CITOCINAS

 

Introducción Generalidades
Respuesta inmune

Grupos

Interleucinas Factores de necrosis tumoral
Factores estimuladores de colonias
Interferones Quimiocinas
Metodología Utilidades  diagnósticas
Bibliografía Consultas


Introducción

     Grupo de proteínas y péptidos que actúan como reguladores humorales sistémicos a muy bajas concentraciones (picogr/mL), modulando la actividad de un amplio número de tipos celulares.
     Producidas por cualquier tipo de célula cuando es estimulada convenientemente (destacan en especial los Macrófagos y Linfocitos T), intervienen como mediadores de la respuesta inmunológica e inflamatoria, como factores de crecimiento y diferenciación (sobre todo de células hematopoyéticas), y participan en la apoptosis, reparación tisular (sobre todo por angiogénesis) y fibrosis celular.

Generalidades

     Su síntesis es temporalmente breve y transitoria, derivada de un proceso de activación celular, y su producción cesa al desaparecer el estímulo activador. Si bien pueden ejercer su efecto a distancia como las hormonas (aunque su espectro de acción es mucho más amplio que el de éstas), por lo general, actúan de forma local mediante un mecanismo autocrino (sobre la misma célula), paracrino (sobre células vecinas), yuxtacrino (sobre células vecinas pero interactuando intercelularmente) o retrocrino (sobre la misma célula o sobre células vecinas, pero a través de formas solubles de ciertos receptores de membrana),

por medio de receptores de membrana capaces de convertir una señal extracelular en intracelular.

     El efecto que ejercen las diferentes citocinas sobre las células diana puede ser redundante o coincidente (p.ej. IL-1, IL-6 y TNF-
a), pleiotrópico (múltiples efectos de una misma citocina según el tejido involucrado), sinérgico o agonista, antagonista, o dependiente de otras circunstancias contextuales (concentración, estado de la célula diana, presencia de otras citocinas, según secuencia temporal de actuación con respecto a otras citocinas…).

Respuesta inmune

     A groso modo, y teniendo en cuenta los 2 tipos celulares
mayormente involucrados en la producción de citocinas y sus principales efectos, los Macrófagos (en respuesta a endotoxinas y peptidoglucanos bacterianos, ARNviral e/o IFN-
g median la inmunidad innata e inflamación por medio de citocinas como la IL-1, IL-12 y TNF-a, y los Linfocitos T (en respuesta a antígenos proteicos propios o extraños) median la inmunidad adaptativa y la proliferación y diferenciación de clones de Linfocitos, por medio de citocinas como la IL-2, IL-4 e IL-5. Los primeros pueden ser inhibidos por los Corticosteroides y los últimos por la Ciclosporina y el Tacrolimus. Además, ciertas citocinas son capaces de regular, modular y favorecer una determinada respuesta (en detrimento de otra) a un estímulo adecuado por interacción con las células productoras de éstas, como así ocurre, p. ej., con la IL-10 e IL-13 que inhiben la respuesta inmune celular debida a las células LTh1 y con el IFN-g, IL-12 e IL-18 que inhiben la respuesta inmune humoral debida a las células LTh2.

Grupos

     Las citocinas pueden dividirse en función de su origen, estímulo y efectos biológicos en 5 grupos:
     * Interleucinas
     * Factores de necrosis tumoral
     * Factores estimuladores de colonias
     * Interferones
     * Quimiocinas

Interleucinas   

     * IL-1: Es proinflamatoria. Se divide en IL-1a, que actúa a nivel intracelular y no se detecta en suero, IL-1b, capaz de activar Linfocitos T, Macrófagos y Células del endotelio vascular e IL-1RA, que es antagonista del receptor de la IL-1, compitiendo con la IL-1a e IL-1b por su receptor (por lo que tiene carácter inhibidor de sus acciones). Las principales células productoras son, entre otras, los Macrófagos.
    
