Chemokines zijn kleine signalen eiwitten die chemotaxis (migrerende beweging) van cellen veroorzaken. In de meeste gevallen zijn deze cellen immuuncellen. Chemokines zijn dus verantwoordelijk voor de effectieve werking van de immuunsysteem.
Wat zijn chemokines?
Chemokines zijn klein eiwitten die tot de cytokinefamilie behoren. Ze zorgen ervoor dat cellen migreren. Dit zijn voornamelijk immuuncellen die snel de juiste plaats van verwonding of infectie moeten bereiken. De chemokinen worden geproduceerd door de cellen die ze ook moeten aantrekken. Op het oppervlak van deze cellen bevinden zich receptoren waardoor de chemokinen zich kunnen aanmeren. Het signaal moleculen zijn onderverdeeld in inflammatoire en homeostatische chemokinen. In de meeste gevallen zijn het inflammatoire chemokinen. Ze trekken immuuncellen naar de bestemming, die daar onmiddellijk ontstekingsprocessen activeren om zich te verdedigen tegen infectie. Ontstekingschemokinen worden altijd geproduceerd op de plaats van verwonding of infectie door de daar aanwezige immuuncellen om verdere afweercellen aan te trekken. Homeostatische chemokinen worden constant geproduceerd, zelfs als er geen infectie is. Ze dienen om gezond weefsel te controleren. Chemokines hebben een chemotactisch effect op immuuncellen als monocyten, macrofagen, keratinocyten, fibroblasten, bloedplaatjesendotheelcellen, T-cellen, stomatale cellen, neutrofiele granulocyten en dendritische cellen. Ze worden ook door deze cellen geproduceerd als signaalstoffen om zo nodig gelijkaardige cellen aan te trekken.
Anatomie en structuur
Chemokines zijn kleine eiwitketens van 75 tot 125 aminozuren elk. Aan het uiteinde van de ketting zijn er een of twee cysteïne residuen. cysteïne is een zwavel-met aminozuur dat disulfide kan vormen bruggen in het molecuul. De cysteïne residuen vormen nu sulfide bruggen binnen de eiwitketen. Hoewel de aminozuursequentie binnen de chemokinefamilie variabel is eiwitten, blijft de tertiaire structuur hetzelfde voor alle chemokinen. Het hoofdgedeelte is gevormd als een driestrengs antiparallel blad met bètastructuur. Aan het carboxy-uiteinde eindigt de ketting met een alfa-helix. Dit is waar de cysteïneresiduen zich nu bevinden. Er zijn vier structuren hoe deze terminale cysteïneresiduen kunnen worden gerangschikt. Elke structuur symboliseert een familie van chemokinen. Zo kunnen twee cysteïneresiduen direct achter elkaar volgen. De overeenkomstige chemokinefamilie wordt de CC-familie genoemd. Als een ander aminozuur wordt omgeschakeld 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 één cysteïneresidu, die de C-familie wordt genoemd. 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 vereisen niet noodzakelijk weefselvloeistof of bloed om hun functie uit te voeren. Ze kunnen hun signalen ook door vaste structuren doorgeven concentratie verlopen. Door dit te doen, binden ze zich met de positieve lading van hun vele fundamentele aminozuren naar een negatief geladen suiker molecuul (glycosaminoglucan) op het oppervlak van cellen. Waarom ze hun functie verliezen als ze niet langer aan glycosaminoglucan kunnen binden, is nog niet duidelijk.
Functie en taken
De belangrijkste functie van chemokinen is om specifieke immuuncellen aan te trekken naar plaatsen in het lichaam die momenteel onderhevig zijn aan een hogere mate van verdediging tegen infectieuze indringers. Dit maakt de immuunrespons effectiever. In de meeste gevallen zorgen ze er dus ook voor dat er significante ontstekingsreacties ontstaan om de infectie te bestrijden. Ze worden gegenereerd op de plaats van verwonding of infectie door de immuuncellen die daar al aanwezig zijn. De nu aangetrokken cellen bewegen naar de hoogste concentratie van chemokines. De overeenkomstige chemokinereceptoren bevinden zich op hun oppervlak. De chemokinen binden aan deze receptoren, waardoor de migratie van de cellen naar de hoogste cel wordt geactiveerd concentratie van chemokines. Elke chemokinefamilie bindt zich echter aan zijn eigen receptoren. Zo zorgt de CC-familie voor de migratie van monocyten, lymfocyten, en basofiele en eosinofiele granulocyten. De CXC-familie is verantwoordelijk voor angiogenese (groei van bloed schepen De CX3C-familie speelt een rol bij ontstekingsprocessen van de zenuwstelselTen slotte activeren C-chemokinen CD8 T-cellen en NK-cellen (natural killer-cellen).
Ziekten
Wanneer het samenspel tussen chemokinen en chemokinereceptoren wordt verstoord, wordt de immuunsysteem storingen. Door een mutatie van de corresponderende receptor is het vaak niet langer geschikt voor het koppelen van chemokinen. Dit betekent dat immuuncellen niet meer kunnen worden aangetrokken in beslissende situaties. Deze storing manifesteert zich vervolgens als een immuundeficiëntie. Het zogenaamde WHIM-syndroom, een specifieke immuundeficiëntie, is bijvoorbeeld te wijten aan een chemokinereceptor defect. Deze ziekte manifesteert zich in recidiverende virale en bacteriële infecties. Patiënten vertonen een bijzondere gevoeligheid voor humaan papillomavirus, waarvan de infectie zich manifesteert in de vorming van wratten. De beenmerg zit vol met T-precursorcellen, maar deze migreren niet naar de infectieplaatsen. Selectieve immuundeficiënties tegen bepaalde pathogenen zijn ook mogelijk. Mutatie van een receptor voor een chemokine van de CC-familie resulteert bijvoorbeeld in specifieke vatbaarheden voor West Nile virus Dezelfde receptor biedt echter, wanneer hij is gemuteerd, ook erfelijke immuniteit tegen hiv. Bepaalde mutaties in het chemokinereceptorgebied kunnen ook gedeeltelijk verantwoordelijk zijn voor autoimmuunziekten of allergieën. De overproductie van bepaalde chemokinen kan ook leiden aan ziekten. Bijvoorbeeld de ontwikkeling van psoriasis blijkt verband te houden met 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, soms veroorzaakt door verhoogde chemokine-activiteiten.
