PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA MADRE Y MAESTRA
Trabajo investigativo sobre Citocinas
Presentado por:
Andreina Gómez 2015-0096
Profesora:
Dra. Katia Díaz
Inmunología y Ecosistema
Santiago de los Caballeros
República Dominicana
4 de noviembre 2017
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Introducción
La reacción inmunitaria consiste en la activación del sistema inmunitario ante la presencia de un agente extraño. Este proceso requiere de proteínas llamadas citocinas, las cuales regularán la interacción entre células involucradas en el sistema inmune.
Las citocinas son proteínas que producen y secretan diversos tipos celulares y se caracterizan por poseer un bajo peso molecular. Existen más de 200 citocinas diferentes, que en su mayor parte corresponden a las familias: eritropoyenitas, interferones, quimiocinas y factores de necrosis tumoral.
Estas actúan solo en células que tienen receptores para ella y su actividad particular se dirige a células específicas regulando el perfil de receptores de citocinas en la célula y cuando se produce alguna alteración, pueden producirse enfermedades relacionadas con las citocinas.
A continuación, se desarrollarán las citocinas de manera general, mostrando cuál es el papel de las citocinas en el organismo y de qué manera efectúa su función.
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Citocinas
Las citocinas son proteínas reguladoras de peso molecular bajo que participan en la reacción inmunitaria ejerciendo un papel de comunicación intercelular entre células que también participan de este proceso, como células linfoides, células inflamatorias y hematopoyéticas.
Funciones de las citocinas
Las citocinas tienen la capacidad de unirse a las membranas de las células blancas mediante receptores para iniciar una vía de transducción de señales que alterarán la expresión de los genes en estas células. Pueden ejercer esta acción de tres maneras:
- Acción autocrina: la citocina se adhiere a los receptores de la membrana de la misma célula que la secreta.
- Acción paracrina: la citocina se adhiere a los receptores de la membrana de células blancas próximas a la célula productora.
- Acción endocrina: la citocina se adhiere a los receptores de la membrana de células que se encuentran aisladas o lejos.
Además, las citocinas son capaces de regular la intensidad y duración de la respuesta inmune estimulando o inhibiendo la activación, proliferación y diferenciación de diversas células, como también establecer un control de la secreción de anticuerpos u otras citocinas.
Las citocinas pertenecen a cuatro familias estructurales
Recientemente se han descubierto nuevas citocinas, pero algo particular de estas estructuras es que todas comparten características en común. Estas moléculas comparten un doblez polipeptídico similar, con cuatro regiones helicoidales α (A a D) en las que la hélices primera y segunda, y tercera y cuarta, discurren más o menos paralelas entre sí y están conectadas con asas.
Tipos de citocinas
Existen más de 200 citocinas diferentes, pero algunas de estas son:
Funciones biológicas de las citocinas
Las citocinas ejercen sus efectos biológicos uniéndose a receptores específicos expresados en la membrana de células blancas reactivas.
- Las citocinas que son liberadas por células TH, células dendríticas y macrófagos, activan una red completa de células interactivas.
- Desarrollo de las reacciones inmunitarias celular y humoral.
- Inducción de la respuesta inflamatoria.
- Regulación de la hematopoyesis.
- Control de la proliferación y diferenciación celulares.
- Participan en la cicatrización de heridas.
- Inducen la síntesis de otras citocinas que resulta en una cascada de actividad.
Receptores de citocinas
Estos receptores pertenecen a cinco familias de proteínas receptoras:
- Receptores de la superfamilia de las inmunoglobulinas.
Esta familia incluye el receptor de IL-1. Este receptor tiene dos formas, IL-1α e IL-1β, las cuales son idénticas en función y se unen a los mismos receptores y median las mismas respuestas.
Familia de receptores de citocinas clase I (también conocida como familia del receptor de eritropoyetina).
La IL-2 y aproximadamente 13 interleucinas más, así como varios factores estimulantes de colonias y hormonas del crecimiento, se unen a los receptores de esta familia.
- Familia del receptor de citocina clase II (también conocida como familia del receptor de interferón).
Poseen el motivo conservado CCCC, pero carecen del motivo WSXWS que se encuentra en los receptores de citocina clase I. Esta familia consta de 12 cadenas de receptor que en sus diversas combinaciones se unen a no menos de 27 citocinas distintas, incluidas seis miembros de la familia IL-10, 17 interferones tipo I y uno tipo II, y tres miembros de la familia del interferón λ.
Familia del receptor TNF
Familia del receptor de quimiocinas
Los receptores de citocina inician la señalización
Los receptores de citocina de clases I y II carecen de elementos de señalización. No obstante, observaciones iniciales demostraron que uno de los primeros fenómenos después de la interacción de una citocina con uno de estos receptores es una serie de fosforilaciones de tirosina en proteínas.
El descubrimiento de la principal vía de señalización originada por la interacción del IFN- γ con su receptor llevo a reconocer que la transducción de señales a través de la mayor parte de los receptores de citocinas de clases I y II, si no es que la totalidad de ellos incluye las etapas siguientes, que son la base de un modelo unificador de señalización por citocina.
Antagonistas de citocinas
Varias proteínas inhiben la actividad biológica de citocinas. Estas proteínas actúan en una de dos formas: por unión directa a un receptor de citocina, pero sin activar la célula, o por unión directa a una citocina, con supresión de su actividad.
