السيتوكينات: الوظائف والأنواع والمستقبلات - مادة الاحياء - 2026

و خلوى أو السيتوكينات هي البروتينات إشارات صغيرة (بعض الكتاب تشير إلى هذه كما الببتيدات) التي تنظم العديد من الوظائف البيولوجية، وكثير منهم المتعلقة بالنظام المناعي، والدم، وإصلاح الأنسجة وتكاثر الخلايا.

يجمع مصطلح "السيتوكين" معًا عددًا كبيرًا من البروتينات التي لها خصائص هيكلية ووظيفية مختلفة إلى حد كبير ، ويعني ، بشكل أو بآخر ، "العوامل التي تنتجها الخلايا" ، نظرًا لأن تركيبها لا يقتصر على نوع واحد من الخلايا في الجسم.

عملية إصدار Ciokine (المصدر: www.scientificaimations.com / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) عبر ويكيميديا ​​كومنز)

يتم إنتاج هذه البروتينات وإفرازها بتركيزات عالية بواسطة أنواع مختلفة من الخلايا في الحيوانات ويمكن أن تؤثر على الخلايا المجاورة ، وهذا هو السبب في أنها تمارس وظائف تأشير "الباراكرين".

يمكنهم أيضًا العمل عن بُعد عن طريق تحفيز إفراز عوامل قابلة للذوبان في مجرى الدم (وظيفة الغدد الصماء أو الجهازية) ويمكنهم أيضًا العمل مباشرة على الخلية التي تصنعها (وظيفة أوتوكرين).

يُنظر إلى السيتوكينات على أنها "رموز" للغة متخصصة ، ويعتمد معناها على السياق الذي يتم التعبير عنها فيه وإرسالها من مكان إلى آخر.

كانت السيتوكينات الأولى الموصوفة هي اللمفوكينات ، وهي منتجات قابلة للذوبان تنتجها الخلايا الليمفاوية استجابة لمولدات المضادات متعددة النسيلة والمضادة ؛ هذه تمثل مجموعة مهمة من عوامل الاستجابة المناعية.

وظائف السيتوكين

السيتوكينات هي بروتينات سكرية قابلة للذوبان (وهي ليست من نوع الغلوبولين المناعي) صغيرة الحجم (حتى 40 كيلو دالتون) يتم إنتاجها وإطلاقها بواسطة أنواع مختلفة من الخلايا في الجسم ، ويمكن أن يكون لها إجراءات محلية أو بعيدة ، والتي تمارسها في ذروة أو تركيزات نانومولار.

التواصل في جهاز المناعة

تتمثل الوظيفة الأكثر بروزًا للسيتوكينات في مشاركتها في الاتصال بين المكونات المختلفة لجهاز المناعة وتبادل المعلومات بين هذه المكونات وخلايا الجسم الأخرى (الإشارات بين الخلايا).

بعبارة أخرى ، تعتمد جميع وظائف المناعة تقريبًا على النشاط البيولوجي لهؤلاء "الرسل" النظاميين.

تعرض السيتوكينات مجموعة واسعة من الوظائف المناعية ، سواء كانت مؤثرة أو تنظيمية ، ويمكن أن تكون آثارها على مستوى الأنسجة والأنظمة البيولوجية ، في معظم الكائنات الحية التي يتم إنتاجها فيها ، واسعة النطاق ومعقدة للغاية.

إنها مؤثرات مناعية مهمة لدرجة أن نوع السيتوكين الناتج أثناء الاستجابة المناعية لأي منبه يحدد مبدئيًا ما إذا كانت الاستجابة ستكون سامة للخلايا أو خلطية أو خلوية أو حساسية.

الدفاع ضد الفيروسات

إنهم يشاركون بعمق في العمليات الالتهابية والدفاع ضد العدوى الفيروسية ؛ يشاركون في تقديم المستضدات ، في تمايز نخاع العظام ، في تنشيط الخلايا وتجنيدها ، في التعبير عن جزيئات الالتصاق الخلوي ، إلخ.