* IL-2: Promueve la proliferación de células T (LTh0 --> LTh1; inmunidad celular). Ejerce su acción a través de un receptor de membrana formado por 3 subunidades (
a, b y g). Tras su acción se libera y solubiliza la fracción a (p55), como sIL-2R, que compite con el receptor por la IL-2, disminuyendo su biodisponibilidad. Las principales células productoras son, entre otras, los Linfocitos LTh0 activados y los LTh1.
     * IL-3: Estimula el crecimiento y diferenciación de las células precursoras hematopoyéticas.
Las principales células productoras son, entre otras, los Linfocitos T.
     
* IL-4: Promueve la proliferación de células T (LTh0 --> LTh2; inmunidad humoral) y la activación, proliferación y diferenciación de los Linfocitos B. Al igual que la IL-2, al unirse a su receptor se solubiliza una cadena
a de éste, como sIL-4R, la cual disminuye su biodisponibilidad. Las principales células productoras son, entre otras, los Linfocitos Th0 activados y los Mastocitos.
     
* IL-5: Activación, proliferación y diferenciación de Linfocitos B, y principal factor regulador de la eosinofilia (por esto en algunos tumores productores de IL-5 aparece una franca eosinofilia).
Las principales células productoras son, entre otras, los Linfocitos Th2 y los Mastocitos.
     
* IL-6: Principal regulador de la respuesta inmunológica y de reacciones de fase aguda, interviene también en la hematopoyesis. Actúa a través de un receptor formado por 2 subunidades (R-IL-6 y gp130). Ambas subunidades se solubilizan tras unirse la IL-6, como sIL-6R y gp130 soluble, pero mientras el sIL-6R actúa como agonista de la IL-6, el gp130 soluble actúa como antagonista y reduce su biodisponibilidad. Tiene propiedades proinflamatorias y antiinflamatorias, predominando (al igual que otras citocinas que se unen al receptor gp130) la acción antiinflamatoria.
Las principales células productoras son múltiples y de muy diferentes tipos, destacando los Macrófagos activados, Monocitos, Fibroblastos y las Células del endotelio vascular.
     
* IL-7: Estimula el desarrollo de Linfocitos pre-B y pre-T, y aumenta la producción de LT8 y células NK (las 2 células con actividad anti-tumoral).
Las principales células productoras son, entre otras, las Células del Timo, Médula ósea y Queratinocitos.
     
* IL-8: Moviliza (factor quimiotáctico) y activa a los Neutrófilos, estimulando la fagocitosis. Es también angiogénico.
Las principales células productoras son, entre otras, los Monocitos.
     
* IL-9: Es un mitógeno, induciendo la proliferación de Linfocitos T. Ha sido implicada en el desarrollo de tumores de células T.
     
* IL-10: Tiene efecto antiinflamatorio. Inhibe la expresión de IFN-
g e IL-2 por parte de los LTh1, y la síntesis de IL-1, IL-6 y TNF-a por parte de los Macrófagos. Es también co-estimulador del crecimiento de varias células hematopoyéticas, incluyendo Linfocitos B y T. Las principales células productoras son, entre otras, los Linfocitos Th2.
     
* IL-11: Efectos antiinflamatorios, disminuyendo la síntesis de IL-1 y TNF-
a por parte de los Macrófagos. Induce la producción de las proteínas de fase aguda por las células Hepáticas (junto con la IL-6), actúa sobre el desarrollo de células hematopoyéticas y protege y regenera las células epiteliales intestinales. Tiene escaso efecto sobre Linfocitos. Las principales células productoras son, entre otras, las Células de la Médula ósea y Mesenquimales.
     
* IL-12: Induce la síntesis de IFN-
g e IL-2 por los LTh1 e inhibe la producción de IL-4, IL-5 e IL-10 por los LTh2. Además activa las células NK y aumenta la expresión de receptores para la IL-18. Las principales células productoras son, entre otras, los Linfocitos B.
     
