¿Qué son las citocinas?
Las citocinas o citoquinas son proteínas o glicoproteínas solubles de señalización producidas por varios tipos de células en el cuerpo, especialmente por células del sistema inmune como los leucocitos: neutrófilos, monocitos, macrófagos y linfocitos (células B y células T).
A diferencia de otros factores de unión a receptores específicos que desencadenan largas y complejas cascadas de señalización que a menudo implican la participación de secuencias de proteínas quinasas (la vía del AMP cíclico, por ejemplo), las citoquinas ejercen efectos más directos.
Estos factores solubles se unen a receptores que activan directamente unas proteínas que tienen funciones directas en la transcripción génica, dado que son capaces de ingresar al núcleo y estimular la transcripción de un conjunto específico de genes.
Las primeras citoquinas fueron descubiertas hace más de 60 años. No obstante, la caracterización molecular de muchas de ellas fue bastante posterior. El factor de crecimiento neural, el interferón y la interleucina 1 (IL-1) fueron las primeras citoquinas descritas.
El nombre “citoquina” es un término general, pero en la literatura se hacen distinciones respecto a la célula que las produce. Así, existen las linfocinas (producidas por los linfocitos), las monocinas (producidas por los monocitos), las interleucinas (producidas por un leucocito y que actúa sobre otros leucocitos), etc.
Son especialmente abundantes en los animales vertebrados, pero se ha determinado su existencia en algunos invertebrados. En el cuerpo de un mamífero, por ejemplo, pueden tener funciones aditivas, sinérgicas, antagónicas entre sí o incluso pueden activarse unas a otras.
Pueden tener acción autocrina, es decir, que actúan sobre la misma célula que las produce, o paracrina, que quiere decir que son producidas por un tipo de células y actúan sobre otras a su alrededor.
Características de las citocinas
- Moléculas de señalización. Permiten la comunicación entre células del sistema inmunológico y otras células del cuerpo. Esto les permite coordinar respuestas inmunitarias y regulación de procesos inflamatorios.
- Diversidad. Existen numerosos tipos de citoquinas, cada una con funciones específicas. Se clasifican en diferentes familias, como las interleuquinas, interferones, factor de necrosis tumoral (TNF), quimiocinas y otros. Cada tipo de citoquina tiene un conjunto particular de funciones en la regulación del sistema inmunológico.
- Regulación de la respuesta inmunitaria. Pueden estimular o inhibir diversas respuestas inmunitarias. Pueden activar la producción de células inmunitarias, como linfocitos, monocitos y células asesinas naturales, y promover la proliferación y diferenciación celular.
- Inflamación. Muchas citoquinas desempeñan un papel importante en la regulación de la inflamación. Algunas citoquinas proinflamatorias pueden aumentar la respuesta inflamatoria, mientras que otras, antiinflamatorias, ayudan a regular y limitar la inflamación.
- Respuesta a infecciones. Son esenciales para la respuesta inmunitaria a infecciones. Ayudan a coordinar la eliminación de patógenos, como bacterias y virus, movilizando células inmunitarias y activando mecanismos de defensa.
- Regulación del crecimiento y diferenciación celular. Desempeñan un papel fundamental en la regulación del crecimiento y la diferenciación celular. Esto es crucial en procesos como la hematopoyesis (producción de células sanguíneas) y la formación de células del sistema inmunológico.
- Homeostasis inmunitaria. También contribuyen a mantener la homeostasis inmunitaria, regulando el equilibrio entre respuestas inmunitarias efectivas y la prevención de respuestas autoinmunitarias excesivas.
- Respuesta al estrés y heridas. Pueden estar implicadas en la respuesta al estrés y la reparación de tejidos después de una lesión o herida.
- Receptores específicos. Se unen a receptores específicos en la superficie de las células para transmitir señales intracelulares. Esto desencadena cascadas de señalización que regulan diversas respuestas celulares.
- Regulación terapéutica. Dado su papel en la respuesta inmunitaria y la inflamación, se han convertido en objetivos terapéuticos importantes en el tratamiento de enfermedades autoinmunitarias, inflamatorias y neoplásicas.
Tipos de citocinas
Existen varios tipos de familias de citoquinas y el número continúa creciendo, en vista de la gran diversidad de proteínas con funciones y características semejantes a ellas, que son descubiertas cada día en el mundo científico.
Su nomenclatura dista de cualquier relación sistemática, puesto que su identificación se ha basado en diferentes parámetros: su origen, el bioensayo inicial que la definió y sus funciones, entre otros.
El consenso actual para la clasificación de las citoquinas se basa esencialmente en la estructura de sus proteínas receptoras, contenidas en un reducido número de familias con características muy conservadas. Así, existen seis familias de receptores de citoquinas que se agrupan de acuerdo a las similitudes en la secuencia de sus porciones citosólicas:
- Receptores de tipo I (receptores de hematopoyetina): incluyen las citocinas interleucina 6R y 12 R (IL-6R e IL-12R) y otros factores involucrados en la estimulación de la formación de colonias celulares. Tienen su efecto en la activación de las células B y T.
