Interleukiny - rodzaje, funkcje, rola w powstawaniu chorób autoimmunologicznych

2019-08-09 11:00 mgr farmacji Sara Janowska

Interleukiny są białkami należącymi do grupy cytokin. Uczestniczą w procesie komunikacji pomiędzy komórkami układu odpornościowego. Do czego potrzebne są interleukiny? Co je charakteryzuje?

Spis treści

  1. Co oznacza, że interleukiny są cytokinami?
  2. Jaką rolę pełnią interleukiny?
  3. Interleukina 1
  4. Interleukina 2
  5. Interleukina 3
  6. Interleukina 4
  7. Interleukina 6
  8. Interleukina 7
  9. Interleukina 8
  10. Interleukina 10
  11. Interleukina 12
  12. Interleukiny a choroby autoimmunologiczne
  13. Wpływ interleukin na odrzucanie przeszczepów
  14. Znaczenie interleukin dla przyszłości medycyny

Interleukiny są wytwarzane przede wszystkim przez leukocyty. Długo sądzono że tylko te komórki posiadają zdolność wytwarzania tych białek. Okazało się jednak że inne komórki, takie jak fibroblasty czy komórki tłuszczowe, również posiadają zdolność wytwarzania interleukin.

Białka te biorą udział w w różnych procesach odpornościowych jak również krwiotwórczych. Pełnia rolę cząsteczek sygnałowych. Komórki różnych typów, w całym organizmie mogą odbierać informacje przekazywane przez interleukiny.

Związki te opisywane są numerami od 1 do 33. Obecnie odkryto ponad 48 interleukin. Rozbieżność pomiędzy tymi liczbami wynika z faktu że jeden numer w nazwie może określać kilka równych substancji.

Co oznacza, że interleukiny są cytokinami?

Cytokiny są białkami odpowiedzialnymi za komunikacje pomiędzy komórkami. Tworzą czuły system powiązań, nazywany siecią cytokin. Uczestniczą np. w powstawaniu takich stanów jak gorączka.

Cytokiny wykazują bardzo złożone i szerokie działanie. Możemy wyszczególnić następujące najważniejsze cechy białek z tej grupy, które posiadają również interleukiny:

  • plejotropowość - inaczej wielokierunkowe działanie. Oznacza to że jedna cytokina może wywierać różny wpływ w zależności od komórki na jaką oddziałuje

  • redundancja - oznacza to że różne cytokiny mogą wpływać tak samo na daną grupę komórek

  • synergizm - działanie dwóch cytokin jednocześnie wywiera silniejszy wpływ na komórki niż aktywność jednej

  • antagonizm - cytokiny o przeciwnym charakterze mogą wzajemnie znosić swoje działanie. O ostatecznym efekcie decyduje różnica stężeń

  • sprzężenie zwrotne dodatnie - oznacza to że cytokiny jednego rodzaju mogą stymulować produkcje innych

  • sprzężenie zwrotne ujemne - wytwarzanie cytokin przez jeden rodzaj komórek może blokować ich produkcję przez inne komórki

Cytokiny, czyli również interleukiny, mogą oddziaływać na trzy różne sposoby:

  • autokrynnie - czyli wytwarzana substancja oddziałuje na komórkę która ją produkuje

  • parakrynnie - oznacza to że substancja wpływa na tkanki znajdujące się w pobliżu komórki która ją produkuje

  • endokrynnie-  substancja wytwarzana przez komórkę dostaje się do krwioobiegu i jest transportowana do odległych organów na które wywiera wpływ

Wymienione cechy sprawiają że cytokiny tworzą bardzo czułą sieć wzajemnych zależności. Interleukiny są jej istotną częścią. Stężenia tych substancji sygnałowych sterują odpowiedzią immunologiczną.

Cytokiny wywierają wpływ na komórkę łącząc się z odpowiednimi receptorami błonowymi. Odznaczają się one bardzo wysoką czułością. Nawet niskie stężenie cząsteczek sygnałowych wywołuje pobudzenie.

