炎症介质(研究生)新.ppt

炎症介质重庆医科大学病理学教研室张徽 炎症最常见而复杂的病理过程 可以发生于机体的任何部位和任何组织 概念 炎症反应过程中的很多现象如血管反应和通透性改变 特别是白细胞的游出和吞噬作用以及再生修复过程等都涉及大量的分子机制 许多炎症反应过程实质上主要是由一系列被称作炎症介质的内源性化学因子 或生物大分子 介导实现的 它们影响到整个炎症过程 应用分子生物学理论和技术 研究和掌握炎症过程的分子机制有助于精确地引导或控制炎症过程的发生 发展 是防治炎性疾病重要的理论基础 第一节炎症介质具备以下条件可认为是炎症介质用适当浓度介质可在相关组织引起相似的炎症反应 炎症时介质能从组织中释放 炎症组织中存在该介质生成的酶 当介质增加时酶活性增强 体内存在该介质分解 吸收or脱敏的机制 该介质过多or缺乏时对炎症反应有预见的影响 能证明在靶细胞上存在相应的介质受体 并可触发or调节特异性炎症反应 一 炎症介质的一般特点 炎症介质来自细胞和血浆 大多数炎症介质通过与靶细胞表面的特异性受体结合发挥生物学效应 但也有某些炎症介质本身具有酶活性 如溶酶体蛋白酶 或能介导氧代谢产物造成组织损伤等效应 防御为主 造成组织损伤 炎症介质作用于靶细胞可使其产生次级炎症介质 后者的作用可以与原炎症介质相同或相似 也可以截然相反 因而发生放大或拮抗效应 一种炎症介质可作用于一种或多种靶细胞 有时可产生不同的效应 炎症介质一旦被激活或由细胞释放 存在时间很短暂 大多数炎症介质具有潜在的致损伤能力 二 主要炎症介质的作用及其作用机制 一 血管活性胺血管活性胺 vascularamines 组胺和5 羟色胺 存在形式炎症过程中第一批释放的介质 1 组胺 histamine 主要存在于肥大细胞 嗜碱性粒细胞和血小板胞质的颗粒内 以脱颗粒的形式释放出来 生物学活性细动脉扩张血管通透性增加对嗜酸性粒细胞的趋化作用与不同的受体结合产生不同的作用组胺被释放后很快就会被组胺酶灭活 由肥大细胞释放的组胺可与3种受体 H1 H2和H3 特异性结合并产生不同的效应 与H1受体结合后主要作用于微循环 引起小动脉扩张和小静脉内皮细胞间隙增大和通透性增高 大动脉则为收缩作用 组胺直接作用于内皮细胞后可使其瞬间表达选择素 P 并释放脂性介质 如前列腺素I2 PGI2 血小板激活因子和白三烯B4 LTB4 激活的内皮细胞分泌IL 6和IL 8的量也显著增多 IL 6也参与引起血管通透性升高 而IL 8对嗜中性粒细胞 嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞均有趋化活性 组织分布阻断剂H1受体支气管 胃肠 子宫等苯海拉明平滑肌 皮肤血管H2受体胃壁细胞 血管雷尼替丁H3受体中枢外周神经末梢 2 5 羟色胺 5 hydroxytryptamine 5 HT 又名血清素 serotonin 人类的5 HT存在于血小板和肠嗜铬细胞内 血小板与胶原 凝血酶 ADP和抗原 抗体复合物等结合引起血小板凝集后释放血小板激活因子 PAF 诱导发生 PAF来源于IgE介导的免疫反应过程中的肥大细胞 5 HT的作用与组胺相似 主要与血管通透性升高有关 二 花生四烯酸的代谢产物花生四烯酸 arachidonicacid AA 是二十碳不饱和酸 广泛存在于多种器官 正常细胞内无游离的AA存在 而是以脂化的形式与细胞的膜磷脂结合 在致炎因子 化学 物理因子及C5a等 作用下 细胞的磷脂酶被激活 使AA从膜磷脂中释放 炎症时 磷脂酶主要来源于嗜中性粒细胞的溶酶体 AA本身无炎症作用 当AA释放后经不同代谢途径生成前列腺素 白细胞三烯和脂毒素等代谢产物 从而发挥介质作用 花生四烯酸的代谢是通过2条途径实现的 环氧化酶途径 合成前列腺素和血栓素 脂氧化酶途径 生成白三烯和脂毒素 细胞质膜磷脂磷脂酶 受类固醇抑制 花生四烯酸脂氧化酶环氧化酶 受阿司匹林 消炎痛抑制 5HETE5HPETEPGC2PGH2 趋化作用 LTB4LTA4合成酶合成酶 趋化作用 PGI2TxA2 收缩血管 LTC4 血管扩张 抑制 血管收缩 血小板聚集 血小板聚集 支气管痉挛 LTD4PGD2PGE2PGF2 通透性升高 LTE4 血管扩张 水肿加剧 1 前列腺素 prostaglandin PG PG是AA通过环氧合酶途径生成的代谢产物 环氧合酶 cyclooxygenase COX 有两类 即COX 1和COX 2 前列腺素分成多种 PGE2 PGD2 PGF2 PGI2 前列环素 和TXA2 血栓素 2 它们分别由特异性酶合成 且有些酶的释放具有组织局限性 血小板含有血栓素合成酶 因此 TXA2主要由血小板产生 这是一种有效的血小板凝集激活物和缩血管因子 血管内皮含有前列环素合成酶 它能合成PGI2及其稳定的终产物PGF2 PGI2 血管扩张抑制血小板凝集增强血管通透性和其它介质的趋化作用 PGE2是痛觉过敏物质 致疼痛 是强致热剂 致热原即是通过它们发挥作用的 阿司匹林和消炎痛等药物通过抑制环氧合酶阻止PG的合成而发挥解热镇痛作用 PGD2 PGE2和PGF2均可引起血管扩张和充血性水肿 2 白细胞三烯 1eukotrene LT 又名白三烯 是AA通过脂质氧化酶 LD 途径生成 LD有3种 分别存在于不同类型细胞中 5 LD是嗜中性粒细胞中的主导性酶 