Afweersysteem – cytokinen

Cytokinen
Cytokinen worden zowel in het aangeboren afweersysteem als in het verworven afweersysteem aangemaakt. De belangrijkste makers van cytokinen, als je afweersysteem in actie komt, zijn verschillende cellen. De witte bloedcellen, als de monocyten, macrofagen, granulocyten en lymfocyten, maken cytokinen aan. Dat doen ook andere cellen in je lichaam, als de hepatocyten (levercellen), keratinocyten (cellen in de opperhuid), astrocyten (gliacellen hersenen), fibroblasten (bindweefsel) en endotheelcellen (bedekkend laagje aaneengesloten cellen aan de binnenkant van het hart, bloedvaten en lymfevaten).

Boodschappers
Cytokinen zijn de boodschappers van je afweersysteem. Het zijn signaalstoffen, zoals hormonen, feromonen en neurotransmitters, die de cellen gebruiken om met elkaar en met andere cellen in je lichaam te praten. Door de signaalstoffen kunnen cellen communiceren in organismen met meer cellen. Signaalstoffen worden gemaakt door cellen en zetten hun doelcellen aan tot een bepaalde reactie. Signaalstoffen kunnen worden afgegeven aan het weefselvloeistof voor communicatie op korte afstand, maar ook aan het bloed voor communicatie over grotere afstand. De boodschap is afhankelijk van het soort cellen, waarmee de cytokinen reageren of het soort cytokine.
Cytokinen komen in vrijwel elke biologische reactie voor en zijn betrokken bij het ontstaan of afremmen van de immuunreactie, het afweersysteem en de replicatie van witte bloedcellen. Bij replicatie wordt door celdeling (mitose) het DNA verdubbeld. Cytokinen hebben ook een terugkoppelingsfunctie naar de geheugencellen. Maar cytokinen kunnen ook de werking van cellen stoppen.

Peptide-, eiwit- en glycoproteïnevorm
Cytokinen bestaan in peptidevorm, eiwitvorm en glycoproteïnevorm.
Als aminozuren aan elkaar worden gekoppeld, vormen ze ketens, die peptiden worden genoemd. Er zijn verschillende soorten peptiden en ze bestaan allemaal uit verschillende combinaties van aminozuren. Een peptide is een molecuul, dat bestaat uit een klein aantal aminozuren, die met elkaar verbonden zijn door peptidebindingen, de chemische binding tussen twee aminozuren. Een molecuul is het kleinste deeltje van een stof, die nog alle eigenschappen van die stof bevat.
Een peptide onderscheidt zich van een eiwit door het geringe aantal aminozuren in het molecuul, maar kan zelf dienen als bouwsteen voor een eiwit. De overeenkomst tussen peptiden en eiwitten is, dat ze allebei uit dezelfde bouwstenen (aminozuren) bestaan. Het verschil is, dat ieder een eigen grootte heeft. Peptiden bevatten gewoonlijk vijftig of minder aminozuren. Eiwitten bestaan ​​uit vijftig of meer aminozuren en kunnen worden gemaakt van polypeptiden (een lange peptideketen). Een polypeptideketen is een keten van aminozuren, die door het ribosoom op basis van de codons op het m-RNA aaneen wordt geregen. Een polypeptideketen is dan nog geen werkend eiwit. Pas na aanpassing van de polypeptideketen in het ruw endoplasmatisch reticulum (ER) en het golgi-apparaat ontstaat er uit een polypeptideketen een werkend eiwit.
Bij glycoproteïnen is de glycosylering een proces in de lichaamseigen cel, waarbij suikerketens (glycanen) worden gevormd en vervolgens aan een eiwit worden gebonden. Glycosylering vindt plaats in het endoplasmatisch reticulum en in het golgi-apparaat van de cel. Hierin worden eiwitten als het ware aangekleed: stap voor stap worden er suikerketens opgebouwd en aan het eiwit geplakt.

