Что такое цитокины? | Живая наука
Цитокины – это молекулы, которые позволяют вашим клеткам общаться друг с другом и имеют решающее значение для здорового функционирования иммунной системы. Однако слишком много цитокинов может иметь негативный эффект и привести к так называемому «цитокиновому шторму».
Эти небольшие сигнальные молекулы вырабатываются многими различными иммунными клетками, такими как нейтрофилы (некоторые из первых клеток, которые попадают в очаг инфекции), тучные клетки (ответственные за аллергические реакции), макрофаги, B-клетки и T-клетки, согласно данным обзор 2014 г., опубликованный в журнале Границы иммунологии.
Цитокины излучаются клетками «как сигнал Wi-Fi», – сказала Джойс Ву, иммунобиолог из Университета Аризоны в Тусоне. Затем они связываются со специфическими рецепторами как иммунных, так и неиммунных клеток и могут сигнализировать клетке, чтобы она изменила свой рост или поведение. Почти каждый орган тела содержит клетки с рецепторами цитокинов.
Хемокины – это цитокины, которые действуют как маяк, направляющий иммунные клетки в нужное русло. Таким образом, хемокины помогают иммунным клеткам находить и уничтожать любого вредного захватчика, попавшего в организм.
По словам Мэнди Форд, иммунолога из Университета Эмори в Атланте, штат Джорджия, хотя цитокины обычно происходят из иммунных клеток, они также могут поступать из неиммунных клеток. Эндотелиальные клетки, выстилающие внутреннюю часть кровеносных сосудов, и эпителиальные клетки, которые представляют собой клетки, покрывающие поверхность органов, кожи и других тканей, также могут посылать цитокины по телу.
Как работают цитокины?
«Когда патоген или вредный захватчик проникает в организм, иммунные клетки, цитокины и органы реагируют, работая вместе, как оркестр», – сказал Форд. Первая иммунная клетка, заметившая патоген, подобна проводнику. Эта клетка направляет все другие клетки, создавая и отправляя сообщения (цитокины) остальным органам или клеткам тела (членам оркестра), которые затем отвечают в соответствии с указаниями.
«Инициирование секреции цитокинов говорит остальным иммунным клеткам, а также неиммунным клеткам в организме, что присутствует патоген, и должен иметь место иммунный ответ», – сказал Форд.
Одним из иммунных ответов, которые могут вызывать цитокины, является воспаление. По словам Форда, цитокины способствуют воспалению тканей, заставляя клеточные стенки кровеносных сосудов становиться более пористыми за счет уменьшения межклеточного контакта. Затем кровеносные сосуды будут пропускать кровь в окружающие ткани, позволяя иммунным клеткам перемещаться через просочившуюся жидкость к поврежденному участку и запускать процесс заживления.
В то время как производство цитокинов в основном происходит, когда организм заражен патогеном, воспалительные реакции, вызванные цитокинами, также возникают при физическом повреждении тканей, например, если вы споткнулись и порезали колено на тротуаре.
Цитокины являются частью врожденной или адаптивной иммунной системы?
Нашу иммунную систему можно разделить на две категории: врожденная иммунная система и адаптивная иммунная система. Врожденная иммунная система – это иммунитет, с которым вы родились, который нацелен на общие угрозы здоровью, а адаптивный иммунитет – это приобретенный иммунитет, нацеленный на более специфические патогены.
Цитокины находятся «на перекрестке путей установления связи между врожденным и адаптивным иммунными ответами», – сказал Форд. Это потому, что количество и тип цитокинов, которые секретируют клетки, различаются в зависимости от типа патогена, и эти различия помогают иммунной системе надлежащим образом адаптировать свой ответ к врожденному или адаптивному. Некоторые цитокины могут стимулировать либо врожденную иммунную систему, либо адаптивную, либо их комбинацию в зависимости от инфекции.
Цитокины также могут побуждать клетки мозга выделять химические вещества, которые сообщают вашему телу, что вы больны, побуждая вас отдыхать и избегать действий, которые могут еще больше подвергнуть вас воздействию патогенов. «Усталость, вялость, недомогание и просто болезненное чувство – это влияние цитокинов на наш организм», – сказал Форд.
Без цитокинов врожденная иммунная система не знала бы, когда активировать, потому что не было бы никаких признаков угрозы. По словам Форда, после активации клетки врожденного иммунитета сначала не секретируют цитокины, предназначенные для каких-либо конкретных рецепторов. Согласно исследованию 2007 года, опубликованному в журнале, секретируемые цитокины будут нацелены на все тело, вызывая лихорадку, боли в суставах и усталость. Международные анестезиологические клиники. Адаптивная иммунная система в конечном итоге будет секретировать специфические цитокины, которые нацелены на Т-клетки и активируют их, чтобы точно настроить иммунный ответ на специфический введенный патоген, сообщается в исследовании 2010 г. Журнал аллергии и клинической иммунологии.
