Đại cương về Cytokin

Đặc tính chung của các cytokin

Cytokin là các polypeptid được sản xuất khi có kích thích của vi sinh vật hay các kháng nguyên khác nhằm trung gian và điều hòa các phản ứng miễn dịch và viêm. Mặc dù cytokin có cấu trúc khác nhau nhưng chúng có nhiều tính chất chung.

Cytokin được bài tiết với lượng nhỏ và tự hạn chế.

Các phản ứng của cytokin thường đa hướng và trùng lặp.

Cytokin này thường ảnh hưởng đến sinh tổng hợp và tác động của cytokin khác.

Hình. Các chức năng của cytokin trong sức đề kháng của cơ thể chủ.

(A) Trong miễn dịch bẩm sinh, các cytokin được sản xuất bởi đại thực bào và tế bào NK và làm trung gian cho đáp ứng viêm chống lại vi sinh vật.

(B) Trong miễn dịch thu được, cytokin kích thích sự tăng sinh và biệt hóa lymphô bào đã tiếp xúc kháng nguyên và hoạt hóa các tế bào hiệu quả đặc biệt, ví dụ như đại thực bào.

Tác động của cytokin có thể mang tính cục bộ hoặc hệ thống.

Cytokin bắt đầu tác động của mình nhờ gắn vào thụ thể đặc hiệu của mình trên màng tế bào đích.

Những tín hiệu bên ngoài có thể điều hòa sự bộc lộ của thụ thể cytokin vì thế điều hòa luôn cả đáp ứng của cytokin.

Tác động của đa số cytokin trên tế bào là tạo ra biến đổi biểu hiện gen, làm xuất hiện các chức năng mới và đôi khi gây tăng sinh tế bào đích.

Hình. Các tính chất của cytokin.

Đây là các ví dụ về các tính chất của cytokin: tính tác động đa hướng: một cytokin có thể cho tác dụng lên nhiều tế bào khác nhau, tính tác động trùng lặp: nhiều cytokin có thể có cùng tác dụng trên một loại tế bào, tính hiệp lực: hai hay nhiều cytokin tạo tác dụng mạnh hơn một loại, và tính đối kháng: một cytokin có thể ức chế tác động của một cytokin khác.

Chức năng của cytokin

Cytokin có 3 chức năng chính:

Làm chất trung gian và điều hòa miễn dịch bẩm sinh: đây là các cytokin được sản xuất bởi thực bào đơn nhân. Việc sản xuất các cytokin này được kích thích bởi các sản phẩm của vi khuẩn như lipopolysaccharid (LPS) hoặc của virus như RNA chuỗi kép và chúng hoạt động như là một bộ phận của hệ miễn dịch bẩm sinh. Cũng có khi các cytokin này được sản xuất do kích thích của tế bào T đặc hiệu kháng nguyên, lúc này chúng hoạt động với tư cách là một bộ phận của hệ miễn dịch thu được. Tác động của nhóm cytokin này là trên tế bào nội mô và các loại bạch cầu để tạo ra phản ứng viêm sớm. Tế bào NK cũng sản xuất một số cytokin.

Làm chất trung gian và điều hòa miễn dịch thu được: đây là các cytokin được sản xuất bởi chủ yếu là tế bào lymphô T nhằm chống lại kháng nguyên lạ. Một số cytokin có tác dụng chủ yếu là điều hòa sự trưởng thành và biệt hóa của các quần thể lymphô bào khác nhau do đó chúng đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn hoạt hóa của đáp ứng phụ thuộc tế bào T. Một số cytokin khác có xuất xứ từ tế bào T lại quan trọng trong giai đoạn hiệu quả vì chúng có chức năng điều hòa các loại tế bào hiệu quả như thực bào, tế bào trung tính, ái toan, ...

Làm chất kích thích tạo máu: Các cytokin này do các tế bào đệm, bạch cầu và một vài tế bào khác của tủy xương sản xuất. Chúng có thể kích thích sự phát triển và biệt hóa của bạch cầu non.

Tóm lại, các cytokin của hệ miễn dịch bẩm sinh và thu được thường do nhiều loại tế bào khác nhau sản xuất và tác động lên nhiều lọai tế bào đích khác nhau. Tuy nhiên, sự phân biệt này không có tính tuyệt đối vì một cytokin có thể được sản xuất cả trong đáp ứng bẩm sinh lẫn thu được, và các cytokin khác nhau có thể tạo ra một số tác dụng giống nhau.

Thụ thể và tín hiệu cytokin

Tất cả các thụ thể cytokin đều có một hoặc nhiều protein xuyên màng và phần nằm bên ngoài tế bào là phần gắn với phân tử cytokin để tạo ra luồng tín hiệu truyền vào bên trong tế bào. Các thụ thể cytokin được phân loại dựa trên tính tương đồng về cấu trúc của các domain gắn kết cytokin bên ngoài tế bào. Có 5 họ thụ thể cytokin.

Thụ thể cytokin typ I: Còn được gọi là thụ thể tạo máu, chứa một hoặc nhiều bản sao của một domain có 2 cặp phân tử cố định cystein và một trình tự cận màng tryptophan-serin-X-tryptophan-serin (WSXWS), trong đó X là một acid amin bất kỳ. Loại thụ thể này tiếp nhận các cytokin có cấu tạo cuộn thành 4 chuỗi xoắn α. Những thụ thể này có các chuỗi liên kết ligand đặc biệt và một hoặc nhiều chuỗi truyền tín hiệu có cấu trúc giống nhau khi tiếp nhận các cytokin khác nhau.

Thụ thể cytokin typ II: Loại này cũng giống typ I vì có 2 domain ngoại bào mang phân tử cố định cystein, nhưng typ II không có trình tự cận màng WSXWS. Thụ thể loại này có một chuỗi polypeptid liên kết ligand và một chuỗi truyền tín hiệu.

Một số thụ thể cytokin có các domain Ig ngoại bào và được xếp vào siêu họ Ig. Nhóm thụ thể này liên kết với những cytokin khác nhau và truyền tín hiệu theo những cơ chế khác nhau.

Thụ thể TNF thuộc về một họ thụ thể (trong đó có nhiều thụ thể không phải của cytokin) có mang các domain ngoại bào chứa nhiều phân tử cố định cystein. Khi liên kết với ligand, các thụ thể này hoạt hóa một số protein nội bào để tạo nên hiện tượng chết lập trình (apoptosis) hoặc kích thích biểu hiện gen, hoặc cả hai.

Hình. Cấu trúc của các thụ thể cytokin.

A. Thụ thể của cytokin được xếp thành nhiều họ dựa trên cấu tạo cố định ngoại bào.

B. Các thụ thể cytokin được cấu tạo bởi các chuỗi liên kết ligand đặc hiệu cytokin (thường là chuỗi α) liên kết không đồng hóa trị với các tiểu đơn vị truyền tín hiệu là các cấu tạo có thể giống nhau.

Thụ thể bảy vòng xoán xuyên màng hay còn gọi là thụ thể hình rắn

bởi vì các domain xuyên màng của chúng có hình dạng giống con rắn chạy qua chạy về hai bên màng. Trong hệ miễn dịch, thụ thể loại này làm trung gian cho các phản ứng nhanh và thoáng qua của một họ cytokin có tên là chemokin.