细胞活化时 5 LD移位至核膜上并与膜相关调节蛋白 5 LD活化蛋白 相作用 形成活性的酶复合物 5 HPETE 其主要产物为5 羟基花生四烯酸 5 HETE 对嗜中性粒细胞有趋化作用 此外 5 HPETE也可转化为一类称作白三烯的化合物 包括LTB4 LTC4 LTD4和LTE4等 LTB4 对嗜中性粒细胞有趋化作用和活化作用 能促进白细胞与血管内皮的凝集和粘附 氧自由基的产生和溶酶体酶的释放 多种免疫调节功能 LTB4 增强T细胞的抑制功能 增强CD8 T细胞的增殖 促进NK细胞与靶细胞的结合并增强其细胞毒作用 促进CD4 T细胞产生 干扰素和IL 2 促进单核细胞产生IL 1 LTC4 LTD4和LTE4 血管收缩 支气管痉挛和血管通透性升高 仅限于小静脉 类固醇药物能抑制花生四烯酸 AA 从膜磷脂中释放 从而减轻炎症反应 下调COX2 细胞因子 IL 1 TNF 和NO合酶 iNOS 等的基因表达 上调编码有效抗炎蛋白 如lipocortin 基因的表达等机制来实现其抗炎作用 3 脂毒素 1ipoxins LX 由AA产生的活性物质 转细胞生物合成机制 transcellularbiosyntheticmechanism 形成 血小板与白细胞相互接触并由嗜中性粒细胞内衍生的中间介质LTA4转入后 由血小板内的12 脂氧化酶作用LTA4所形成的代谢产物 脂毒素 抑制嗜中性粒细胞的粘附及趋化作用 促进单核细胞的粘附 刺激血管扩张作用 从而削弱LTC4引起的血管收缩作用 三 血小板激活因子血小板激活因子 platelet activatingfactor PAF 是一类来源于磷脂的生物活性物质 血小板 嗜碱性粒细胞 肥大细胞 嗜中性粒细胞 单核巨噬细胞和内皮细胞合成 PAF能激活血小板使其凝集和释放 参与和影响炎症过程中一些重要的特征性反应 包括 引起血管和支气管的收缩 强烈的血管扩张和通透性升高作用 其作用也比组胺强100 1000倍 通过提高白细胞整合素的活性 增强白细胞与内皮细胞的粘附 白细胞的脱颗粒和趋化作用 刺激白细胞及其它细胞合成前列腺素和白三烯 动物实验证明PAF的拮抗剂可抑制炎症反应 四 细胞因子和趋化性细胞因子1 细胞因子 cytokine CK 是指由免疫细胞和某些其他细胞经刺激而合成及分泌的一类生物活性物质 从不同的角度 细胞因子有多种其他的名称单核因子 monokine 淋巴因子 1ymphokine 集落刺激因子 colony stimulatingfactor CSF 可刺激骨髓干细胞或祖细胞分化成熟的细胞因子 根据产生细胞因子的细胞种类不同分类 单核因子 monokine 主要由单核细胞或巨噬细胞产生 如IL 1 IL 6 IL 8 TNF G CSF和M CSF等 淋巴因子 1ymphokine T淋巴细胞 B淋巴细胞和NK细胞等 重要的淋巴因子有IL 2 IL 3 IL 4 IL 5 IL 6 IL 9 IL 10 IL 12 IL 13 IL 14 IFN TNF GM CSF和神经白细胞素等 非淋巴细胞 非单核 巨噬细胞产生的细胞因子 主要由骨髓和胸腺中的基质细胞 血管内皮细胞 成纤维细胞等细胞产生 如EPO IL 7 IL 11 SCF 内皮细胞源性IL 8和IFN 等 根据细胞因子主要的功能不同分类 分为白细胞介素 干扰素 肿瘤坏死因子 集落刺激因子 生长因子 趋化性细胞因子和其它细胞因子等七类 其它细胞因子如表皮生长因子 EGF 血小板衍生的生长因子 PDGF 成纤维细胞生长因子 FGF 肝细胞生长因子 HGF 胰岛素样生长因子 IGF IGF 白血病抑制因子 LIF 神经生长因子 NGF 抑瘤素M OSM 血小板衍生的内皮细胞生长因子 PDECGF 转化生长因子 TGF 血管内皮细胞生长因子 VEGF 等 细胞因子的分类 根据其作用的靶细胞及主要功能可分为下列类型 介导天然免疫的CK 参与抗病毒感染和激发抗菌性炎症反应 这类CK多为由单核巨噬细胞产生的单核因子 如肿瘤坏死因子 a TNF a 白介素 1 IL 1 IL 6 IL 8等趋化因子和a 干扰素 IFN 等 介导特异性免疫的CK 介导淋巴细胞活化 增生并分化成抗原特异性效应细胞 调节淋巴细胞活化 增生分化的CK 如IL 2 IL 4 IL 5和转化生长因子 a TGF a 等 激活炎症细胞的CK 如IFN MAF IL 8 IL 10 IL 12和MIF 巨噬细胞移动抑制因子 等主要功能是激活非特异性效应细胞及介导细胞免疫效应过程 激活巨噬细胞的CK 刺激造血的CK 能强烈刺激造血干细胞增生 分化成各种成熟的血细胞 并形成细胞集落 如IL 3 IL 7 集落刺激因子 CSF 和干细胞因子 SCF 等 细胞因子的作用特点 众多的细胞因子有以下共同的作用特点 1 绝大多数细胞因子为分子量小于25kDa的糖蛋白 分子量低者如IL 8仅8kDa 多数细胞因子以单体形式存在 少数细胞因子如IL 5 IL 12 M CSF和TGF 等以双体形式发挥生物学作用 大多数编码细胞因子的基因为单拷贝基因 IFN 除外 并由4 5个外显子和3 4个内含子组成 2 主要与调节机体的免疫应答 造血功能和炎症反应有关 3 通常以旁分泌 paracrine 或自分泌 autocrine 形式作用于附近细胞或细胞因子产生细胞本身 在生理状态下 