Citocinas: características, tipos, funções, exemplos - Ciência - 2023

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As citocinas ou citocinas são proteínas sinalizadoras solúveis ou glicoproteínas produzidas por vários tipos de células no corpo, especialmente por células do sistema imunológico, como leucócitos: neutrófilos, monócitos, macrófagos e linfócitos (células B e células T).

Ao contrário de outros fatores de ligação a receptores específicos que desencadeiam cascatas de sinalização longas e complexas que frequentemente envolvem sequências de proteína quinase (a via do AMP cíclico, por exemplo), as citocinas exercem efeitos mais diretos.

Esses fatores solúveis se ligam a receptores que ativam diretamente proteínas que têm funções diretas na transcrição gênica, uma vez que são capazes de entrar no núcleo e estimular a transcrição de um conjunto específico de genes.

As primeiras citocinas foram descobertas há mais de 60 anos. No entanto, a caracterização molecular de muitos deles foi bem posterior. Fator de crescimento neural, interferon e interleucina 1 (IL-1) foram as primeiras citocinas descritas.

O nome "citocina" é um termo geral, mas na literatura são feitas distinções em relação à célula que as produz. Assim, existem linfocinas (produzidas por linfócitos), monocinas (produzidas por monócitos), interleucinas (produzidas por um leucócito e agindo em outros leucócitos), etc.

Eles são especialmente abundantes em animais vertebrados, mas sua existência foi determinada em alguns invertebrados. No corpo de um mamífero, por exemplo, podem ter funções aditivas, sinérgicas, antagônicas ou podem até ativar-se mutuamente.

Podem ter ação autócrina, ou seja, atuam na mesma célula que os produz; ou parácrinos, o que significa que são produzidos por um tipo de célula e agem em outras ao seu redor.

Características e estrutura

Todas as citocinas são "pleiotrópicas", ou seja, têm mais de uma função em mais de um tipo de célula. Isso ocorre porque os receptores que respondem a essas proteínas são expressos em muitos tipos diferentes de células.

Determinou-se que existe alguma redundância funcional entre muitos deles, uma vez que vários tipos de citocinas podem ter efeitos biológicos convergentes, e foi sugerido que isso está relacionado às semelhanças de sequência em seus receptores.

Como muitos mensageiros nos processos de sinalização celular, as citocinas têm ações poderosas em concentrações muito baixas, tão baixas que podem estar na faixa nanomolar e femtomolar graças ao fato de seus receptores estarem extremamente relacionados a elas.

Algumas citocinas funcionam como parte de uma "cascata" de citocinas. Ou seja, é comum que atuem em sinergia e sua regulação muitas vezes depende de outras citocinas inibitórias e de fatores regulatórios adicionais.

Expressão de genes que codificam citocinas

Algumas citocinas provêm de genes de expressão constitutiva, uma vez que, por exemplo, é necessário manter níveis hematopoiéticos constantes.

Algumas dessas proteínas que expressam constitutivamente são eritropoietina, interleucina 6 (IL-6) e certos fatores estimuladores de crescimento de colônias de células que contribuem para a diferenciação de muitas células brancas.

Outras citocinas são pré-sintetizadas e armazenadas como grânulos citosólicos, proteínas de membrana ou complexadas com proteínas de ligação à superfície celular ou à matriz extracelular.

Muitos estímulos moleculares regulam positivamente a expressão de genes que codificam para citocinas. Existem algumas dessas moléculas que aumentam a expressão gênica de outras citocinas, e também existem muitas que têm funções inibitórias que limitam a ação de outras citocinas.

Controle por processamento

A função das citocinas também é controlada pelo processamento das formas precursoras dessas proteínas. Muitos deles são inicialmente produzidos como proteínas de membrana ativas integrais que requerem clivagem proteolítica para se tornarem fatores solúveis.

Exemplo de citocinas sob este tipo de controle de produção são o fator de crescimento epidérmico EGF (do inglês “Epidérmico GRowth Fator"), o fator de crescimento tumoral TGF (do inglês “Tumoral GRowth Fator"), interleucina 1β (IL-1β) e fator de necrose tumoral TNFα (do inglês “TumorNecrosis Fator").

Outras citocinas são secretadas como precursores inativos que devem ser processados enzimaticamente para serem ativados e algumas das enzimas responsáveis por esse processamento de certas citocinas envolvem proteínas da família das caspases de protease de cisteína.

Visão geral estrutural

As citocinas podem ter pesos altamente variáveis, tanto que a faixa foi definida entre cerca de 6 kDa e 70 kDa.

Estas proteínas têm estruturas altamente variáveis e podem ser constituídas por barris de hélice alfa, estruturas complexas de folhas dobradas β paralelas ou antiparalelas, etc.

Tipos

Existem vários tipos de famílias de citocinas e o número não para de crescer em vista da grande diversidade de proteínas com funções e características semelhantes que são descobertas a cada dia no mundo científico.

Sua nomenclatura está longe de qualquer relação sistemática, uma vez que sua identificação baseou-se em diversos parâmetros: sua origem, o bioensaio inicial que o definiu e suas funções, entre outros.