El inhibidor mejor caracterizado es el antagonista del receptor IL-1, que se une al receptor de IL-1 pero carece de actividad. La unión de IL-1Ra al receptor IL-1 bloquea la unión de IL-1α e IL-1β y explica en consecuencia sus propiedades antagonistas. Los inhibidores de citocinas se encuentran en el torrente sanguíneo y el líquido extracelular.
Entre las diversas estrategias anticitocina usadas por los virus están:
- Homólogos de citocina
- Productos solubles de unión a citocina
- Homólogos de receptores de citocina
- Interferencia en la señalización intracelular
- Interferencia con secreción de citocinas
- Inducción de inhibidores de citocina en la célula hospedadora
Secreciones de citocinas por los subconjuntos TH1 y TH2
La reacción inmunitaria ante un patógeno específico debe inducir funciones particulares para poder eliminarlo. Por lo tanto, los subconjuntos de células TH tienen diferencias en los patrones de secreción de citocinas. Las subpoblaciones de las células THCD4+ son: TH1 y TH2, basándose en las citocinas que secretan. Ambas tienen en común que secretan IL-3 y GM-CSF.
- Las TH1 se encargan de muchas funciones mediadas por células y la producción de anticuerpos IgG, que promueven la opsonización. También interviene en la promoción de inflamación y lesión tisular. Secreta: IFN-g, TNF-b e IL-2.
-Las TH2 estimulan la activación y diferenciación de eosinófilos a células B y favorece la producción de IgM, IgE e isotipos de IgG que no activan complemento. Además, sustenta las reacciones alérgicas. Secretan: IL-4 e IL-5.
El ambiente de las citocinas en el que se diferencian las células TH cebadas con antígeno determina el subconjunto que se desarrolla.
Los perfiles de citocinas son regulados de manera cruzada
Las citocinas tienen dos efectos en el desarrollo del subconjunto: promueven el crecimiento del subconjunto que las produce e inician el desarrollo y la actividad del subconjunto opuesto, que es lo que se conoce como regulación cruzada.
El fenómeno de regulación cruzada explica por qué es frecuente observar una relación inversa entre la producción de acticuerpo y la inmunidad mediada por células: cuando la producción de anticuerpo es alta, la inmunidad mediada por células es baja, y viceversa.
Las señales a través de TCR y receptores de citocina determinan si la célula produce el factor de transcripción que promueve TH1, T-Bet, o el factor de transcripción que promueve TH2, GATA-3. El modelo de cómo ocurre es que la exposición a IFN-g de células que portan receptores para IFN-g induce la formación de T-Bet, que aumenta la síntesis de IFN-g y reduce la expresión de GATA-3. La exposición a IL-4 de células que portan IL-4R da lugar a la formación de GATA-3, que aumenta la síntesis de IL-4 e IL-5 pero reduce la expresión de T-Bet.
El balance TH1/TH2 determina los resultados finales de una enfermedad
La progresión de algunas enfermedades puede depender del equilibrio entre los subconjuntos TH1 y TH2. Como es el caso de la lepra y el SIDA.
Enfermedades relacionadas con citocinas
Se producen por los defectos que se causan a las redes que rigen la expresión de citocinas y sus receptores. Algunos defectos en la red de citocinas pueden causar incapacidad de defenderse contra familias específicas de patógenos. Varias afecciones resultan de la expresión excesiva o disminuida de citocinas o sus receptores. Entre las enfermedades que se producen están:
Tratamientos basados en citocinas
Se ha buscado modular la reacción inmunitaria teniendo a disposición citocinas clonadas y purificadas y receptores solubles de citocinas. Las citocinas tienen actividad terapéutica en determinadas enfermedades, como es el caso del uso de interferones, factores estimulantes de colonias (GM-CSF) y bloqueadores de actividad de TNF. Pero el tratamiento con citocinas todavía no es completamente exitoso en todos los casos. También ha dificultado que las citocinas con frecuencia tienen vida media muy corta y debe administrarse frecuentemente y pueden causar efectos secundarios de leves a graves.
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Conclusión
Las citocinas ejercen un papel de comunicación intercelular entre células y, por lo tanto, intervienen en la reacción inmunitaria. Estas tienen la capacidad de unirse a las membranas de las células blancas por acción autocrina, paracrina o endocrina.
Se encargan de realizar funciones importantes como: activar una red completa de células interactivas, desarrollar las reacciones inmunitarias celular y humoral, inducir la respuesta inflamatoria, regular la hematopoyesis, controlar la proliferación y diferenciación celulares, participar en la cicatrización de heridas e inducir la síntesis de otras citocinas que resulta en una cascada de actividad.
En su mayor parte corresponden a las familias: eritropoyenitas, interferones, quimiocinas y factores de necrosis tumoral. Son secretadas principalmente por dos subconjuntos: TH1 y TH2.
Las citocinas pueden estar relacionadas a enfermedades si estas producen defectos en las redes que rigen la expresión de citocinas y sus receptores, como es el caso del choque séptico, el choque tóxico, cáncer, chagas y SCID. Pero también pueden estar relacionadas a tratamientos de otras enfermedades, como es el caso del uso de los interferones.
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Bibliografía
-Owen JA, Punt J, Stranford SA, Jones PP, Muñoz Bernardo Rivera. Kuby: Inmunología. México D. F.: McGraw-Hill Interamericana; 2014.
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