绝大多数细胞因子只在产生的局部起作用 4 高效能作用 一般在pM 10 M 水平即有明显的生物学作用 5 存在于细胞表面的相应高亲和性受体数量不多 在10 10000 每个细胞 近年来 细胞因子受体的研究进展相当迅速 根据细胞因子受体基因DNA序列以及受体胞膜外区氨基酸序列 同源性和结构 可分为四个类型 免疫球蛋白超家族 造血因子受体超家族 神经生长因子受体超家族和趋化因子受体 6 多种细胞产生 一种IL可由许多种不同的细胞在不同条件下产生 如IL 1除单核细胞 巨噬细胞或巨噬细胞系产生外 B细胞 NK细胞 成纤维细胞 内皮细胞 表皮细胞等在某些条件下均可合成和分泌IL 1 7 多重的调节作用 multipleregulatoryaction 细胞因子不同的调节作用与其本身浓度 作用靶细胞的类型以及同时存在的其它细胞因子种类有关 有时动物种属不一 相同的细胞因子的生物学作用可有较大的差异 如人IL 5主要作用于嗜酸性粒细胞 而鼠IL 5还可作用于B细胞 8 重叠的免疫调节作用 overlappingregulatoryaction 如IL 2 IL 4 IL 9和IL 12都能维持和促进T淋巴细胞的增殖 9 以网络形式发挥作用 细胞因子的网络作用主要是通过以下三种方式 一种细胞因子诱导或抑制另一种细胞因子的产生 如IL 1和TGF 分别促进或抑制T细胞IL 2的产生 调节同一种细胞因子受体的表达 如高剂量IL 2可诱导NK细胞表达高亲和力IL 2受体 诱导或抑制其它细胞因子受体的表达 如TGF 可降低T细胞IL 2受体的数量 而IL 6和IFN 可促进T细胞IL 2受体的表达 10 与激素 神经肽 神经递质共同组成了细胞间信号分子系统 总之 生物学作用特点 细胞因子通过与靶细胞上特异性受体结合而发挥生物学效应 CK的生物学作用具有多样性 它们既可介导和调节炎症反应 免疫应答 也可作为生长因子促进靶细胞增生 分化及刺激造血 促进组织修复等 CK的生物学效应也极为复杂 一种CK可作用于多种不同类的靶细胞 而多种CK又可作用于同一种靶细胞 不同CK具有某些相同效应 如IL 2和IL 4均可维持 促进T细胞增生 同一CK对不同靶细胞显示不同效应 如TNF对某些细胞株显示毒性作用 而对纤维母细胞则可促进其分裂和增生 生物学作用的双相性 CK适量时具有生理性调节作用 而过量的CK则对机体造成损伤 细胞因子的表达与功能调节 CK的合成分别受转录水平 翻译水平 翻译后水平及分泌水平等不同层次的调节 其表达与活化又受神经 内分泌 CK之间 正 负调节 和CK自身 通过自分泌途径 以及外源性和内源性调节因子 各种抗原 某些药物和介质 等诸多因素的调节 CK生物学活性受CK受体表达的数量 构型和亲和力的直接影响 又可通过影响CK受体的表达进而调节自身或其它CK的生物学活性 如IL 2可通过自分泌和旁分泌促进靶细胞表达IL 2的受体 IL 2R IL 1和TNF等也可促进IL 2R的表达 而TGF 则降低IL 2R的表达 细胞因子在炎症反应中的作用 在炎症中这些细胞因子发挥的主要作用 促进炎性细胞的渗出与趋化作用 IL 1和TNF等通过上调血管内皮细胞和白细胞粘附分子的表达 如促进内皮细胞表达细胞间粘附分子 intercellularadhesionmolecule ICAM 1 和血管细胞粘附分子 vascularcelladhesionmolecule VCAM 1 从而增强白细胞与内皮细胞的粘附 促进白细胞的渗出 IL 8等趋化因子可吸引嗜中性粒细胞和单核巨噬细胞等炎性细胞向病灶移动 发挥趋化作用 激活炎性细胞 IL 1 TNF及趋化性细胞因子等可激活单核巨噬细胞和嗜中性粒细胞 增强其吞噬和杀伤功能 并促进蛋白的渗出和其他炎性介质的释放 直接参与炎症过程 IL 1 TNF和IL 6还可促进肝细胞合成急性期蛋白 如C反应蛋白 血清淀粉样A蛋白 a酸性糖蛋白和某些补体成分 增强机体抵御病原微生物的能力 引起发热和参与组织损伤 IL 1和TNF a均为内源性致热原 可作用于体温调节中枢引起发热 也可刺激一系列炎症介质 如NO 氧自由基等 的产生 导致组织损伤 改变凝血功能 引发感染性休克等 2趋化性细胞因子 chemokine 这是近来发现的一系列结构相似 分子量约为8 10kD小蛋白 对白细胞具有激活和趋化作用的细胞因子 目前 已知的趋化性细胞因子达50余种 均具有相似的氨基酸序列 含有4个半胱氨酸并形成两个内部二硫键 根据分子结构的特点 趋化性细胞因子分为4个亚族 1 C X C趋化因子 又称a趋化因子主要作用于中性粒细胞 IL 8属于这一类 产生 主要由活化的巨噬细胞 内皮细胞等 作用 对中性粒细胞起活化和趋化作用 对单核细胞则仅起活化作用 诱导物 微生物产物及其他细胞因子 主要是IL 1和TNF 2 C C趋化因子 又称 趋化因子这一类趋化因子包括单核细胞趋化蛋白 1 MCP 1 嗜酸细胞活化趋化因子 巨噬细胞炎性蛋白 1a MIP la 和RANTES regulatedandnormalTcellexpressedandsecreted 对单核细胞 嗜碱性粒细胞 淋巴细胞及中性粒细胞 大多数这类趋化因子有相互作用的特性 但嗜酸性粒细胞趋化因子却能选择性地作用于嗜酸性粒细胞 3 C趋化因子 又称 细胞因子 C趋化因子对淋巴细胞有相对特异性 4 CX3C趋化因子 