وهكذا ، فإن السيتوكينات لا تشارك فقط في الدفاع المناعي للجسم ، ولكن أيضًا في العمليات "الطبيعية" والفسيولوجية والاستقلابية ، وبالتالي تدمج كلا جانبي الحياة الخلوية والعضوية.

عوامل النمو

يعتبر العديد من المؤلفين أن هذه البروتينات تتصرف كعوامل نمو ، حيث أن ممثلين مثل عامل نخر الورم (TNF) والليمفوكينات والإنترلوكينات والإنترفيرون (IFNs) يرتبطون بنشاط بتكاثر الخلايا والموت والتمايز والتطور في سياقات الجسم المختلفة.

يُظهر هذا الفيديو رسمًا متحركًا يبتلع فيه البلاعم البكتيريا ويطلق السيتوكينات لاحقًا:

السيتوكينات والهرمونات؟

يقوم علماء مختلفون بإجراء تشابه بين السيتوكينات والهرمونات ، لكن هذا ليس صحيحًا تمامًا لبعض الأسباب المهمة:

- يتم تصنيع الهرمونات وإطلاقها بواسطة أنسجة عالية التخصص ، بينما يتم إنتاج السيتوكينات بواسطة عدد كبير من الخلايا المختلفة في الجسم.

- الهرمونات هي المنتج الاصطناعي الأساسي للخلايا المتخصصة التي تنتجها ، بينما تمثل السيتوكينات كمية صغيرة فقط من المنتجات التي تصنعها الخلية.

- يحدث التعبير عن الهرمونات استجابة لإشارات التحكم في الاستتباب (بعضها يعتمد على الدورة اليومية) ، ولكن السيتوكينات ، من ناحية أخرى ، لا يتم التعبير عنها إلا عندما يتم تحفيزها على وجه التحديد من خلال الأحداث "الضارة" لحياة الخلية.

أنواع السيتوكينات

تم وصف العديد من السيتوكينات في البداية وفقًا لوظائفها البيولوجية الرئيسية ، ولكنها تتميز اليوم بشكل أساسي ببنيتها ، حيث يمكنها ممارسة مجموعة متنوعة من الوظائف التي يصعب تلخيصها في لقب قصير.

ومع ذلك ، فإن التصنيف الحالي لهذه البروتينات يعتمد على عدة عوامل: تم تحديد بعضها وفقًا "للترتيب العددي" لاكتشافها ، وفقًا لبعض النشاط الوظيفي ، وفقًا لمشاركتها في الاستجابات الالتهابية ، وفقًا لـ أصله الخلوي الأساسي ووفقًا لتشابهه الهيكلي مع الجزيئات الأخرى ذات الصلة.

وهكذا ، فإن أعضاء "العائلة الفائقة" من السيتوكينات يتشاركون في خصائص مثل التماثل المتسلسل ، وأنظمة المستقبلات المتبادلة ، وما إلى ذلك ، على الرغم من عدم التشابه الهيكلي بالضرورة. بعض العائلات معروفة:

- عائلة TNF - مستقبلات TNF (عامل نخر الورم) ، والتي تشمل السيتوكينات المنظمة للمناعة مثل عامل نخر الورم (TNF) والسموم اللمفاوية وبعض الروابط الخلوية مثل CD40L (يتوسط في تنشيط الخلايا الليمفاوية B و T) و FasL أو CD95 (يعزز موت الخلايا المبرمج).

- عائلة مستقبلات IL-1 / IL-1 (Interleukin) ، وهي مجموعة تصنف فيها السيتوكينات IL-1β و IL-1α و IL-18 و IL-33 و IL-36 بالإضافة إلى مضادات المستقبلات ، المعروف باسم IL-1RA و IL-38 والسيتوكين المضاد للالتهابات IL-37 (يتوسط الوظائف الفسيولوجية والدفاعية).