Jaką rolę pełnią interleukiny?

Interleukiny są cytokinami odpowiedzialnymi za przekazywanie informacji pomiędzy leukocytami. Przy ich użyciu jedna grupa leukocytów może wywierać wpływ na inną.

Leukocyty są komórkami będącymi podstawowym składnikiem układu odpornościowego. Ich zadaniem jest fagocytoza drobnoustrojów oraz martwych komórek. Odpowiadają za tworzenie się odpowiedzi swoistej poprzez wytwarzanie przeciwciał. Posiadają również zdolność neutralizacji wolnych rodników. Aktywnością leukocytów sterują właśnie interleukiny.

Substancje o największym znaczeniu należące do tej grupy:

  • Interleukina 1
  • Interleukina 2
  • Interleukina 3
  • Interleukina 4
  • Interleukina 6
  • Interleukina 7
  • Interleukina 8
  • Interleukina 10
  • Interleukina 12

Interleukiny biorą udział w powstawaniu stanu zapalnego. Szczególne znaczenie ma grupa związków określanych jak interleukina 1.

Interleukina 1

Interleukina 1 (IL 1) to nazwa która określa całą grupę cytokin kluczowych dla procesu powstawania stanu zapalnego. Jest ona wytwarzana w odpowiedzi na różnego rodzaju antygeny. Czynnikami pobudzającymi jej wytwarzanie mogą być bakterie, wirusy lub grzyby.

IL 1 pełni rolę uniwersalnego czynnika pobudzającego reakcję zapalną. Posiada również zdolność pobudzania komórek do produkcji innych cytokin prozapalnych.

Interleukina 1 posiada potencjał jako lek przeciwnowotworowy. Wciąż trwają intensywne badania nad jej wykorzystaniem. Problemem są silne działania niepożądane związane z aktywnością pirogenną i pozapalną. Obecnie duże nadzieje wiąże się z pochodnymi interleukiny 1, które posiadałyby właściwości przeciwnowotworowe przy jednoczesnym ograniczeniu szkodliwych mechanizmów.

Pod nazwą interleukina 1 kryje się 10 różnych związków. Najważniejsze to:

  • IL-1α
  • IL-1β
  • IL-1γ

Interleukina 2

Interleukina 2 (IL 2) jest najważniejszą cytokiną pobudzającą wzrost limfocytów T, szczególnie tych o właściwościach cytotoksycznych. Oznacza że IL 2 pośrednio stymuluje proces zaprogramowanej śmierci komórek (apoptozę) zainfekowanych wirusami oraz nowotworowych.

Pobudzenie limfocytów T zwiększa produkcję cząsteczek stymulujących apoptozę na jego powierzchni.

Interleukina 2 była brana pod uwagę w badaniach jako lek przeciwnowotworowy. Silne działania niepożądane wykluczyły jednak tą substancje z potencjalnego wykorzystania terapeutycznego.

Interleukina 3

Interleukina 3 (IL3) jest cytokiną wytwarzaną przez limfocyty T. W przeciwieństwie do wymienionych wcześniej nie wpływa w istotny sposób na procesy zapalne. Jej głównym zadaniem jest stymulowanie procesu hemopoezy. Oznacza to że IL3 pobudza produkcje różnego rodzaju komórek krwi.

Cytokina ta nie jest aktywna u osób zdrowych. Jej poziom podnosi się w trakcie trwania procesu zapalnego. Jej zadaniem jest zwiększenie produkcji krwinek w odpowiedzi na infekcję.

Interleukina 4

Interleukina 4 (IL 4) ma duże znaczenie w procesie powstawania reakcji alergicznej. Ma szerokie działanie i pobudza wiele różnych komórek układu odpornościowego. Jest produkowana przez bazofile, mastocyty oraz limfocyty Th2.