这类趋化因子中唯一的成员就是fractalkine 它有两种存在形态 一种是细胞表面的结合蛋白 受到炎性细胞因子诱导后能黏附到内皮细胞上 而它本身也能促进单核细胞和T淋巴细胞黏附 另一种则是可溶性的 由膜结合蛋白的水解酶衍生而来 同样对单核细胞和T淋巴细胞有很强的趋化活性 除了调节白细胞激活和趋化活性外 趋化性细胞因子还可作用于纤维母细胞 平滑肌细胞和造血干细胞等 也可与蛋白多糖之类的细胞外基质成分结合 趋化性细胞因子的这种分布和定位对于维持趋化浓度梯度是十分重要的 是白细胞趋化和游出进入组织所必需的 细胞因子及其相关制剂对下述疾病有治疗或预防的价值 感染性疾病细菌性脓毒血症休克 bacterialsepticshock BSS BSS发生的重要原因 细菌细胞壁内毒素刺激巨噬细胞产生过量的IL 1和TNF 注射重组IL 1受体拮抗剂或有中和活性的TNF 单克隆抗体可明显降低其死亡率 干扰素已被用于病毒性感染如病毒性肝炎 角膜炎和感染性生殖器疣的治疗 IFN 对利什曼原虫和弓形虫感染也有疗效 IL 5可被用于寄生虫感染 IL 12可被用于纠正艾滋病 AIDS 病人Th1细胞的进行性减少 肿瘤由IL 2活化的NK细胞称为淋巴因子激活的杀伤细胞 LAK LAK细胞具有广谱的肿瘤杀伤活性 人们进行了在体外用IL 2诱生LAK细胞 然后回输到患者体内治疗恶性肿瘤的尝试 这一疗法在某些肿瘤患者取得了使肿瘤缩小的效果 近年发现用组合细胞因子 IL 1 IL 2 IFN 加抗CD3mAb诱导的杀伤细胞 称CIK cytokineinducedkillers 其杀瘤作用强于LAK 拮抗IL 2或IL 2受体的制剂也可用于T细胞性白血病的治疗 IL 6是浆细胞瘤细胞的自分泌生长因子 促进多发性骨髓瘤的形成和发展 高水平表达IL 6的IL 6转基因小鼠表现广泛的 致死性的浆细胞增殖 应用IL 6的单克隆抗体可抑制体外培养浆细胞的增殖和多发性骨髓瘤的发展 IFN 因可抑制细胞的增殖对毛细胞白血病和艾滋病相关的Kaposi s肉瘤有疗效 移植物的排斥抗IL 2或IL 2受体的制剂可抑制同种移植物的排斥 在动物实验中 用偶联白喉毒素的IL 2选择性杀伤活化的T细胞 可抑制肾及心脏移植后的排斥反应 注射重组IL 1受体拮抗剂可明显延长动物心脏移植物的存活 血细胞减少症多种细胞因子可被应用于血细胞减少症的治疗 可用GM CSF M CSF和G CSF治疗白细胞减少症 EPO治疗红细胞减少症 IL 11治疗血小板减少症 超敏反应IL 4和IL 13可诱导B细胞发生免疫球蛋白重链的类别转换而分泌IgE 抑制IL 4和IL 13可能预防 治疗I型超敏反应 治疗自身免疫性疾病IL 10可能治疗由Th1细胞引起的自身免疫性疾病 中和IL 2或IL 2受体的制剂可能用于某些自身免疫性疾病的治疗 抗TNF的中和抗体可以减轻类风湿关节炎患者的关节损伤 细胞因子举例 1白细胞介素 interleukin IL 1979年开始命名 由淋巴细胞 单核细胞或其它非单个核细胞产生的细胞因子 在细胞间相互作用 免疫调节 造血以及炎症过程中起重要调节作用 凡命名的白细胞介素的cDNA基因克隆和表达均已成功 目前已报道IL 1 IL 15 IL 1是一种单核因子 1972年Gery等发现人白细胞培养的上清中含有一种可溶性物质 这种物质可促进小鼠胸腺细胞对植物血凝素 PHA 的有丝分裂反应 起初命名为淋巴细胞激活因子 lymphocyte activatingfactor LAF 或内源性热原质 endogenouspyrogen 破骨细胞激活因子 osteoclastactivatingfactor 黑素瘤细胞生长抑制因子 melanomagrowthinhibitoryfactor 等 1979年国际统一命名为IL 1 IL 1的产生IL 1可由多种细胞合成和分泌单核细胞 巨噬细胞表皮细胞 NK细胞 B细胞 成纤维细胞 内皮细胞 脑胶质星状细胞 肾小球系膜细胞 mesangialcell 滑膜衬里细胞 synovialliningcell 平滑肌细胞 上皮细胞 胎盘细胞 白血病细胞等在某些条件下亦可产生IL 1 许多因素可以直接影响单核 巨噬细胞IL 1的分泌 细胞因子 对IL 1产生具有增强作用 细菌 病毒 LPS在外周血中20pg ml内毒素刺激单核细胞即可产生IL 1 因此在一般培养条件下 由于微量内毒素的污染可刺激单核细胞分泌IL 1 10ng mlLPS可使单核细胞合成IL 1增加100倍 蛋白激酶C PKC 的激活剂 PMA 具有强烈的刺激作用 皮质类固醇和前列腺素则对IL 1的产生有抑制作用 IL 1的生物学作用IL 1具有广泛的免疫调节作用 并有致热和介导炎症的作用 它的生物学功能是通过与相应高亲和力受体结合而介导的 IL 1作用无明显的种属特异性 人IL 1可作用于小鼠源性的细胞 1 促进胸腺细胞 T细胞的活化 增殖和分化 T细胞经抗原 有丝分裂原刺激后表达IL 1受体 在IL 1作用下T细胞被活化 由G0期进入G 期 活化后的T细胞分泌IL 2 IFN GM CSF IL 4等细胞因子 并表达IL 2受体进而T发生增殖和分化 2 促进B细胞功能 协同IL 4等细胞因子刺激B细胞的增殖和分化 促进免疫球蛋白的合成和分泌 3 刺激骨髓多能干细胞的增殖 现已证实IL 