-1)

• mogą wpływać na ekspresję genów kodujących inne cytokiny

Cechy wspólne cytokin:

• białka/polipeptydy o masie cząsteczkowej 6-30 kDa

• większość produkowana w postaci wielkocząsteczkowych prekursorów (proteoliza → forma aktywna)

• niektóre c. są glikozylowane przed sekrecją. Glikozylacja utrudnia penetracje cytokin poprzez macierz pozakomórkową, a tym samym utrzymuje je w sąsiedztwie kom. syntetyzującej

• ich synteza jest zwykle indukowana przez różne bodźce

• bardzo krótki okres biologicznego półtrwania we krwi

• działają przez receptor błonowy → sygnał do wnętrza komórki → fosforylacja receptora lub białek ↓ wewnątrzkomórkowych

wtórne przekaźniki

Zaliczamy do nich: peptydowe czynniki wzrostowe (-GF), IL, INF, TNF

PEPTYDOWE CZYNNIKI WZROSTOWE - pobudzają wzrost

okres rozwojowy: przyrost masy ciała

po okresie rozwoju: regeneracja tkanek, zwiększanie liczby i wymiarów komórek, pojawianie się wypustek (aksonów)

Cechy wspólne -GF:

• polipeptydy/ fragment polipeptydowy stanowi zasadniczy trzon jego cząsteczki

• zapoczątkowanie odpowiedzi komórkowej zachodzi na zewnętrznej powierzchni komórki

• tworzy kompleks ze swoistym receptorem błonowym. Pobudzony receptor wykazuje aktywność kinazy białkowej swoistej wobec reszt tyrozyny

• peptydowy GF - receptor ulega internalizacji (endocytoza) i wewnątrzkomórkowej degradacji przez proteazy lizosomalne

• skutek działania -GF są:

-hipertrofia (powiększenie wymiarów komórki)

-hiperplazja (powiększenie liczby komórek)

-pobudzenie procesów anabolicznych

-zmiana ekspresji genów na poziomie transkrypcji lub translacji

Naskórkowy czynnik wzrostu (EGF)

- polipeptyd, m.cz. = 6 kDa

- obecność: naskórek, ślinianki, mleko (akt. mitogenna potrzebna noworodkowi), ślina, mocz (50-100 ng/ml)

- osocze zawiera znikomą ilość tego czynnika (1 ng/ ml)

- funkcje

-pobudza proliferację i rogowacenie naskórka

-pobudza proliferację i różnicowanie się nabłonka pęcherzyków płucnych

-pobudza regenerację nabłonka rogówki

-pobudza hipertrofię i hiperplazję hepatocytów

-opóźnia rozwój jajnika i porost włosów

-hamuje sekrecję soku żołądkowego

-receptor EGF (EGFR)

-miejsce: błona komórkowa

-m. cz. = 170 kDa

-mechanizm podobny do działania receptora insulinowego

- EGF + EGFR → pobudza fosforylację receptora i białek wewnątrzkomórkowych przez aktywację kinaz białkowych, źródło reszt P - ATP, miejsce fosforylacji - gł. reszty Tyr → proliferacja komórek

- funkcji przenoszenia sygnału bodźca z błony kom. do kinazy białkowej nie pełnią cykliczne nukleotydy i jony wapnia.

Insulinopodobne czynniki wzrostowe (IGF-I i IGF-II)

- polipeptydy, m.cz. = 7,5 kDa

- podobne pod względem wielkości i sekwencji aa do proinsuliny

- produkcja: głównie wątroba

- synteza i sekrecja pobudzana przez GH (działanie anaboliczne GH za pośrednictwem IGF-1, sprzężenie zwrotne)

- zastosowanie IGF-I: leczenie karłowatości przysadkowej spowodowanej brakiem lub wada receptorów GH

- funkcja

-dawki farmakologiczne: regulacja metabolizmu cukrów (jak insulina)

-stężenie fizjologiczne: działanie mitogenne

- IGF-I pobudza komórki do syntezy składników macierzy pozakomórkowej

- działanie: autokrynne, parakrynne, endokrynne

- postać w osoczu: połączone z BP. Opisano BP-1 - BP-6, które modyfikują aktywność IGF

- receptor IGF-I

-heterotetramer (2α2β)

