Chemokiny

Chemokiny jsou malé signální proteiny, které spouštějí chemotaxi (migraci) buněk. Tyto buňky jsou obvykle imunitní buňky. Chemokiny jsou tedy zodpovědné za účinné fungování imunitního systému.

Co jsou chemokiny?

Chemokiny jsou malé proteiny, které patří do rodiny cytokinů. Způsobují migraci buněk. Jedná se především o imunitní buňky, které se mají rychle dostat na vhodné místo poranění nebo infekce.

Chemokiny jsou produkovány buňkami, které mají přitahovat. Na povrchu těchto buněk jsou receptory, které umožňují dokování chemokinů. Signalizační molekuly jsou rozděleny na zánětlivé a homeostatické chemokiny. Ve většině případů jsou chemokiny zánětlivé. Přilákají imunitní buňky na místo určení, které tam okamžitě spouští zánětlivé procesy a brání se před infekcí. Zánětlivé chemokiny jsou vždy produkovány v místě poškození nebo infekce tam přítomnými imunitními buňkami, aby přilákaly další obranné buňky.

Homeostatické chemokiny se neustále vyrábějí, i když nedochází k žádné infekci. Používají se ke sledování zdravé tkáně. Chemokiny mají chemotaxický účinek na imunitní buňky, jako jsou monocyty, makrofágy, keratinocyty, fibroblasty, destičky, endoteliální buňky, T buňky, stomické buňky, neutrofily a dendritické buňky. Tyto buňky jsou také produkovány jako signální látky, aby v případě potřeby přilákaly podobné buňky.

Anatomie a struktura

Chemokiny jsou malé proteinové řetězce se 75 až 125 aminokyselinami. Na koncovém konci řetězce jsou jeden nebo dva cysteinové zbytky. Cystein je aminokyselina obsahující síru, která může v molekule tvořit disulfidové můstky. Cysteinové zbytky nyní tvoří v proteinovém řetězci sulfidové můstky.

Zatímco aminokyselinová sekvence je v proteinech chemokinové rodiny variabilní, terciární struktura zůstává stejná pro všechny chemokiny. Hlavní tělo je vytvořeno jako třívláknová antiparalelní fólie se strukturou beta. Řetězec končí na karboxylovém konci alfa spirálou. Nyní existují zbytky cysteinu. Existují čtyři struktury, ve kterých mohou být tyto terminální cysteinové zbytky uspořádány. Každá struktura symbolizuje rodinu chemokinů. Dva cysteinové zbytky tak mohou následovat jeden druhého. Odpovídající rodina chemokinů se nazývá CC rodina. Pokud je mezi cysteinovými zbytky přepnuta jiná aminokyselina, je to rodina CXC. Rodina CX3C obsahuje dva cysteinové zbytky oddělené třemi aminokyselinami.

Nakonec existuje rodina s cysteinovým zbytkem známá jako rodina C. Všechny cysteinové zbytky tvoří v řetězci sulfidový můstek. Jednotlivé rodiny chemokinů mají různé funkce. Přesná struktura chemokinů stále není zcela objasněna. Chemokiny nutně nepotřebují tkáňovou tekutinu nebo krev, aby mohly vykonávat svou funkci. Mohou také předávat své signály prostřednictvím pevných struktur prostřednictvím koncentračních gradientů. S kladným nábojem mnoha základních aminokyselin se váží na záporně nabitou molekulu cukru (glykosaminoglukan) na povrchu buněk. Zatím není jasné, proč ztratí svou funkci, když se již nemohou vázat na glykosaminoglukan.

Funkce a úkoly

Hlavní funkcí chemokinů je přilákat určité imunitní buňky na místa v těle, která jsou v současné době vystavena vyšší úrovni obrany proti infekčním vetřelcům. Díky tomu je imunitní reakce účinnější. Ve většině případů také zajišťují, že se vyvinou značné zánětlivé reakce, aby se zabránilo infekci. Jsou vytvářeny v místě poranění nebo infekce imunitními buňkami, které zde již jsou přítomny.

Nyní přitahované buňky se pohybují směrem k nejvyšší koncentraci chemokinů. Odpovídající chemokinové receptory jsou umístěny na jejich povrchu. Chemokiny se vážou na tyto receptory, a tak spouštějí migraci buněk směrem k nejvyšší koncentraci chemokinů. Každá rodina chemokinů se však váže na své vlastní receptory.Rodina CC zajišťuje migraci monocytů, lymfocytů, basofilů a eosinofilů. Rodina CXC je zodpovědná za angiogenezi (růst krevních cév). Rodina CX3C hraje roli při zánětlivých procesech v nervovém systému. Konečně chemokiny C aktivují CD8 T buňky a NK buňky (přirozené zabíječské buňky).

Zde najdete své léky

Nemoci

Pokud dojde k narušení interakce chemokinů a receptorů chemokinů, dojde k selhání imunitního systému. V důsledku mutace v odpovídajícím receptoru často již není dokonalým řešením pro dokování chemokinů. To znamená, že imunitní buňky již nemohou být přitahovány v kritických situacích.

Tato porucha se pak projevuje jako imunitní deficit. Takzvaný WHIM syndrom, zvláštní imunitní deficit, lze vysledovat zpět k defektu chemokinového receptoru. Toto onemocnění se projevuje opakujícími se virovými a bakteriálními infekcemi. Pacienti vykazují zvláštní náchylnost k lidskému papilomaviru, jehož infekce je vyjádřena jako bradavice. Kostní dřeň je plná T prekurzorových buněk, ale tyto nemigrují na místa infekce. Jsou také možné selektivní imunitní nedostatky proti určitým patogenům. Například, pokud je mutován receptor pro chemokin ze skupiny CC, existuje zvláštní náchylnost k viru West Nile. V případě mutace zajišťuje stejný receptor také dědičnou imunitu vůči viru HI.

Některé mutace v oblasti chemokinových receptorů mohou být také částečně odpovědné za autoimunitní onemocnění nebo alergie. Nadměrná produkce některých chemokinů může také vést k nemocem. Bylo zjištěno, že vývoj psoriázy (psoriázy) souvisí s nadprodukcí chemokinu IL-8 CXC. Revmatoidní artritida také nastává spolu s nadprodukcí IL-8. Aterosklerotické změny jsou často výsledkem nadměrných zánětlivých procesů, které jsou někdy způsobeny zvýšenou chemokinovou aktivitou.