Jej obecność stymuluje aktywność makrofagów oraz monocytów. IL 4 bierze udział w tworzeniu się ogniska zapalnego. Wpływ dodatnio na produkcje cytokin stymulujących hemopoezę. Wzrost stężenia interleukiny 4 pobudza więc procesy krwiotwórcze.

Interleukina 6

Interleukina 6 (IL 6) charakteryzuje się wielokierunkowym działaniem. Jest wytwarzana przez monocyty oraz makrofagi. Czynnikami stymulującymi jej produkcje są cytokiny pozapalne, szczególnie interleukina 1. IL 6 w sposób bezpośredni silnie pobudza procesy zapalne.

Wysokie stężenie tej substancji może jednak ograniczać rozwój stanu zapalnego. Dzieje się tak ponieważ interleukina 6 blokuje syntezę cytokin zapalnych, na zasadzie mechanizmu hamowania zwrotnego.

IL 6 jest czynnikiem pirogennym. Oznacza to że stymuluje podwyższenie się temperatury ciała w trakcie stanu zapalnego. Do pozostałych funkcji interleukiny 6 należą aktywacja limfocytów T oraz pobudzenie różnicowania limfocytów B.

Interleukina 7

Interleukina 7 (IL 7) bierze udział w odpowiedzi organizmu na wirusa HIV. Stymuluje różnicowanie się limfocytów cytotoksycznych. Te jednostki odpornościowe pobudzają apoptozę, czyli samobójczą śmierć, komórek zainfekowanych wirusem.

Interleukina 8

Interleukina 8 (IL 8) jest cytokiną stymulującą migracje komórek odpornościowych w organizmie. Oznacza to że pobudza przemieszczanie i rozprzestrzenianie się limfocytów T, neutrofilów i monocytów. Działanie to ma charakter obronny.
IL 8 stymuluje uwalnianie histaminy przez bazofile. Proces ten wywołuje reakcję alergiczną.

Interleukina 10

Interleukina 10 (IL 10) ma charakter przeciwny do wcześniej opisanych cytokin. Jej głównym zadaniem jest blokowanie procesu zapalnego. Jest ona wytwarzana przez limfocyty B, makrofagi, komórki dendrytyczne oraz limfocyty Treg.

IL 10 służy kontroli procesów zapalnych w organizmie. Niektóre bakterie i wirusy posiadają zdolność stymulowania produkcji interleukiny 10. Blokują w ten sposób reakcje immunologiczną naszego ciała, dzięki czemu zwiększają swoją przeżywalność.

Interleukina 12

Interleukina 12 (IL12) jest cytokiną działającą antagonistycznie w stosunku do IL10. Oznacza to że blokuje ona jej aktywność przeciwzapalną. Do jej zadań należy aktywacja makrofagów monocytów oraz komórek NK. Stymuluje produkcję interferonu.

Synteza interleukiny 12 następuje pod wpływem działania różnego rodzaju patogenów.

Interleukiny a choroby autoimmunologiczne

Interleukiny są odpowiedzialne za utrzymanie układu odpornościowego w stanie właściwej aktywności. Jednak w przypadku chorób autoimmunologicznych zaobserwowano podwyższone stężenie niektórych cytokin z tej grupy. Wskazuje to na udział interleukin w patomechanizmie powstawania tych zaburzeń.

Interleukina 18 pełni fizjologiczną rolę w powstawaniu odpowiedzi na patogeny. Jest jednak zdolna do wytworzenia bardzo silnych reakcji zapalnych. Zaburzenia aktywności tej cytokiny biorą udział w powstawaniu chorób autoimmunologicznych. Przykładem może być cukrzyca typu 1, stwardnienie rozsiane oraz łuszczyca.

Kolejnym przykładem może być interleukina 15. Pełni ona funkcje fizjologiczną zabezpieczającą przed rozwojem chorób. Jej aktywność może zostać potencjalnie wykorzystane w leczeniu nowotworów.

