干扰素抗病毒的临床使用要点.ppt

细胞因子及其受体 Cytokineandcytokinereceptors 细胞因子由免疫细胞和某些非免疫细胞 如血管内皮细胞 表皮细胞和成纤维细胞等 经刺激而合成分泌的一类小分子量可溶性糖蛋白 免疫细胞之间的信息交换及相互调节依赖于细胞因子 细胞因子除了介导 调节局部和全身免疫应答和炎症反应过程之外 还对伤口愈合 造血干细胞再生与分化密切相关 不包括免疫球蛋白 补体以及激素 神经肽 酶等生理性细胞产物 细胞因子概论一 研究简史1957Isaacs干扰素 interferon IFN 1969Dumonde淋巴因子 lymphokine 单核因子 monokine 细胞因子 cytokines CK 70 80年代 细胞因子纯化重组 统一命名1986年FDA批准临床应用 IFN 二 细胞因子的分类根据来源 功能和靶细胞分类根据作用分类 效应性和调节性 刺激 抑制 根据细胞因子的主要生物学活性分类 综合分类 白细胞介素 interleukines IL 干扰素 inteferons IFN 肿瘤坏死因子 tumornecrosisfactors TNF 集落刺激因子 colony stimulatingfactors CSF 趋化因子 chemokines 促生长因子 growthfactors 三 细胞因子的特点 1 细胞因子的产生和作用具有多向性单一刺激 同一种细胞 多种细胞因子不同细胞 同一因子 不同类型靶细胞 2 正常的静息或休止状态的细胞必须经过激活后才能合成和分泌细胞因子 但是有些细胞不需外源刺激就可以自发地分泌某些细胞因子 3 自我调控的过程通常情况下 细胞因子极少储存 而是经过适当刺激后迅速合成 一旦合成后便分泌至细胞外以发挥生物学作用 刺激消失后合成亦较快停止并被迅速降解 肥大细胞 胸腺细胞 B IL 4 pleiotropy 活化 增殖 分化 增殖 增殖 4 低分子量的分泌型蛋白质 常糖基化 5 需与靶细胞上的高亲和力受体特异结合后才发挥生物学效应 6 生物学效应极强ng pg7 多种细胞因子也常具有某些相同或相似的生物学活性IL 2 IL 4 IL 9和IL 12 8 主要参与免疫反应和炎症反应 涉及到感染免疫 肿瘤免疫 自身免疫 移植免疫等诸多方面 9 以非特异性方式发挥生物学作用且不受MHC限制 10 某种细胞因子对靶细胞作用的强弱取决于细胞因子的局部浓度 靶细胞本身的类型 即作用于自身产生细胞 和旁分泌方式以及同时存在的其它细胞因子种类有关 血液循环 细胞因子发挥作用的三种方式 自分泌autocrine 内分泌endocrine 血液循环 远距离作用 旁分泌paracrine 作用于比邻细胞 作用于分泌细胞自身 11 旁分泌或自分泌形式作用 12 网络性 三种方式 1 一种细胞因子诱导或抑制另一细胞因子的产生IL 1和TGF 分别促进或抑制IL 2的产生 2 调节同一种细胞因子受体的表达高剂量IL 2可诱导NK细胞表达高亲和力IL 2受体 3 诱导或抑制其它细胞因子受体的表达TGF 可降低T细胞IL 2受体的数量IL 6和IFN 可促进T细胞IL 2受体的表达 IL 4 IL 5 B细胞 IL 4 IFN g 拮抗性antagonism 丰裕性redundancy 协同性synergy 更有效地诱导IgE类别转换 IL 4阻断IFN g诱导类别转化的作用 B B 四 细胞因子受体 细胞因子与靶细胞上的相应受体特异结合 受体介导细胞因子的作用 通过信号传导 增强或抑制相关基因表达 从而发挥生物学效应 