- kinaza tyrozynowa

- IGF-I + IGF-IR → R uzyskuje aktywność kinazy białkowej → fosforylacja reszt tyrozylowych białek → pobudzenie podziału komórki

- receptor IGF-II

- jednołańcuchowy polipeptyd, m.cz. = 260 kDa

-nie jest kinazą tyrozynową

-b. podobny do receptora dla mannozo-6-fosforanu

- 62% homologii między IGF-I i IGF-II; 50% homologii między IGF i insuliną

- insulina silnie pobudza metabolizm, IGF silnie pobudzają wzrost

	INSULINA	IGF-I (somatomedyna C)	IGF-II (MSA)
Liczba aa	51	70	67
Miejsce syntezy	Kom. B wysp Langerhansa	Wątroba i in. tkanki	Różne tkanki
Regulacja st. we krwi przez	Glukozę	GH, stan odżywiania	Nieznany czynnik
St. w osoczu	0,3-2 ng/ml	Ng/ml	Ng/ml
Białka wiążące w osoczu	Brak	BP-1 - BP-6	BP-1 - BP-6
Główna funkcja	Kontrola przemiany materii	Wzrost kości i chrząstek	Nieznana (może uczestniczyć w rozwoju zarodka)

Płytkowy czynnik wzrostu (PDGF)

- m.cz. = 30 kDa

- 2 łańcuchy polipeptydowe: A i B połączone mostkami dwusiarczkowymi

- struktura dimeryczna warunkuje aktywność biologiczną

- punkt izoelektryczny w zasadowym przedziale pH (9,5 - 10,4)

- miejsce syntezy: trombocyty, makrofagi, śródbłonek, miocyty gł., nowotwory

- redukcja mostków dwusiarczkowych - inaktywacja

- działanie czynników denaturujących (4M chlorowodorek guanidyny, 6M mocznik, 1M kw. octowy, 1 % SDS, 100 st. C) - brak inaktywacji

-funkcja PDGF

-reguluje układ hormonalny (wychwytywany przez łożysko, ciałko żółte i korę nadnerczy)

-pobudza syntezę IGF-I w hodowlach fibroblastów

-zwiększa liczbę IGF-IR na powierzchni komórek

-pobudza chemotaksję

-zwiększa wydalanie jonów H+ z komórki wymieniając je na Na+ (alkalizacja wnętrza komórki)

-aktywuje kinazę białkową C → fosforylacja R insuliny i EGFR → zmniejsza powinowactwo EGF i insuliny do ich własnych receptorów

- receptor PDGF (PDGFR)

-lokalizacja - bł. kom.: fibroblastów, miocytów gł., gleju

-brak lokalizacji: krew, nabłonek

-PDGF + PDGFR → akt. kinazy białkowej (integralna cz. R) → autofosforylacja reszt tyrozylowych i serylowych receptora (kataliza przez 2 różne kinazy białkowe) → fosforylacja białek wewnątrzkomórkowych

-mechanizm transmisji bodźca z PDGFR do aparatu wyk. komórki prawdopodobnie polega na aktywacji fosfolipazy C, wtórnymi przekaźnikami są DAG i IP3 powstające w wyniku rozpadu PIP2.

Czynniki wzrostowe fibroblastów (FGFs)

- 23 strukturalnie podobne peptydy

- aktywność wzrostowa wobec różnych komórek

- wykazują szczególna zdolność do wiązania się z proteoglikanami zaw. siarczan heparanu (bł. podstawne nk są bogatym rezerwuarem FGF)

- wiązanie FGF z dala od receptorów błonowych zapobiega ich przedwczesnemu zużyciu

- rozkład siarczanu heparanu uwalnia FGF i umożliwia jego interakcję z odp. receptorem

- funkcja - pobudzają:

- podziały kom. i różnicowanie się komórek

- chemotaksję

- wzrost neurytów

- angiogenezę

- rozwój układu szkieletowego wykazuję b. dużą aktywność wobec kom. tk. łącznej i śródbłonka

- gojenie się ran

- receptor - prawdopodobnie wspólny dla różnych FGF

- FGF + FGFR → aktywacja fosfolipazy C → rozkład PIP2 → DAG aktywuje kinazę białkową C → fosforylacja reszt ↓ tyrozynowych IP3 powoduje napływ jonów receptora i in. białek

wapnia do wnętrza kom.