1与Stanley 1986 报道的血细胞生成素 hemopoietin 1 是同一种分子 IL 1刺激造血细胞和成纤维细胞产生CSF 增加造血细胞CSF受体的数量 并协同IL 3 IL 6 G CSF M CSF GM CSF SCF等因子刺激造血功能 对粒单系祖细胞和巨核系祖细胞均有刺激作用 IL 1可刺激干细胞产生SCF IL 1本身可作用早期干细胞 激活干细胞从Go期进入增殖周期 IL 1能预防化疗造成的骨髓抑制已进入临床 期验证 4 增强NK细胞的杀伤活性 通过提高NK细胞对IL 2等细胞因子的敏感性增强其杀伤活性 IL 1与IL 2或IFN有协同刺激NK细胞活性的作用 5 促进多种免疫分子的基因表达 如IL 1 IL 2 IL 3 IL 4 IL 5 IL 6 IL 7 IL 8 TNF TNF INF G CSF M CSF GM CSF IL 2R 链 Tac 补体C2 粘附分子以及c fos c myc和c jun等原癌基因的表达 6 刺激单核细胞和巨噬细胞产生IL 6和TNF 并通过单核细胞和巨噬细胞产生IL 8介导对中性粒细胞的趋化作用 IL 1诱导内皮细胞活化 刺激中性粒细胞释放炎症蛋白和炎症介质 直接参与炎症发生过程 IL 1与临床 1 发热 IL 1是一种内源性热原质IL 1引起发热作用与内毒素不同 IL 1对热敏感 反复注射不产生耐受 IL 1引起发热的机理 可能是IL 1促进单核 巨噬细胞释放PGE2 刺激下丘脑体温调节中枢 引起发热 阿斯匹林 消炎痛等能抑制PGE2的合成 可作为解热剂 PGE2对IL 1产生有负反馈作用 老龄人或癌症患者单核细胞产生IL 1能力低于正常人 可能与感染后不易出现明显发热等临床症状有关 2 促进肝细胞合成急性期蛋白 acutephaseprotein 如C 反应蛋白 血清淀粉样A蛋白 serumamyloidAprotein SAA 和 酸性糖蛋白 acidglycoprotein AGP 以及某些补体的组分 有利于机体抵抗病原微生物等 是机体非特异性防御因素之一 低剂量IL 1可提高动物对脑型和恶性疟疾的抵抗力 3 对间质细胞和其它细胞的作用类风湿关节炎关节囊内巨噬细胞受到刺激和活化后可分泌IL 1 刺激滑膜细胞 软骨细胞 成纤维细胞分泌大量PGE2 胶原酶和中性蛋白酶等 从而使关节中的胶原组织降解 骨质吸收 局部血管通透性增加 直接参与关节的病理损伤 多种关节炎的关节液中可测出高水平IL 1 IL 1还可刺激脑组织神经胶质细胞增生 形成瘢痕 与癫痫发作可能有关 IL 1刺激肾小球系膜细胞增生 导致肾实质纤维化和慢性肾功衰竭 4 抗肿瘤作用由于IL 1能协同IL 2 IFN 诱导CTL和NK细胞的杀伤活性 促进杀伤细胞IL 2受体的表达以及成纤维细胞分泌IL 6 因此具有抗肿瘤作用 临床已试用IL 1治疗肿瘤 5 抗放射作用小鼠注射IL 1100ng可提高白细胞水平 延长存活时间 能预防放疗造成的骨髓抑制 临床上已试用IL 1治疗骨髓移植 最近在动物实验中发现IL 1能降低血糖水平 有可能成为治疗糖尿病的新药 2 集落刺激因子 colonystimulatingfactor CSF 根据不同细胞因子刺激造血干细胞或分化不同阶段的造血细胞在半固体培养基中形成不同的细胞集落 分别命名为G 粒细胞 CSF M 巨噬细胞 CSF GM 粒细胞 巨噬细胞 CSF Multi 多重 CSF IL 3 SCF EPO等 不同CSF不仅可刺激不同发育阶段的造血干细胞和祖细胞增殖和分化 还可促进成熟细胞的功能 M CSF巨噬细胞集落刺激因子 macrophagecolonystimulatingfactor M CSF 又称CSF 1 最初发现其存在于血清 尿或其它体液中 能刺激骨髓造血祖细胞巨噬细胞集落的形成 M CSF的产生多种细胞均可产生M CSF 包括 成纤维细胞 子宫内膜中分泌型上皮细胞 骨髓基质细胞 脑星状细胞 成骨细胞 LPS等激活的巨噬细胞 B细胞 T细胞和内皮细胞等 多种肿瘤细胞如原粒细胞性白血病 淋巴母细胞性白血病 肺腺癌细胞 乳腺癌和卵巢癌等 M CSF的生物学作用M CSF是炎症反应中的介质 并可提高巨噬细胞杀伤肿瘤细胞和微生物的能力 人M CSF可作用于小鼠 而小鼠的M CSF生物学作用则具有种属的特异性 合理应用重组人M CSF有助于提高机体免疫应答水平 现已用于治疗某些肿瘤 提高化疗后总白细胞和粒细胞水平 还可治疗小儿慢性中性粒细胞减少症 M CSF可能与某些癌症 全身性红斑狼疮和骨质疏松症等疾病发生有关 白血病 淋巴细胞恶性增生 骨髓增殖性疾病 卵巢癌 子宫内膜癌 全身性红斑狼疮以及免疫性血小板减少性紫瘢病人血清或血浆中M CSF的水平可升高 CSF的临床应用 多种CSF已广泛应用于临床治疗多种疾病 体内应用CSF可提高循环血液中的血细胞 纠正贫血 减少感染等并发症 可明显改善症状 降低病死率 其主要适应症是下列原因引起的血液细胞减少 1 肿瘤化疗引起的血液细胞减少 2 肿瘤放疗引起的血液细胞减少 3 骨髓移植后重建造血功能 4 再生障碍性贫血以及慢性肾衰 肿瘤及失血引起的贫血 5 艾滋病 骨髓发育异常综合征 MDS 患者血细胞减少 6 烧伤等 3 干扰素 interferon IFN 1957年发现的细胞因子 最初发现某一种病毒感染的细胞能产生一种物质可干扰另一种病毒的感染和复制 