السيتوكينات: الخصائص والأنواع والوظائف والأمثلة - مادة الاحياء - 2026

و خلوى أو السيتوكينات هي البروتينات أو البروتينات السكرية القابلة للذوبان الإشارة التي تنتجها عدة أنواع الخلايا في الجسم، وخاصة خلايا الجهاز المناعي كما الكريات البيض: العدلات، وحيدات، الضامة، والخلايا الليمفاوية (خلايا B وخلايا T).

على عكس عوامل ربط مستقبلات محددة أخرى تؤدي إلى سلسلة إشارات طويلة ومعقدة والتي غالبًا ما تتضمن تسلسل بروتين كينيز (مسار AMP الدوري ، على سبيل المثال) ، تمارس السيتوكينات تأثيرات مباشرة أكثر.

هيكل السيتوكين البشري المؤتلف المعروف باسم Interferon alpha (المصدر: Nevit Dilmen عبر Wikimedia Commons)

ترتبط هذه العوامل القابلة للذوبان بالمستقبلات التي تنشط بشكل مباشر البروتينات التي لها وظائف مباشرة في النسخ الجيني ، لأنها قادرة على دخول النواة وتحفيز نسخ مجموعة معينة من الجينات.

تم اكتشاف أول السيتوكينات منذ أكثر من 60 عامًا. ومع ذلك ، فإن التوصيف الجزيئي للعديد منها جاء متأخراً. كان عامل النمو العصبي ، والإنترفيرون ، والإنترلوكين 1 (IL-1) أول السيتوكينات الموصوفة.

اسم "سيتوكين" مصطلح عام ، ولكن في الأدبيات يتم التمييز فيما يتعلق بالخلية التي تنتجها. وهكذا ، هناك ليمفوكينات (تنتجها الخلايا الليمفاوية) ، مونوكينات (تنتجها وحيدات) ، إنترلوكينات (تنتجها كريات الدم البيضاء وتعمل على الكريات البيض الأخرى) ، إلخ.

توجد بكثرة بشكل خاص في الحيوانات الفقارية ، ولكن تم تحديد وجودها في بعض اللافقاريات. في جسم حيوان ثديي ، على سبيل المثال ، يمكن أن يكون لديهم وظائف مضافة ، تآزرية ، معادية ، أو يمكنهم حتى تنشيط بعضهم البعض.

يمكن أن يكون لها عمل استبدادي ، أي أنها تعمل على نفس الخلية التي تنتجها ؛ أو paracrine ، مما يعني أنه يتم إنتاجها بواسطة نوع واحد من الخلايا وتعمل على الآخرين من حولها.

الخصائص والهيكل

جميع السيتوكينات "متعددة الاتجاهات" ، أي أن لها أكثر من وظيفة في أكثر من نوع واحد من الخلايا. وذلك لأن المستقبلات التي تستجيب لهذه البروتينات يتم التعبير عنها في العديد من أنواع الخلايا المختلفة.

لقد تم تحديد أن هناك بعض التكرار الوظيفي بين العديد منها ، حيث يمكن أن يكون للعديد من أنواع السيتوكينات تأثيرات بيولوجية متقاربة ، وقد اقترح أن هذا مرتبط بأوجه التشابه في التسلسل في مستقبلاتها.

مثل العديد من الرسل في عمليات الإشارات الخلوية ، فإن السيتوكينات لها تأثيرات قوية بتركيزات منخفضة جدًا ، منخفضة جدًا بحيث يمكن أن تكون في نطاق النانومولار والفيمتومولار بفضل حقيقة أن مستقبلاتها ترتبط ارتباطًا وثيقًا بها.

تعمل بعض السيتوكينات كجزء من "سلسلة" من السيتوكينات. وهذا يعني أنه من الشائع بالنسبة لهم أن يعملوا في تآزر ، ويعتمد تنظيمهم غالبًا على السيتوكينات المثبطة الأخرى وعوامل تنظيمية إضافية.

التعبير عن جينات ترميز السيتوكين

تأتي بعض السيتوكينات من جينات التعبير التأسيسي لأنه ، على سبيل المثال ، من الضروري الحفاظ على مستويات ثابتة للدم.

