免疫学第七章 细胞因子、CD及粘附分子(定稿).ppt

第七章细胞因子 CD及粘附分子 一 掌握细胞因子的概念 二 熟悉细胞因子的共同特性及生物学作用 三 熟悉细胞因子的分类掌握IL 1 IL 2 IFN TNF TGF 的功能熟悉IL 4 6 10 12 IFN CSF的功能四 熟悉细胞因子的双重作用五 了解细胞因子的实践意义六 掌握白细胞分化抗原 细胞粘附分子的概念七 熟悉CD分子的功能八 了解细胞粘附分子的分类 特性和功能 7 1 1概念细胞因子 Cytokine CK 是由活化的免疫细胞细胞 单核 T B NK 和间质细胞 血管内皮细胞 表皮细胞 纤维母细胞 分泌的具有生物活性的小分子蛋白物质的统称 7 1概述 1 根据来源 单核因子 淋巴因子等2 根据结构和功能 白细胞介素 干扰素 集落刺激因子 肿瘤坏死因子 趋化性细胞因子 生长因子 细胞因子的命名 1 通过结合靶细胞表面的相应受体后发挥生物学功能 2 以自分泌 旁分泌或内分泌的方式发挥作用 细胞因子的作用方式 7 1 2细胞因子的种类 根据结构和功能 细胞因子分6类 一 白细胞介素 interleukin IL 原指由白细胞产生又在白细胞间起调节作用的CK 现指一类分子结构和生物学功能已基本明确 具有重要调节作用而统一命名的CK 如 单核巨噬细胞IL 1TH1细胞IL 2TH2细胞IL 4 5 6目前已知IL有IL1 IL 35 二 集落刺激因子 colonystimulatingfactor CSF 概念 一类能刺激骨髓多能造血干细胞和不同发育分化阶段的造血祖细胞增殖分化 在半固体培养基中形成细胞集落的细胞因子 分类 粒细胞CSF G CSF 巨噬细胞CSF M CSF 粒细胞和巨噬细胞CSF GM CSF 多集落刺激因子 multi CSF IL 3 刺激红细胞的红细胞生成素 erythro poietin Epo 刺激造血干细胞的干细胞因子 stemcellfactor SCF 刺激胚胎干细胞的白血病抑制因子 leukemiainhibitoryfactor LIF 三 干扰素 interferon IFN 1 概念病毒等干扰素诱生剂作用于细胞后产生的一种具有干扰病毒复制 抗肿瘤和参与免疫调节等功能的糖蛋白 2 种类及功能 1 概念能使肿瘤组织发生出血性坏死的细胞因子 四 肿瘤坏死因子 tumornecrosisfactor TNF 2 分型及功能 1 TNF 活化的单核 巨噬细胞产生 2 TNF 活化的T细胞产生 恶液质素 淋巴毒素 LT TNF生物学功能 低浓度 1 引起血管内皮细胞表达黏附分子ICAM 1 2 促进MHC 表达3 直接杀伤肿瘤细胞高浓度 1 引起发热2 诱导肝脏合成急性期蛋白3 抑制造血干细胞的分裂4 引起恶病质5 介导内毒素引起的休克 概念 由白细胞与造血微环境中的基质细胞分泌 可结合在内皮细胞的表面 具有对中性粒细胞 单核细胞 淋巴细胞 嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞的趋化和激活活性 五 趋化因子 chemokine 概念 是一类主要具有刺激细胞生长功能的细胞因子 TGF 1 细胞来源 T B细胞 巨噬细胞及肿瘤细胞等 2 生物学功能 免疫抑制调节剂 1 抑制T细胞增殖和细胞因子产生 2 抑制B细胞增殖和T细胞依赖性多克隆抗体的产生 3 抑制NK细胞活化和IL 2的LAK细胞诱导作用 4 抑制M 活化和前炎性细胞因子产生 5 抑制多种细胞增殖 如内皮细胞 上皮细胞和平滑肌细胞 但促成纤维细胞增殖 加速伤口愈合 6 某些肿瘤细胞分泌TGF 可逃避免疫应答 六 生长因子 growthfactor GF 7 1 3细胞因子的作用特点 1 理化特性1 低分子量 15 30KD之间 2 糖蛋白3 多以单体形式存在4 单拷贝基因 1 激活的细胞产生的 多数细胞因子是由抗原 丝裂原或其他刺激细胞激活的 2 多细胞来源 一种细胞因子可由多种细胞在不同条件下产生 如IL 1由单核 B NK 