Le citochine sono un gruppo di proteine coinvolte nel sistema immunitario innato e adattativo. Molti tipi di cellule del corpo, non solo le cellule del sistema immunitario, possono produrre citochine e la produzione è generalmente stimolata dalla presenza di un antigene. Le citochine trasportano segnali da una cellula all’altra, alterano il comportamento cellulare in vari modi e regolano la risposta immunitaria del corpo a una potenziale minaccia, che potrebbe essere un agente patogeno, come un virus, un batterio o un parassita o una tossina. In alcuni casi, la produzione inappropriata di citochine avviene in risposta a qualcosa di innocuo, con conseguente reazione allergica. Di solito, le proteine delle citochine non vengono immagazzinate già pronte, ma vengono sintetizzate quando necessario.
Il ruolo di queste proteine nella risposta immunitaria è complesso. Una singola citochina può influenzare diversi tipi di cellule e può svolgere più di una funzione, mentre diverse citochine diverse possono svolgere la stessa funzione. Diversi tipi di cellule possono rispondere in modo diverso alla stessa citochina e le citochine possono interagire tra loro in vari modi: ad esempio, una potrebbe inibire gli effetti di un’altra; due insieme potrebbero produrre un effetto sinergico; e una citochina può stimolare la produzione di altre. Le citochine possono influenzare la cellula che le ha prodotte – queste sono conosciute come autocrine – o possono influenzare le cellule vicine – queste sono conosciute come paracrine. Meno comunemente, potrebbero influenzare le cellule a una certa distanza attraverso il flusso sanguigno – queste sono conosciute come endocrine.
Diverse citochine sono coinvolte nel sistema immunitario innato. Le chemochine influenzano il movimento delle cellule immunitarie mediante la chemiotassi e possono attrarre queste cellule nei siti di lesione o infezione. Il fattore di necrosi tumorale alfa (TNF-α), l’interleuchina 1 (IL-1) e l’interleuchina 6 (IL-6), noti collettivamente come pirogeni endogeni, causano febbre e una risposta infiammatoria all’infezione influenzando il controllo della temperatura nell’ipotalamo e favorendo la rottura di grassi e proteine per generare calore; stimolano anche la produzione di chemochine. Gli interferoni hanno una varietà di funzioni, inclusa la prevenzione della replicazione virale e l’attivazione di macrofagi e cellule NK. L’interleuchina 10 (IL-10), al contrario, ha un effetto essenzialmente inibitorio sulla risposta immunitaria.
Altri tipi di citochine svolgono un ruolo nel sistema immunitario adattativo. Le interleuchine 2, 4 e 5 (IL-2, IL-4 e IL-5) stimolano la crescita e lo sviluppo di una varietà di cellule immunitarie. Il fattore di crescita trasformante beta (TGF-β) ha una funzione principalmente inibitoria, influenzando la moltiplicazione di varie cellule immunitarie e riduce anche la febbre bloccando l’azione dei pirogeni endogeni. L’interferone gamma (IFN-γ) è attivo sia nella risposta immunitaria innata che in quella adattativa.
Nel midollo osseo, un altro gruppo di citochine svolge un ruolo importante. Questo gruppo stimola l’ematopoesi, la crescita e la maturazione dei leucociti del midollo osseo in diversi tipi. Esempi sono le interleuchine 3 e 7 (IL-3 e IL-7) e i fattori stimolanti le colonie (CSF).
Sebbene queste proteine svolgano un ruolo vitale nel coordinare la risposta immunitaria per eliminare le minacce, a volte possono aggravare le condizioni causate da agenti patogeni o causare malattie stesse. L’eccessiva produzione di citochine, forse in risposta a un patogeno nuovo e sconosciuto, può provocare quella che è nota come tempesta di citochine, che può causare un’infiammazione dei tessuti grave e pericolosa per la vita. È stato suggerito che l’alto tasso di mortalità durante la pandemia influenzale del 1918 fosse dovuto a questo effetto piuttosto che agli effetti diretti del virus stesso. Altri problemi correlati includono shock tossico, allergie e malattie autoimmuni. Alcune cellule cancerose producono citochine che aiutano a stimolare la loro crescita.