Citochine loro rilevamento e misurazione

Citochine: loro rilevamento e misurazione

Le citochine sono molecole chiave di segnalazione cellulare legate a malattie come il morbo di Alzheimer, l’artrite reumatoide e il cancro. Questo articolo passa in rassegna gli attuali metodi di rilevamento e misurazione delle citochine e ne illustra l’uso.

Cosa sono le citochine?

È una specie di proteina che viene prodotta attraverso cellule immunitarie e non immunitarie positive e ha un impatto sul sistema immunitario. Alcune di queste cellule chiave stimolano il sistema immunitario e altre lo rallentano. Possono anche essere prodotte in laboratorio e utilizzate per aiutare la struttura a combattere il cancro, le infezioni e altre malattie. Esempi di citochine sono le interleuchine, gli interferoni e i fattori di stimolazione delle colonie (filgrastim, sargramostim).

Perché studiare le citochine?

È noto da tempo che le citochine modulano lo sviluppo, l’attivazione e la maturazione delle cellule immunitarie, di solito attraverso un’azione autocrina (nella stessa cellula) o paracrina (in una cellula vicina). Tuttavia, queste cellule sono state implicate anche in molti stati patologici, il che le rende molecole importanti per il targeting terapeutico. Inoltre, processi fisiologici come l’invecchiamento sono associati a un’alterazione dell’espressione delle cellule, mentre l’eccessiva secrezione di citochine è stata recentemente osservata come causa di morte nella pandemia COVID-19 e in diversi studi di immunoterapia. Per questi motivi, la possibilità di rilevare e misurare accuratamente le citochine è fondamentale per comprendere il loro funzionamento e migliorare la vita dei pazienti.”

Citochine pro-infiammatorie

Citochine proinfiammatorie

La presenza di segnali di pericolo (DAMP) o di modelli patogeni (PAMP) viene percepita dalle cellule immunitarie attraverso i loro PRR.

Le cellule presenti nel tessuto infetto o leso, come i fagociti mononucleati residenti (macrofagi e cellule dendritiche) e i mastociti, sono le prime ad essere attivate dai segnali di pericolo. In risposta a questa attivazione, rilasciano istamina, citochine pro-infiammatorie e altri composti attivi che qui raggrupperemo sotto il termine generale di mediatori infiammatori. Le conseguenze funzionali di questa attivazione sono l’eliminazione dell’agente patogeno (ad esempio tramite fagocitosi) e/o la riparazione della lesione (rimodellamento della matrice extracellulare).

Fattori di complicazione

Una delle principali difficoltà nell’analisi delle citochine è la comprensione della loro modalità d’azione. Mentre alcune di queste cellule sono ridondanti (condividono la stessa funzionalità di altre cellule), altre sono pleiotropiche (hanno effetti diversi su diversi tipi di cellule), sinergiche (richiedono la presenza di altre cellule per esercitare la loro funzione) o antagoniste (si inibiscono a vicenda), il che deve sempre essere tenuto in considerazione quando si traggono conclusioni dai dati sperimentali.

Inoltre, diverse altre proprietà di queste cellule rendono difficile il loro studio. “Le citochine sono spesso espresse a concentrazioni picomolari molto basse, il che richiede test immunologici molto sensibili per il loro rilevamento”, spiega Anne Sloan, PhD, technical scientist di Cell Sciences. “Sono inoltre estremamente dinamiche, hanno un’emivita breve a causa della natura transitoria della maggior parte dei processi di secrezione delle citochine e possono presentare una segnalazione intracellulare altamente localizzata”.

Anche stabilire i livelli normali di citochine può essere problematico. “Quando si tratta di analizzare i dati, esiste una grande variabilità interindividuale nei livelli di citochine e nelle loro variazioni”, spiega Laurence Loi, product manager per gli immunodosaggi di Abcam.

Cosa sono le citochine

Funzione delle citochine

Le citochine sono messaggeri solubili che mediano la comunicazione tra le cellule del sistema immunitario. La comunicazione cellulare può essere assicurata sia da contatti cellula/cellula (ad esempio tramite molecole di adesione) sia da molecole. Tra queste: le citochine. Si tratta di glicoproteine a basso peso molecolare e con un’emivita molto breve. Infatti, l’attività di una citochina è assicurata dalla presenza, sulla superficie della cellula bersaglio, di specifici recettori: questi permettono di trasmettere il messaggio. Le citochine sono quindi mediatori e la loro produzione avviene principalmente in risposta alla presenza di un agente infettivo, come un virus o un batterio, o di uno dei loro costituenti. La produzione di citochine pro-infiammatorie consente, in particolare, di orientare la risposta immunitaria in base alla natura del segnale rilevato. Questi mediatori citochinici possono agire in modo sinergico o antagonistico.

Anomalie e patologie

Le malattie autoimmuni sono patologie che derivano da una disfunzione del sistema immunitario, che attacca i normali costituenti della cellula (il diabete di tipo 1, la sclerosi multipla o l’artrite reumatoide sono esempi delle malattie autoimmuni più comuni). È stato infatti dimostrato che le malattie autoimmuni presentano spesso un profilo di secrezione di citochine anomalo. Ad esempio, la produzione di IL-12 in assenza di infezioni può predisporre allo sviluppo di una malattia autoimmune.

Un’altra possibile conseguenza della secrezione anomala di citochine è la tempesta di cellule. Queste cellule sono molecole infiammatorie che vengono rilasciate dall’organismo quando viene attaccato da un agente patogeno. In linea di principio, agiscono solo localmente, ma a volte il sistema immunitario va in tilt e produce troppe citochine. Quando vengono rilasciate in tutto il corpo, causano danni ai tessuti. Questa risposta immunitaria è inappropriata: può causare uno shock settico ed essere fatale. Questa risposta immunitaria potrebbe essere coinvolta nella gravità della malattia SARS-CoV-2, COVID-19, che è emersa alla fine del 2019 in Cina e sta attualmente causando una pandemia mondiale.

Fonti:
  1. DiaSorin
  2. Gentaur
  3. Candida