* IL-13: Estimula e incrementa la producción de citocinas por los LTh2, e inhibe las citocinas proinflamatorias sintetizadas por los LTh1 y Macrófagos, y factores quimiotácticos secretados por Monocitos y Linfocitos B. Induce la expresión de CD23 en Linfocitos B, Eosinófilos y Macrófagos. Del cribaje proteolítico del CD23 se solubilizan varias proteínas, denominadas todas ellas como sCD23, que son capaces de actuar como citocinas y regular la respuesta inmune (se consideran citocinas multifuncionales). Las citocinas sCD23 se han relacionado con una amplia variedad de enfermedades como las alérgicas (por su importante papel en la síntesis de IgE por parte de los Linfocitos B), artritis reumatoide, rinitis, hepatitis y diversas hemopatías (tienen valor pronóstico en la leucemia linfática crónica).
Las principales células productoras son, entre otras, los Linfocitos Th2 y Mastocitos.
     
* IL-14: Factor de crecimiento de elevado peso molecular de los Linfocitos B. Muestra una elevada homología con el factor Bb del sístema del complemento (vía alternativa).
     
* IL-15: Actividad biológica similar a la IL-2, pero actuando sobre células diana distintas. Su receptor es igual al de la IL-2, salvo por su cadena
a que es distinto.
     
* IL-16: Es proinflamatoria. También denominada factor quimioatrayente de Linfocitos, aumenta la expresión de receptores para la IL-2 en Linfocitos B y T, células NK, Macrófagos y Monocitos.
Las principales células productoras son, entre otras, los Linfocitos T8 activados.
     
* IL-17: Aumenta la expresión de moléculas ICAM-1 en la membrana de Fibroblastos y estimula la secreción de IL-6, IL-8 y G-CSF por parte de Células epiteliales, Endoteliales y Fibroblastos.
Las principales células productoras son, entre otras, los Linfocitos T4 estimulados.
     * IL-18: Acción similar a la IL-12 con la que actúa sinérgicamente. Es la mayor inductora de la producción de IFN-
g. Las principales células productoras son, entre otras, los Macrófagos activados.

Factores de necrosis tumoral

     * TNF-a: También denominado Caquectina. Tiene efecto anti-tumoral (por 2 mecanismos: necrosis hemorrágica del tumor [es anti-angiogénico] y por aumento de la inmunidad anti-tumoral [en sinergia con el IFN-g]), y actúa como mediador en el desarrollo del shock séptico y de la caquexia en enfermedades crónicas. Además activa potentemente a los Macrófagos, estimula la producción de citocinas por muchos tipos celulares e incrementa la permeabilidad vascular. Las principales células productoras son, entre otras, los Macrófagos, Monocitos y los Linfocitos T.
    
* TNF-
b: También denominado Linfotoxina. Tiene actividad citotóxica sobre algunos tipos tumorales, mediado solo por necrosis hemorrágica. Las principales células productoras son, entre otras, los Linfocitos T activados.

Factores estimuladores de colonias

     * GM-CSF: Estimula de forma preferencial la formación de células de Granulocitos y Monocitos, y en menor medida de eosinófilos. En combinación con la Eritropoyetina interviene en el desarrollo de los Eritrocitos. Las principales células productoras son, entre otras, los Linfocitos Th1 y Th2, y Macrófagos.
    
* G-CSF: Interviene tardíamente en la hematopoyesis induciendo de forma específica la formación de colonias de Granulocitos. Las principales células productoras son, entre otras, los Monocitos, Células endoteliales y epiteliales.
    
* M-CSF: Interviene tardíamente en la hematopoyesis induciendo de forma específica la formación de colonias de Monocitos. Las principales células productoras son, entre otras, los Monocitos, Células endoteliales y Fibroblastos.

Interferones

     Constituidos por un amplio grupo de proteínas caracterizadas por tener una potente acción antiviral y antineoplásica, así como por su efecto regulador de las células del sistema inmune. Estan:
    
* IFN-
a: Formado por una familia de unas 14 proteínas, tiene actividad antiviral y estimula la expresión celular del CMH de clase I. Al igual que el IFN-b, ambos se unen al mismo receptor, por lo que se les denomina IFN tipo I. Las principales células productoras son, entre otras, los Macrófagos y Linfocitos B.
    
