Cytokiny związane są zarówno ze zdrowiem, jak i chorobą. Odgrywają ważną rolę w stanach zapalnych, problemach związanych z odpornością, urazach ciała, rozmnażaniu, a nawet nowotworach.
Jak czytamy w jednym z artykułów podkreślającym ich rolę w kobiecym zdrowiu, postęp w zrozumieniu biologii cytokin, doprowadził do docenienia ich znaczenia w każdej dziedzinie medycyny.
Czym są cytokiny?
Zrozumienie istoty cytokin może nie być łatwe, bez odpowiedniej dawki wiedzy naukowej. Jednak zgłębienie tego tematu może pomóc w walce, a nawet zapobieganiu, takim problemom zdrowotnym jak zapalenia stawów, a nawet nowotwory.
Cytokiny (z greckiego cyto komórka oraz kinos ruch) to grupa białek, które produkowane są przez układ odpornościowy i działają jako chemiczne przekaźniki. To peptydy lub glikoproteiny, wydzielane przez limfocyty i monocyty, regulujące odpowiedzi immunologiczne, hematopoezę oraz rozwój limfocytów.
Pełnią funkcję przekaźników pomiędzy komórkami, czyli przenoszą informacje decydujące o wielu rzeczach – od rozwoju zarodkowego do modulowania struktury kości i utrzymania homeostazy. Pełnią również rolę regulatorów reakcji zapalnych. Cytokiny mogą stymulować ruch komórek w miejsca infekcji, urazów czy stanów zapalnych.
Wydzielane są w wysokich stężeniach przez inne typy komórek, mogąc wpływać bezpośrednio na nią (nazywane jest to działaniem autokrynnym), na komórki najbliższe (działanie parakrynne), bądź odległe (działanie endokrynne lub układowe). Cytokiny mogą działać we współpracy (synergistycznie) lub w opozycji (antagonistycznie). Istnieje kilka grup lub rodzin owych białek, strukturalnie podobnych ale o zróżnicowanym zakresie funkcji.
Cytokiny mogą wesprzeć walkę z infekcją, wpływać pozytywnie na układ odpornościowy i obniżać stan zapalny. Jednak ich nadprodukcja lub dysfunkcja działania może prowadzić do chorób.
Jakie są rodzaje cytokin?
Istnieje kilka podkategorii cytokin, w których znajdują się zarówno pro- jak i przeciwzapalne białka. Te pierwsze wytwarzane są przede wszystkim przez makrofagi wędrujące (komórki zaliczane do tkanki łącznej) i biorą udział w zwiększonej regulacji reakcji zapalnych. Istnieją dowody łączące te białka z wieloma chorobami oraz patologicznym bólem. Cytokiny przeciwzapalne zaś pomagają w regulacji pracy układu odpornościowego i kontrolowaniu prozapalnej odpowiedzi cytokinowej.
Na jakie typy przede wszystkim dzielą się cytokiny? Jakie są ich funkcje?
- Chemokiny (chemotaktyczne) – bezpośrednia migracja komórek, adhezja i aktywacja.
- Interferony – białka przeciwwirusowe.
- Interleukiny – różnorodne funkcje, zależne od typu komórek interleukinowych.
- Monokiny – potężne cząsteczki wytwarzane przez monocyty oraz makrofagi, pomagające kierować i regulować odpowiedzi immunologiczne.
- Limfokiny – mediatory białkowe zazwyczaj wytwarzane przez limfocyty, w celu kierowania odpowiedzią układu odpornościowego poprzez sygnalizację międzykomórkową.
- TNF (ang. Tumor necrosis factor)/czynnik martwicy nowotworu – reguluje reakcje zapalne i autoimmunologiczne.
W zestawieniu tym mogłaby znaleźć się również erytropoetyna, która jest glikoproteinowym hormonem peptydowym, regulującym produkcję erytrocytów.
Dlaczego cytokiny są ważne?
Jakie ważne funkcje posiadają cytokiny?
- Regulacja układu odpornościowego
Cytokiny odgrywają kluczową rolę w odpowiedzi immunologicznej. Produkowane są przede wszystkim przez limfocyty T (komórki pomocnicze T) oraz makrofagi. Limfocyty T wspomagają inne komórki w odpowiedzi odpornościowej, poprzez rozpoznawanie obcych antygenów i wydzielanie cytokin. Makrofagi otaczają i eliminują mikroorganizmy, wchłaniają obce materiały, usuwają martwe komórki i wzmacniają odpowiedzi immunologiczne.
Oddziałując na komórki układu odpornościowego oraz wchodząc z nimi w interakcję, cytokiny mogą regulować reakcje organizmu na choroby i infekcje. Wpływają na nasze wrodzone a także nabyte odpowiedzi autoimmunologiczne. Dlatego ich optymalny poziom i produkcja są tak ważne dla naszej odporności.
Artykuł naukowy z 2014 roku dotyczył wpływu cytokin (np. interferonów i interleukinów) na infekcje mykobakteryjne, szczególnie gruźlicę. Jak podsumowali naukowcy ta grupa cytokin wydaje się być krytyczna dla wyniku infekcji mykobakteryjnej i odgrywa główną rolę w powstrzymywaniu wzrostu bakterii.
- Łagodzenie bólu stawów
Jak pokazują badania, cytokiny odgrywają ważną rolę w zapaleniu stawów (artretyzmie). Ich niewłaściwe działanie lub zbyt duża ilość mogą prowadzić do rozwoju schorzenia.
Według naukowej publikacji z 2014 roku, interleukina 1-beta i czynnik martwicy nowotworów-α to główne cytokiny zapalne, związane z zapaleniem kości i stawów. Interleukina-15 zaś związana jest z patogenezą reumatoidalnego zapalenia stawów.