Witte bloedcellen
De witte bloedcellen gebruiken cytokinen om met elkaar en met andere cellen van het lichaam te praten. Zo worden de afweercellen geactiveerd door ontstekingsbevorderende cytokinen, weten ze waar ze naar toe moeten én gaan ze zich vermenigvuldigen. De witte bloedcellen in de bloedbaan houden doorlopend in de gaten of er ergens een hoge concentratie van cytokinen ontstaat. Tijdens bacteriële infecties is de aanmaak van cytokinen verhoogd. De, op één plaats in je lichaam, aangemaakte cytokinen verhuizen naar de plaats van een ontsteking toe. De cytokinen lokken de afweercellen naar de plaats van de infectie. Maar alléén een cel, die een cytokine-receptor heeft met dezelfde vorm als de bepaalde cytokine, kan de informatie van die bepaalde cytokine ontvangen. Door de afgifte van de cytokinen worden de fagocyten (neutrofiele granulocyten, monocyten en macrofagen) aangespoord om de ziekteverwekkers te fagocyteren. Normaal gaat dit goed en kunnen de macrofagen en andere cellen in je aangeboren afweersysteem de ziekteverwekker verder onschadelijk maken.

Werking van cytokinen 
• autocrien
Een cel reageert op de eigen signaalstoffen, die de cel zelf afgeeft. Deze vorm van autocriene signalering gebeurt bijvoorbeeld tijdens de ontwikkeling van cellen. Het signaal zorgt ervoor, dat de cel zich blijft ontwikkelen tot het juiste type cel met de juiste functie.
• paracrien
Als cellen, die dicht bij elkaar liggen, elkaar signalen geven, is dat paracriene signalering. De diverse signaalstoffen verplaatsen zich door diffusie (osmose) door de tussencelstof in de weefsels. Dit soort signalering geeft een snellere reactie. De signaalstoffen worden ook vrij snel weer afgebroken door enzymen.
• endocrien
Bij endocriene signalering worden diverse signaalstoffen via het bloed (bloedbaan) over langere afstanden vervoerd. Dit soort signalering geeft een tragere reactie, maar een langer effect. De signaalstoffen worden verdund in het bloed en zijn bij de doelwit cellen daarom in veel lagere hoeveelheden aanwezig, dan bijvoorbeeld bij paracriene signalering.

Netwerk van cytokinen 
De cytokinen vormen samen een netwerk, waarin:
één bepaalde cytokine vaak verschillende taken heeft:
– groeifactor.
– pro-stolling.
– cel-migratie (verplaatsing van de cellen).
– actief worden.
– celdeling en verspreiding T-lymfocyten en B-lymfocyten.
– hematopoiëse. Bij hematopoëse ontstaan bloedcellen vanuit dezelfde stamcellen in het beenmerg en ontwikkelen ze zich tot verschillende soorten rijpe bloedcellen.
– activering van celdood (apoptose). Apoptose: als een cel geïnfecteerd is door een virus, kan de cel zichzelf via autocriene signalering de opdracht geven tot geprogrammeerde celdood (apoptose), waarbij ook het virus wordt vernietigd.
één biologische activiteit door verschillende cytokinen gestuurd kan worden.
• één bepaalde cel verschillende cytokinen kan maken.
• één cytokine door verschillende cellen gemaakt kan worden.
• cytokinen zowel de aanmaak van elkaar als elkaars activiteit kunnen beïnvloeden. De cytokinen zorgen er bijvoorbeeld voor, dat er koorts ontstaat, dat de doorbloeding op de plek van een infectie toeneemt en dat endotheelcellen worden geactiveerd.
• cytokinen betrokken zijn bij de aanmaak van acute-fase eiwitten in de lever. De ontstekingscytokinen IL-1beta, IL-6 en TNF-alfa brengen niet alleen de ontstekingsreactie op gang, maar zorgen ook voor veranderingen bij de eiwitten, die worden uitgescheiden door de lever. Deze verandering heet de acute-fase respons. Eiwitten, die worden aangemaakt tijdens de acute-fase respons heten acute-fase eiwitten. C-reactive protein (CRP) en mannose-binding lectin (MBL) zijn voorbeelden van acute-fase eiwitten.
• cytokinen een chemische boodschap meedragen, die wordt omgeven door proteïnemoleculen, de glycoproteïnen. Een molecuul is het kleinste deeltje van een stof, die nog alle eigenschappen van die stof bevat.

Soorten cytokinen
Er zijn verschillende soorten cytokinen. Anti-inflammatoire cytokinen, de interleukinen, gaan een ontstekingsbevorderende reactie in cellen tegen. Pro-inflammatoire cytokinen, de interferonen, de tumornecrose factor en groeifactoren, veroorzaken een ontstekingsbevorderende reactie in cellen.

