Zytokine sind eine Gruppe von Proteinen, die am angeborenen und adaptiven Immunsystem beteiligt sind. Viele Arten von Zellen im Körper – nicht nur Zellen des Immunsystems – können Zytokine produzieren, und die Produktion wird im Allgemeinen durch die Anwesenheit eines Antigens stimuliert. Zytokine übertragen Signale von einer Zelle zur anderen, verändern das Zellverhalten auf verschiedene Weise und regulieren die Immunantwort des Körpers auf eine potenzielle Bedrohung – die ein Krankheitserreger wie ein Virus, Bakterium oder Parasit oder ein Toxin sein kann. In einigen Fällen findet eine unangemessene Zytokinproduktion als Reaktion auf etwas Harmloses statt, was zu einer allergischen Reaktion führt. Normalerweise werden Zytokinproteine nicht gebrauchsfertig gelagert, sondern bei Bedarf synthetisiert.
Die Rolle dieser Proteine bei der Immunantwort ist komplex. Ein einzelnes Zytokin kann mehrere verschiedene Zelltypen beeinflussen und mehr als eine Funktion erfüllen, während mehrere verschiedene Zytokine dieselbe Funktion erfüllen können. Verschiedene Zelltypen können unterschiedlich auf dasselbe Zytokin reagieren und Zytokine können auf verschiedene Weise miteinander interagieren – zum Beispiel könnte einer die Wirkung eines anderen hemmen; zwei zusammen könnten einen synergistischen Effekt erzeugen; und ein Zytokin kann die Produktion anderer stimulieren. Zytokine können die Zelle beeinflussen, die sie produziert hat – diese werden als autokrin bezeichnet – oder sie können benachbarte Zellen beeinflussen – diese werden als parakrin bezeichnet. Seltener können sie über den Blutkreislauf Zellen in einiger Entfernung beeinflussen – diese werden als endokrin bezeichnet.
Am angeborenen Immunsystem sind verschiedene Zytokine beteiligt. Chemokine beeinflussen die Bewegung von Immunzellen durch Chemotaxis und können diese Zellen an Verletzungs- oder Infektionsstellen anlocken. Tumornekrosefaktor alpha (TNF-α), Interleukin 1 (IL-1) und Interleukin 6 (IL-6), zusammenfassend als endogene Pyrogene bekannt, verursachen Fieber und eine entzündliche Reaktion auf eine Infektion, indem sie die Temperaturkontrolle im Hypothalamus beeinflussen und den Abbau fördern von Fett und Protein, um Wärme zu erzeugen; sie stimulieren auch die Produktion von Chemokinen. Interferone haben eine Vielzahl von Funktionen, einschließlich der Verhinderung der Virusreplikation und der Aktivierung von Makrophagen und NK-Zellen. Interleukin 10 (IL-10) hat dagegen eine im Wesentlichen hemmende Wirkung auf die Immunantwort.
Andere Arten von Zytokinen spielen eine Rolle im adaptiven Immunsystem. Interleukine 2, 4 und 5 (IL-2, IL-4 und IL-5) stimulieren das Wachstum und die Entwicklung einer Vielzahl von Immunzellen. Der Transforming Growth Factor Beta (TGF-β) hat hauptsächlich eine hemmende Funktion, beeinflusst die Vermehrung verschiedener Immunzellen und reduziert auch das Fieber, indem er die Wirkung endogener Pyrogene blockiert. Interferon-gamma (IFN-γ) ist sowohl bei der angeborenen als auch bei der adaptiven Immunantwort aktiv.
Im Knochenmark spielt eine weitere Gruppe von Zytokinen eine wichtige Rolle. Diese Gruppe stimuliert die Hämatopoese – das Wachstum und die Reifung von Knochenmark-Leukozyten in verschiedene Typen. Beispiele sind Interleukine 3 und 7 (IL-3 und IL-7) und Kolonie-stimulierende Faktoren (CSF).
Obwohl diese Proteine eine wichtige Rolle bei der Koordination der Immunantwort spielen, um Bedrohungen zu beseitigen, können sie manchmal durch Krankheitserreger verursachte Zustände verschlimmern oder selbst Krankheiten verursachen. Eine übermäßige Produktion von Zytokinen, möglicherweise als Reaktion auf einen neuen und unbekannten Krankheitserreger, kann zu einem sogenannten Zytokinsturm führen, der schwere und lebensbedrohliche Gewebeentzündungen verursachen kann. Es wurde vermutet, dass die hohe Sterblichkeitsrate während der Grippepandemie von 1918 eher auf diesen Effekt als auf die direkten Auswirkungen des Virus selbst zurückzuführen war. Andere damit verbundene Probleme sind toxischer Schock, Allergien und Autoimmunerkrankungen. Einige Krebszellen produzieren Zytokine, die ihr Wachstum stimulieren.