细胞因子与受体的亲和力极高 微量高效 细胞因子可共用受体或受体共用信号传导链 作用相似 促红细胞生成免疫球蛋NGFRIFNR趋化因子素受体家族白超家族受体家族 IL 2R cIL 6RIL 1RIL 3RIL 4RG CSFRIL 5R cgp130IL 9RIL 7RLIFRGM CSFREPORCNTFR PDGFRTNFRIFN RM CSFRNGFRIFN RSCFRFasIL 10RbFGFRCD27c kitCD30CD40DX40 膜外 膜内 IL 2受体 补充性控制蛋白家族 细胞因子受体作用特点 细胞因子受体信号主要由JAK STAT途径传递 还可引起细胞内发生不同蛋白质的磷酸化 肌醇磷酸代谢变化 钙离子变化等 一些受体本身就有激酶活性 例如M CSF SCF EPO PDGF FGF EGF IGF 1 HGF等的受体 另一些受体没有蛋白激酶活性 但结合配体以后能活化其它有激酶活性的膜蛋白或胞浆内激酶 间接发挥作用 五 细胞因子的临床意义 一 细胞因子与疾病正常情况下 细胞因子表达和分泌受机体严格的调控 在病理状态下 细胞因子会出现异常性表达 表现为细胞因子及其受体的缺陷 细胞因子表达过高 以及可溶性细胞因子受体的水平增加等 一 细胞因子及其受体的缺陷包括先天性缺陷和继发性缺陷两种病理情况 例如先天性的性联重症联合免疫缺陷病人 XSCID 表现为体液免疫和细胞免疫的双重缺陷 出生后必须在无菌罩中生活 往往在幼儿期因感染而夭折 现已发现这种患者的IL 2受体 链缺陷 由此导致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往往发生在感染 肿瘤等疾病以后 如人类免疫缺陷病毒 HIV 感染并破坏TH后 可导致TH细胞产生的各种细胞因子缺陷 免疫功能全面下降 从而表现出获得性免疫缺陷综合征 AIDS 的一系列症状 二 细胞因子表达过高在炎症 自身免疫病 变态反应 休克等疾病时 某些细胞因子的表达量可成百上千倍地增加 例如为风湿关节炎的滑膜液中可发现IL 1 IL 6 IL 8水平明显高于正常人 而这些细胞因子均可促进炎症过程 使病情加重 应用细胞因子的抑制剂有可能治疗这类细胞因子水平升高的疾病 三 可溶性细胞因子受体水平升高细胞膜表面的细胞因子受体可脱落下来 成为可溶性细胞因子受体 存在于体液和血清中 在某些疾病条件下 可出现可溶性细胞因子受体的水平升高 这类分子可能结合细胞因子 使其不再与膜表面的细胞因子受体结合 因而封闭了细胞因子的功能 六 细胞因子与治疗 目前 重组细胞因子成为新一代的药物 做为药物它具有很多优越之处 例如细胞因子为人体自身成分 可调节机体的生理过程和提高免疫功能 很低剂量即可发挥作用 因而疗效显著 副作用小 是一种全新的生物制剂 已成为某些疑难病症不可缺少的治疗手段 已批准生产的细胞因子多肽药物 药物名称适应症IFN 白血病 Kaposi肉瘤 肝炎 恶性肿 AIDSIFN 多发性硬化症IFN 慢性肉芽 生殖器疣 恶性肿瘤 过敏性皮炎 感染性疾病 类风湿关节炎G CSF自身骨髓移植 化疗导致的粒细胞减少症 AIDS 白血病 再生障碍性贫血GM CSF自身骨髓移植 化疗导致的血细胞减少症 AIDS 再生障碍性贫血 MDSEpo慢性肾功能衰竭导致的贫血 恶性肿瘤或化疗导致的贫血 失血后贫血 已批准临床试验的细胞因子多肽药物 IL I 放疗 化疗所致的骨髓抑制 恶性肿瘤IL 1 放化疗所致的骨髓抑制 癌症 促进伤口愈合IL 3骨髓衰竭 血小板缺乏 自身骨髓移植 化疗佐剂 外周血干细胞移植IL 4免疫缺陷 