Le chemochine

Le chemochine sono piccole proteine ​​segnale che attivano la chemiotassi (migrazione) delle cellule. Di solito queste cellule sono cellule immunitarie. Pertanto, le chemochine sono responsabili dell'efficace funzionamento del sistema immunitario.

Cosa sono le chemochine?

Le chemochine sono piccole proteine ​​che appartengono alla famiglia delle citochine. Fanno migrare le cellule. Principalmente si tratta di cellule immunitarie che dovrebbero raggiungere rapidamente la posizione appropriata di una ferita o infezione.

Le chemochine sono prodotte dalle cellule, che dovrebbero attrarre. Sulla superficie di queste cellule ci sono recettori che consentono alle chemochine di attraccare. Le molecole di segnalazione si dividono in chemochine infiammatorie e omeostatiche. Nella maggior parte dei casi, le chemochine sono infiammatorie. Attirano le cellule immunitarie a destinazione, che innescano immediatamente processi infiammatori per difendersi dalle infezioni. Le chemochine infiammatorie vengono sempre prodotte nel sito della lesione o dell'infezione dalle cellule immunitarie presenti lì per attirare ulteriori cellule di difesa.

Le chemochine omeostatiche vengono prodotte costantemente anche in assenza di infezione. Sono usati per monitorare i tessuti sani. Le chemochine hanno un effetto chemiotassico sulle cellule immunitarie come monociti, macrofagi, cheratinociti, fibroblasti, piastrine, cellule endoteliali, cellule T, cellule dello stoma, neutrofili e cellule dendritiche. Sono anche prodotti da queste cellule come sostanze di segnalazione per attirare cellule simili se necessario.

Anatomia e struttura

Le chemochine sono piccole catene proteiche con 75-125 aminoacidi ciascuna. All'estremità terminale della catena ci sono uno o due residui di cisteina. La cisteina è un amminoacido contenente zolfo che può formare ponti disolfuro nella molecola. I residui di cisteina ora formano ponti solfuri all'interno della catena proteica.

Mentre la sequenza degli amminoacidi è variabile all'interno delle proteine ​​della famiglia delle chemochine, la struttura terziaria rimane la stessa per tutte le chemochine. Il corpo principale è formato da un foglio antiparallelo a tre fili con una struttura beta. La catena termina al capolinea carbossi con un'elica alfa. Ora ci sono i residui di cisteina. Ci sono quattro strutture in cui questi residui terminali di cisteina possono essere disposti. Ogni struttura simboleggia una famiglia di chemochine. Quindi due residui di cisteina possono susseguirsi. La famiglia delle chemochine corrispondente è chiamata famiglia CC. Se un altro amminoacido viene commutato tra i residui di cisteina, è la famiglia CXC. La famiglia CX3C contiene due residui di cisteina separati da tre amminoacidi.

Infine, c'è una famiglia con un residuo di cisteina noto come famiglia C. Tutti i residui di cisteina formano un ponte solfuro all'interno della catena. Le singole famiglie di chemochine hanno funzioni diverse. L'esatta struttura delle chemochine non è ancora completamente compresa. Le chemochine non necessitano necessariamente di fluido tissutale o sangue per svolgere la loro funzione. Possono anche trasmettere i loro segnali tramite strutture solide attraverso gradienti di concentrazione. Con la carica positiva dei loro numerosi aminoacidi di base, si legano a una molecola di zucchero caricata negativamente (glicosaminoglucano) sulla superficie delle cellule. Non è ancora chiaro il motivo per cui perdono la loro funzione quando non possono più legarsi al glicosaminoglucano.

Funzione e compiti

La funzione principale delle chemochine è quella di attirare alcune cellule immunitarie nei luoghi del corpo che sono attualmente soggetti a un livello di difesa più elevato contro gli intrusi infettivi. Questo rende la risposta immunitaria più efficace. Nella maggior parte dei casi, assicurano anche lo sviluppo di reazioni infiammatorie considerevoli per scongiurare l'infezione. Sono generati nel sito della lesione o dell'infezione dalle cellule immunitarie già presenti.

Le cellule ora attratte si muovono verso la più alta concentrazione di chemochine. I corrispondenti recettori delle chemochine si trovano sulla loro superficie. Le chemochine si legano a questi recettori e quindi innescano una migrazione delle cellule verso la più alta concentrazione di chemochine. Tuttavia, ogni famiglia di chemochine si lega ai propri recettori.La famiglia CC garantisce la migrazione di monociti, linfociti, basofili ed eosinofili. La famiglia CXC è responsabile dell'angiogenesi (crescita dei vasi sanguigni). La famiglia CX3C svolge un ruolo nei processi infiammatori nel sistema nervoso. Infine, le chemochine C attivano le cellule T CD8 e le cellule NK (cellule natural killer).

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Malattie

Se l'interazione tra chemochine e recettori delle chemochine viene interrotta, il sistema immunitario non funziona correttamente. Spesso, a causa di una mutazione nel recettore corrispondente, non è più adatto per l'attracco delle chemochine. Ciò significa che le cellule immunitarie non possono più essere attratte in situazioni critiche.

Questo malfunzionamento si manifesta quindi come una deficienza immunitaria. La cosiddetta sindrome WHIM, una speciale immunodeficienza, può essere fatta risalire a un difetto del recettore delle chemochine. Questa malattia si manifesta in infezioni virali e batteriche ricorrenti. I pazienti mostrano una particolare suscettibilità al papillomavirus umano, la cui infezione si esprime sotto forma di verruche. Il midollo osseo è pieno di cellule precursori T, ma queste non migrano verso i siti di infezione. Sono anche possibili immunodeficienze selettive contro alcuni patogeni. Se un recettore per una chemochina della famiglia CC è mutato, c'è una speciale suscettibilità al virus del Nilo occidentale. In caso di mutazione, lo stesso recettore garantisce anche l'immunità ereditaria al virus HI.

Alcune mutazioni nell'area dei recettori delle chemochine possono anche essere parzialmente responsabili di malattie autoimmuni o allergie. Anche la sovrapproduzione di alcune chemochine può portare a malattie. È stato riscontrato che lo sviluppo della psoriasi (psoriasi) è correlato a una sovrapproduzione della chemochina CXC IL-8. L'artrite reumatoide si verifica anche insieme a una sovrapproduzione di IL-8. I cambiamenti aterosclerotici sono spesso il risultato di processi infiammatori eccessivi, che a volte sono causati da una maggiore attività delle chemochine.