- تشتمل عائلة مستقبلات IL-1 / IL-1 أيضًا على مستقبلات تشبه Toll (TLRs) ، والتي تعمل كجزيئات من الجهاز المناعي الفطري للتعرف على الأنماط الجزيئية المرتبطة بالأنواع جرثومية.

تقوم نصوص معينة من الأدبيات العلمية ذات الصلة بتجميع السيتوكينات وفقًا لموقع إنتاجها إلى "السيتوكينات المشتقة من الخلايا البلعمية أحادية النواة" و "السيتوكينات المشتقة من الخلايا اللمفاوية التائية". كما أنها تفصل بينها فيما يتعلق بالاستجابات التي تتوسطها: سامة للخلايا (مضاد للفيروسات ومضادة للسرطان) ، أو خلطية ، أو خلوية ، أو تحسسية ؛ بالإضافة إلى مثبطات المناعة.

- حسب الاستجابة الالتهابية

اعتمادًا على ما إذا كانت تعزز التفاعلات أو الاستجابات الالتهابية أم لا ، يتم تصنيف السيتوكينات إلى السيتوكينات المؤيدة للالتهابات والسيتوكينات المضادة للالتهابات.

السيتوكينات المضادة للالتهابات

يتكون الالتهاب الذي تتوسطه هذه السيتوكينات من سلسلة من التعبير عن المنتجات الجينية التي لا يتم التعبير عنها عادة في الإنسان السليم.

على الرغم من حقيقة أن بعض السموم الداخلية وغيرها من المنتجات "الالتهابية" قادرة على إثارة التعبير عن هذه الجينات "المؤيدة للالتهابات" ، فإن السيتوكينات IL-1 و TNF ، وحتى IFN-γ interferon ، فعالة بشكل خاص في تحفيزها ، لذلك التي يقال أنها السيتوكينات الرئيسية المؤيدة للالتهابات.

هيكل استنتاج بيتا البشري (المصدر: عبر ويكيميديا ​​كومنز)

بغض النظر عما إذا كانت العملية الالتهابية قد نتجت عن العدوى أو الصدمة أو نقص التروية أو الخلايا التائية المنشطة أو بعض السموم ، فإن هذين الجزيئين يعملان بشكل تآزري لبدء سلسلة من الوسطاء الالتهابيين.

السيتوكينات المضادة للالتهابات

على العكس من ذلك ، تمنع هذه البروتينات عملية الاستجابة الالتهابية أو تثبط شدة حدوثها. جزء من هذه المجموعة هو الإنترلوكينات IL-4 و IL-10 و IL-13 وعامل النمو المحول (TGF)-(الذي يمنع إنتاج IL-1 و TNF).

يوجد أيضًا IL-6 - الذي تنتجه الخلايا البائية والخلايا التائية والخلايا الأحادية - و IL-11 - الذي تنتجه الخلايا اللحمية والأرومات الليفية.

بناءً على ما سبق ، يُقال أن تطور المرض (سواء على المدى القصير أو الطويل) يعتمد إلى حد كبير على "التوازن" بين تأثيرات السيتوكينات المؤيدة للالتهابات والمضادة للالتهابات.

في الواقع ، تشير بعض الأبحاث إلى أن القابلية للإصابة بأمراض معينة يتم تحديدها وراثيًا من خلال التوازن في التعبير عن الجينات التي تشفر نوعي السيتوكينات.

تتطور الحالة المرضية ، عندئذٍ ، عندما يوفر الوسطاء المضادون للالتهابات عنصر تحكم غير كافٍ لمنع النشاط المؤيد للالتهابات (في الأمراض التي يسيطر عليها الجهاز المناعي) أو عندما يكون التحكم فيها مبالغًا فيه وينتهي به الأمر إلى تثبيط الاستجابة المناعية ، مما يتسبب في إصابة المضيف خطر الإصابة بعدوى جهازية.