恶习性肿瘤 疫苗佐剂IL 6放化疗所致血小板减小 恶习性肿瘤 疫苗佐剂M CSF恶性肿瘤 白血病 骨髓移植 降胆固醇TNF恶性肿瘤干细胞因子 SCF 骨髓衰竭TGF 炎症IL 11血小板减少症IL 1受体拮抗剂败血性休克 类风湿关节炎 第二节干扰素 英国Isaacs和Lindenmann1957年将56 加热1h灭活的流感病毒加入到鸡胚绒毛尿囊膜碎片中 孵育后发现此膜能抵抗活流感病毒的感染 并且向外周释放具有干扰活性的因子 离心后吸取的上清液能使别的鸡胚绒毛尿囊膜碎片获得对病毒的抗性 1950s干扰素含量极少 种属特异性限制使用70年代供血的白细胞中直接获得干扰素70年代后期动物细胞培养技术大规模生产80年代重组DNA技术的发展特定IFN在表达系统中克隆表达 一 干扰素 inteferon IFN 一类活性蛋白质 具有抗病毒 调节细胞生长和分化 调节免疫功能 以及维持某些动物细胞早期的胚胎发育等功能 天然制剂是混合物 几个第一 根据结构同源性生物学活性 受体 抗病毒活性调节免疫和细胞生长理化特点 pH2处理 56 1小时处理来源 白细胞 a 成纤维细胞 b 淋巴细胞 g 滋养层 t 分类 型IFN IFN a IFN b IFN w IFN t 型IFN IFN g IFN aIFN a基因都来源于同一祖先 有高度同源性 IFNA至少有21个非等位基因 另有些假基因 它们成簇状分布于9p21 pter IFN a主要由外周血白细胞产生 病毒 双股RNA LPS和多种细胞因子可诱导其产生 分子结构和理化特性 IFN a有20多种亚型 均为165 166AA 不同亚型间氨基酸序列的同源性为70 尤其值得注意的是 第1 29 99和139位上的半肮氨酸非常保守 形成两个二硫键 C1 C99 C29 C139 二硫键对IFN a的正确折叠 维持干扰素的立体结构和生物学活性十分重要 重组人IFN a是最早应用重组DNA技术大量生产的细胞因子 对蛋白酶敏感 大多数IFN a在4 可以保存6个月以上 56 处理10min保持稳定 pH2处理亦稳定 少数对上述处理敏感 IFN b 结构与IFN a有较大不同 主要由成纤维细胞 上皮细胞产生 二聚体的活性形式 IFN b只有一对二硫键 31与141位半胱氨酸之间形成的分子内二硫键对于IFN 生物学活性非常很重要 糖基对生物学活性无影响 IFN b对蛋白酶 胰蛋白酶 糜蛋白酶 敏感 pH2处理稳定 IFN b与IFN a结合相同的受体 发挥类似的生物学活性 9p21 pter 166aa IFN g 来自淋巴细胞培养上清中存在一种IFN 但抗原性不同于以往发现的IFN 遂命名为 型IFN 1980年统一命名为IFN 1981年Goeddle等将IFN 基因克隆成功 IFN g以二或四聚体表现活性 主要由淋巴细胞 Th1 CTL NK 产生 位于人12号染色体 成熟IFN g有143个氨基酸残基 二 干扰素作用原理 一 生物活性 较严格的种属特异性 型干扰素有较强的抗病毒作用和抑制肿瘤细胞增殖的作用 而 型干扰素则具有较强的免疫调节作用 目前 国内外均已利用基因工程技术批量生产重组人IFN IFN IFN 并投入抗病毒和肿瘤治疗的临床研究 1 抗病毒作用 型干扰素几乎没有抗病毒和抗细胞增殖的活性 型干扰素具有广谱的抗病毒活性 对多种病毒如DNA病毒和RNA病毒均有抑制作用 但这种效应不是直接的 而是通过对宿主细胞的作用引起的 对干扰素敏感的细胞表面存在于干扰素受体 核内有 抗病毒蛋白 基因 受干扰素作用后该基因活化 产生的抗病毒蛋白可阻止病毒mRNA翻译 