Interleukinen
Interleukinen zijn een groep cytokinen, die betrokken zijn bij de celdeling en de differentiatie van stamcellen in andere cellen. Iedere interleukine werkt op een beperkt aantal soorten cellen, afhankelijk van de receptoren, die op het membraan van die cellen zitten. Interleukinen, die cellen activeren of de-activeren, zijn bijvoorbeeld interleukine-1 (IL-1), IL-2, IL-23. Interleukinen, die cellen aantrekken (chemokinen) voor granulocyten zijn bijvoorbeeld interleukine-8 (IL-8). Interleukinen, die celdeling en differentiatie regelen, zijn bijvoorbeeld interleukine-2 (IL-2), IL-3, IL-7.

Interleukinen aangemaakt door monocyten, macrofagen (fagocyten) en dendritische cellen
Interleukine-1 (IL-1) wordt aangemaakt door monocyten (fagocyten). IL-1 bevordert de ontstekingsreactie van de cellen, zorgt voor de aanmaak van andere cytokinen en het actief worden van cellen, bijvoorbeeld endotheelcellen.
Interleukine-8 (IL-8) wordt aangemaakt door monocyten (fagocyten). IL-8 is een chemokine, die vooral belangrijk is voor het aantrekken van neutrofielen (granulocyten). IL-8 is onderdeel van een groep van ruim dertig verschillende chemokinen (een subgroep van cytokinen). Deze zijn betrokken bij de migratie (verplaatsing) van verschillende afweercellen (leukocyten) in je lichaam door de binding aan de chemokine-receptoren.
Interleukine-18 (IL-18) wordt aangemaakt door macrofagen (fagocyten). IL-18 bevordert de ontwikkeling van het interferon INF-γ.
Interleukine-23 (IL-23) wordt aangemaakt door macrofagen (fagocyten) en dendritische cellen. IL-23 wordt vooral gemaakt door antigeen-presenterende cellen (APC’s). De cytokine bevordert de sturing van de cellulaire immuunreactie en de diversiteit in cellen bij het interleukine-17 (IL-17) proces.
Interleukine-10 (IL-10) wordt aangemaakt door monocyten, macrofagen (fagocyten) en dendritische cellen. IL-10 is actief bij het onderdrukken van immuun- en ontstekingsreacties en de diversiteit in B-lymfocyten (B-cellen). Tot deze groep behoren ook de IL-19, IL-20 en IL-22.
Interleukine-12 (IL-12) wordt aangemaakt door monocyten, macrofagen (fagocyten) en dendritische cellen. IL-12 wordt vooral gemaakt door antigeen-presenterende cellen (APC’s). De cytokine bevordert het actief worden van natural-killercellen (NK-cellen) en de sturing van de cellulaire immuunreactie.

Interleukinen aangemaakt door monocyten, stromale cellen en parenchymale cellen
Interleukine-6 (IL-6) wordt aangemaakt door monocyten, stromale cellen en parenchymale cellen. Stromale cellen zijn bindweefselcellen in bijvoorbeeld bloedvaten, het baarmoederslijmvlies (endometrium), de prostaat, beenmerg, lymfeklieren en het ovarium. Parenchymale cellen zijn cellen in weefsels, die gemuteerd zijn geraakt. IL-6 is betrokken bij de aanmaak van acute fase-eiwitten zoals CRP. De C-reactive protein (CRP) is een acutefase-eiwit dat wordt gemaakt in de lever. IL-6 bevordert de ontstekingsreactie van de cellen.
Interleukine-7 (IL-7) wordt aangemaakt door stromale cellen. Stromale cellen zijn bindweefselcellen in bijvoorbeeld bloedvaten, het baarmoederslijmvlies (endometrium), de prostaat, beenmerg, lymfeklieren en het ovarium. IL-7 is actief als groeifactor voor de voorloper-cellen van B-lymfocyten (B-cellen) en T-lymfocyten (T-cellen).
Interleukine-11 (IL-11) wordt aangemaakt door stromale cellen. Stromale cellen zijn bindweefselcellen in bijvoorbeeld bloedvaten, het baarmoederslijmvlies (endometrium), de prostaat, beenmerg, lymfeklieren en het ovarium. IL-11 is actief bij de regulatie van de hematopoëse. Alle soorten bloedcellen ontstaan vanuit dezelfde stamcellen in het beenmerg. Onder invloed van diverse stoffen ontwikkelen ze zich tot de verschillende rijpe bloedcellen. Dit noemen we hematopoëse.
Interleukine-15 (IL-15) wordt aangemaakt door stromale cellen en parenchymale cellen. Stromale cellen zijn bindweefselcellen in bijvoorbeeld bloedvaten, het baarmoederslijmvlies (endometrium), de prostaat, beenmerg, lymfeklieren en het ovarium. Parenchymale cellen zijn cellen in weefsels, die gemuteerd zijn geraakt. IL-15 is betrokken bij de groei van T-lymfocyten (T-cellen).

