高美华《医学免疫学》第六章细胞因子

第六章细胞因子（Cytokine,CK）,InteractionsimmunecellsarecontrolledbysolubleCytokine,areadiversegroupofintercellularsignalingpeptidesandglycoproteinswithmolecularweights8-30kD.Wellover200differenthumancytokinehavenowbeenidentified.,第一节CK概述,一.概念：抗原或丝裂原刺激细胞（Th）分泌的具有介导和调节免疫、炎症和造血过程等多种生物活性功能的小分子可溶性蛋白质。是免疫细胞在功能上相互联络的无声的信息“语言”及生物信息分子,二命名：,（一）来源：淋巴因子(lymphokine)单核因子(monokine)。,（二）功能：,趋化因子(chemokine）白细胞介素（Interleukin,IL）;干扰素(interferon,IFN）、集落刺激因子（colonystimulatingfactor,CSF）；生长因子（growthfactor,GF）；肿瘤坏死因子（tumornecrosisfactor,TNF）,三.共同特性(commonproperties)：,1）低分子性：8-30KD2）高效性(Highefficience)微量细胞因子可产生强的效应(10-9-10-15M)3）受体性(Receptors)CK需与受体结合才能发挥效应4）分泌性(inductive)抗原或有丝分裂原刺激自分泌(autocrine)或旁分泌(paracrine）内分泌（endocrine）或细胞内分泌（intracrine）,5）多源性(Multiplesources):一种CK来自多种免疫细胞6）多效性(Pleiotropy)一种CK发挥多种生物效应,7）重叠性(redundancy)多种不同类型CK具有相同生物学效应（受体公用连）8）拮抗性一种CK可抑制另一种CK的功能9）协同性一种CK可强化另一种CK的功能10）网络性-数量庞大的细胞因子构成网络调控细胞活性.,第二节细胞因子的分类(classificationofcytokine),1.白细胞介素（Interleukin,IL）2.干扰素（Interferon,IFN）3.肿瘤坏死因子（TumorNecrosisFactor,TNF）4.集落刺激因子（ColonyStimulatingFactor,CSF）5.趋化因子（Chemokine）6.生长因子（Growthfactor,GF）,一、白细胞介素（Interleukin,IL）:IL1-IL35主要来自白细胞，在白细胞间发挥作用。IL1-单核巨噬细胞产生，活化Th细胞IL2-活化的Th1产生,可激活TBNKLAKIL4-活化的Th2产生，诱导Ig发生抗体类型转换(IgM-IgE),IL4基因敲除IgEIL6单核细胞产生，可致炎症发热及TB细胞增殖IL10-活化Th2细胞产生,可抑制T及巨噬细胞活性促进B细胞增殖,二.干扰素（Interferon,IFN）,最先被发现的细胞因子，I(IFNaIFN)II(IFNr)前者来自白细胞成纤维细胞，具有抗病毒作用，后者来自活化的T和Nk细胞.具有促进MHC分子表达及促进Th1分化，抑制Th2分化的免疫调节作用。,三.肿瘤坏死因子（tumornecrosisfactor,TNF）1975年发现可致肿瘤细胞出血坏死的细胞因子，命名为肿瘤坏死因子TNFaTNF（LT）,来自活化的单核巨噬细胞及T细胞,具有抗肿瘤、导致恶病质及免疫调节功能.现将CD40L,FasL，Trail-TNFSF19个成员,四集落刺激因子（colony-stimulatingfactors,CSF）G-CSFM-CSFGM-CSFEPOSCF,五生长因子（growthfactor,GF）VEGFEGFFGFPDGFNGFTGF-,六趋化因子（chemokines）:,LCFMCF，50多种，根据近氨基端C（LCP）-CXC(IL8)CC(MCP)CX3C亚家族.,第三节细胞因子的生物学功能(biologicalfunctionofcytokine),一免疫应答的调节剂(immuneregulation)1.固有免疫应答：IFNr-促进DC分化成熟及上调MHC表达；MCP、GM-CSF趋化并增强MQ活性；IL1G-CSF增强中性粒细胞活性；IL2IL15增强NK、IL2IL12增强NKT活性，IL102.适应性免疫应答：（一）识别阶段：IFN-MHC-APC,IL-10APCMHCIIB7（二）增殖阶段：IL215-T,IL613-B（三）效应阶段：TNFaIL1IFNrGM-CSF-MQ（四）抑制免疫:TGFIL10TB,IFN-Th2,二造血细胞刺激剂(stimulatinghematopoietic)：CSFG-CSFM-CSFEPOIL3IL5,三、细胞凋亡的诱导剂,IFN-增强抗病毒免疫（诱导抗病毒蛋白，表达MHCI,增强NK活性）部分病毒可编码抑制因子，如IFN诱导病毒凋亡。