Cytokinek

Cytokinek - definíció ”Cytokin” (Cohen 1974): Sejtek közötti kémiai kommunikációra alkalmas anyagok; legtöbbjük növekedési vagy differenciációs faktor; az embryogenesis, haematopoesis, szöveti ‘repair’, gyulladásos és immunfunkciók szabályozói. Pl. a normális növekedés és fejlődés, sebgyógyulás. Lymphokinek, monokinek, chemokinek

Cytokinek jellemzése Összefoglalás Proteinek / glycoproteinek Oldott állapot Alacsony M.S. Indukálhatóság Hatás alacsony conc.-ón Szűk hatókör Specifikus receptorok Hálózat Multifunkcinalitás Szinergia Progressziós faktor Competencia faktor

Csoportosítás funkció szerint Természetes immunitásban és gyulladásos folyamatokban részt vevők (IFN, TNF, IL-1, IL-6, kemokinek) Lymphocyták aktivációját, differenciációját szabályozók (IL-2, IL-5, IL-6) Immunsejtek érésére hatók (IL-3, GM-CSF)

Jellemzők Alacsony M.S. 15-25kDa Fehérvérsejtek termékei – azonban más sejtek is termelhetik Indukálhatóság keletkezésüket előidézhetik fertőző anyagok és azok toxinjai (pl. LPS) szöveti sérülés/ trauma (thrombocyta aggregáció) immun stimulusok (hypersensitivitási állapotok) egyéb cytokinek pl. IL-1 (pro-inflammatorikus cytokinek) Constitutív – pl. IL-16, IL-18, EPO, M-CSF

Jellemzők A legtöbb cytokint a sejtek szecernálják AZONBAN vannak membránhoz kötöttek (TNF), vesiculumokban i.c. raktározottak (hízósejtek vagy thrombocyta) az extra-cellularis matrixban raktározottak (TGF-beta) – gyors felszabadulás lehetősége Szűk hatókör autocrin hatás – a sejt által termelt cytoklin anyag hat ugyanazon sejt működéseire paracrin hatás – a termelt cytokin a környező sejtekre hat endocrin hatás – a termelt cytokin távoli sejtekre hat IL-1 a sérülés helyéről a thalamusra – testhőmérséklet szab. IL-6 a sérülés helyéről a májra – acut phasis reakció Erythropoetin a veséből a csontvelőre – vvs. differenciálódás

IL-1 Makrofág T sejt AGY Citotoxicitás ^ Aktiváció ^ Monokin term. ^ Adhéziós mol. ^ Aktiváció ^ IL-2R ^ Lymphokinek ^ IL-1 Autokrin Parakrin Endokrin Prosztaglandinok Fájdalomküszöb Láz AGY

Jellemzők Hatás alacsony koncentráción : 10-9 – 10-12 M ! 10 IL-1 molekula elegendő T sejtek IL-2 termelésének kiváltásához ! ! 50 IFN gamma molekulaelegendő a ‘vírus-ellenes’ hatás eléréséhez !

Receptorok Specifikus receptorok : nagy affinitás, indukálhatóság, specifikus intracelluláris szignál-transzdukciós és másodlagos hírvivő útvonalak.

Cytokin hálózat : a cytokinek sohasem termelődnek izoláltan, pozitív és negatív szignálok együttese szabályozza termelődésüket.

gyulladás fertőzés elleni védekezés Immun- Autoimmunitás, suppressió kilökődés

Jellemzők Synergia : két cytokin együttes hatása nagyobb mint a egyedi hatásaik összegzése Antagonizmus : cytokinek gátolhatják egymás hatásást pl.: IL-4 és IFN-g. Multifunkcionálisl : (pluripotens , pleiotróp) a legtöbb cytokin több, eltérő hatással bír a különböző sejteken. Progresszív faktor: cytokinek proliferációt kiváltó hatása (IL-2, IL-3, IL-5) Kompetencia factor: cytokinel differenciálódást előidéző hatása (IL-1, IL-4, IL-6)

Nevezéktan Faktorok (nevek) melyek a funkciót írják le - Történeti colony stimulating factor-ok CSF tumor necrosis factor-ok TNF transforming growth factor-ok TGF Sajátos gén-szekvencián alapuló osztályozás – Megállapodás szerint IL-1 – IL-24 Szerkezetet és funkciót leíró nevek chemotactikus faktorok - ‘chemokinek’.

Szabályozás Célsejt DNS-szint állandóan ‘bekapcsolt’ gének pl.: M-CSF, G-CSF, SCF, IL-6, Epo génjei a többi cytokin gén alap állapotban ‘kikapcsolt’ koordinált expresszió pl.: IL-3, IL-4, IL-5, GM-CSF génjei az 5. Krsz. hosszú (q) karján Post-transcriptiós szint Post-secretiós szint rövid fél-életidő szérumban pl.: TNF = 15 perc solubilis cytokin receptorok, sTNF-R Célsejt receptorok up- és down-regulációja gyulladás indukciója vagy amplifikációja pl. pro- inflammatorikus cytokinekkel

Néhány példa IL-1 - az összes sejtmaggal rendelkező sejt termelheti, biológiai hatásspektruma széles, számos célsejten. In vivo hatások: hypotensio, láz, testsúly vesztés, neutropoenia és acut phasis reakció. Fő funkcióját mint a dendritikus sejtekből származó faktor játsza, T lymphocyták proliferációját segíti elő. IL-3 – egy haematopoetikus növekedési faktor, amely stimulálja az erythroid, megakaryocyta, neutrophil, eosinophil, basophil, hízósejt és monocyta sejtvonalak colonia formációját.