并促进病毒mRNA降解 JAK STAT2 5 An合成酶eIF 2a蛋白激酶抑制病毒的复制 促进降解 IFN a的抗病毒作用 病毒 病毒复制 抑制病毒复制 信号转导 IFN a IFN 诱导蛋白 诱导刺激 胞核 胞核 干扰素能提高细胞表面MHC 类分子的表达水平 受到病毒感染的细胞表面MHC 类分子的增加有助于向Tc细胞递呈抗原 引起靶细胞的溶解 干扰素可增强NK细胞 T细胞对病毒感染的杀伤能力 2 抗肿瘤作用 型干扰素能抑制细胞的DNA合成 减慢细胞的有丝分裂速度 这种抑制作用有明显的选择性 对肿瘤细胞的作用比对正常细胞的作用强500 1000倍 型干扰素也可通过直接增强机体免疫机制 加强免疫监督功能来实现其抗肿瘤效应 3 免疫调节作用 干扰素的免疫调节作用表现在对宿主免疫细胞活性的影响 如对巨噬细胞 T细胞 B细胞和NK细胞等均有一定作用 1 对巨噬细胞的作用 IFN 可使巨噬细胞表面MHC 类分子的表达增加 增强其抗原递呈能力 此外还能增强巨噬细胞表面表达Fc受体 促进巨噬细胞吞噬免疫复合物 抗体包被的病原体和肿瘤细胞 2 对淋巴细胞的作用 干扰素对淋巴细胞的作用较为复杂 可受剂量和时间等因素的影响而产生不同的效应 在抗原致敏之前使用大剂量干扰素或将干扰素与抗原同时投入会产生明显的免疫抑制作用 而低剂量干扰素或在抗原致敏之后加入干扰素则能产生免疫增强的效果 在适宜的条件下 IFN 对B细胞和CD8 T细胞的分化有促进作用 但不能促进其增殖 IFN 能增强TH1细胞的活性 增强细胞免疫功能 但对TH2细胞的增殖有抑制作用 因此抑制体液免疫功能 IFN 不仅抑制TH2细胞产生IL 4 而且抑制IL 4对B细胞的作用 特别是抑制B细胞生成IgE 3 对其它细胞的作用 IFN 对其他细胞也有广泛影响 刺激中性粒细胞 增强其吞噬能力 活化NK细胞 增强其细胞毒作用 使某些正常不表达MHC 类分子的细胞 如血管内皮细胞 某些上皮细胞和结缔组织细胞 表达MHC 类分子 发挥抗原递呈作用 使静脉内皮细胞对中性粒细胞的粘附能力更强 且可分化为高内皮静脉 吸引循环的淋巴细胞 二 JAK STAT 细胞因子受体 根据有无酪氨酸蛋白激酶PTK的活性1 受体有PTK活性细胞质膜表皮生长因子 某些原癌基因2 受体无PTK活性胞浆底物酶JAK 受体酪氨酸蛋白激酶途径 一 受体酪氨酸蛋白激酶途径 receptortyrosinekinasespathway 二 非受体酪氨酸蛋白激酶信号转导途径 non receptortyrosinekinasespathway 激活磷脂酰肌醇 3激酶 经磷脂酶C 激活蛋白激酶C 经Ras蛋白活化丝裂原蛋白激酶 二 非受体酪氨酸蛋白激酶信号转导途径 受体本身无酪氨酸蛋白激酶活性 常见的配体为一些细胞因子 如白介素 IL 干扰素INF 红细胞生成素等 但与配体结合后发生二聚化而激活 罗织或连接胞内酪氨酸蛋白激酶 如JAK 其信号途径为JAK STAT等 Jak STAT SH2 Y 可概括如下 1 配体与受体结合导致受体二聚化 2 二聚化受体激活JAK 3 JAK将STAT磷酸化 4 STAT形成二聚体 暴露出入核信号 5 STAT进入核内 调节基因表达 JAK是一类非受体酪氨酸激酶家族 已发现四个成员 JAK1 JAK2 JAK3和TYK2 其结构不含SH2 SH3 C段具有两个相连的激酶区 JAK的底物为STAT 即信号转导子和转录激活子 具有SH2和SH3两类结构域 STAT被JAK磷酸化后发生二聚化 然后穿过核膜进入核内调节相关基因的表达 