TNFa+TNFR；Fas+FasL诱导肿瘤细胞凋亡,四、炎症反应促进剂(inflammationreaction)：IL168TNFaIFNa炎性因子，增加血管通透性、趋化白细胞炎症反应,五、创伤的修复剂：TGF-EGFFGFVEGFNGF，促进溃疡及创口愈合,第四节细胞因子受体（CKR）,一膜型细胞因子受体（mCKR）:跨膜分子（一）分类：按结构及功能分为五个家族1造血生长因子家族（hematopoietinfamilyreceptorsorclassIcytokinereceptor）：-模体WSXWS(Trp-Ser-X-Trp-Ser)+Fn3+CK3链，IL2RIL3R-公用链2IFN受体家族（interferonfamilyreceptor,II型）双链，每条链含2个Fn3,3肿瘤坏死因子受体超家族（TNFreceptorsuperfamilyTNFSR:(III型),富含大量半胱氨酸C-C-C-C的同源3聚体。包括TNFRCD40FaS,类似Fas分子可介导细胞凋亡，.趋化因子受体家族（chemokinereceptorfamily)：次跨膜的蛋白,与配体结合后，经偶联GTP结合蛋白而发挥生物效应如IL8R,MIPRCCR5CXCR4是HIV在巨噬细胞和T细胞的辅助受体,故携带缺失了32个碱基的CCR5等位基因的纯合子个体对HIV不易感,HIV-1病毒株利用趋化因子受体CCR5或CXCR4来进入免疫细胞。研究阻断病毒利用CCR5的药物已经上市用于抗HIV治疗，但目前尚没有阻止病毒利用CXCR4受体的药物获得批准。来自慕尼黑和那不勒斯的研究人员通过轻微改造一种具有抗HIV活性的合成肽生成了一种新化合物，将与趋化因子受体CXCR4的结合亲和力提高了两个数量级，大大提高了抗HIV的活性。这一研究进展为设计出新型更有效对抗艾滋病的药物迈出了重要的一步。,（二）结构：多亚单位,1单链：EPORG-CSFRa-结合细胞因子及信号转导私有链2双链：Il3RIL5RGM-CSFRa-结合细胞因子私有链,-信号传导公有链3多链：IL2RIL4Raa-结合细胞因子私有链,-信号传导，公有链rc基因缺陷可致X-性连锁重症联合免疫缺陷。,二、可溶型细胞因子受体（solublecytokinereceptor,sCKR）:sIL2RsIL6R.mCKR脱落或基因编码缺失所致，诊断或竞争拮抗治疗也可作为CK运载体.,第五节细胞因子与受体的相互作用,信号转导过程:JAK-STAT途径，该途径在所有细胞因子信号传导中均起重要作用。JAK即Janus激酶，是一种非受体型蛋白酪氨酸激酶(PTK)。JAKs代表Janus家族蛋白酪氨酸激酶(TheJanusfamilyofproteintyrosinekinases)。,JAK又称两面神激酶(Januskinase),它以向内和向外两个面孔的罗马天神-Janus命名.是因该酶既能催化与之相连的细胞因子受体发生酪氨酸磷酸化，又能使下游信号分子STAT磷酸化。在信号转导中所起的作用也象个两面神.STAT即信号传导及转录激活因子(signaltransducersandactivatorsoftranscription)。,CK+CKR-多聚体JAK-CKR磷酸化-STAT磷酸化二聚体胞核基因活化-生物学活性,JAK-STAT途径介导细胞因子信号传导的大体过程如图所示，首先是由细胞因子与其特异性受体结合，使受体形成二聚体或多聚体，然后受体胞内段与JAK相互作用，使细胞因子受体发生酪氨酸磷酸化，并使JAK自身发生酪氨酸磷酸化而被激活，再与含有SH2结构域的STAT相互作用，使其磷酸化，形成二聚体后进入胞核内，使基因转录激活，使细胞表现出一定的生物学活性。,第六节细胞因子与临床,CK是双刃剑免疫调节及疾病一CK与疾病：1.高细胞因子血症（细胞因子风暴）感染（流感、脓毒血症）、炎症（IL168TNFaIFNa）、自身免疫病（类风关、强直性脊椎炎TNFaIL1）、移植排斥反应（IL2）-健康及强免疫力个体。GVHR、SARS：病原体免疫细胞ILl6TNFaIFNa肺水肿、组织坏死、多器官功能衰竭严重全身免疫反应致死。CD28单抗-细胞因子风暴,2.CK减少-免疫缺陷肿瘤Th细胞,二CK与诊断：CK检测,1活性检测-依赖株检测法-IFNTNF病毒、肿瘤诊断2免疫酶标技术（ELISA）-测细胞因子及可溶性受体（双抗体夹心法）,免疫荧光-测膜CKR受体,4.分子杂交技术,利用已知细胞因子的基因探针，通过分子杂交技术检测细胞内细胞因子mRNA的表达，这是一种高度敏感和高度特异的检测技术，目前在实验室研究中使用较广，其缺点是操作较为繁琐，测定结果只能代表细胞因子基因的表达，而不能代表活性细胞因子的水平。,5.聚合酶链反应技术（PCR）,PCR（polymerasechainreation）是一种高效的基因体外扩增技术.首先将细胞因子产生细胞的RNA提取出来，再经逆转录合成cDNA，以cDNA为模板，在细胞因子引物的引导下，即可进行PCR扩增。这种技术是迄今最敏感的细胞因子检测技术，操作简便，缺点与分子杂交技术类似。,三防治：1添加疗法：,重组细胞因子包括IL2/LAKTNFa-肿瘤，1986年IFNa白血病,AIDS，病毒感染1989年EPO重