Néhány példa IL-6 – egy multifunkcionális cytokin, melyet lymphoid és nem-lymphoid sejtek egyaránt szecernálnak. Szabályozza a B-sejt funkciókat, a haematopoesist és az acut phasis reakciót. IL-8 - egy gyulladás során felszabaduló cytokin, számos sejt termeli, a neutrophileken chemoattractánsként hat és aktiváló faktor. A basophilekre és egyes lymphocyta szubpopulációkra is hatással van. Hatásos angiogen (érnövekedés) faktor.

Néhány példa IL-12 – fontos az intracellularis pathogenek ellen. Indukálja az IFN gamma képződését T-sejtekben és NK sejtekben, valamint fokozza az NK és ADCC aktivitást. Stimulálja a Th1 CD4 sejtek proliferációját és differenciálódását.

Klinikai jelentőség auto-immun betegségek fertőzések immun-deficienciák rosszindulatú daganatok

Kemokinek

Az IL-8 kemokin jellemzése = Neutrofil aktiváló peptid - NAP2; = Melanóma növekedést stimuláló aktivitás - MGSA Célsejtek: neutrofilek, makrofág, T-Ly, hízósejt, endothél, keratinocita Homodimer (Leu25 + CH3 blokkol) Receptora Ktx. IL-8R1 4000 +++ IL-8R2 1700 + (7 loop transzmembrán domain, G-prot.) Neutrofilek - ic. Ca2+ felszabadulás - kemotaxis - exocitózis - resp. burst - hisztamin felszabadulás mikroér perm. fokozódás

Extravazáció és kemokinek Szelektin-mediált rolling Aktiválódás Kemokinek által Integrin-mediált adhézió Extravazáció Leukocita Kemokin Vörös vértest Endotél G-prot. receptor Gyulladás vagy Sérülés helye Szöveti tér Vérér

Kemokinek CXC

Kemokinek CC

Kemokinek C és CX3C

Kemokinek mérete

Kemokinek génjeinek helye 4q 5q 10q 17p

Kemokinek génjeinek helye 1q 2q 7q 9p 16q 17q

Kemokinek közti homológia

Kemokinek termelői és célsejtjei Neutr. grc. Mo T Ly

Kemokinek termelői és célsejtjei T Ly Mo Eo gr.

Kemokinek termelői és célsejtjei T Ly Mo Eo gr.

RANTES

Kemokin receptorok

Kemokin receptorok és ligand-specifitásuk Receptor Ligand Célsejt CXCR 1 IL-8, GRO-a, NAP-2, ENA-78 neutrofil, NK-sejt 2 IL-8 neutrofil, NK-sejt 3 IP-10, MÍG, I-TAC monocita, T-sejt 4 SDF-1 monocita, T-sejt

Kemokin receptorok és ligand-specifitásuk Receptor Ligand Célsejt CCR 1 MIP-1a, RANTES, MIP-1b, monocita, eozinofil MCP-1,-2,-3 2 MCP-1,-2,-3,-4,-5 monocita 3 eotaxin, RANTES, MIP-1a, eozinofil, monocita MIP-1b bazofil 4 MCP-1, MIP-1a, RANTES monocita 5 MIP-1a, MIP-1b, RANTES monocita, T-sejt 6 MIP-3b dendritikus sejt 7 MIP-3b akt. T-sejt 8 I-309 monocita

Kemokin receptorok és ligand-specifitásuk Receptor Ligand Célsejt CX3CR 1 fraktalkin monocita, akt. T- sejt, NK-sejt Receptor Ligand Célsejt DARC 1 IL-8, GRO-a, NAP-2, vvt., post.cap. venulák (Duffy Ag) ENA-78,RANTES, endothelje MCP-1, MCP-3 Receptor Ligand Célsejt Virális rec. US28 MIP-1a, RANTES, MCP ECRF-3 IL-8, GRO-a, NAP-2

Interleukinek kemotaktikus potenciálja IL-2 IL-2 < IL-8 a b lánc szükséges a migráció kiváltásához LCF (limfocita kemoattraktáns faktor) az IL-2 receptorokon keresztül hat DE: - két LCF monomer jelenléte és - CD4 expresszió szükséges IL-3 eozinofil = neutrofil IL-5 eozinofil > neutrofil IL-6 NK killer

Kolónia stimuláló faktorok (~CSF-ek) direkt hatás a „killing” mechanizmusra Makrofág-CSF szintézis indukció: Granulocita-CSF, g -interferon, TNF, IL-1 PGE2 gátolja a neutrofilek migrációját fokozza az adhéziót, marginációt fagocitózist, killinget Granulocita-CSF

CC kemokinek jellemzése Monocyta chemotactic protein (MCP) Macrophag inflammatory protein (MIP) Regulated upon activation, normal T cell expressed and secreted (RANTES) Homológia Szerkezet: MCP1- MCP2 (62%) - MCP3 (71%) Hatás: - pertussis toxin gátolja az MCP1 és MCP3-at - cholera toxin gátolja az MCP2-t - Ser/Thr kináz gátlás főleg MCP2 kemotaxisára hat - MCP1 és MCP3 az i.c. Ca2+ szintet növeli

CXC-receptorok átfedő indukciója

CC-receptorok és a HIV fertőzés

Kemokineket termelő sejtek

CXC kemokinek

CC kemokinek