* IFN-
b: IFN tipo I, con cierta homología estructural y funcional al IFN-a. Las principales células productoras son, entre otras, los Fibroblastos y Células epiteliales.
    
* IFN-
g: Actúa sobre un receptor distinto a los anteriores, por lo que también se le denomina IFN tipo II. Interviene en la activación de Macrófagos, células NK, LT8 y LAK, induce la expresión celular del CMH tipo I y II e intensifica la secreción de mediadores de inflamación en muchos tipos celulares. Además, incrementa la expresión de la subunidad a del receptor para la IL-2 y actúa sinérgicamente con el TNF-a como anti-tumoral. Las principales células productoras son, entre otras, los Linfocitos T activados y células NK.

Quimiocinas

     Citocinas de pequeño tamaño mediadoras de la inflamación por inducir la quimiotaxis y activación celular de muchos tipos celulares. Actúan a nivel de receptores pertenecientes a la superfamilia de receptores que se unen a la proteína G. Generalmente no inducen la producción de otras citocinas, no generan fiebre ni son reactantes de fase aguda. Se dividen en 4 familias:
    
*
a-quimiocinas o CXC: Está formada por 2 subgrupos. El 1º de ellos es quimioatractor y activador de los neutrófilos (al igual que la IL-8); el 2º es quimioatractor y activador de muchos tipos celulares (Monocitos, Linfocitos T y B, Células dendríticas, células NK, Eosinófilos…). Muchos tipos celulares del organismo son productoras de estas Quimiocinas.
    
*
b-quimiocinas o CC: Entre otras, forman parte de esta familia el MIP (que actúa sobre Macrófagos), RANTES (sobre Linfocitos T) y Eotaxin (sobre LTh2 y Eosinófilos). Son quimiotácticos y modulan la apoptosis, entre otros efectos.
     *
g-quimiocinas o C: Formadas por la Linfotactina y el SCM-1 (motivo C solitario). Activan e inducen la quimiotaxis de Linfocitos T y células NK.
     *
d-quimiocinas o CX3C o CXXXC: Familia formada por un solo miembro, la Fractalquina o Neurotactina. Es la única quimiocina de membrana. Está implicada en la adherencia y quimiotaxis de Monocitos y Linfocitos T. Las principales células portadoras de esta quimiocina son las Células endoteliales.

Metodología

   Las metodologías mas empleadas en la detección de citocinas actualmente son los inmunoensayos, ya sean ELISA en microplaca, o ensayos automatizados para algunos autoanalizadores. También existe un test para la interleucina 6 en tira inmunorreactiva con un punto de corte fijo. La sensibilidad y especificidad analítica de la mayoría de estas técnicas son elevadas, permitiendo detectar niveles inferiores incluso al pg/mL, pero su gran problema actual es su falta de estandarización.
   Hay que tener en cuenta también que las muestras de sangre deben de procesarse rápidamente, tanto para evitar la producción de citocinas por parte de las células sanguíneas, como para evitar la degradación enzimática de las mismas.
   Asímismo, los actuales avances en bioinformática están permitiendo el desarrollo de arrays que facilitan la detección de varias citocinas por pocillo de la placa de ensayo, con un sistema de detección especial de la señal luminiscente que ofrece la resolución necesaria para discriminar las lecturas independientes de cada citocina.
   El empleo de la citometría de flujo permite identificar mediante el empleo de marcadores de superficie específicos, células individuales en las que podemos examinar la expresión de una o varias citocinas (diferenciación entre linfocitos Th1 y Th2, ...).

