Ответ на эти вопросы дают хемокины. Это маленькие белки, которые работают как система навигации: указывают клеткам, куда идти.
Что такое хемокины простыми словами
Представьте, что вы идёте по улице и чувствуете запах свежего хлеба. Чем ближе к пекарне, тем запах сильнее. Вы не видите её, но идёте туда, где запах гуще.
Примерно так действуют хемокины. Клетки, которым нужна помощь (например, повреждённая ткань), выделяют эти вещества. Они распространяются вокруг, создавая градиент: возле источника концентрация выше, вдали ниже. Иммунные клетки «чувствуют» разницу и движутся к источнику. Такое направленное движение называют хемотаксисом.
Так что если объяснить в одной фразе, что такое хемокины: это сигнальные белки, которые создают «дорожную карту» для движения клеток.
Хемокины небольшие: обычно 70-125 аминокислот. Их известно около пятидесяти.
Цитокины и хемокины: в чём разница
Термины часто путают. Всё просто: цитокины — большая семья сигнальных молекул, которые клетки используют для «разговора» друг с другом (интерлейкины, интерфероны, факторы некроза опухоли и другие). Хемокины — особая ветвь этой семьи с узкой специализацией: они в первую очередь управляют перемещением клеток.
Если цитокины — вся система оповещения города, то хемокины — дорожные указатели внутри неё.
Но границы условны: некоторые цитокины влияют и на движение клеток, а хемокины иногда участвуют и в других процессах.
Хемокины: классификация и характеристика
Названия хемокинов вначале кажутся шифром, но логика в них простая. Хемокины делят на четыре группы по расположению двух первых остатков цистеина (аминокислоты) в начале молекулы.
|
|
|
|
|---|---|---|
| Группа | Особенность строения | Где часто работают |
|
CC |
Два цистеина рядом |
Привлекают моноциты, лимфоциты и другие клетки |
|
CXC |
Между цистеинами одна аминокислота |
Нейтрофилы, лимфоциты, стволовые клетки |
|
CX3C |
Между цистеинами три аминокислоты |
Связан с клетками в тканях, в том числе в мозге |
|
XC |
Один цистеин |
Некоторые лимфоциты |
Буква L в названии («лиганд») означает сам хемокин, а буква R («рецептор») — его приёмник, например CCR5 или CXCR4.
Есть и другое деление по функции:
-
Воспалительные хемокины появляются при инфекции и травме, привлекая клетки к очагу.
-
Гомеостатические хемокины работают постоянно: направляют клетки в лимфатические узлы, помогают «размещать» их в нужных зонах.
Рецепторы хемокинов: как клетка «слышит» сигнал
Рецепторы хемокинов находятся на поверхности клеток. Большинство из них относится к семейству рецепторов, сопряжённых с G-белками. Когда хемокин связывается с рецептором, клетка получает команду: изменить форму, вытянуть «выступ» и двигаться в сторону сигнала.
Интересно, что система устроена гибко:
-
один хемокин может связываться с несколькими рецепторами;
-
один рецептор может «слушать» несколько хемокинов;
-
существуют «атипичные» рецепторы, которые не запускают движение, а связывают хемокины и убирают лишнее, как своеобразная «губка».
Благодаря такой избыточности система устойчива: если один путь не работает, другой отчасти подстрахует.
Где работают хемокины: от заживления до болезней
Иммунная защита. Хемокины приводят нейтрофилы и макрофаги к месту инфекции.
Развитие организма. Они направляют клетки при формировании органов и нервной системы.
Кроветворение. Сигнал CXCL12 и его рецептор CXCR4 удерживают стволовые клетки в костном мозге.
Заживление. Хемокины помогают собирать нужные клетки в области повреждения.
Болезни. Если система «навигации» работает слишком активно или не там, где нужно, она может участвовать в хроническом воспалении. В исследованиях обсуждается роль хемокинов при аутоиммунных заболеваниях, при росте и распространении некоторых опухолей. Рецепторы CCR5 и CXCR4 используются вирусом иммунодефицита человека для проникновения в клетки.
Именно поэтому хемокиновая система интересна для разработки лекарств. Например, препараты, блокирующие рецептор CCR5, применяются при ВИЧ-инфекции, а блокатор CXCR4 используется для «выхода» стволовых клеток из костного мозга перед их сбором. Это зарегистрированные лекарства, которые назначает только врач.
Пептиды и хемокиновая система
Хемокины — небольшие белки, и они относятся к «пептидной» части сигнальной биологии. Поэтому учёных интересует, можно ли воздействовать на эту систему с помощью пептидов.
Направленность действия
- Регенерация тканей и ангиогенез
- Восстановление суставов
- Противовоспалительное действие
Европейские научные источники
-
Annual Review of Immunology — Rot и von Andrian, обзор роли хемокинов во врождённом и адаптивном иммунитете, включая миграцию иммунных клеток и защиту организма от инфекций (Chemokines in Innate and Adaptive Host Defense: Basic Chemokinese Grammar for Immune Cells) (Annual Review of Immunology, международный научный журнал) (2004).
-
Chimia — Legler и Thelen, обзор химии, структуры, биологических функций и методов синтеза хемокинов (Chemokines: Chemistry, Biochemistry and Biological Function) (Chimia, Швейцария) (2016).
-
Nature — Müller и соавторы, исследование роли хемокиновых рецепторов CXCR4 и CCR7 в миграции опухолевых клеток и метастазировании рака молочной железы (Involvement of chemokine receptors in breast cancer metastasis) (Nature, международный научный журнал) (2001).
-
European Medicines Agency (EMA) — официальная информация о препарате Mozobil (плериксафор), блокирующем хемокиновый рецептор CXCR4 и применяемом для мобилизации стволовых клеток перед их сбором для трансплантации (Mozobil: European Public Assessment Report) (European Medicines Agency, Европейский союз).
Заключение
Хемокины — навигационная система организма. Они не «лечат» и не «разрушают» сами по себе, а направляют клетки туда, где они нужны. Различия между цитокинами и хемокинами, деление на группы CC, CXC, CX3C и XC, набор рецепторов — всё это часть одной логики: клеткам нужно вовремя оказаться в нужном месте.
Когда навигация даёт сбой, страдает баланс между защитой и повреждением. Поэтому хемокины и их рецепторы так активно изучают.
Пептиды в этой области остаются перспективным, но пока преимущественно исследовательским направлением. Если вы читаете о хемокинах в связи со здоровьем, обсуждайте выводы только с врачом, а не по отдельным публикациям.
