CITOCINAS: CARACTERÍSTICAS, TIPOS, FUNÇÕES, EXEMPLOS - BIOLOGIA - 2025

As citocinas ou citocinas são proteínas ou glicoproteínas solúveis de sinalização produzidas por diversos tipos de células do corpo, principalmente 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.

Estrutura da citocina humana recombinante conhecida como Interferon alfa (Fonte: Nevit Dilmen via Wikimedia Commons)

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 atuando 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, eles 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 parácrinas, o que significa que são produzidas por um tipo de células 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.

Foi determinado 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 esteja 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, pois, por exemplo, é necessário manter níveis hematopoiéticos constantes.

Algumas dessas proteínas de expressão constitutiva são a eritropoietina, a interleucina 6 (IL-6) e certos fatores estimuladores do 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.

Exemplos de citocinas sob este tipo de controle de produção são o fator de crescimento epidérmico EGF (do inglês "E pidermal G rowth F actor"), o fator de crescimento do tumor TGF (do inglês "T umoral G rowth F actor"), o interleucina 1β (IL-1β) e fator de necrose tumoral TNFα (do inglês "Tumor N ecrosis F actor").

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 hélices 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, que 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:

1. 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.
2. Receptores do tipo II (receptores de interferon): essas citocinas têm funções antivirais e os receptores estão relacionados à proteína fibronectina.
3. Receptores TNF (Tumor Necrosis Factor, Inglês "T umor N ecrosis F actor"): são citocinas "pró-inflamatórias" entre as quais estão os fatores conhecidos como TNFR p55, CD30, CD27, DR3, DR4 e outros.
4. 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.
5. 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.
6. 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.

Recursos

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", o que é 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 aos agentes infecciosos e estímulos inflamatórios.

Por se encontrarem normalmente em baixas concentrações, a quantificação da concentração de citocinas em tecidos ou fluidos corporais é utilizada como biomarcador para a previsão do progresso de doenças e o monitoramento dos efeitos dos medicamentos administrados aos pacientes. pacientes doentes.

Em geral, eles são usados ​​como marcadores de doenças inflamatórias, incluindo rejeições 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. Outras podem ser expressas na membrana plasmática e há algumas que permanecem no que poderia ser considerado uma “reserva” no espaço formado pela matriz extracelular.

Como eles funcionam?

As citocinas, como mencionado, têm efeitos in vivo que dependem do ambiente onde são encontradas. 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-1 ou interleucina 1

É também conhecido como fator de ativação de linfócitos (LAF), pirogênio endógeno (EP), mediador de leucócitos endógenos (EML), 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 funções 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 potente bloqueador da neovascularização e do crescimento de metástases tumorais in 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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