O consenso atual para a classificação das citocinas é essencialmente baseado na estrutura de suas proteínas receptoras, as quais estão contidas em um pequeno número de famílias com características altamente conservadas. Assim, existem seis famílias de receptores de citocinas que são agrupadas de acordo com as semelhanças na sequência de suas porções citosólicas:

Receptores do tipo I (receptores de hematopoietina): incluem as citocinas interleucina 6R e 12 R (IL-6R e IL-12R) e outros fatores envolvidos na estimulação da formação de colônias celulares. Eles têm efeito na ativação das células B e T.
Receptores do tipo II (receptores de interferon): essas citocinas têm funções antivirais e os receptores estão relacionados à proteína fibronectina.
Receptors TNF (Tumor Necrosis Factor, English "Tumor Necrosis Fator"): Estas são citocinas "pró-inflamatórias", incluindo fatores conhecidos como TNFR p55, CD30, CD27, DR3, DR4 e outros.
Receptores semelhantes a Toll / IL-1: esta família abriga muitas interleucinas pró-inflamatórias e seus receptores geralmente têm regiões ricas em repetições de leucina em seus segmentos extracelulares.
Receptores de tirosina quinase: nesta família existem muitas citocinas com funções de fatores de crescimento como os fatores de crescimento tumoral (TGF) e outras proteínas que promovem a formação de colônias celulares.
Receptores de quimiocinas: as citocinas desta família têm funções essencialmente quimiotáticas e seus receptores possuem mais de 6 segmentos transmembrana.

Os receptores para citocinas podem ser solúveis ou ligados à membrana. Os receptores solúveis podem regular a atividade dessas proteínas agindo como agonistas ou antagonistas no processo de sinalização.

Muitas citocinas empregam receptores solúveis, incluindo vários tipos de interleucinas (IL), fatores de crescimento neural (NGF), fatores de crescimento tumoral (TGF) e outros.

Características

É importante lembrar que as citocinas funcionam como mensageiros químicos entre as células, mas não exatamente como efetores moleculares, uma vez que são necessários para ativar ou inibir a função de efetores específicos.

Uma das características funcionais "unificadoras" das citocinas é sua participação na defesa do organismo, que se resume na "regulação do sistema imunológico", particularmente importante para os mamíferos e muitos outros animais.

Participam do controle do desenvolvimento hematopoiético, dos processos de comunicação intercelular e das respostas do organismo contra agentes infecciosos e estímulos inflamatórios.

Por serem normalmente encontrados em baixas concentrações, a quantificação da concentração de citocinas em tecidos ou fluidos corporais é utilizada como biomarcador para a previsão da progressão da doença e monitoramento dos efeitos dos medicamentos administrados aos pacientes. pacientes doentes.

Em geral, são usados como marcadores de doenças inflamatórias, entre as quais rejeição de implantes, Alzheimer, asma, arteriosclerose, câncer de cólon e outros cânceres em geral, depressão, algumas doenças cardíacas e virais, Parkinson, sepse, danos ao fígado, etc.

Onde se encontram?

A maioria das citocinas é secretada pelas células. Outros podem ser expressos na membrana plasmática e há alguns que são mantidos no que poderia ser considerado uma “reserva” no espaço formado pela matriz extracelular.

Como eles funcionam?

As citocinas, como mencionado, têm efeitos na Vivo que dependem do ambiente onde estão. Sua ação ocorre por meio de cascatas de sinalização e redes de interação que envolvem outras citocinas e outros fatores de diferentes naturezas químicas.

Geralmente participam da interação com um receptor que possui uma proteína-alvo que é ativada ou inibida após sua associação, que tem a capacidade de atuar direta ou indiretamente como fator de transcrição em determinados genes.

Exemplos de algumas citocinas

IL-1ouinterleucina 1

É também conhecido como fator de ativação de linfócitos (LAF), pirogênio endógeno (EP), mediador de leucócitos endógenos (LEM), catabolina ou fator de células mononucleares (MCF).

Ele tem muitas funções biológicas em muitos tipos de células, principalmente células B, T e monócitos. Ele induz hipotensão, febre, perda de peso e outras respostas. É secretado por monócitos, macrófagos teciduais, células de Langerhans, células dendríticas, células linfóides e muitos outros.

IL-3

Possui outros nomes, como fator de crescimento de mastócitos (MCGF), fator de estimulação de múltiplas colônias (multi-CSF), fator de crescimento de células hematopoéticas (HCGF) e outros.

Tem papéis importantes na estimulação da formação de colônias de eritrócitos, megacariócitos, neutrófilos, eosinófilos, basófilos, mastócitos e outras células de linhagens monocíticas.

É sintetizado principalmente por células T ativadas, mastócitos e eosinófilos.

Angiostatina

É derivado do plasminogênio e é uma citocina inibidora da angiogênese, o que lhe confere funções como um poderoso bloqueador da neovascularização e do crescimento de metástases tumorais na Vivo. É gerado pela clivagem proteolítica do plasminogênio mediada pela presença de cânceres.

Fator de crescimento epidérmico

Atua estimulando o crescimento das células epiteliais, acelera o surgimento dos dentes e a abertura dos olhos em camundongos. Além disso, atua na inibição da secreção de ácido gástrico e está envolvido na cicatrização de feridas.

Referências

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