U pacjentów z zapaleniem stawów poziom prozapalnych cytokin, co jasne, jest podwyższony. Jednak znaleziono je również w błonie maziowej i mazi stawowej osób cierpiących na RZS.
Badania z wykorzystaniem modeli zwierzęcych wykazały, że cytokiny przeciwzapalne posiadają zdolność do łagodzeniu bólu towarzyszącego zapaleniu stawów. Nie spowalniają jednak uszkodzeń stawów. Kliniczne testy z udziałem ludzi są w toku.
- Zmniejszenie stanu zapalnego i bólu
Według artykułu opublikowanego na łamach International Anesthesiology Clinics, ze wszystkich cytokin przeciwzapalnych, interleukina-10 ma jedne z najsilniejszych właściwości przeciwzapalnych i jest wstanie tłumić ekspresję zapalnych cytokin.
IL-10 reguluje w dół prozapalne receptory cytokin, co skutkuje zmniejszeniem produkcji i funkcji prozapalnych cząsteczek cytokin na wielu poziomach. Jak czytamy w artykule został dobrze udokumentowany fakt, że wysoka podaż IL-10 hamuje rozwój bólu w obrębie kręgosłupa w modelach zwierzęcych, np. zapalenia nerwu obwodowego, uszkodzenia ekscytotoksycznego rdzenia kręgowego czy uszkodzenia nerwu obwodowego.
Jak wykazały również niedawne badania kliniczne, niski poziom interleukiny-10 i -4 może być ważnym czynnikiem dla chronicznego bólu. Stwierdzono bowiem, że pacjenci cierpiący na przewlekły ból mają niskie stężenie tych cytokin.
- Pomoc w walce z rakiem
Niektóre cytokiny stosowane są w immunoterapii nowotworów, w tym: białaczki, chłoniaka, czerniaka, raka pęcherza i nerek. W sytuacji tej powstają w laboratorium, a następnie wstrzykiwane są w dawkach większych, niż produkuje je naturalnie organizm.
Według amerykańskiego National Cancer Institute, interleukina-2 była pierwszą cytokiną, która okazała się mieć działanie terapeutyczne wobec nowotworu. W 1976 roku, doktorzy Robert Gallo, M. D. i Francis Ruscetti wykazali, że może ona radykalnie stymulować wzrost komórek NKT, będących integralną częścią ludzkiej odpowiedzi immunologicznej.
Niemal 10 lat później inny zespół naukowców pod kierownictwem dr. Stevena Rosenberga miał dowieść, że udało się wyleczyć kilkoro pacjentów z zaawansowanym rakiem nerki (z przerzutami) i czerniakiem, podając właśnie interleukinę-2. W Stanach Zjednoczonych cytokina ta była pierwszą zatwierdzoną przez FDA immunoterapią nowotworową. Do dziś stosowana jest w leczeniu czerniaka i raka nerki z przerzutami.
Do efektów ubocznych stosowania interleukiny-2 mogą należeć: dreszcze, gorączka, zmęczenie, zwiększenie masy ciała, nudności, wymioty, biegunka i niskie ciśnienie krwi. Występujące rzadko, ale poważne, obejmują: zaburzenia rytmu serca, ból w klatce piersiowej i inne problemy z mięśniem sercowym.
Pozostałe interleukiny są wciąż obiektami badań, jako możliwe narzędzia do walki z rakiem.
Jak zadbać o równowagę cytokinową?
Badania nad istotą i wykorzystaniem cytokin wciąż trwają. Póki co wydaje się, że zbilansowana dieta, aktywność fizyczna i redukcja stresu mogą pomóc w zachowaniu zdrowej równowagi cytokin w organizmie.
Uważa się, że na stan cytokin wpływa ogólnie stan odżywienia. Przewlekłe niedobory żywieniowe mają niekorzystny wpływ na naszą odpowiedź immunologiczną, a zatem m.in. zmniejszenie produkcji i aktywności cytokin. Dieta z dużą ilością żywności przeciwzapalnej to kluczowa metoda na zwiększenie ilości cytokin.
Jak wykazały badania in vitro, ekstrakt z cynamonu zwiększa poziom interleukiny-10, przy jednoczesnym obniżeniu poziomu cytokin prozapalnych. Były to badania z zastosowaniem eksperymentalnego modelu indukowanej choroby zapalnej jelit.
To czego chcemy unikać, to cukier – szczególnie rafinowany. Według Arthritis Foundation, przetworzone cukry wyzwalają uwalnianie cytokin zapalnych.
Badanie opublikowane w Journal of Physiology skupiało się na wpływie długotrwałego wysiłku na cytokiny pro- i przeciwzapalne. Jak odkryli badacze, podczas ćwiczeń zwiększył się poziom niektórych cytokin prozapalnych, zaś poziom (przeciwzapalnej) interleukiny-10 w osoczu wzrósł 27-krotnie, bezpośrednio po wysiłku. Uwolnione zostały również inhibitory cytokin.
Sugeruje to więc, że aktywność fizyczna może zwiększać poziom cytokin przeciwzapalnych, co wspomaga redukcję odpowiedzi zapalnej mogącej wynikać z długotrwałej, forsującej aktywności.
Badania wykazały również, że stres początkowo może powodować obniżenie poziomu cytokin zapalnych i zwiększenie poziomu przeciwzapalnych. Jednak chroniczny stres podnosi poziom białek prozapalnych, co w konsekwencji prowadzi do reakcji zapalnych i wielu chorób. Dlatego tak ważne jest, by skutecznie panować nad stresem. Więcej na ten temat pisaliśmy m.in. tutaj, tutaj i tutaj.
Źródło:
Opracowała Ewa Wysocka