成纤维细胞分泌 3 瞬时性 自限性 因为无细胞因子前体贮存 刺激结束后细胞因子的产生随即停止 2 产生特点 1 需与靶细胞上高亲和力细胞因子受体特异结合后 才发挥效应 2 微量高效性 在10 12mol L水平就能发挥显著的生物学效应 3 非特异性 对靶细胞发挥生物学作用为非抗原特异性且不受MHC限制 4 局限性 天然细胞因子大多是在近距离发挥局部作用 自分泌和旁分泌 3 生物学特点 5 多效性 重叠性 拮抗性和协同性多效性 单一CK对多种靶细胞发挥作用产生多种不同的生物学效应 IL 6可诱导B细胞产生抗体 诱导肝细胞产生急性期蛋白 重叠性 不同的CK可作用于同一靶细胞产生相同的生物学活性 IL 2 4 7 9 12均可维持和促进T细胞增殖 拮抗性一种CK抑制其他CK的功能协同性一种CK增强其他CK的功能 6 细胞因子的网络特性细胞因子相互诱生IL 1诱生IL 2 IL 2诱生TNF等细胞因子调节细胞因子受体的表达IL 1可促进IL 2受体的表达细胞因子之间生物活性的相互影响拮抗性和协同性 7 2细胞因子的受体 细胞因子受体均由3个功能区组成 膜外区 细胞因子结合区 跨膜区 疏水性氨基酸富有区 膜内区 信号传导区 共用链 有些细胞因子受体共同使用一条多肽链 如IL 3 IL 5和GM CSF共同使用同一 链 由于在受体水平存在相似性 会使用共同的信号传导途径 发挥类似的效应 重叠性 分为五个受体家族 一 型造血细胞因子受体家族 HCR 成员 大部分细胞因子如IL 2 3 4 5 6 7 9等的受体均属于这一家族 结构特点 胞膜外区有两个不连续的半胱氨酸残基和Trp Ser X Trp Ser WSXWS基序 的五联保守序列 二 Ig超家族成员 IL 1 M CSF IL 6受体 结构特点 均在膜外区含有Ig样功能区 三 型 肿瘤坏死因子受体超家族成员 TNF受体 NGF受体 Fas蛋白及CD40分子 结构特点 胞膜外富含Cys基序 四 趋化性细胞因子受体 G蛋白偶联受体超家族 7个螺旋跨膜蛋白 每个跨膜区均为 螺旋 和相应的配体结合后 经偶联GTP结合蛋白而发挥生物学效应 五 型 干扰素受体家族 4个不连续的Cys残基 如INFR 7 3细胞因子的生物学作用 7 3 1免疫细胞的调节剂 一 调节固有免疫应答参与固有免疫应答的细胞有 DC 单核 巨噬细胞 中性粒细胞 NK细胞 NKT细胞 T细胞 B 1细胞 嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞等 细胞因子对这些细胞发挥重要的调节作用 二 调节适应性免疫应答 1 促进细胞免疫IL 2 15促T细胞增殖IL 12促T向Th1的分化IFN 活化M M CTL等IL 2刺激CTL增殖与分化等 2 促进体液免疫IL 4 6 13刺激B增殖IL 4促向Th2的分化调节Ig类别转换 IL 4与IgETGF 与IgA 3 免疫抑制作用TGF 抑制CTL M IL 10抑制M 7 3 2免疫效应分子 细胞因子的免疫效应特点是作用强 持续时间短 非抗原特异性作用 主要参与细胞免疫功能 抗肿瘤 抗胞内寄生 移植排斥 1 TNF 和INF 直接造成肿瘤细胞凋亡 使瘤细胞DNA断裂 细胞萎缩死亡 2 干扰素 可干扰病毒在细胞内的复制 防止病毒扩散 3 LIF 白细胞抑制因子 直接作用于某些髓性白血病细胞 使其分化为单核细胞 丧失恶性增殖特性 7 3 3造血细胞刺激剂 从多能造血干细胞到成熟免疫细胞的发育 每一阶段都需CK参与 1 主要作用于造血干细胞和祖细胞的细胞因子 IL 3 SCF 2 主要作用于髓样祖细胞和髓系细胞的细胞因子 GM CSF G CSF M CSF 3 主要作用于淋巴样干细胞的细胞因子 IL 7 4 作用于单个谱系的细胞因子 EPO TPO IL 11 IL 15 7 3 4炎症反应的促进剂 炎症反应中 IL 1 IL 6 IL 8 TNF 等可促进炎症细胞的浸润 活化和炎症介质的释放 可刺激发热引起发烧 加重炎症 7 4细胞因子的临床意义 7 