Цитокины сигнализируют адаптивной иммунной системе об активации, когда врожденная иммунная система не справляется с инфекцией. Хотя врожденная иммунная система способна отражать общие угрозы здоровью, она может не уничтожать чужеродные патогены. Цитокины направляют адаптивную иммунную систему к выработке специфических для патогена антигенов, которые быстро идентифицируют патоген, чтобы иммунная система могла его уничтожить.
По словам Ву, цитокиновый ответ медленный, и не зря. Передовая статья 2020 года опубликована в журнале JAMA Internal Medicine описывает, как быстрый иммунный ответ, при котором высвобождается большое количество цитокинов, может вызвать гипервоспаление, которое может привести к шоку и повреждению органов. Согласно исследованию 2007 года, опубликованному в журнале, медленный начальный ответ врожденной иммунной системы предотвращает высвобождение слишком большого количества цитокинов одновременно, избегая сопутствующих повреждений организма. Коллекция Nature Public Health Emergency. Точно настроенный ответ Т-клеток может атаковать инфекцию, не причиняя чрезмерного вреда организму.
Инфографика клетки, секретирующей цитокины в клетку-мишень, которая затем вызывает ответ. Правильная секреция цитокинов имеет решающее значение для функционирования иммунной системы. (Изображение предоставлено Shutterstock) Когда цитокины – это плохо?
Цитокины помогают вашему организму бороться с инфекциями и уничтожать их, но слишком много цитокинов подавляют организм и создают то, что известно как “цитокиновый шторм«Это« простая аналогия с погодным штормом, когда это слишком хорошо », – сказал Форд.
Цитокиновый шторм может произойти, когда слишком много патогенов попадает в организм одновременно или если организм секретирует неправильный тип цитокина на ранней стадии иммунного ответа, и в этом случае чрезмерное количество цитокинов не может точно направить иммунную систему на устранение патогена. . Поскольку почти каждый орган имеет рецепторы цитокинов, почти каждая часть тела подвержена негативным эффектам цитокинового шторма.
Нормальное высвобождение цитокинов приводит к тому, что стенки кровеносных сосудов становятся более протекающими, чтобы способствовать заживлению поврежденной ткани посредством воспаления, но слишком большое количество цитокинов может привести к чрезмерной пористости кровеносных сосудов и снижению артериального давления. Это, в свою очередь, истощает органы кислорода и в конечном итоге может привести к смерти, сказал Форд.
Пациенты с сепсисом или неконтролируемыми бактериальными инфекциями обычно испытывают цитокиновый шторм, а также это симптом некоторых заболеваний, таких как COVID-19, как описано в JAMA Internal Medicine редакционная. По словам Форд, цитокиновый шторм – это, по сути, неконтролируемый иммунный ответ, который приводит к снижению содержания кислорода в крови, накоплению жидкости в легких, затрудненному дыханию и многим другим симптомам, наблюдаемым при заболеваниях COVID-19.
Цитокиновые бури, вызванные COVID-19 или нет, также могут вызывать неврологические проблемы. Мозг естественным образом защищен от вредных химических веществ благодаря гематоэнцефалическому барьеру. Но цитокины намного меньше клеток, поэтому они могут проходить через защитную мембрану мозга. Согласно обзору 2009 года, опубликованному в журнале, известно, что цитокиновые штормы вызывают такие симптомы, как головная боль, мигрень, снижение аппетита, повышенная потребность во сне и чрезмерная усталость. Психиатрия.
Лечение цитокиновых бурь COVID-19
Согласно редакционной статье JAMA Internal Medicine, некоторые исследования показывают, что цитокиновые бури являются основной причиной болезней и смерти среди пациентов с COVID-19. Исследование 2020 года, опубликованное в журнале Клинические инфекционные болезни обнаружили, что препарат тоцилизумаб, ингибирующий цитокины, снижает смертность у пациентов с COVID-19 на аппаратах ИВЛ на 45%.
Уровни цитокинов также могут влиять на лечение пациентов с COVID-19. Присутствие и количество определенных цитокинов может предсказать выживаемость случаев COVID-19, сообщается в недавнем исследовании, опубликованном в Nature Medicine. Это может помочь врачам разработать эффективный протокол лечения в зависимости от тяжести цитокинов. Хотя механизмы, лежащие в основе серьезности COVID-19, все еще плохо изучены, недавний обзор, опубликованный в журнале Кардиоренальная медицина обнаружили, что правильно спланированные противовоспалительные стратегии могут помочь снизить тяжесть цитокиновых штормов и улучшить здоровье пациента при инфицировании.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