FGF-1 i FGF-2

- m. cz. = 18 kDa

- 53% homologii sekwencji aa

- punkt izoelektryczny FGF -1 (aFGF) = 5,6 (kwaśny)

- punkt izoelektryczny FGF- 2 (bFGF) = 9,6 (zasadowy)

- każdy z nich składa się z kilku izoform

INTERLEUKINY (IL)

- polipeptydy

- różny stopień glikozylacji

- produkowane przez układ immunologiczny lub działające na kom. tego układu

- dotychczas wykryto ich 26

IL	Produkcja (gł.)	Masa cząsteczkowa (kDa)	Funkcja	Inne
1	Monocyty	15,5	- pobudza syntezę Ab, PG, IL (np. IL-2)	- odmiany: α, β - synteza pobudzana przez sprzeżenie zwrotne + (IL-1)
2	LYMPH T	15,4	- pobudza podziały LYMPH T - autokrynia	- glikozylowana przez gr. -OH tyrozyny - synteza pobudzana przez IL- 7
3	LYMPH T	15-25 (st. glikoz.)	- pobudza podziały: prekursorów ERYTRO, megagariocytów, NEUTRO, EOZ, makrofagów, mastocytów
4	LYMPH T	15-19 (st. glikoz.)	-pobudza podziały: LYMPH B, LYMPH T, MAKRO, mastocytów, kom. układu krwiotwórczego -pobudza syntezę: IgE i własnych receptorów
5	LYMPH T	45-60 (st. glikoz.)	-pobudza podział prekursorów EOZ, ich dojrzewanie i funkcje (wywoływanie st. alergicznych)
6	Monocyty, makrofagi, fibroblasty, śródbłonek	21	- pobudza LYMPH B do produkcji Ab - pobudza hepatocyty do syntezy białek ostrej fazy (np. CRP) - wzmaga funkcje LYMPH T - wzmaga krwiotworzenie w szpiku kostnym - wywołuje odczyny gorączkowe
7	Kom. zrębu szpiku kostnego	20-28	- pobudza podziały prekursorów LYMPH B - pobudza LYMPH T do produkcji IL-2 i jej receptorów
8	Monocyty, makrofagi	8	- działa chemotaktycznie na NEUTRO i aktywne LYMPH T (w miejscu uszkodzonej, zmienionej zapalnie tkanki) - pobudza funkcje fagocytarne NEUTRO

INTERFERONY (INF)
- produkowane przez kom. zakażone wirusami

- funkcje

-ochrona kom. zakażonych przed dalszymi infekcjami

-zahamowanie podziałów kom.

-przyspieszenie różnicowania się kom.

- zmniejszenie syntezy kolagenu przez fibroblasty

INF (typy)	Produkcja (gł.)	Masa cząsteczkowa (kDa)	Liczba reszt aa	Funkcja	Typy ( u człowieka)
α	LYMPH T, LYMPH B, MONO, MAKRO, fibroblasty	16 -27 (O-glikozylacja niektórych reszt aa)	166-172 aa (zal. od izoformy)	- wysoka aktywność przeciwwirusowa (leczenie Hepatitis C chronica)	16genetycznie różnych podtypów
β	Fibroblasty, część kom. nabłonkowych	20 (N-glikozylowany)	166 aa	- bardzo niska aktywność przeciwwirusowa	1 typ
γ	LYMPH T	50 (glikozylowany DIMER)	143 aa	- wysoka aktywność przeciwwirusowa	1 typ

CZYNNIKI MARTWICY NOWOTWORÓW (TNF)

- powstają w kom. układu limfatycznego

- homotrimery lub heterotrimery (3 podjednostki)

- większość jest zakotwiczona w bł. plazmatycznej kom. syntetyzującej

- ograniczona proteoliza → forma rozpuszczalna (przemieszanie się, pełnienie funkcji poza kom. synt.)

- funkcja

-regulacja morfogenezy narządów limfoidalnych

-pobudzają przemianę prekursorów LYMPH T i B w ich aktywne i dojrzałe

-niektóre TNF pobudzają apoptozę kom. ukł. limf. po spełnieniu ich roli biologicznej

-niektóre regulują rozwój i różnicowanie kom. nabłonka, kom. śródbłonka, osteoklastów

- receptory TNF

-obecność domen bogatych w cysteinę (1-4 domen, każda zaw. zwykle 6 reszt Cys tworzących 3 wiązania S-S).

---