因此而得名 根据干扰素产生的来源和结构不同 可分为IFN IFN 和IFN 他们分别由白细胞 成纤维细胞和活化T细胞所产生 各种不同的IFN生物学活性基本相同 具有抗病毒 抗肿瘤和免疫调节等作用 IFN 的生物学作用 1 抗病毒作用 IFN 具有广谱的抗病毒作用 其作用机理是 通过抑制某些病毒的吸附 脱衣壳和最初的病毒核酸转录 病毒蛋白合成以及成熟病毒的释放等不同环节 通过NK 巨噬细胞和CTL杀伤病毒感染靶细胞 2 抑制某些细胞的生长 cytostatic 抑制成纤维细胞 上皮细胞 内皮细胞和造血细胞的增殖 其机理可能通过使细胞停留在Go G1期 降低DNA合成 下调c myc c fos等细胞原癌基因转录水平 下调某些生长因子受体表达 如EGFR 胰岛素 R和M CSFR等 3 免疫调节作用 促进大多数细胞MHC 类抗原的表达 活化NK细胞和CTL 4 抑制和杀伤肿瘤细胞 IFN 杀伤肿瘤细胞主要是通过促进机体免疫功能 提高巨噬细胞 NK和CTL的杀伤水平 IFN的临床应用 IFN是第一个应用于临床的基因工程产品 目前IFN IFN IFN 都有基因工程产物 40多个国家使用干扰素制剂 治疗30多种疾病 但主要用于临床肿瘤 病毒性感染等治疗 1 治疗病毒性感染 IFN对慢性活动性乙型肝炎 慢性活动性丙型肝炎 单纯疱疹病毒性角膜炎 带状疱疹 慢性宫颈炎 新生儿巨细胞病毒性脑炎以及鼻病毒和冠状病毒引起的普通感冒有一定疗效 2 抗肿瘤 IFN对多种肿瘤近期有良好疗效 如毛细胞白血病 慢性髓样白血病 淋巴瘤 Kaposi氏肉瘤 黑素瘤 皮肤瘤 肾肉瘤 神经胶质瘤和骨髓瘤等 IFN抗肿瘤的机理 抑制肿瘤细胞增殖 诱导NK CTL等杀伤细胞 并协同IL 2增强LAK活性 诱导肿瘤细胞表达MHC 类抗原 增加对杀伤细胞的敏感性 4 肿瘤坏死因子 tumornecrosisfactor TNF 最初发现这种物质能造成肿瘤组织坏死而得名 根据其产生来源和结构不同 可分为TNF 和TNF 两类 前者由单核 巨噬细胞产生 后者由活化T细胞产生 又名淋巴毒素 lymphotoxin LT 两类TNF基本的生物学活性相似 除具有杀伤肿瘤细胞外 还有免疫调节 参与发热和炎症的发生 大剂量TNF 可引起恶液质 因而TNF 又称恶液质素 cachectin TNF的产生 1 TNF 是一种单核因子 主要由单核细胞和巨噬细胞产生 LPS是较强的刺激剂 IFN M CSF GM CSF对单核细胞 巨噬细胞产生TNF 有刺激作用 而PGE则有抑制作用 T淋巴细胞 NK细胞 B细胞 中性粒细胞 LAK 星状细胞 内皮细胞 平滑肌细胞亦可产生TNF TNF的生物学活性TNF 与TNF 的生物学作用极为相似 这可能与分子结构的相似性和受体的同一性有关 但在某些生物学作用方面也有不同之处 1 杀伤或抑制肿瘤细胞 TNF在体内 体外均能杀死某些肿瘤细胞 或抑制增殖作用 肿瘤细胞株对TNF 敏感性有很大的差异 TNF 对极少数肿瘤细胞甚至有刺激作用 用放线菌素D 丝裂霉素C 放线菌酮等处理肿瘤细胞 如小鼠成纤维细胞株L929 可明显增强TNF 杀伤肿瘤细胞活性 体内肿瘤对TNF 的反应也有很大的差异 与其体外细胞株对TNF 的敏感性并不平行 同一细胞系可能有敏感株和抵抗株如L929 S和L929 R 靶细胞内源性TNF的表达可能会使细胞抵抗外源性TNF的细胞毒作用 因此 通过诱导或抑制内源性TNF的表达可改变细胞对外源性TNF的敏感性 TNF杀伤肿瘤的机理还不十分清楚 与补体或穿孔素 perforin 杀伤细胞相比 TNF杀伤细胞没有穿孔现象 而且杀伤过程相对比较缓慢 TNF杀伤肿瘤组织细胞可能与以下机理有关 直接杀伤或抑制作用 TNF与相应受体结合后向细胞内移 被靶细胞溶酶体摄取导致溶酶体稳定性降低 各种酶外泄 引起细胞溶解 也有认为TNF激活磷脂酶A2 释放超氧化物而引起DNA断裂 磷脂酶A2抑制剂可降低TNF的抗病效应 TNF可或改变靶细胞糖代谢 使细胞内pH降低 导致细胞死亡 通过TNF对机体免疫功能的调节作用 促进T细胞及其它杀伤细胞对肿瘤细胞的杀伤 TNF作用于血管内皮细胞 损伤内皮细胞或导致血管功能紊乱 使血管损伤和血栓形成 造成肿瘤组织的局部血流阻断而发生出血 缺氧坏死 2 提高中性粒细胞的吞噬能力 增加过氧化物阴离子产生 增强ADCC功能 刺激细胞分泌髓过氧化物酶 TNF预先与内皮细胞培养可使其增加MHC 类抗原 ICAM 1的表达 IL 1 GM CSF和IL 8的分泌 并促进中性粒细胞粘附到内皮细胞上 从而刺激机体局部炎症反应 TNF 的这种诱导作用要比TNF 为强 TNF刺激单核细胞和巨噬细胞分泌IL 1 3 抗感染 如抑制疟原虫生长 抑制病毒复制 如腺病毒 型 疱疹病毒 型 抑制病毒蛋白合成 病毒颗粒的产生和感染性 并可杀伤病毒感染细胞 TNF抗病毒机理不十分清楚 4 TNF是一种内源性热原质 引起发热 并诱导肝细胞急性期蛋白的合成 TNF引起发热可能是通过直接刺激下丘脑体温调节中枢和刺激巨噬细胞释放IL 1而引起 还可通过IL 1 TNF 刺激其它细胞产生IL 6 5 促进髓样白血病细胞向巨噬细胞分化 如促进髓样白血病细胞ML 1 单核细胞白血病细胞U937 早幼粒白血病细胞HL60的分化 机理不清楚 TGF 可抑制TNF 