بعض هذه البروتينات المعبرة بشكل أساسي هي الإريثروبويتين ، والإنترلوكين 6 (IL-6) ، وبعض العوامل المحفزة لنمو مستعمرة الخلايا التي تساهم في تمايز العديد من الخلايا البيضاء.

يتم تصنيع السيتوكينات الأخرى مسبقًا وتخزينها كحبيبات خلوية أو بروتينات غشائية أو معقدة ببروتينات ملزمة على سطح الخلية أو إلى المصفوفة خارج الخلية.

العديد من المحفزات الجزيئية تنظم بشكل إيجابي التعبير عن الجينات التي ترمز للسيتوكينات. هناك بعض هذه الجزيئات التي تزيد من التعبير الجيني للسيتوكينات الأخرى ، وهناك أيضًا العديد منها التي لها وظائف مثبطة تحد من عمل السيتوكينات الأخرى.

السيطرة عن طريق المعالجة

يتم التحكم أيضًا في وظيفة السيتوكينات من خلال معالجة الأشكال الأولية لهذه البروتينات. يتم إنتاج العديد منها في البداية كبروتينات غشائية نشطة متكاملة تتطلب انقسامًا بروتينيًا لتصبح عوامل قابلة للذوبان.

من أمثلة السيتوكينات تحت هذا النوع من التحكم في الإنتاج عامل نمو البشرة EGF (من الممثل الإنجليزي "E pidermal G rowth F") ، عامل نمو الورم TGF (من الممثل الإنجليزي "T umoral G rowth F") ، إنترلوكين 1β (IL-1β) وعامل نخر الورم TNFα (من الممثل الإنجليزي "Tumor N ecrosis F").

يتم إفراز السيتوكينات الأخرى كسلائف غير نشطة يجب معالجتها إنزيميًا ليتم تنشيطها وبعض الإنزيمات المسؤولة عن هذه المعالجة لبعض السيتوكينات تتضمن بروتينات من عائلة سيستين البروتياز كاسباس.

نظرة عامة الهيكلية

يمكن أن تحتوي السيتوكينات على أوزان متغيرة للغاية ، لدرجة أن النطاق قد تم تحديده بين حوالي 6 كيلو دالتون و 70 كيلو دالتون.

تحتوي هذه البروتينات على هياكل متغيرة للغاية ، ويمكن أن تتكون من براميل من حلزونات ألفا ، أو هياكل معقدة من صفائح مطوية متوازية أو مضادة للتوازي ، إلخ.

أنواع

هناك عدة أنواع من عائلات السيتوكينات ويستمر العدد في النمو نظرًا للتنوع الكبير للبروتينات ذات الوظائف والخصائص المتشابهة التي يتم اكتشافها يوميًا في العالم العلمي.

تسمياتها بعيدة كل البعد عن أي علاقة منهجية ، لأن تعريفها يعتمد على معايير مختلفة: أصلها ، والمقايسة الحيوية الأولية التي حددتها ووظائفها ، من بين أمور أخرى.

يعتمد الإجماع الحالي على تصنيف السيتوكينات أساسًا على بنية بروتينات المستقبل الخاصة بها ، والتي توجد في عدد صغير من العائلات ذات الخصائص المحفوظة للغاية. وبالتالي ، هناك ست عائلات من مستقبلات السيتوكين التي تم تجميعها وفقًا لأوجه التشابه في تسلسل أجزاء العصارة الخلوية الخاصة بها:

1. مستقبلات النوع الأول (مستقبلات الهيماتوبويتين): تشمل السيتوكينات إنترلوكين 6R و 12 R (IL-6R و IL-12R) وعوامل أخرى تشارك في تحفيز تكوين مستعمرة الخلية. لها تأثيرها على تنشيط الخلايا البائية والتائية.
2. مستقبلات النوع الثاني (مستقبلات الإنترفيرون): هذه السيتوكينات لها وظائف مضادة للفيروسات وترتبط المستقبلات ببروتين الفبرونيكتين.
3. مستقبلات TNF (عامل نخر الورم بالإنجليزية "T umor N ecrosis F act"): هي السيتوكينات "المؤيدة للالتهابات" ومن بينها العوامل المعروفة باسم p55 TNFR و CD30 و CD27 و DR3 و DR4 وغيرها.
4. المستقبلات الشبيهة بـ Toll / IL-1: تحتوي هذه العائلة على العديد من الإنترلوكينات المسببة للالتهابات ، وتحتوي مستقبلاتها عمومًا على مناطق غنية بتكرار الليوسين في قطاعاتها خارج الخلية.
5. مستقبلات التيروزين كيناز: يوجد في هذه العائلة العديد من السيتوكينات التي لها وظائف عوامل النمو مثل عوامل نمو الورم (TGF) والبروتينات الأخرى التي تعزز تكوين مستعمرات الخلايا.
6. مستقبلات كيموكين Chemokine receptors: السيتوكينات من هذه العائلة لها وظائف كيميائية أساسية ومستقبلاتها لها أكثر من 6 أجزاء عبر الغشاء.

يمكن أن تكون مستقبلات السيتوكينات قابلة للذوبان أو مرتبطة بالغشاء. يمكن للمستقبلات القابلة للذوبان تنظيم نشاط هذه البروتينات من خلال العمل كمنبهات أو مناهضات في عملية التأشير.

تستخدم العديد من السيتوكينات مستقبلات قابلة للذوبان ، بما في ذلك أنواع مختلفة من الإنترلوكينات (IL) وعوامل النمو العصبي (NGF) وعوامل نمو الورم (TGF) وغيرها.

المميزات

من المهم أن نتذكر أن السيتوكينات تعمل كرسائل كيميائية بين الخلايا ، ولكن ليس بالضبط كمؤثرات جزيئية ، لأنها ضرورية لتنشيط أو تثبيط وظيفة مؤثرات معينة.

إن إحدى الخصائص الوظيفية "الموحدة" بين السيتوكينات هي مشاركتها في الدفاع عن الجسم ، والتي تتلخص في "تنظيم جهاز المناعة" ، وهو أمر مهم بشكل خاص للثدييات والعديد من الحيوانات الأخرى.

يشاركون في السيطرة على تطور المكونة للدم ، في عمليات الاتصال بين الخلايا وفي استجابات الجسم ضد العوامل المعدية والمحفزات الالتهابية.

نظرًا لأنها توجد عادةً بتركيزات منخفضة ، فإن القياس الكمي لتركيز السيتوكينات في الأنسجة أو سوائل الجسم يستخدم كمؤشر حيوي للتنبؤ بتقدم الأمراض ورصد آثار الأدوية التي يتم إعطاؤها للمرضى. المرضى المرضى.

بشكل عام ، يتم استخدامها كعلامات للأمراض الالتهابية ، بما في ذلك رفض الزرع ، ومرض الزهايمر ، والربو ، وتصلب الشرايين ، وسرطان القولون وأنواع السرطان الأخرى بشكل عام ، والاكتئاب ، وبعض أمراض القلب والفيروسات ، ومرض باركنسون ، تعفن الدم وتلف الكبد وما إلى ذلك.

أين وجدوا؟

تفرز الخلايا معظم السيتوكينات. يمكن التعبير عن البعض الآخر في غشاء البلازما وهناك البعض الباقي فيما يمكن اعتباره "احتياطيًا" في الفضاء الذي يتكون من المصفوفة خارج الخلية.

كيف يعملون؟

السيتوكينات ، كما ذكرنا ، لها تأثيرات في الجسم الحي تعتمد على البيئة التي توجد فيها. يحدث عملها من خلال شلالات الإشارات وشبكات التفاعل التي تتضمن السيتوكينات الأخرى وعوامل أخرى ذات طبيعة كيميائية مختلفة.

عادة ما يشاركون في التفاعل مع مستقبل يحتوي على بروتين مستهدف يتم تنشيطه أو تثبيطه بعد ارتباطه ، والذي لديه القدرة على التصرف بشكل مباشر أو غير مباشر كعامل نسخ على جينات معينة.