- Receptores de tipo II (receptores de interferón): estas citocinas poseen funciones antivirales y los receptores están relacionados con la proteína fibronectina.
- Receptores TNF (Factor de Necrosis Tumoral, del inglés Tumor Necrosis Factor): son citocinas “proinflamatorias”, entre las que se encuentran factores conocidos como p55 TNFR, CD30, CD27, DR3, DR4 y otros.
- Receptores tipo Toll/IL-1: esta familia alberga muchas interleucinas proinflamatorias y sus receptores por lo general tienen regiones ricas en repetidos de leucinas en sus segmentos extracelulares.
- Receptores tirosina quinasa: en esta familia se encuentran muchas citocinas con funciones de factores de crecimiento, como los factores de crecimiento tumorales (TGF) y otras proteínas promotoras de la formación de colonias celulares.
- Receptores quimioquinas: tienen funciones esencialmente quimiotácticas y sus receptores poseen más de 6 segmentos transmembranales.
Los receptores para las citocinas pueden ser solubles o estar unidos a la membrana. Los receptores solubles pueden regular la actividad de estas proteínas actuando como agonistas o antagonistas en el proceso de señalización.
Muchas citoquinas emplean receptores solubles, entre las que se incluyen diversos tipos de interleucinas (IL), factores de crecimiento neural (NGF), factores de crecimiento tumoral (TGF) y otras.
Funciones de las citocinas
- Regulación del sistema inmunológico. Son esenciales para la regulación de la respuesta inmunológica. Pueden estimular o inhibir la actividad de células inmunitarias, como linfocitos, macrófagos y células asesinas naturales, lo que es crucial para la defensa contra patógenos, como virus, bacterias y parásitos.
- Inflamación. Pueden promover la inflamación en respuesta a infecciones o lesiones. Las citocinas proinflamatorias, como el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α) y la interleucina-1 (IL-1), estimulan la respuesta inflamatoria, lo que ayuda a eliminar patógenos y reparar tejidos dañados.
- Regulación de la respuesta al estrés. También pueden influir en la respuesta al estrés y la regulación de las respuestas hormonales y metabólicas durante situaciones de estrés, como infecciones o traumatismos.
- Hematopoyesis. Algunas citocinas, como la eritropoyetina y el factor estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF), son fundamentales en la producción y regulación de células sanguíneas en el proceso conocido como hematopoyesis.
- Diferenciación celular. Son cruciales en la regulación de la diferenciación celular, especialmente en el sistema inmunológico. Controlan la transformación de células madre en células especializadas, como linfocitos T y B, y también participan en la formación de células sanguíneas y otros tipos celulares.
- Regulación del crecimiento y desarrollo. Desempeñan un papel en el crecimiento y desarrollo del organismo, incluyendo la regulación del crecimiento de tejidos y órganos.
- Homeostasis inmunitaria. Ayudan a mantener el equilibrio entre la respuesta inmunológica y la prevención de respuestas autoinmunitarias excesivas. Esto es crucial para evitar que el sistema inmunológico ataque al propio organismo de manera descontrolada.
- Comunicación entre células. Son mediadoras de la comunicación entre diferentes tipos de células, permitiendo la coordinación de procesos biológicos complejos.
- Respuesta a enfermedades y afecciones. En muchas enfermedades y condiciones, desempeñan un papel fundamental, ya sea contribuyendo a la progresión de la enfermedad o como marcadores de diagnóstico y pronóstico.
Ejemplos de algunas citoquinas
- IL-1 o interleucina 1. Se conoce también como factor de activación de linfocitos (LAF), pirógeno endógeno (EP), mediador de leucocitos endógeno (LEM), catabolina o factor celular mononuclear (MCF). Tiene muchas funciones biológicas sobre muchos tipos celulares, destacando las células B, T y los monocitos. Induce hipotensión, fiebre, pérdida de peso y otras respuestas. Es secretada por los monocitos, los macrófagos tisulares, las células de Langerhans, las células dendríticas, células linfoides y muchas otras.
- IL-3. Tiene otras denominaciones, como factor de crecimiento de mastocitos (MCGF), factor estimulador de colonias múltiples (multi-CSF), factor de crecimiento celular hematopoyético (HCGF), y otros. Tiene funciones trascendentales en la estimulación de la formación de colonias de los eritrocitos, megacariocitos, neutrófilos, eosinófilos, basófilos, mastocitos y otras células de linajes monocíticos. Es sintetizada principalmente por células T activadas, mastocitos y eosinófilos.
- Angiostatina. Deriva del plasminógeno y es una citoquina inhibidora de la angiogénesis, lo que le da funciones como bloqueador potente de la neovascularización y el crecimiento de metástasis tumoral in vivo. Es generada por el clivaje proteolítico del plasminógeno mediado por la presencia de cánceres.
- Factor de crecimiento epidérmico. Actúa en la estimulación del crecimiento de las células epiteliales, acelera la salida de los dientes y la apertura de los ojos en los ratones. Además, funciona en la inhibición de la secreción de ácido gástrico y está implicado en la curación de heridas.
Referencias
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