多种生物学活性 但不抑制TNF 对髓样白血病细胞分化的诱导作用 甚至还有协同效应 6 促进细胞增殖和分化 TNF促进T细胞MHC 类抗原表达 增强IL 2依赖的胸腺细胞 T细胞增殖能力 TNF 对某些肿瘤细胞具有生长因子样作用 并协同EGF PDGF和胰岛素的促增殖作用 促进EGF受体表达 TNF也可促进c myc和c fos等与细胞增殖密切相关原癌基因的表达 引起细胞周期由Go期向G1期转变 最近报道TNF LT 是EB病毒转化淋巴母细胞的自分泌生长因子 抗LT抗体能抑制EB病毒转化淋巴细胞的增殖 TNF与临床 1 感染性休克 目前认为革兰氏阴性杆菌或脑膜炎球菌引起的弥漫性血管内凝血 中毒性休克是由于细菌内毒素刺激机体产生过量TNF 引起发热 心脏 肾上腺严重损害 呼吸循环衰竭 甚至引起死亡 其TNF水平与病死率正相关 其发病机理可能是TNF刺激内皮细胞 导致炎症 组织损伤和凝血 TNF也是急性肝坏死的重要因素 病毒性暴发型肝衰竭外周血细胞诱生TNF IL 1活性升高 且与病情程度相关 TNF介导内毒素性休克的机理还不很清楚 有认为TNF能促进前凝血酶原活性物质生成 抑制内皮细胞凝血酶调节蛋白的表达 改变凝血功能 还促进吞噬细胞和内皮细胞产生IL 1和白三烯 导致DIC和内毒素休克 TNF抗体 抗血清或单克隆抗体 在小鼠 家兔和狒狒体内均有效地阻止致死性内毒素休克的发生 应用抗TNFMcAb治疗脓毒症和化脓性休克已进入 期临床试验 抗TNF嵌合抗体治疗细菌性感染也已开始 期临床试验 2 TNF与病毒复制的关系 TNF还具有类似IFN抗病毒作用 阻止病毒早期蛋白质的合成 从而抑制病毒的复制 并与IFN 和IFN 协同抗病毒作用 另一方面 TNF诱导HIV I基因在T细胞中表达 可能与艾滋病发病有关 艾滋病患者单核细胞TNF 产生增加 血清中TNF 水平升高 5 转化生长因子 家族 transforminggrowthfactor family TGF family 由多种细胞产生 主要包括TGF 1 TGF 2 TGF 3 TGF 1 2以及骨形成蛋白 BMP 等 TGF 的产生 1 机体多种细胞均可分泌非活性状态的TGF 在体外 非活性状态的TGF 又称为latencyassociatedpeptide LAP 通过酸处理可被活化 在体内 酸性环境可存在于骨折附近和正在愈合的伤口 蛋白酶的裂解作用可使TGF 复合体变为活化TGF 一般在细胞分化活跃的组织常含有较高水平的TGF 如成骨细胞 肾脏 骨髓和胎肝的造血细胞 TGF 1在人血小板和哺乳动物骨中含量最高 TGF 2在猪血小板和哺乳动物骨中含量最高 TGF 3以间充质起源的细胞产生为主 2 活化后T细胞或B细胞产生TGF 水平比静止细胞明显为高 3 几乎所有肿瘤细胞内均可检测到TGF mRNA 神经胶质细胞瘤在体内可分泌较高水平的TGF TGF 的生物学作用起初对TGF 的生物学功能研究主要在炎症 组织修复和胚胎发育等方面 近年来发现TGF 对细胞的生长 分化和免疫功能都有重要的调节作用 TGF 1 2和 3功能相似 一般来说 TGF 对间充质起源的细胞起刺激作用 而对上皮或神经外胚层来源的细胞起抑制作用 1 抑制免疫活性细胞的增殖 2 对细胞表型的调节 抑制IL 2诱导的T细胞活化抗原的表达 对CD3表达未见有影响 抑制IFN 诱导黑素瘤细胞MHC 类抗原表达 3 抑制淋巴细胞的分化 4 抑制细胞因子产生 抑制IFN 和TNF 的产生 5 其它调节作用 促进成纤维细胞 成骨细胞和雪旺氏细胞的生长 TGF 1 TGF 2促进人成纤维细胞IL 6的产生 其机理可能是通过对IL 6基因转录的调节 抑制上皮细胞 破骨细胞 内皮细胞生长和脂肪 心肌 骨骼肌的形成 TGF 可拮抗EGF的某些生物学功能 促进细胞外基质 ECM 如胶原蛋白 纤粘连蛋白的表达和抑制ECM的降解 对细胞的形态发生 增殖和分化过程起着重要作用 有利于胚胎发育和细胞修复 动物体内实验表明 局部注射TGF 可以促进伤口愈合和典型肉芽组织形成 单核细胞和成纤维细胞的趋化剂 但不引起脱颗粒和氧化物的产生 抑制淋巴细胞与内皮细胞的粘附 促进嗜碱性粒细胞释放组织胺 6 TGF 1与原癌基因表达 TGF 1能诱导c sis的表达 但抑制c myc的表达 TGF 1 TGF 2和TGF 3在大多数生物学作用方面非常相似 但在有些作用方面可有很大差异 如TGF 2对血管内皮细胞和造血祖细胞的生长抑制作用仅为TGF 1和TGF 3的1 TGF 在治疗伤口愈合 促进软骨和骨修复以及通过免疫抑制治疗自身免疫性疾病和移植排斥等方面有潜在的应用前景 6 趋化因子家族 chemokinefamily 包括两个亚族 1 C X C 亚族 主要趋化中性粒细胞 2 C C 亚族 主要趋化单核细胞 趋化因子由组织细胞和微生物产生的趋化剂对白细胞的趋化作用是炎症发生过程中重要的起始步骤 也是机体防御和清除入侵病原体等异物先天性免疫功能的一个重要方面 1986年以前 经典 的 classical 白细胞趋化物质主要有补体片段C5a 白三烯B4 leukotrininB4 LTB4 血小板激活因子 platelet activatingfactor PAF C X C亚族 亚族 白细胞介素8 中性粒细胞激活蛋白1IL 8 NAP 1 interleukin 