أمثلة على بعض السيتوكينات

IL-1 أو إنترلوكين 1

يُعرف أيضًا باسم عامل تنشيط الخلايا الليمفاوية (LAF) ، أو البيروجين الداخلي (EP) ، أو وسيط الكريات البيض الداخلي (EML) ، أو catabolin ، أو عامل الخلية أحادية النواة (MCF).

له العديد من الوظائف البيولوجية في العديد من أنواع الخلايا ، ولا سيما الخلايا البائية والخلايا التائية والخلايا الأحادية. يؤدي إلى انخفاض ضغط الدم والحمى وفقدان الوزن وردود الفعل الأخرى. يتم إفرازه بواسطة الخلايا الوحيدة ، الضامة الأنسجة ، خلايا لانجرهان ، الخلايا المتغصنة ، الخلايا الليمفاوية ، وغيرها الكثير.

IL-3

لها أسماء أخرى مثل عامل نمو الخلايا البدينة (MCGF) ، وعامل تحفيز المستعمرات المتعددة (متعدد CSF) ، وعامل نمو الخلايا المكونة للدم (HCGF) ، وغيرها.

له أدوار حاسمة في تحفيز تكوين مستعمرة من كريات الدم الحمراء ، وخلايا النواء ، والعدلات ، والحمضات ، والخلايا القاعدية ، والخلايا البدينة ، وخلايا سلالات وحيدات أخرى.

يتم تصنيعه في المقام الأول عن طريق الخلايا التائية النشطة والخلايا البدينة والحمضات.

أنجيوستاتين

مشتق من البلازمينوجين وهو سيتوكين مثبط لتكوين الأوعية الدموية ، مما يمنحه وظائف كمانع قوي لتكوين الأوعية الدموية ونمو النقائل الورمية في الجسم الحي. يتم إنشاؤه عن طريق الانقسام البروتيني للبلازمينوجين بوساطة وجود السرطانات.

عامل نمو البشرة

يعمل عن طريق تحفيز نمو الخلايا الظهارية ، ويسرع من ظهور الأسنان وفتح العيون في الفئران. بالإضافة إلى ذلك ، فهو يعمل على تثبيط إفراز حمض المعدة ويشارك في التئام الجروح.

المراجع

1. ألبرتس ، ب ، دينيس ، ب ، هوبكن ، ك ، جونسون ، أ ، لويس ، جيه ، راف ، إم ،… والتر ، ب. (2004). بيولوجيا الخلية الأساسية. أبينجدون: جارلاند ساينس ، مجموعة تايلور وفرانسيس.
2. ديناريلو ، سي (2000). السيتوكينات المنشطة للالتهابات. الصدر ، 118 (2) ، 503-508.
3. Fitzgerald، K.، O'Neill، L.، Gearing، A.، & Callard، R. (2001). كتاب حقائق السيتوكين (الطبعة الثانية). دندي ، اسكتلندا: سلسلة كتب أكاديمية للصحافة.
4. كيلان ، جا ، بلومنشتاين ، إم ، هيليويل ، آر جي إيه ، ساتو ، تي إيه ، مارفن ، كي دبليو ، وميتشل ، دكتوراه في الطب (2003). السيتوكينات والبروستاجلاندين والولادة - مراجعة. المشيمة ، 17 ، S33-S46.
5. Stenken ، JA ، & Poschenrieder ، AJ (2015). الكيمياء التحليلية الحيوية للسيتوكينات- مراجعة. أناليتيكا تشيميكا أكتا ، 1 ، 95-115.
6. Vilcek، J.، & Feldmann، M. (2004). مراجعة تاريخية: السيتوكينات كعلاجات وأهداف للعلاجات. اتجاهات في العلوم الدوائية ، 25 (4) ، 201-209.
7. تشانغ ، ج. ، وآن ، ج. (2007). السيتوكينات والالتهابات والألم. كثافة العمليات. التخدير. كلين. ، 45 (2) ، 27–37.