4 1细胞因子与疾病 与感染感染后诱生的细胞因子 IL 1 6 TNF 既可参与机体抗感染 也能引起发热 参与急性期反应及感染性休克与肿瘤细胞因子对肿瘤作用具有双重性 既能杀伤肿瘤 TNF 也能促进肿瘤生长 IL 1 与自身免疫病INF 能促进自身组织细胞表达MHC II类抗原 使细胞将抗原递呈给T效应细胞导致自身组织的损害与超敏反应IL 4 5 6 13能促进IgE的生成和Fc RII的表达与移植排斥反应在排斥反应发生时 局部和全身的某些细胞因子水平升高 如IL 1 TNF 加剧排斥反应 与免疫缺陷病 先天性的性联重症联合免疫缺陷病人 XSCID 的IL 2受体 链缺陷 导致IL 2 IL 4和IL 7的功能障碍 使免疫功能严重受损 细胞因子的继发性缺陷发生在感染 肿瘤等疾病以后 如人类免疫缺陷病毒 HIV 感染并破坏TH后 导致TH细胞产生细胞因子缺陷 免疫功能下降 表现出AIDS症状 7 4 2细胞因子与治疗 细胞因子有广泛的生物学作用 是重要的生物应答调节剂 biologicalresponsemodifier BRM 用于治疗某些疾病 国外已批准用于临床的细胞因子基因产品有 EPO IFN G CSF GM CSF IL 2 IL 11等 7 5白细胞分化抗原及粘附分子 前言免疫应答有赖于免疫系统中细胞间的相互作用 包括直接接触和通过细胞因子或其它介质间接作用 细胞间或介质与细胞间识别的基础是免疫细胞膜分子 也称为细胞表面标记 Cellsurfacemarker 白细胞分化抗原和粘附分子是两类重要的免疫细胞膜分子 7 5 1白细胞分化抗原 一 概念 白细胞分化抗原 leukocytedifferentiationAntigen LDA 是指血细胞在分化成熟为不同谱系 分化不同阶段及细胞活化过程中 出现或消失的细胞表面标记分子 一 白细胞分化抗原的概念 二 特点 1 LDA除表达在白细胞之外 还表达在巨核细胞 血小板谱系 白细胞分化抗原还广泛分布于非造血细胞如血管内皮细胞 成纤维细胞 上皮细胞 神经内分泌细胞等 2 白细胞分化抗原大都是跨膜的蛋白或糖蛋白 含胞膜外区 跨膜区和胞浆区 有些白细胞分化抗原是以糖基磷脂酰肌醇连接方式 锚定在细胞膜上 根据人白细胞分化抗原胞膜外区结构特点 可分为不同的家族 family 或超家族 superfamily 常见的有 免疫球蛋白超家族 IgSF 细胞因子受体家族 整合素家族C型凝集素超家族 肿瘤坏死因子超家族 TNFSF 肿瘤坏死因子受体超家族 TNFRSF 等 三 的概念 应用以单克隆抗体鉴定为主的方法 将来自不同实验室的单克隆抗体所识别的同一分化抗原归为同一个分化群 简称CD clusterofdifferentiation 人CD的编号已从CD1命名至CD350 可大致划分为T细胞 B细胞 髓系细胞 NK细胞 血小板 粘附分子 内皮细胞 细胞因子受体等14个组 与T细胞识别 粘附 活化有关的CD分子 二 人白细胞分化抗原的功能 CD2 LFA 2 又称淋巴细胞功能相关抗原 2 LAF 2 T细胞 CD2 LFA 2结合LFA 3 CD58 APC 增强TCR与抗原肽 MHC分子复合体的结合 也参与T细胞活化过程中的信号传导作用 CD3 CD3CD3分子与T细胞受体组成TCR CD3复合物 分布于T细胞和部分胸腺细胞表面 在TCR信号转导过程中起着关键作用 CD3分子由 五种链组成 CD3 链属IgSF成员 跨膜区与TCR 或TCR 链形成盐桥 使之稳定形成TCR CD3复合物 CD3 链结构相似 组成 同源二聚体或 异源二聚体 胞浆区有 结构 传递TCR CD3介导的活化途径的信号 CD4 CD4为单链跨膜糖蛋白 胞膜外区结构属IgSF 共有4个IgSF结构域 CD4分子的第一 二个结构域可与MHC 类分子的非多态区结合 CD4是T细胞TCR CD3识别抗原的辅助受体 通过胞膜外区与抗原提呈细胞 APC 表达的MHC 类分子的结合 参与信号转导 CD8 CD8分子是由 链借二硫键连接的异源二聚体 