Utilidades  diagnósticas

   En la actualidad existen diferentes propuestas con futuro en el empleo de las citocinas como herramienta pronóstica y diagnóstica.
   El conocimiento detallado de muchos de los procesos fisiopatológicos en los que intervienen, así como el desarrollo de técnicas analíticas para su detección, nos permiten elaborar múltiples hipótesis sobre su empleo como marcadores con una elevada sensibilidad.
   Algunos de estos planteamientos parecen haber llegado a un punto sin salida, es posible que ello se deba a que la relación entre la detección de estas citocinas  no sea, actualmente, extrapolable a su actividad biológica real. Sin embargo, en otros casos los actuales estudios nos ofrecen mejores esperanzas de futuro.
   En general, tienen interés en procesos infecciosos e inflamatorios y cancerosos, por su implicación como mediadores del sistema inmune, factores de crecimiento celular e inhibición de la apoptosis. Al respecto, hay diversos estudios que nos hablan de:
        * El elevado valor predictivo negativo del TNF-
a, para infecciones por M. tuberculosis en inmunodeprimidos.
        * La detección precoz de la sépsis bacteriana mediante la IL6 (en puertas de urgencias y UCIs), en 1-3 horas, frente a la PCR o la Procalcitonina. Aunque, hoy por hoy, no existe consenso en el empleo de un punto de un corte adecuado.
        * El empleo de la IL8 en orina, para la discriminación de bacteriuria relevante de la contaminación, debido a la producción local de la misma.
        * La valoración de la IL6 e IL8 en el rechazo en el trasplante cardíaco, como alternativa a la biopsia endomiocárdica.
        * La relación de la elevación precoz de los niveles de sICAM-1 e IL6 en el sídrome isquémico agudo coronario.
        * El uso del TNF-
a en patologías reumáticas destructivas básicas como la artritis reumatoide y las espondiloartropatías, debido al paralelismo de las mismas con procesos tumorales y al empleo de fármacos anti-TNF-a para su tratamiento. Aunque parece ser que sus niveles no se corresponden demasiado con el estadio de la enfermedad y el seguimiento de la terapia.
        * El empleo del la IL6 como diferenciador de gammapatías monoclonales benignas y malignas, o de ambos con pacientes sin estas alteraciones, ya que actúa como factor de crecimiento de células de procesos linfoproliferativos de células B. Pero no nos ofrece ninguna ventaja aparente con respecto al arsenal diagnóstico actual.
        * IL6, IL4, IL10, TNF-
a y diversos factores de crecimiento (fibroblástico, insulinoide, ...), en una gran variedad de procesos metastáticos.
        * El empleo del cociente entre sRANKL/Osteoprotegerina como valoración de los procesos de resorción (aumento) y formación (disminución) ósea, ya que son marcadores solubles que se encuentran sobreexpresados en estas situaciones. Aunque no está claro que la valoración de los mismos posea una correcta relación con su actividad biológica.

   Hoy en día, el empleo de las citocinas como marcadores analíticos de pronóstico, diagnóstico y seguimiento no está ni mucho menos generalizado, siendo todavía (y en dichos sentido) sus posibilidades futuras una incógnita. Por ello su desarrollo en el campo de la investigación, es por ahora el mas frecuentado.

Bibliografía

     * III Curso sobre Citocinas: Del Laboratorio a la Clínica. Volumen III.
 
Editor X. Filella, R. Molina y A.M. Ballesta. Libro de ponencias. Facultad de Medicina. Universitat de Barcelona. 2002.
     *
Las quimiocinas: citoquinas proinflamatorias y reguladoras del tráfico celular.
 
Nanay F. Cano, Carlos J. Montoya. IATREIA/Vol. 14/No 1/Marzo/2001.
     * The Immunotech Cytokine Product Line. Cytokine Molecules.
 
Bulletin 3045. Documentación interna de Beckman Coulter. Immunoanalysis 2001.
      * Early increase in levels og soluble inter-cellular adhesion molecule-1 (sICAM-1), potencial risk factor for the acute coronary syndrom.
O'Malley T., Ludlam C.A., Riemermsa R.A., Fox K.A. Europ Heart Journal; 22(14):1226-1234, 2001.

Consultas

Adrián Martinavarro Domínguez  
(FIR-4, y especialista en Microbiología)
José Vicente Marcos Tomás
(Facultativo especialista en Análisis Clínicos)

 


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