Interleukinen aangemaakt door T-lymfocyten (T-cellen)
Interleukine-2 (IL-2) wordt aangemaakt door T-lymfocyten (T-cellen). IL-2 zorgt dat lymfocyten actief worden en is ook actief als groeifactor voor T-lymfocyten. IL-2 bevordert de ontstekingsreactie van de cellen.
Interleukine-3 (IL-3) wordt aangemaakt door T-lymfocyten (T-cellen). IL-3 is betrokken bij de groei en de diversiteit in immuuncellen uit hematopoëse. Alle soorten bloedcellen ontstaan vanuit dezelfde stamcellen in het beenmerg. Onder invloed van diverse stoffen ontwikkelen ze zich tot de verschillende rijpe bloedcellen. Dit noemen we hematopoëse.
Interleukine-4 wordt aangemaakt door T-lymfocyten (T-cellen). IL-4 zorgt voor de groei van B-lymfocyten (B-cellen) en isotype class switching. Er bestaan verschillende vormen van immunoglobuline: immunoglobuline M (IgM), G (IgG), A (IgA), E (IgE), en D (IgD). Ze worden allemaal aangemaakt door B-lymfocyten (B-cellen), maar onder verschillende omstandigheden. Een jonge B-cel maakt in beginsel IgM en IgD aan. Na activatie door een T-helpercel ondergaat een immunoglobuline een verandering (isotype class switching) en maakt IgA, IgG of IgE aan. Bij de isotype class switching verandert het constante gedeelte van de keten van de immunoglobuline en niet het variabele gedeelte, waaraan het antigeen bindt. Isotype class switching zorgt er dus niet voor, dat een B-cel ineens antistof tegen een ander antigeen gaat maken.
Interleukine-5 (IL-5) wordt aangemaakt door T-lymfocyten (T-cellen). IL-5 is betrokken bij de groei van eosinofielen (granulocyten).
Interleukine-9 (IL-9) wordt aangemaakt door T-lymfocyten (T-cellen). IL-9 zorgt voor het actief worden van de mestcellen.
Interleukine-13 (IL-13) wordt aangemaakt door T-lymfocyten (T-cellen). IL-13 is betrokken bij de groei van B-lymfocyten (B-cellen) en isotype class switching. Er bestaan verschillende vormen van immunoglobuline: immunoglobuline M (IgM), G (IgG), A (IgA), E (IgE), en D (IgD). Ze worden allemaal aangemaakt door B-lymfocyten (B-cellen), maar onder verschillende omstandigheden. Een jonge B-cel maakt in beginsel IgM en IgD aan. Na activatie door een T-helpercel ondergaat een immunoglobuline een verandering (isotype class switching) en maakt IgA, IgG of IgE aan. Bij de isotype class switching verandert het constante gedeelte van de keten van de immunoglobuline en niet het variabele gedeelte, waaraan het antigeen bindt. Isotype class switching zorgt er dus niet voor, dat de B-cel ineens antistof tegen een ander antigeen gaat maken.
Interleukine-16 (IL-16) wordt aangemaakt door T-lymfocyten (T-cellen). IL-16 is een chemokine, die vooral belangrijk is voor het aantrekken van andere T-cellen. IL-16 is onderdeel van een groep van ruim dertig verschillende chemokinen (een subgroep van cytokinen). Deze zijn betrokken bij de migratie (verplaatsing) van verschillende immuuncellen (leukocyten) in je lichaam door de binding aan de chemokine-receptoren.
Interleukine-17 (IL-17) wordt aangemaakt door T-lymfocyten (T-cellen). IL-17 bevordert de aanmaak van chemokinen en cytokinen door de stromale en parenchymale cellen. Stromale cellen zijn bindweefselcellen in bijvoorbeeld bloedvaten, het baarmoederslijmvlies (endometrium), de prostaat, beenmerg, lymfeklieren en het ovarium. Parenchymale cellen zijn cellen in weefsels, die gemuteerd zijn geraakt.
Interleukine-21 (IL-21) wordt aangemaakt door T-lymfocyten (T-cellen). IL-21 stimuleert de activiteit van B-lymfocyten (B-cellen).