8 neutrophil activatingprotein1 中性粒细胞激活蛋白2 结缔组织激活肽 凝血球蛋白NAP2 CTAP TG neutrophile activatingprotein2 connectivetissue activatingpeptide thromboglobulin 中性粒细胞激活蛋白4NAP 4 neutrophil activatingprotein4 生长相关基因 黑素瘤生长刺激活性GRO MGSA growthrelatedgene melanomagrowth stimulatingactivity 生长相关基因 GRO growthrelatedgene 生长相关基因 GRO growthrelatedgene 血小板因子 4PF 4 plateletfactor 4 78氨基酸上皮细胞来源的中性粒细胞活化剂ENA 78 a78 residueepithelialcell derivedneutrophil activator 干扰素诱生蛋白 10 IP 10 interferon inducibleprotein 10 干扰素诱生的单核因子Mig monokineinducibleby interferon 粒细胞趋化蛋白2GCP 2 granulocytechemoattractantprotein 2 C C亚族 亚族 单核细胞趋化蛋白 1 单核细胞趋化和激活因子MCP 1 MCAF monocytechemoattractantprotein 1 monocytechemotacticandactivatingfactor 单核细胞趋化蛋白 2MCP 2 HC14 monocytechemoattractantprotein 2 单核细胞趋化蛋白 3MCP 3 NC28 monocytechemoattractantprotein 3 巨噬细胞炎症蛋白 1 MIP 1 LD78 macrophageinflammatoryprotein 1 巨噬细胞炎症蛋白 1 MIP 1 Act 2 macrophageinflammatoryprotein 1 正常T细胞表达和分泌 活化时表达下降的因子RANTES reduceduponactivation normalTexpressedandsecreted 趋化因子除趋化和激活中性粒细胞 单核细胞或某些T细胞亚群外 有些成员还可趋化嗜酸性粒细胞 或趋化嗜碱性粒细胞并刺激其释放组织胺 某些趋化因子还具有刺激造血细胞 成纤维细胞 角化细胞或黑素瘤细胞的生长 趋化因子除了以游离形式发挥作用外 还可结合到细胞外基质 ECM 或内皮细胞表面 从而趋化白细胞到相应的组织或血管内皮处 聚集并激活中性粒细胞或单核细胞 下面仅就C X C亚族中的IL 8以及C C亚族中RANTES作一介绍 IL 8 1986年Kownatzki等首先证实了单核细胞可产生一种中性粒细胞趋化因子 不同实验室根据这种因子不同的生物学活性有不同的命名 如中性粒细胞激活蛋白 1 neutrophil activatingprotein 1 NAP 1 单核细胞来源的中性粒细胞趋化因子 monocyte derivedneutrophilchemotacticfactor MDNCF 单核细胞来源的中性粒细胞激活肽 monocyte derivedneutrophil activatingpeptide MDNAP 中性粒细胞激活因子 neutrophil ac tivatingfactor NAF 中性粒细胞激活肽 neutrophil activatingpeptide NAP T淋巴细胞趋化因子 Tlymphocytechemotacticfactor TCF 和内皮细胞来源的中性粒细胞激活肽 endothelial derivednentrophil activatingpeptide EDNAP 1988年基因克隆成功 属于C X C亚族 亚族 成员 目前文献中多采用名称是IL 8 interleukin 8 NAP 1 IL 8的产生 1 IL 1 TNF LPS和PMA均能诱导单核细胞 巨噬细胞 内皮细胞 成纤维细胞和表皮细胞等合成和分泌IL 8 2 丝裂原活化的T细胞也可产生IL 8 3 人类多种肿瘤细胞均可高表达IL 8 甲状腺癌 鳞状细胞癌 黑素瘤等可产生IL 8 星状细胞瘤 肝癌 肾细胞癌等则需在IL 1 或TNF 等刺激下才合成和分泌IL 8 IL 8的生物学活性 1 趋化和激活中性粒细胞 IL 8的这种效应无明显种属特异性 动物腹腔或静脉注射IL 8可引起外周血中性粒细胞数量的增加 IL 8可使中性粒细胞外形改变 促进其脱颗粒 激活中性粒细胞释放超氧化物 O2 H2O2 和溶酶体酶 局部注射IL 8可趋化中性粒细胞 并刺激中性粒细胞产生白三烯B4 LTB4 而使皮下血浆渗出 IL 8还能促进中性粒细胞粘附到内皮细胞和内皮细胞下的基质蛋白 2 趋化嗜碱性粒细胞 并刺激其释放组织胺 可能与速发型超敏反应的发生有关 3 趋化T淋巴细胞 可趋化部分静止的CD4 或CD8 T细胞 这种趋化作用需要单核细胞的同时存在 局部注射IL 8可使局部和引流区淋巴结T细胞明显增多 IL 8还可明显趋化IL 2活化的NK细胞 4 IL 8也是黑素瘤细胞的自分泌生长因子 I