这条信号通路称为JAK STAT途径 型干扰素与受体结合JAK家族中的JAK1和Tykr2磷酸化而激活 STAT91 STAT84 STAT113磷酸化激活 与胞浆蛋白p48形成复合物 进入胞核与干扰素敏感基因的上游调控区结合 诱导或增强特定基因的表达 IFN 与其受体的结合导致两种蛋白质酪氨酸激酶 Jak 1和Jak 2 的结合 使相关的STAT磷酸化激活 进而刺激核内转录因子 与IFN 激活序列GAS结合 调控对IFN 敏感的基因表达 细胞因子JakSTATIFN a bJak 1 Tyk 2STAT1 STAT2IFN gJak 1 Jak 2STAT1aIL 2Jak 1 Jak 3STAT5 STAT3 IL 3Jak 1 Jak 2STAT5IL 4Jak 1 Jak 2orJak 3STAT6IL 5Jak 1 Jak 2STAT5IL 6Jak 1 Jak 2 Tyk 2STAT1 STAT3IL 7Jak 1 Jak 3STAT5IL 10 STAT1 STAT3IL 12Jak 2 Tyk 2STAT3 STAT4IL 13Jak 2STAT6IL 15Jak 1 Jak 3STAT5 STAT3GM CSFJak 1 Jak 2STAT5G CSFJak 1 Jak 2STAT3 三 IFN受体 型干扰素受体有两种 IFNabR和IFNa bR 两者都传递信号 但以IFNa bR为主 IFNa bR的信号传递与JAK STAT途径有关 分布广泛 IFN g受体分布相对局限 仅分布在血细胞和体细胞 四 2 5 An合成酶 病毒复制 双链dsmRNA产生 激活2 5 An合成酶 激活内源性核酸内切酶RNaseL RNaseF 清除所有单链RNA 抑制蛋白的合成 DsmRNA 五 IF 2a蛋白激酶系统 IFN与受体结合 诱导eIF 2 蛋白激酶 无活性 的产生 病毒感染细胞 病毒dsRNA进入胞浆 eIF 2 蛋白激酶被激活 底物eIF 2 磷酸化 抑制核糖体小亚基的形成 阻断mRNA的翻译 六 临床应用 1 IFN 1 在治疗肝炎和病毒性疾病方面的应用 例 治疗病毒性肝炎的临床原则高 低 大 短 活 不 长联合应用IFN和其他抗病毒药物能够进一步提高疗效 对由乳头瘤病毒感染引起的尖锐湿疣也有相当疗效 在病变局部多点注射效果较好 隔天注射500万Iu 连续1个月 对其它乳头瘤病毒感染有肯定的疗效 对流感病毒感染只有部分疗效 2 在治疗肿瘤方面的应用 在造血系统病变和淋巴瘤中的疗效肯定 可用于治疗毛细胞白血病 慢性髓性白血病 血小板增多症 红细胞增多症 非霍杰金淋巴瘤 皮肤T细胞淋巴瘤等 在多数实体瘤的治疗小也有一定疗效 如AIDs 淋巴瘤 胃肠道肿瘤 肾细胞癌 恶性黑素瘤 卵巢上皮癌 宫颈癌 鳞状细胞癌等 单独使用治疗肿瘤大多效果不佳 需要与一些化疗药物联合用药 并且需要大剂量 长期用药 如每周3次 连续6个月以上 才能显效 IFN b 用于治疗多发性硬化症 MS 得到FDA批准 多发性硬化症是与免疫应答有关的神经系统疾病 IFN b治疗MS是基于它的免疫调节作用 MS 自身免疫性疾病 髓鞘受损引起CNS功能障碍 间歇发作震颤 肌肉萎缩 脑卒中 失语 智障等 对372例Ms病人的多中心 随机双盲和安慰剂对照试验表明 重组人IFN b连续使用2 3年 能显著减少恶化率 恶化的程度和磁共振影像的异常 每年恶化率比安慰剂组降低34 但分子机制尚未完全阐明 由于IFN b与IFN 的作用基本相同 所以IFN b可能对其他肿痛也有作用 近年来IFN b已申请用于治