Interferonen
Interferonen zijn cytokinen (signaaleiwitten), die een belangrijke rol spelen bij de afweer tegen virussen. Ze verminderen de capaciteit van virussen om zich voort te planten. Interferonen kunnen bijvoorbeeld worden afgegeven door cellen, die al door een virus zijn geïnfecteerd of door al geactiveerde T-lymfocyten (T-cellen). De interferonen zorgen er samen voor, dat de lichaamscellen, die nog niet geïnfecteerd zijn, resistent worden tegen een virusinfectie en samenwerken met de lymfocyten. Interferonen bepalen hoe effectief lichaamscellen samen kunnen werken met de lymfocyten. Interferonen, die cellen activeren of de-activeren zijn interferon INF-γ, INF-α en INF-β.

Er zijn drie verschillende vormen: interferon-alfa, interferon-beta en interferon-gamma.
• INF-α (interferon-alfa) wordt aangemaakt door plasmacytoïde dendritische cellen. Plasmacytoïde dendritische cellen (pDC’s) zijn een zeldzaam type immuuncellen, die grote hoeveelheden type 1 interferon (I-IFN) aanmaken, wat essentieel is in de immuniteit tegen ziekteverwekkers en kanker. De mechanismen, die de I-IFN-aanmaak reguleren, zijn nog steeds slecht begrepen. Onderzoekers hebben ontdekt, dat maar een heel klein deel van de pDC’s I-IFN maakt en daarmee verantwoordelijk is voor het opstarten van je immuniteit. INF-α is actief tegen virussen.
• INF-β (interferon-beta) wordt aangemaakt door fibroblasten. INF-β is actief tegen virussen.
• INF-γ (interferon-gamma) wordt aangemaakt door T-lymfocyten (T-cellen). INF-γ is betrokken bij de activatie van de macrofagen.

Tumornecrose factor
• TNA-α (tumornecrose factor) wordt aangemaakt door monocyten (fagocyten). TNA-α bevordert de ontstekingsreactie van de cellen. TNF-α is een membraangebonden eiwit en wordt pas verspreid in je lichaam, nadat het is afgesplitst. TNF-α heeft een specifieke rol in het organiseren van de verworven immuniteit.

Andere soorten cytokinen
• TGF-β wordt aangemaakt door monocyten, stromale en parenchymale cellen. TGF-β remt de groei van ontstekingscellen. Stromale cellen zijn bindweefselcellen in bijvoorbeeld bloedvaten, het baarmoederslijmvlies (endometrium), de prostaat, beenmerg, lymfeklieren en het ovarium. Parenchymale cellen zijn cellen in weefsels, die gemuteerd zijn geraakt.

Cytokinen die celdeling en differentiatie regelen
Dit zijn de Colony stimulating factors, bijvoorbeeld G-CSF, GM-CSF en M-CSF. Deze binden aan receptor-eiwitten op de membranen van hemopoëtische stamcellen, waardoor er signaalroutes tussen cellen worden geactiveerd. De signaalroutes kunnen zorgen, dat cellen zich vermenigvuldigen en ontwikkelen tot een specifiek soort bloedcel.
G-CSF wordt aangemaakt door stromale cellen en myeloïde cellen. G-CSF stimuleert de ontwikkeling van neutrofiele granulocyten. Stromale cellen zijn bindweefselcellen in bijvoorbeeld bloedvaten, het baarmoederslijmvlies (endometrium), de prostaat, beenmerg, lymfeklieren en het ovarium. Myeloïde cellen zijn de cellen, die zich ontwikkelen tot granulocyten, monocyten, rode bloedcellen, witte bloedcellen (behalve de lymfocyten) en bloedplaatjes.
M-CSF wordt aangemaakt door stromale cellen en myeloïde cellen. M-CSF stimuleert de ontwikkeling van monocyten. Myeloïde cellen zijn de cellen, die zich ontwikkelen tot granulocyten, monocyten, rode bloedcellen, witte bloedcellen (behalve de lymfocyten) en bloedplaatjes.
GM-CSF wordt aangemaakt door ontstekingscellen. GM-CSF stimuleert de ontwikkeling van myeloïde cellen. Myeloïde cellen zijn de cellen, die zich ontwikkelen tot granulocyten, monocyten, rode bloedcellen, witte bloedcellen (behalve de lymfocyten) en bloedplaatjes.

• Cytokinen die cellen aantrekken (chemokinen)
Monocyte chemotactic protein-1 (MCP-1) trekt monocyten aan.
Eotaxine trekt eosinofiele granulocyten aan.

Help mee