Chemokines zijn kleine signaaleiwitten die de chemotaxis (migratie) van cellen triggeren. Meestal zijn deze cellen immuuncellen. De chemokinen zijn dus verantwoordelijk voor de effectieve werking van het immuunsysteem.
Wat zijn chemokines?
Chemokinen zijn kleine eiwitten die tot de cytokinefamilie behoren. Ze zorgen ervoor dat cellen migreren. Dit zijn voornamelijk immuuncellen waarvan wordt aangenomen dat ze snel op de juiste locatie van een verwonding of infectie komen.
De chemokinen worden geproduceerd door de cellen, die ze zouden moeten aantrekken. Op het oppervlak van deze cellen bevinden zich receptoren waardoor de chemokinen zich kunnen aanmeren. De signaalmoleculen zijn onderverdeeld in inflammatoire en homeostatische chemokinen. In de meeste gevallen zijn de chemokinen inflammatoir. Ze trekken immuuncellen naar hun bestemming, die daar onmiddellijk ontstekingsprocessen in gang zetten om zich te verdedigen tegen infectie. Ontstekingschemokines worden altijd op de plaats van de verwonding of infectie geproduceerd door de daar aanwezige immuuncellen om verdere afweercellen aan te trekken.
Homeostatische chemokines worden constant geproduceerd, zelfs als er geen infectie is. Ze worden gebruikt om gezond weefsel te controleren. Chemokinen hebben een chemotactisch effect op immuuncellen zoals monocyten, macrofagen, keratinocyten, fibroblasten, bloedplaatjes, endotheelcellen, T-cellen, stomacellen, neutrofielen en dendritische cellen. Ze worden ook door deze cellen aangemaakt als signaalstoffen om zo nodig gelijkaardige cellen aan te trekken.
Anatomie en structuur
Chemokines zijn kleine eiwitketens met elk 75 tot 125 aminozuren. Aan het uiteinde van de keten bevinden zich een of twee cysteïneresiduen. Cysteïne is een zwavelhoudend aminozuur dat disulfidebruggen in het molecuul kan vormen. De cysteïneresiduen vormen nu sulfidebruggen binnen de eiwitketen.
Hoewel de aminozuursequentie binnen de eiwitten van de chemokinefamilie variabel is, blijft de tertiaire structuur voor alle chemokinen hetzelfde. Het hoofdlichaam is gevormd als een drie-strengs anti-parallelle plaat met een bètastructuur. De ketting eindigt bij het carboxy-uiteinde met een alfa-helix. Er zijn nu de cysteïneresiduen. Er zijn vier structuren waarin deze terminale cysteïneresiduen kunnen worden gerangschikt. Elke structuur symboliseert een familie van chemokinen. Zo kunnen twee cysteïneresiduen elkaar opvolgen. De overeenkomstige chemokinefamilie wordt de CC-familie genoemd. Als een ander aminozuur wordt geschakeld tussen de cysteïneresiduen, is het de CXC-familie. De CX3C-familie bevat twee cysteïneresiduen gescheiden door drie aminozuren.
Ten slotte is er een familie met een cysteïneresidu die bekend staat als de C-familie. Alle cysteïneresiduen vormen een sulfidebrug in de keten. De individuele chemokinefamilies hebben verschillende functies. De exacte structuur van de chemokinen is nog steeds niet helemaal duidelijk. De chemokinen hebben niet per se weefselvloeistof of bloed nodig om hun functie te vervullen. Ze kunnen hun signalen ook doorgeven via vaste structuren via concentratiegradiënten. Met de positieve lading van hun vele basische aminozuren binden ze zich aan een negatief geladen suikermolecuul (glycosaminoglucan) op het oppervlak van cellen. Het is nog niet duidelijk waarom ze hun functie verliezen als ze niet meer kunnen binden aan glycosaminoglucan.
Functie en taken
De belangrijkste functie van de chemokinen is om bepaalde immuuncellen naar de plaatsen in het lichaam te lokken die momenteel onderhevig zijn aan een hogere mate van afweer tegen infectieuze indringers. Dit maakt de immuunrespons effectiever. In de meeste gevallen zorgen ze er ook voor dat er aanzienlijke ontstekingsreacties ontstaan om de infectie af te weren. Ze worden op de plaats van de verwonding of infectie gegenereerd door de immuuncellen die daar al aanwezig zijn.
De nu aangetrokken cellen bewegen naar de hoogste concentratie van de chemokinen. De overeenkomstige chemokinereceptoren bevinden zich op hun oppervlak. De chemokinen binden zich aan deze receptoren en veroorzaken zo een migratie van de cellen naar de hoogste chemokineconcentratie. Elke chemokinefamilie bindt zich echter aan zijn eigen receptoren.De CC-familie zorgt voor de migratie van monocyten, lymfocyten en basofielen en eosinofielen. De CXC-familie is verantwoordelijk voor angiogenese (groei van bloedvaten). De CX3C-familie speelt een rol bij ontstekingsprocessen in het zenuwstelsel. Ten slotte activeren de C-chemokinen de CD8 T-cellen en NK-cellen (natural killer-cellen).
Uw medicatie vindt u hier
➔ Geneesmiddelen om het afweersysteem en het immuunsysteem te versterkenZiekten
Als de interactie van chemokinen en chemokinereceptoren wordt verstoord, werkt het immuunsysteem niet goed. Door een mutatie in de corresponderende receptor is het vaak niet langer een perfecte match voor chemokinen om te koppelen. Dit betekent dat immuuncellen in kritieke situaties niet meer kunnen worden aangetrokken.
Deze storing manifesteert zich vervolgens als een immuundeficiëntie. Het zogenaamde WHIM-syndroom, een speciale immuundeficiëntie, is terug te voeren op een chemokinereceptor defect. Deze ziekte manifesteert zich in terugkerende virale en bacteriële infecties. De patiënten vertonen een bijzondere gevoeligheid voor het humaan papillomavirus, waarvan de infectie wordt uitgedrukt als wratten. Het beenmerg zit vol met T-voorlopercellen, maar deze migreren niet naar de infectieplaatsen. Selectieve immuundeficiënties tegen bepaalde pathogenen zijn ook mogelijk. Als bijvoorbeeld een receptor voor een chemokine van de CC-familie is gemuteerd, is er een speciale gevoeligheid voor het West-Nijlvirus. Bij een mutatie zorgt dezelfde receptor ook voor erfelijke immuniteit tegen het HI-virus.
Bepaalde mutaties op het gebied van chemokinereceptoren kunnen ook gedeeltelijk verantwoordelijk zijn voor auto-immuunziekten of allergieën. De overproductie van bepaalde chemokines kan ook tot ziekte leiden. Het bleek dat de ontwikkeling van psoriasis (psoriasis) verband houdt met een overproductie van de CXC-chemokine IL-8. Reumatoïde artritis komt ook voor samen met een overproductie van IL-8. Atherosclerotische veranderingen zijn vaak het resultaat van overmatige ontstekingsprocessen, die soms worden veroorzaakt door verhoogde chemokine-activiteiten.