胞膜外区结构均属IgSF 链V样区与MHCI类分子非多态的 3区域结合 胞浆区参与T细胞活化和增殖的信号传递 CD8也是T细胞的辅助受体 可以增强TCR与相应抗原肽 MHC分子结合后的信号刺激 CD4和CD8分子与MHC分子结合示意图 T细胞获得信号1 但缺乏信号2 则为无能 anergy 或发生凋亡 通过阻断或加强活化信号2 可抑制或增强免疫应答 CD28 CD40L CD40L又称CD154 属于TNF超家族成员 以三聚体形式结合CD40分子 人CD40L主要表达在活化CD4 T细胞 部分CD8 T细胞和 T细胞 CD40L结合到B细胞表面CD40产生的信号 是B细胞进行免疫应答和淋巴结生发中心形成的重要条件 与B细胞识别 粘附 活化有关的CD分子 CD40 CD40分子属于肿瘤坏死因子受体超家族 胞膜外区为富含半胱氨酸重复序列 CD40表达于成熟B细胞 某些上皮细胞和内皮细胞 淋巴样并指细胞 滤泡树突状细胞以及活化的单核细胞 T细胞上CD40L与B细胞上CD40结合是诱导B细胞再次免疫应答和生发中心形成的必需条件 CD79a CD79b CD79a又称Ig CD79b又称Ig CD79a和CD79b通过二硫键组成异源二聚体 表达于除浆细胞外B细胞发育的各个阶段 是B细胞特征性标记 CD79a CD79b与mIg以非共价键相连 组成BCR复合物 BCR中mIg主要为mIgM和mIgD CD79a CD79b的胞浆区的ITAM介导由BCR途径的信号转导 BCR复合物膜表面Ig BCR 与Ig Ig mIgV区特异性识别抗原 Ig Ig 转导mIg特异性识别抗原的信号 CD19和CD21 协同受体复合体 为B细胞活化提供辅助刺激信号 CD19分布于B细胞表面 CD21仅表达于成熟B细胞 补体受体 EB病毒受体 免疫球蛋白Fc段受体 机体内许多细胞表面具有不同类或亚类Ig的Fc受体 IgFc段通过与Fc受体结合介导Ig重要的生理功能或参与病理损伤过程 调理作用 FcgRII CD32 ADCC FcgRII CD32 FceRII CD23 IgA的局部保护作用 FcaR CD89 7 5 2粘附分子 adhesionmolecules AM 粘附分子的概念 adhesionmolecules AM 指介导细胞间或细胞与基质 ECM 间相互接触和结合的分子 大都为糖蛋白 参与细胞的信号传导与活化 细胞的伸展和移动 细胞的增殖及分化 是免疫应答 炎症发生 凝血 肿瘤转移以及创伤愈合等一系列重要生理和病理过程的分子基础 细胞黏附分子的结构特点 CAM的分子结构由三部分组成 胞外区 肽链的N端部分 带有糖链 负责与配体识别 跨膜区 多为一次跨膜 胞质区 肽链的C端部分 或与质膜下的骨架成分直接相连 或与胞内的化学信号分子相连 以活化信号转导途径 细胞黏附分子的分类 粘附分子根据其结构特点可分为 整合素家族免疫球蛋白超家族选择素家族钙粘素家族 一 整合素家族 结构 由 两条链经非共价键连接组成的异二聚体 链共同组成配体的结合点 组成 至少16种 亚单位和8种 亚单位 以 亚单位可将整合素家族分为8个组 1 8 分布 一种整合素可分布于多种细胞 同一种细胞也往往有多种整合素的表达 表达水平可随细胞分化和生长状态发生改变 主要介导细胞与细胞外基质 ECM 的黏附 使细胞得以附着形成整体而得名 配体 细胞表面其他家族的粘附分子 ECM 纤维蛋白原 胶原蛋白 还参与细胞活化 增殖 分化 吞噬与炎症形成等多种功能 如 LFA 1分布于胸腺细胞 T M 白细胞 介导免疫黏附和免疫细胞活化 配体为ICAM 1 2 3 二 免疫球蛋白超家族 许多参与抗原识别或细胞间相互作用的分子 具有与Ig相似的结构特征 即具有1个或多个IgV样或C样结构域 MHC CD4 CD8 CD2 CD19 CD28 CD80 CD86等 配体 IgSF和整合素家族分子 三 选择素家族 结构 跨膜分子 各成员胞膜外结构域相似 均包括C型凝集素 CL 结构域表皮生长因子 EGF 结构域补体调控蛋白 CCP 结构域其中