ريسيفرات

جزء أساسي من وظيفة أي سيتوكين هو تفاعله وارتباطه بزوج من المستقبلات (تفاعل مستقبلات الترابط).

يصنف بعض المؤلفين السيتوكينات وفقًا لنوع المستقبلات التي ترتبط بها ، والتي يمكن أن تكون:

- النوع الأول (من عائلة الهيماتوبويتين)

- النوع الثاني (من عائلة الإنترفيرون)

- عائلة مستقبلات بروتينات TNF (عامل نخر الورم)

- مستقبلات IL-1

- مستقبلات من نوع Toll

- مستقبلات IL-17

- مستقبلات التيروزين كيناز

- عائلة سيرين كينازات مستقبلات عامل النمو المحول

النوع الأول (من عائلة الهيماتوبويتين)

الهرمونات (الإريثروبويتين (EPO) ، الثرومبوبويتين (TPO) واللبتين) ، والسيتوكينات مثل عوامل تحفيز مستعمرة الخلايا المحببة (G-CSFs) ، العوامل المحفزة لـ مستعمرات الخلايا المحببة الضامة (GM-CSFs) والإنترلوكينات IL-2 إلى IL-7 ، IL-9 ، IL-11 إلى IL-13 ، IL-15 ، IL-21 ، IL-23 ، IL-27 ، IL- 31 و IL-35.

تتميز هذه السيتوكينات "من النوع الأول" بالتشابه الذي تشترك فيه في تسلسلها ، حيث يحتوي كل منها على أربعة حلزونات ألفا معاكسة مع وصلتين أو حلقتين ، واحدة قصيرة وواحدة طويلة ، والتي يتم "ترتيبها" هيكليًا في "التكوين الأعلى". "و" لأسفل ".

النوع الثاني (من عائلة الإنترفيرون)

ترتبط هذه المستقبلات بـ interferon IFN-α / و IFN-γ و interleukins IL-10 و IL-19 و IL-20 و IL-22 و IL-24 و IL-26 و IL-28 إلى IL- 30.

وهي عبارة عن وحدات قياس غير متجانسة تتكون من وحدتين فرعيتين تعرفان باسم IFNAR1 و IFNAR2 ، والتي تشترك في التشابه مع بعض متواليات الشكل في مستقبلات النوع الأول ، وتعمل بشكل أساسي مع السيتوكينات المضادة للفيروسات.

مستقبلات IL-1 و Toll-like (TLR)

وهي مرتبطة بالاستجابات الناتجة عن إنترلوكين IL-1α / β و IL-18 و IL-33 و IL-36 إلى IL-38.

تحويل مستقبل عامل النمو سيرين كيناز

ترتبط هذه العائلة من مستقبلات السيتوكين باستجابة البروتينات TGF-β1 و TGF-β2 و TGF-β3 ، التي تنتجها الخلايا التائية والضامة والخلايا الأخرى في الجسم.

المراجع

1. Borish ، LC ، & Steinke ، JW (2003). 2. السيتوكينات والكيموكينات. مجلة الحساسية والمناعة السريرية، 111 (2)، S460-S475.
2. كافيلون ، جي إم (1994). السيتوكينات والضامة. الطب الحيوي والعلاج الدوائي ، 48 (10) ، 445-453.
3. ديناريلو ، كاليفورنيا (2000). السيتوكينات المنشطة للالتهابات. الصدر ، 118 (2) ، 503-508.
4. ناثان ، سي ، وسبورن ، إم (1991). السيتوكينات في السياق. مجلة بيولوجيا الخلية ، 113 (5) ، 981-986.
5. Opal، SM، & DePalo، VA (2000). السيتوكينات المضادة للالتهابات. الصدر، 117 (4) ، 1162-1172.
6. O'Shea، JJ، Gadina، M.، & Siegel، RM (2019). السيتوكينات ومستقبلات السيتوكينات. في علم المناعة السريرية (ص 127-155). مستودع المحتوى فقط!