Quimiocinas

Quimiocinas son pequeñas proteínas de señal que desencadenan la quimiotaxis (migración) de las células. Por lo general, estas células son células inmunitarias. Por tanto, las quimioquinas son responsables del funcionamiento eficaz del sistema inmunológico.

¿Qué son las quimiocinas?

Las quimiocinas son pequeñas proteínas que pertenecen a la familia de las citocinas. Hacen que las células migren. Principalmente, se trata de células inmunitarias que se supone que deben llegar rápidamente al lugar apropiado de una lesión o infección.

Las quimiocinas son producidas por las células, que se supone que atraen. En la superficie de estas células hay receptores que permiten que las quimiocinas se acoplen. Las moléculas de señalización se dividen en quimiocinas inflamatorias y homeostáticas. En la mayoría de los casos, las quimiocinas son inflamatorias. Atraen células inmunes a su destino, que de inmediato desencadenan procesos inflamatorios allí para defenderse de las infecciones. Las quimiocinas inflamatorias siempre se producen en el sitio de la lesión o infección por las células inmunes presentes para atraer más células de defensa.

Las quimiocinas homeostáticas se producen constantemente incluso cuando no hay infección. Se utilizan para controlar el tejido sano. Las quimiocinas tienen un efecto quimiotáxico sobre las células inmunes como los monocitos, macrófagos, queratinocitos, fibroblastos, plaquetas, células endoteliales, células T, células de estoma, neutrófilos y células dendríticas. También son producidos por estas células como sustancias de señalización para atraer células similares si es necesario.

Anatomía y estructura

Las quimiocinas son pequeñas cadenas de proteínas con 75 a 125 aminoácidos cada una. En el extremo terminal de la cadena hay uno o dos residuos de cisteína. La cisteína es un aminoácido que contiene azufre que puede formar puentes disulfuro en la molécula. Los residuos de cisteína forman ahora puentes de sulfuro dentro de la cadena de proteínas.

Si bien la secuencia de aminoácidos es variable dentro de las proteínas de la familia de las quimiocinas, la estructura terciaria sigue siendo la misma para todas las quimiocinas. El cuerpo principal está formado por una hoja antiparalela de tres hilos con estructura beta. La cadena termina en el extremo carboxi con una hélice alfa. Ahora están los residuos de cisteína. Hay cuatro estructuras en las que se pueden organizar estos residuos de cisteína terminales. Cada estructura simboliza una familia de quimiocinas. Entonces, dos residuos de cisteína pueden seguirse uno al otro. La familia de quimiocinas correspondiente se llama familia CC. Si otro aminoácido se cambia entre los residuos de cisteína, es la familia CXC. La familia CX3C contiene dos residuos de cisteína separados por tres aminoácidos.

Finalmente, hay una familia con un residuo de cisteína conocido como familia C. Todos los residuos de cisteína forman un puente de sulfuro dentro de la cadena. Las familias de quimiocinas individuales tienen diferentes funciones. La estructura exacta de las quimiocinas aún no se comprende completamente. Las quimiocinas no necesitan necesariamente líquido tisular o sangre para realizar su función. También pueden transmitir sus señales a través de estructuras sólidas a través de gradientes de concentración. Con la carga positiva de sus muchos aminoácidos básicos, se unen a una molécula de azúcar cargada negativamente (glicosaminoglucano) en la superficie de las células. Todavía no está claro por qué pierden su función cuando ya no pueden unirse al glicosaminoglucano.

Función y tareas

La función principal de las quimiocinas es atraer ciertas células inmunitarias a los lugares del cuerpo que actualmente están sujetos a un mayor nivel de defensa contra intrusos infecciosos. Esto hace que la respuesta inmunitaria sea más eficaz. En la mayoría de los casos, también garantizan que se desarrollen reacciones inflamatorias considerables para evitar la infección. Se generan en el sitio de la lesión o infección por las células inmunitarias que ya están presentes allí.

Las células ahora atraídas se mueven hacia la concentración más alta de quimiocinas. Los receptores de quimiocinas correspondientes se encuentran en su superficie. Las quimiocinas se unen a estos receptores y, por lo tanto, desencadenan una migración de las células hacia la concentración más alta de quimiocinas. Sin embargo, cada familia de quimiocinas se une a sus propios receptores.La familia CC asegura la migración de monocitos, linfocitos, basófilos y eosinófilos. La familia CXC es responsable de la angiogénesis (crecimiento de los vasos sanguíneos). La familia CX3C juega un papel en los procesos inflamatorios del sistema nervioso. Finalmente, las quimiocinas C activan las células T CD8 y las células NK (células asesinas naturales).

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Enfermedades

Si se interrumpe la interacción de las quimiocinas y los receptores de quimiocinas, el sistema inmunológico funciona mal. A menudo, debido a una mutación en el receptor correspondiente, ya no es un ajuste perfecto para el acoplamiento de quimiocinas. Esto significa que las células inmunes ya no pueden ser atraídas en situaciones críticas.

Este mal funcionamiento luego se manifiesta como una inmunodeficiencia. El llamado síndrome WHIM, una inmunodeficiencia especial, se remonta a un defecto del receptor de quimiocinas. Esta enfermedad se manifiesta en infecciones víricas y bacterianas recurrentes. Los pacientes muestran una susceptibilidad particular al virus del papiloma humano, cuya infección se expresa como verrugas. La médula ósea está llena de células T precursoras, pero estas no migran a los sitios de infección. También son posibles las deficiencias inmunitarias selectivas contra ciertos patógenos. Por ejemplo, si un receptor de una quimiocina de la familia CC está mutado, existe una susceptibilidad especial al virus del Nilo Occidental. En caso de mutación, el mismo receptor también asegura la inmunidad hereditaria al virus HI.

Ciertas mutaciones en el área de los receptores de quimiocinas también pueden ser en parte responsables de enfermedades autoinmunes o alergias. La sobreproducción de ciertas quimiocinas también puede provocar enfermedades. Se encontró que el desarrollo de psoriasis (psoriasis) está relacionado con una sobreproducción de la quimiocina CXC IL-8. La artritis reumatoide también ocurre junto con una sobreproducción de IL-8. Los cambios ateroscleróticos a menudo son el resultado de procesos inflamatorios excesivos, que a veces son causados ​​por un aumento de la actividad de las quimiocinas.