Nadmierna aktywność interleukiny15 jest obecnie wiązana z patogenezą chorób autoimmunologicznych. Zaburzenie jej ekspresji jest obserwowane w takich schorzeniach jak:

Trwają prace badawcze nad przeciwciałami monoklonalnymi blokującymi aktywność interleukiny 15 które mogły by mieć zastosowanie w terapii tych chorób.

Wpływ interleukin na odrzucanie przeszczepów

Prawdopodobnie IL15 uczestniczy również w mechanizmie odrzucania przeszczepów przez organizm biorcy.

Wcześniej wspomniana interleukina 10 ma natomiast działanie przeciwstawne i może być wykorzystywana do blokowania odpowiedzi immunologicznej po przeszczepie.

Wpływ interleukin na odrzucanie przeszczepów

Interleukiny uczestniczą w mechanizmach obronnych przed wieloma chorobami. Zaburzenia ich aktywności mają znaczący udział w powstawaniu chorób autoimmunologicznych. Współczesna nauka wciąż bada te procesy.

Potencjał terapeutyczny wykazują zarówno substancje blokujące, jak i potęgujące aktywność interleukin. Wielkim wyzwaniem w poszukiwaniu nowych leków jest ograniczenie działań niepożądanych.

Piśmiennictwo

  1. RY. Lan, C. Selmi, ME. Gershwin. The regulatory, inflammatory, and T cell programming roles of interleukin-2 (IL-2).. "J Autoimmun". 31 (1), s. 7-12, Aug 2008.
  2. Wpływ interleukiny 15 na rozwój chorób autoimmunologicznych, Łukasz Głowacki, 2017, Biotechnologia.pl
  3. MH. Dahlke, SR. Larsen, JE. Rasko, HJ. Schlitt. The biology of CD45 and its use as a therapeutic target.. "Leuk Lymphoma". 45 (2), s. 229-36, Feb 2004.
  4. WL. Blalock, C. Weinstein-Oppenheimer, F. Chang, PE. Hoyle i inni. Signal transduction, cell cycle regulatory, and anti-apoptotic pathways regulated by IL-3 in hematopoietic cells: possible sites for intervention with anti-neoplastic drugs.. "Leukemia". 13 (8), s. 1109-66, Aug 1999.
  5. 5. Jakub Gołąb, Marek Jakóbisiak, Witold Lasek, Tomasz Stokłosa: Immunologia. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2009, s. 91, 121.
  6. 6. D. Boraschi, CA. Dinarello. IL-18 in autoimmunity: review.. "Eur Cytokine Netw". 17 (4), s. 224-52, Dec 2006
O autorze
mgr farmacji Sara Janowska
mgr farmacji Sara Janowska
Doktorantka interdyscyplinarnych studiów doktoranckich z zakresu nauk farmaceutycznych i biomedycznych realizowanych na Uniwersytecie Medycznym w Lublinie oraz Instytucie Biotechnologii w Białymstoku.Absolwentka studiów farmaceutycznych na Uniwersytecie Medycznym w Lublinie ze specjalizacją Lek Roślinny. Uzyskała tytuł magistra broniąc pracy z dziedziny botaniki farmaceutycznej na temat właściwości antyoksydacyjnych ekstraktów pozyskanych z dwudziestu gatunków mchów. Obecnie w pracy naukowej zajmuje się syntezą nowych substancji przeciwnowotworowych oraz badaniem ich właściwości na liniach komórek nowotworowych. Przez dwa lata pracowała jako magister farmacji w aptece otwartej.
Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.

NOWY NUMER

W numerze 9/2019 "Zdrowia": jak leczyć schorzenia stóp, fakty o chorobie Hashimoto, czerniak pokonany, miłość w jesieni życia, co mówią nasze sny, pomidory palce lizać. Miesięcznik "Zdrowie" to pakiet rzetelnej wiedzy i praktycznych wskazówek!

Dowiedz się więcej
Miesięcznik Zdrowie 9/2019
KOMENTARZE