Citocinas

Las citocinas son pequeñas proteínas solubles que tienen una participación importante durante el desarrollo de la respuesta inmunitaria innata; así como también, durante una respuesta inmunitaria adaptativa; estas proteínas participan en un proceso de “comunicación” intercelular que permite que todas las células del sistema inmunitario elaboren una respuesta coordinada frente al microorganismo responsable de una infección.

En tal sentido, las citocinas tienen acciones importantes en las diferentes fases de la respuesta inmunitaria. En la fase de activación estimulan la proliferación y diferenciación de los linfocitos y la fase efectora activan diferentes células para eliminar microorganismos y otros antígenos. Finalmente, las citocinas también tienen efectos importantes durante el desarrollo y maduración de las células sanguíneas.

Las citocinas son proteínas pequeñas

En su mayoría, las citocinas son polipéptidos (en ocasiones glicosiladas y monoméricas) de carácter soluble, de bajo peso molecular, sintetizadas y secretadas por las células del sistema inmunitario (aunque también otras células, como las células endoteliales pueden sintetizarlas y secretarlas) en respuesta a un patógeno, los productos elaborados por ellos u otras señales relacionadas con el proceso infeccioso. Dentro de la denominación genérica de citocina se consideran a las linfocinas, monoquinas, quimiocinas, interleucinas, interferones y factores estimulantes de colonias. Estas denominaciones hacen referencia al origen celular de la citocina (Ej., linfocina, producida por linfocitos) o a su función (Ej., quimiocina que tiene función quimiotáctica).

Las citocinas son sintetizadas sólo cuando hay una infección y tienen una vida media corta

Las células que sintetizan citocinas son activadas ante la presencia de un patógeno u otras señales, lo cual provoca la síntesis de un ARN mensajero que es inmediatamente traducido para dar origen a la proteína, este mensajero es inestable por lo que se degrada rápidamente; por otra parte, las citocina no se almacenan, por el contrario son sintetizadas e inmediatamente secretadas. Esto trae como consecuencia que la secreción de una citocina sea un acontecimiento breve y autolimitado; es decir, se producen y secretan sólo cuando el organismo las necesita.

Las citocinas tienen acciones pleiotropicas y redundantes 

El pleiotropismo se refiere al hecho de que una citocina en particular pueda actuar simultáneamente sobre diferentes células induciendo efectos diferentes en cada una de ellas (Figura 1). Por otra parte, las citocinas son redundantes ya que varias citocinas pueden tener el mismo efecto biológico.

Figura 1. Propiedades de las citocinas. Pleiotropismo y redundancia de las citocinas

Estas dos propiedades de las citocinas tienen consecuencias importantes desde el punto de vista clínico y terapéutico; suponga que se utiliza una citocina “X” para tratar una patología en particular, la administración terapéutica de dicha citocina podría generar numerosos efectos secundarios debido al pleiotropismo de la citocina. Por otra parte, debido a que las acciones de las citocinas son redundantes, una mutación en el gen que codifica una citocina en particular o el uso de un antogonista puede tener poco o ningún efecto pues existen otras citocinas que comparte sus efectos biológicos y podrían compensarla.

Las citocinas influyen en las acciones de otras citocinas

Una citocina puede estimular la síntesis de otra citocina generando una cascada, en este caso los efectos biológicos son inducidos por la última citocina. En otras ocasiones dos citocinas pueden actuar simultáneamente sobre una célula induciendo el mismo efecto (en forma sinérgica) (Figura 2) o dos citocinas pueden tener efectos opuestos al actuar sobre la misma célula (de manera antagónica).

Figura 2. Propiedades de las citocinas. Las citocinas pueden actuar en forma sinérgica o antagónica

Los efectos de una citocina pueden ser locales y/o sistémicos

En la mayoría de los casos las citocinas actúan sobre una célula cercana a la célula que secreta la citocina (acción paracrina). De hecho, se utiliza el término sinapsis inmunitaria ya que, por ejemplo, los linfocitos T secretan citocinas que tienen efecto sobre las células presentadoras de antígeno en el punto de contacto entre ambas células durante el reconocimiento del antígeno.  En otras ocasiones las citocinas actúan en forma autocrina pues los efectos biológicos se observan en la célula que secretó la citocina.

En las situaciones descritas anteriormente, los efectos biológicos son locales ya que se limitan al sitio donde se está generando la respuesta inmunitaria; sin embargo, cuando los niveles de una citocina en particular aumentan, ésta alcanza la circulación sanguínea y actúa sobre células que se encuentran lejos del sitio de producción (acción endocrina) generando efectos sistémicos.

Los efectos de las citocina se inician al unirse a un receptor

Las células que son blanco de la acción de una citocina deben expresar en su membrana plasmática receptores para la citocina. Estos receptores son glucoproteínas ancladas a la membrana plasmática de la célula blanco cuya función es transmitir una señal al interior de la célula que genera cambios en la expresión genética de la célula diana, lo que da lugar a la expresión de nuevas proteínas y a veces, a la proliferación de las células blanco. En muchos casos la expresión de estos receptores está controlada por señales externas tales como el reconocimiento del antígeno; esto significa que si el reconocimiento antigénico no ocurre, la célula diana no expresará el receptor y por ende no habrá efecto asociado a la citocina. En otros casos la célula expresa un receptor para la citocina pero éste es de muy baja afinidad por lo cual, en bajas concentraciones la citocina no tiene efecto sobre la célula; no obstante, cuando la célula recibe el estímulo apropiado la afinidad del receptor por la citocina aumenta y ésta puede así ejercer sus efectos biológicos sobre la célula. Un ejemplo de esto se observa con el receptor para IL-2 y la citocina IL-2. Tanto los linfocitos T vírgenes como los activados expresan el receptor para IL-2 pero solo los linfocitos T activados proliferan en respuesta a la IL-2 ya que la afinidad del receptor para IL-2 expresado en los linfocitos T activados es superior a la del receptor para IL-2 expresado por los linfocitos T vírgenes.

Por otra parte, las células blanco expresa un número relativamente bajo de receptores para citocina; sin embargo, este bajo número de receptores es suficiente para inducir una respuesta; probablemente debido a que la afinidad de estos receptores por sus ligandos (la citocina) es muy elevada.

Las citocinas pueden ser clasificadas según sus funciones

Las citocinas son un grupo heterogéneo de proteínas; sin embargo, es posible clasificarlas en cuatro grupos de acuerdo con sus principales acciones biológicas. En próximas entradas describiremos cada grupo y daremos las fuentes y funciones biológicas de algunas citocinas.